SE439838B - Sett och anordning vid metning av sma krafter och sma rorelser i en provningsmaskin avsedd for avsevert storre krafter och rorelser - Google Patents

Description

8403684-7 10 15 20 25 30 35 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att àstadkomma ett förfarande som eliminerar ovannämnda olägenheter när en provningsmaskin skall användas för provning av t ex böj-, tryck- eller draghàllfasthet eller av brottseghet, inom ett lastomráde son den inte är avsedd för.

Principen bygger pà det fysikaliska förhållandet att för en pà lämpligt sätt utformad ringformig kropp, belastad i tvà diametralt motstàende punkter, erhålls inom det elastiska omrâdet ett väldefinierat, vanligtvis linjärt samband mellan kraft och deformation, D, mätt som dessapunktersförskjut- ning relativt varandra i kraftens riktning.

Närmare detaljer av en utföringsform av uppfinningen framgår av följande beskrivning med tillhörande ritningsfigurer visan- de: Fig. 1, sidovy av en matbygel enligt uppfinningen.

Fig. 2, tvärsektion av mätbygeln i Fig. 1.

Fig, 3, sidovy av mätbygeln monterad i en provningsmaskin för kalibrering.

Fig. 4, sidovy av mätbygeln i användning under en provning.

Uppfinningen bestàr i användning av en företrädesvis ring- formad bygel 20 enligt Fig. 1. Inuti bygeln placeras en in- re kraftgivare 10 och en mot denna verkande provningsfixtur ll. Kraftgivarens mätomráde anpassas sà att det med lämplig marginal överskrider den förväntade maximala kraften under provningen. Bygeln skall dimensioneras sà att erforderlig rörelse erhålls utan att bygelmaterialets elasticitets- gräns överskrids och företrädesvis så att den kan hära ma- skinens maximala last utan att skadas. 10 15 20 25 30 35 1 84qzas4-7 Före provning skall mätbygeln kalibreras. Deformation som funktion av pàlagd kraft uppmäts med hjälp av en yttre kraftgivare 12 i Fig. 3 och en noggrann extensometer 13 i Fig. 3. Ettlinjärtsamband mellan kraft och deformation er- hålles. K D = kl Fb = Deformation i/um, uppmätt med extensometer Fb = Kraft mot mätbygeln, i N, uppmätt med den yttre kraftgivaren " kl = Proportionalitetskonstant Materialprovningsmaskiner styrs normalt i lastkontroll och kraftökningen per tidsenhet kan varieras inom vida gränser via en rampfunktion. Pà grund av ovannämnda linjära samband mellan kraftökning och deformation kommer belastningspunkter- nas förskjutning relativt varandra att vara proportionell mot och följa samma tidsförlopp som kraften mot mätbygeln.

Detta gäller när den inre kraftgivaren är obelastad och approximativt också när kraften mot densamma är liten jäm- fört med kraften mot mätbygeln. Om kraften mot den inre gi- varen ej är försumbar kan provets deformation erhållas ur _ I _ , ~ kl(Fb Fp) Få = kraftökning mot mätbygeln under provningsför- loppet, uppmätt med den yttre kraftgivaren Fp = kraft mot provet, uppmätt med den inre kraft- givaren Provningsfixturen ll kan normalt göras sà styv att dess deformation kan försummas.

Vid provning belastas först mätbygeln med en sådan kraft att en lämplig förlast pà provkroppen erhålls. Under den paföljande lastökningen indikeras kraftförloppet och brott- kraften med den inre kraftgivaren. Deformationsförloppet E, .°\-~, ~-. - n fw r__-.Å,,¿..,,,._í.>,y^ gc84Û3684-7 10 15 20 25 30 35 och brottdeformationen indikeras indirekt med den yttre kraftgivaren. Brotthàllfasthetsvärdet beräknas sedan pà sedvanligt sätt pà basis av provkroppens dimensioner och indikerad brottkraft. Upplagrad energi till brott erhàlls som den integrerade produkten av kraft och deformation fram till brott. Elasticitetsmodulen erhàlls ur sambandet mellan kraft, deformation och provkroppens dimensioner.

Alternativt kan bygelns deformation under provningsför- loppet och därmed även provkroppens deformation bestämmas med separata organ, exempelvis töjningsgivare 21 placerade vid bygelns 20 ändpunkter.

