DE949847C - Verfahren zum Bestimmen der Kerbschlag-Scherfestigkeit von metallischen Werkstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Bestimmen der Kerbschlag-Scherfestigkeit von mletallischen Werkstoffen Bei den verschiedenen Beanspruchungen eines metallischen Werkstoffes, denen er bei seiner Prüfung bis zum Bruch unterworfen wird, unterscheidet man bekanntlich Zug- und Druckkräfte, d. h. solche, die senkrecht auf der beanspruchten Ebene stehen und üblicherweise Normalkräfte genannt werden, und solche, die innerhalb der beanspruchzten Ebene liegen und als Scher- bzw. Schubkräfte bezeichnet werden. Die Prüfung eines Werkstoffes bis zum Bruch geschieht bis heute in bevorzugtem Maße mittels Beanspruchung durch Normalkräfte, sei es mit Hilfe des Zug-, Druck- oder Biegeversuches.
• Jeder von diesen beginnt mit einem einachsigen Spannungszustand, weil hierbei nur eine Hauptspannung dx zur Wirkung kommt, während die beiden anderen Hauptspannungen by und dg zunächst zu vernachlässigen sind.
• Scherversuche mit den beiden in der Brucheibene wirkenden Hauptspannungen by und Az sind trotz des großen bestehenden Interesses bis heute kaum gebräuchlich. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß das hierbei übliche Scherverfahren mit Messern an beiden Seiten der Bruchfläche wegen der starken Spannungskonzentrationen unter diesen Kraftangriffspunkten an den scharfen. Kanten der Messer zu keinen eindeutig bestimmten Spannungsverhältnissen im Prüfling führt. Dieses Verfahren ist daher nur als ein technologisches, aber nicht als ein wissenschaftlich begründetes Verfahren anzusehen Zur Vermeidung dieser Nachteile: ist ein Verfahren zur Schaffung reiner 5 cherspannungsverhältnisse ohne Kraftangriffspunkte im abgescherten Querschnitt vorgeschlagen worden. Nach diesem Verfahren werden die äußeren, die Abscherung eines Werkstoffes hervorrufenden Kräfte mittels zweier winkliger Einspannvorrichtungen auf den Prüfling so übertragen, daß die Ieesnltierende dieser Kräfte gerade durch die Mitte des- Bruchquerschnittes geht. Im Bruchquerschnitt tritt kein Biegemoment auf, so daß an dieser Stelle des Werkstoffes nur noch reine Scherkräfte angreifen. Um zu erreichen, daß der Prüfling stets. im Querschnitt der Probenmitte. also dort bricht, wo er wegen des fehlenden Biegemomentes am wenigsten beansprucht wird, wird der Querschnitt in der Probenmitte durch einen Kerb so verringert, daß hier die spezifische Beanspruchung je Flächeneinh.eit bis zum Erreichen des Bruchwertes steigt. Dank der Abwesenheit von Längskomponenten der SDannnngen erzeugt die durch den Kerb hervorgerufene jähe Querschnittsänderung keine Spannungskonzentrationen in der Probenmitte, so daß die Probe gute Aussagen über die wahre Scherfestigkeit liefert.
• Das obengenannte statische Prüfverfahren ist wegen der Art der Probeneinspannung für die Ausführung von Schlagversuchen nicht geeignet. Es ist daher eine Weiterentwicklung dieser Versuche auf schnell verlaufendeWerkstoffzerstörungen von praktisch größtem Interesse, da die mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffes sehr stark von der Zerstörungsgeschwindigkeit abhängen.
• Auf diese Weiterentwicklung bezieht sich die Erfindung, deren Gegenstand die Ausführung eines auf einfache Weise durchführbaren Schlag-Scherversuches ist. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß man die Schlag- und Reaktionskraft am Probestab außerhalb seines Kerbquerschnittes an= greifen bzw. wirken läßt. Nach den weiteren. Merkmalen der Erfindung wird der Probestab hierbei in drei Punkten durch feste Auflager oder durch ein bis drei bewegliche Rollen- oder Kugellager- abgestützt.
• Für die Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung werden wie bei Kerbschlag-Biegeversuchen sowohl Fallhämmer, Federhämmer oder auch Pendelhänmer benutzt, jedoch mit der Maßgabe, daß hierbei Haltevorrichtungen für die Proben verwendet werden, die das Auftreten von Biegemomenten im Bruchquerschnitt der Proben verhindern..
• Dies kann bei einem Pendelschlagwerk beispielsweise in der Weise geschehen, daß die Probe k gemäß Abb. I an ihrem einen Ende in einer Hülse A eingespannt-wird und nur mit ihrem anderen Ende bei S1 frei aufliegt, während der Auftreffpunkt des Hammers aus der Kerbzone heraus in eine dem Kerb benachbarte Zone verlegt wird. Wenn in diesem Fall der Auftreffpunkt des Pendelhammers und die linke Einspannkante der in Abb. I dargestellten Probe vom Kerb gerade die gleiche Entfernung a - etwa in der Grö13enordnung von einer Probehöhe - haben, so bestehen auch hier die gleichen Kraft- und Spannungsverhältnisse wie bei der bei reits vorgeschlagenen und oben beschriebenen. statischen Scherprüfung, die aber solcherart in eine dynamische Schlagprüfung übergeführt worden ist.
• Der Abstand der Kraftangriffspunkte von der Achse X soll hierbei so sein, daß die Verbindungsgrade C-D der gegenüberliegenden benachbarten Kraftangriffspunkte am Kerb die Achse X unter einem Winkel von 4510. schneidet, wie dies in Abb. I durch. den Winkel a dargestellt ist.
• Statt gekerbter Vierkantproben können für einen derartigen Schlagversuch auch Rundproben verwendet werden, deren Herstellung in der Massenfertigung gewisse bearbeitungstechnische Vorteile bringt.
• Um das Wegfliegen der gebrochenen Proben-teile zu erleichtern, können statt einer hülsenförmigen Einspannvorrichtung mit festen Probenauflagern vorteilhafterweise auch bewegliche Rollenlager (bei Vierkantproben) oder Kugellager (bei Rundproben) verwendet werden. Schematisch. sind diese Verhältnisse in Abb. 2 dargestellt.
• Aus der SchlagkraftP des hierbei verwendeten Scherhammers und den Abständen a und b der Auflager B der Probe ergibt sich hierbei für die resultierende Scherkraft S des Bruchquerschnittes die Größe: S=P(I?b) PATETANSPRCI1E: 1. Verfahren zum Bestimmen der Kerbschlag-Scherfestigkeit von metallischen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schlag-und Reaktionskraft am Probestab außerhalb seines Kerbquerschnitts angreifen bzw. wirken läßt.

Claims (1)

1. 2. Verfahren. nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Probestab in drei Punkten durch feste Auflager abgestützt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in drei Punkten zu lagernde Probestab durch ein bis drei bewegliche Rollen- oder Kugellager abgestützt wird.