Vorrichtung zur Bestimmung der Streckgrenze.
Unter der Streckgrenze 00. 2 eines Werkstof :,'es, @es, insbesondere eines Metalles oder einer Legierung versteht man die Spannung, bei welcher der'Werkstoff nach der Entlastung eine bleibende Längenzunahme von 0, 2 I/o erlitten hat. Sie ist eine wichtige Kenngrosse für die Beurteilung eines Werkstoffes. Da bei der iiblichen Messung der Streckgrenze in der Zerrei¯maschine zu der bleibenden Dehnung, die gemessen werden soll, noch die elastische Dehnung hinzutritt, wird bei der Bestimmung der Streckgrenze üblicherweise folgender- massen vorgegangen : Der Zerreissstab wird in der Zerreissmase. hine einem gemessenen Spannungszustand ausgesetzt, entlastet und die bleibende Dehnung geme-ssen.
Darauf wird eine etwas höhere Spannung aufgebracht und wiederum die bleibende Dehnung gemessen.
Dies wird so lange fortgesetzt, bis die bleibende Dehnung von 0, 2 % erreicht ist. Dieses Verfahren hat den Nachteil grosser Umständ- lichkeit. Ausserdem besteht die Gefahr der ¯berreckung des Werkstoffes durch vor übergehend zu hoch aufgebrachte Spannun gel, was besonders dadurch leicht auftreten kann, da¯ die üblichen Kraftmesseinrichtungen der Zerreissmaschinen eine gewisse Trägheit haben. Es muss ausserdem bei verschiedenen Werstoffen als bedenklich erscheinen, da¯ die bleibende Verformung nicht durch eine Beanspruchung mit monotoner Kraftsteigerung, sondern durch mehrere aufeinanderfolgende Eeckungen hervorgerufen wird.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vor- richtung zur Bestimmung der Streckgrenze, die das mehrfache Belasten und Entlasten der Probe überflüssig macht. Mit dieser Vorrichtung wird nach folgendem Prinzip gear beitet :
Die Gesamtdehnung eines Probestabes setzt sich aus der ausschliesslich von der momentanen Spannung abhängigen elastischen Dehnung cig (Abb. 1, Kurve 1) und der bleibenden Dehnung der plastischen Deformation @@ (Abb. l, Kurve 2) additiv zusammen.
Die elastische Dehnung ist bis über die Streckgrenze hinaus mit erheblicher Genauigkeit der auf- gebrachten Spannung o proportional. Die pla stische Dehnung ist bis zu einem erheblichen Bruchteirl der Spannung, die der Streckgrenze des Werkstoffes entspricht, gegenüber der elastischen Dehnung unmessbar klein. Die Ge samtdehnung (Abb. 1, Kurve 3) ist deshalb im untern Spannungsbereich der Spannung proportional und weicht bei weiterer Steigerung der Spannung um den Betrag der plasti schen Verformung von ihr zu hoheren Werten ab. Deshalb ist mit sehr guter Genauigkeit die Abweichung von der ProportionalitÏt der bleibenden Verformung gleichzusetzen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Bestimmung der Streckgrenze ist dadurch gekennzeichnet, dass-sie Anordnungen enthalt, die der mechanisehen Spannung der Probe und ihrer Gesamtdehnung entsprechende An zeigegrossen liefern, und so besehaffen ist, dass von der der Gesamtdehnung entspreehenden Anzeigegrosse ein so grosser, der mechanischen Spannung proportionaler Anteil sub trahiert wird, dass als restliche Anzeigegr¯¯e die Abweichung der Gesamtdehnung von der Proportionalität verbleibt.
Auf diese Weise kann unmittelbar die bleibende Dehnung wÏhrend der Belastung abgelesen werden, so dass dann eine Messung der bleibenden Dehnung bei Entlastung der Probe nicht mehr erforderlieh ist.
Die Erfindmg wird im folgenden beispielsweise nÏher erläutert. Die Vorrichtung besitzt zwei Messorgane. Das erste misst die Kraft P, die proportional der Spannung ? ist ; es handelt sich also um eine Vorrichtung, die der Kraftmesseinrichtung der üblichen Zer reissmaschine entspricht oder sie ersetzt. Das zweite Messorgan misst die Dehnung der Probe an einer gewissen Messstrecke.
Kurve 1 in Abb. 2 zeigt den Verlauf des Ausssshiages der Kraftmesseinrichtung bei zunehmender Kraft, Kurve 2 in Abb. 2 zeigt den Aussehlag der Dehnungsmesseinrichtung. Der Ausschlag der Kraftmesseinrichtung wird nun mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung derart proportional erhöht oder erniedrigt, dass er dem Aussehlag der Dehnungsme¯einrichtung bei geringen Spannungen, bei denen beide proportion. der Kraft sind, entspricht, so dass die nunmehr proportion, al versehobene Kurve 1 mit dem geradlinigen Auslauf der Kurve 2 zusammenfällt. Der Verlauf der Anzeigegr¯¯e des Kraftmessers entspricht nunmehr also der Kurve 3 in Abb. 2.
Zur Messung der bleibenden Dehnung werden durch eine geeignete Vorrichtung die Ausschläge des Dehnungsmessers (Kurve 2) und des Kraftmessers (Kurve 3) voneinander subtrahiert, und die Differenz wird an einem geeigneten Messinstrument abgelesen.