Detta alternativ kan också användas om en speciellt styv provningsanordning erfordras. Den inre kraftgivaren 10 kan dà borttagas och kraften mot provkroppen, Fp, i stället be- stämmas ur följande samband: = _ k D (Få FP) 2 D = deformation, uppmätt med separat organ kz = proportionalitetskonstant, bestämd genom kali- brering Exempel För noggrann undersökning av pressade pulverkroppars hàllfasthetsegenskaper i trepunkts böjbelastning fanns tillgänglig en datoransluten servostyrd provnings- maskin med maximala lastkapaciteten 100 kN och med lastomràden 100-50-20-10 kN. För en dylik provkropp med dimensionerna 8 x 6 x 25 mm uppgår brottkraften till högst 100 N och nedböjningen vid brott är 100 - 300/um.

En bygel enligt uppfinningen med spàr för två undre stödrullar för trepunkts böjbelastning, 14 i Fig. 4, 8403684-7 6 Bróttlast; 27.3 N Nedböjning vid brott: 254/um Böjna11fasthet= 1.95 N/mmz Upplagrad energi vid brott: 2.57 N mm 5 Elasticitetsmocllul: 52 N/mm » n-n 10 15 20 25 30 35 3403684-7 ,. tillverkades av SS 2541-material.Förbelastning av prov- kroppen användes en stans av samma material, 15 i Fig. 4.

En miniatyrlastcell, Showa MR l0K, 16 i Fig. 4, ansluten till provningsmaskinens dator, användes för bestämning av kraften mot provkroppen.

Före provningen kalibrerades bygeln varvid dess deformation, D i/ hjälp av provningsmaskinens kraftgivare och en extensometer, Mrs Model 632.o5c - 62 med mätomrade 2 0.5 mm. Följande sam- band erhölls: um, som funktion av pàlagd kraft, F i N, bestämdes med D = 0.0734 F b Vid böjprovning kommer stansens 15 förskjutning att vara proportionell mot och följa samma tidsförlopp som resulte- rande kraften mot mätbygeln (Fr). Stansens förskjutning er- hàlls ur . , L D = 0.0734F r Z I -I Fr Fb Fp Sambandet D som funktion av Fp beräknas “on-line" av den till provningsmaskinen anslutna datorn.

Avböjningsförloppet för wæje enskild provstav följdes pà datorns grafiska bildskärm. Följande storheter beräknades av datorn och presenterades pà bildskärmen= brottkraft, nedböjning vid brott, böjhàllfasthet, E-modul och upp- lagrad energi vid brott. Efter varje provserie, som nor- malt omfattade sex provstavar, erhölls ocksa motsvarande medelvärden.

För en serie om sex provstavar av hàrdmetallpulver pressade till en relativ densitet av 56 % erhölls följande medelvärden: fp' nn vw fäooa ömmar?

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 8403684-7 Patentkrav

1. Sätt att åstadkomma en styv belastningsanordning för samtidig uppmätning av smá krafter och smà rörelser i en provningsmaskin avsedd för större krafter och rörelser, k ä n n e t e c k n a t av, att en företrädesvis ring- formad bygel (20) anpassad att bära provningsmaskinens lastkapacitet anbringas i provningsmaskinen och att man, med utnyttjande av det väldefinierade sambandet mellan kraft och deformation hos bygeln, mäter och styr deforma- tionen hos ett inuti bygeln placerat prov (ll), samtidigt som kraften mot provet mäts med en likaledes inuti bygeln placerad kraftgivare (10) och att denna kraftgivares mät- omràde är anpassat till för provningsuppdraget erforderlig belastningskapacitet.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av, att sambandet mellan kraft och deformation hos bygeln är lineärt.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av, att deformationen mätes med separata organ, exempelvis töj- ningsgivare placerade vid bygelns ändpunkter.

4. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av, att belastningen pà bygeln mäts med provningsmaskinens egen kraftgivare.

5. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av, att kraften mot provkroppen bestämmas ur belastningen pà by- geln, uppmätt med maskinens kraftgivare och bygelns deforma- tion, uppmätt med separat organ.

6. Anordning för att mäta smà krafter och smà rörelser i en provningsmaskin avsedd för avsevärt större krafter och rö- relser, k ä n n e t e c k n a t av, att den omfattar en ringformad bygel (20) avpassad att bära provningsmaskinens 8403684-7 lastkapacitet och anordnad att anbringas i provningsmaskinen och försedd med en provningsfixtur (ll) inuti bygeln för överförande av kraft fràn bygeln vid dennas deformation till provkroppen och en i kraftvägen inuti bygeln belägen givare 5 (10) för mätning av nämnda kraft. flfïfxïñ fy: Vfäyà: N