Die Einstellung auf das richtige Mass der proportionalen Veränderung des Ausschlages der Kraftmesseinrichtung erfolgt jeweils dadurch, dass bei Beginn des Versuches unter zunehmender Spannung die von der Kraftmessung herrührende Komponente so eingestellt wird, dass der Aussehlag des die Differenz anzeigenden Messinstrumentes Null bleibt (Kurve 4 in Abb. 2). D, adureh ist von der Gesamtdehnung der elastische Anteil subtra- hiert worden. Bei weiterer Steigerung der
Spannung ist die Gesamtdehnung nicht mehr proportional der Kraft P ; es tritt der bleibende Anteil der Dehnung dazu.
Das die Differenz anzeigende Messinstrument gibt nun einen Ausschlag, und die Belastung wird so lange gesteigert, bis das Messinstrument einen Aussehlag gibt, der einer Dehnung von 0, 2 % entspricht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung an der Kraftmessvorriehtung abge- lesen. Die Last kann ohne Unterbrechung weitergesteigert werden bis zum Bruch der
Probe, wenn die Zerreissspannung im Anschluss an die Streckgrenze bestimmt werden soll.
Dieses Verfahren erm¯glicht somit die Bestimmung der Streckgrenze in einem einzigen Versueh, bei dem die in der Probe herrschende Spannung monoton ansteigt. Es ist vor allem keine ¯nderung der Geschwindigkeit der Spannungszunahme bei dem Erreichen der Streckgrenze erforderlich, wa. s bei der üblichen Ausführung der Streckgren- zenbestimmung zum Pendeln des Belastungs- gewichtes und damit einer zusätzlichen pla stisehen Deformation der Probe führen kann.
Den konstruktiven Aufbau einer Vorrich- tung zur Durchführung des angegebenen Verfahrens zeigt schematiseh Abb. 3. Der Yrobestab 1 ist in die Backen 2 und 3 einer Zerreissmaschine eingespannt. Die Backen 2 ? werden zur Aufbringung der Zugspannung auf den Probestab in cler üblichen Weise be wegt. Die Backen 3 sind mit einer Kraftmessdose 4 verbunden, die ihrerseits wieder an dem starren Rahmen der Zerrei¯maschine befestigt ist. Die Kraftmessdose liefert eine elektrische Spannung, die an dem Me¯instrument 5 ablesbar ist. Dieses Instrument kann also zur Messung der Kraft bzw. der am Probestab b liegenden mechanischen Spannung ? dienen.
An die Messstrecke des Probestabes l ist die elektrische Dehnungsmessdose 6 mit zwei Sehneiden angelegt. Sie liefert eine der Gesamt- dehnung proportionale elektrisehe Spannung, die am Messinstrument 7 abgelesen werden kann, das somit. als Gesamtdehnungsme. sser dienen kann.
Durch das Potentiometer 8 wird nun die von der Kraftmessdose 4 abgegebene elek- trisehe Spannung derartig proportional herabgesetzt, dass sie bei niederen Kräften der vom Dehnungsmesser 6 abgegebenen Span nung gleieh ist. Das Messinstrument 9 misst die Differenz der vom Dehnungsmesser 6 abgegebenen und der vom Kraftmesser 4 abgegebenen und durch das Potentiometer 8 proportional herabgesetzten Spannung.
Bei der Messung wird nun folgender- ma¯en vorgegangen : Bei steigender Kraft wird zunächst das Potentiometer 8 so eingestellt, dass das Instrument 9 keinen Awssehlag gibt. Diese Einstellung des Potentiometers bleibt nun unverändert. Bei weiter anstei- gender Kraft tritt zu der elastischen Dehnung die bleibende. Das Messinstrument 9 gibt nun einen zunehmenden Ausschlag. Dieser ent- spricht der bleibenden Dehnung des Probestabes. Wenn ein Ausschlag des Messinstru- mentes 9 erreicht ist, der einer bleibenden Dehnung von 0, 2 % entspricht, wird am In strument 5 die zugehörige Kraft bzw. Spannung abgelesen.
Die Kraft kann ohne Unter hreehung des Versuehes weiter gesteigert und die Alessung der Zerreissfestigkeit unmittelbar angesehlossen werden. Ebenso kann bei entsprechender Steigerung der Genauigkeit und Empfindlichkeit der Vorriehtung aueh die Elastizitätsgrenze, die einer bleibenden Dehnung von 0, 01 % entspricht, bestimmt werden.
Die Vorrichtung lässt sieh in iiblicher Weise mit AufzeichengerÏten ausstatten, so dass sie unmittelbar die bleibende Dehnung und gegebenenfalls auch die Gesamtdehnung der Probe in Abhängigkeit von der Spannung aufsehreibt. Es ist auch eine automatische Fixierung der Spannungsanzeige bzw. Kraftanzeige beim Erreichen der 0, 2 % Grenze möglich. Die beschriebene Vorrichtung kann auch als Zusatz zu den blichen Zerreissmaschinen gebaut werden. Dabei kann dann zur Kraftmessung neben oder an Stelle der von der Kraftmessdose 4 abgegebenen Spannung die Kraftmesseinrichtung der Zerreissmaschine dienen. Als Messorgan für die Dehnung können aueh die bekannten Dehnungsmessstreifen verwendet werden.
Als Kraftmessorgan können dann mit Dehnungsmessstreifen ausgestattete geeignete elastisehe Zwischenglieder oder andere elastische Bauteile der Zerreissmaschine dienen.
Ebenso wie elektrische Messorgane zur Messung von Kraft und Dehnung können auch andere, beispielsweise mechanische oder optische dienen. Die optischen können durch Ablenkung von Liehtstrahlen oder durch deren SchwÏchen arbeiten.