Verfahrens" und Meßkunde der Naturwissenschaft

Verfahrens" und Meßkunde der Naturwissenschaft

VERFAHRENS-UND MESSKUNDE
D E R NATURWISSENSCHAFT
HEFT 3
Meßmittel und Prüfverfahren
in der mechanisch­
technologischen Metallprüfung
von
G unter Hahn
FRIEDR. VIEWEG & SOHN, BRAUNSCHWEIG
.
\
W..
"
1
..
,
fc
Verfahrens" und M eßk u nd e der Naturwissenschaft
Herausgegeben von Dr. Hermann Ebert
O b c rre g rie ru n g sra t u n d M itglied b ei d e r P h y s ik a l.-T c d in . R e id isa n s ta lt
Unter ständiger Mitwirkung von G. A n g e n h e is te r , K. B e u r le n , E. K le in ­
s c h m id t, H. K ie n le , A. L e o n h a rd , H. I. S c h u h m a c h e r , L. W o lf
D ie S a m m lu n g umfaßt die Gebiete Physik, Physikalische Chemie, Chemie,
Astrophysik, Astronomie, Geophysik, Meteorologie, Geologie, Mineralogie,
Kristallographie, Elektrotechnik, Glastedmik, Biologie und Medizin.
D ie V e r f a h r e n s - u n d M e ß k u n d e der genannten Gebiete will die vielfach
zerstreuten Mitteilungen sammeln und in der notwendigen Ausführlidikeit braudibare Anweisungen für die Verfahren und Messungen geben.
Die Aufstellung einer Systematik der Verfahren und Messungen ist
beabsichtigt.
D ie P h y s ik g lie d e r t: Mechanik allgemein, feste Körper (Ballistik), Flüssig­
keiten (Hydrodynamik), Gase (Aerodynamik). — Akustik. — Optik (Be­
leuchtungs-Lichttechnik). — W ärme. — Elektrizität, Magnetismus, Elektro­
magnetismus (Elektrodynamik), Hochfrequenz- und Funktechnik. —
Molekularphysik. — Atomphysik (Radioaktivität).
Bisher sind erschienen:
Heft I : Hermann Ebert
Die W ärm eausdehnung fester und flüssiger Stoffe
4,50 RM.
Heft 2: Erich Blechschmidt
Präzisionsmessungen von Kapazitäten, dielektrischen Ver­
lusten und D ielektrizitätskonstanten
7,80 RM.
Heft 3: G ünter Hahn
Meßmittel und Prüfverfahren in der mechanisdi - tech­
nologischen M e ta llp rü fu n g
7,50 RM.
<*>•
Meßmittel und Prüfverfahren
in der mechanisch-technologischen
Metallprüfung
H erausgeber dieses H eftes:
O berregierungsrat Dr. H. E b e r t
:\
Mit 56 A bbildungen
( tff
h
|o
y \
BISLlBTtXÄ v A
f i i i i s * >•'!
¿ 0 33g
P rin te d in G erm an y
A lle R echte V o rb eh alten
D ruc k
von
Frledr.
Vie w e g
& Sohn,
D K : 53.083:539.4
681.2.082
681.2.083
681.2.084
B r a u ns c hw e ig
V orw ort
D as vorliegende H e ft is t dazu bestim m t, im R ah m en der „ V e r­
fahrens- u n d H eilk u n d e“ in k ü rz e ste r F o rm A ufschluß zu geben über
alle w ichtigeren F rag en der m echanisch-technologischen M etallprüfung.
D er A b sch n itt ü b er die zu r D u rch fü h ru n g d er verschiedenen Versuche
u n d zu r K on tro lle d er W erkstoffprüfm aschinen erforderlichen M eß­
m itte l w urde an den A nfang d er A usführungen gestellt, um h e rv o r­
zuheben, d aß gerade die W erkstoffprüfung einer scharfen S elb stk ritik
n ich t en tb eh ren k an n . Die P rü fv erfah ren bei ru h en d er B eanspruchung
u n d die technologischen P rü fv e rfa h ren w urden eingehender behandelt,
d a diese V erfahren zu einem gew issen A bschluß gekom m en sind. E in
H an dbu ch der W erkstoffprüfung k a n n die A rb eit n a tü rlic h n ich t e r­
setzen. Ich hoffe aber, d a ß sie es dem W erksto ffp rüfer erm öglicht, sich
in allen die m echanisch-technologische
F rag en schnell zu o rientieren.
M etallprüfung
betreffenden
W enn d a rü b e r h inaus der Ing en ieu r­
nachw uchs dazu angeregt w ird, sich m it diesem w ichtigen u n d in te r­
essanten G ebiet d er W erkstoffprüfung eingehender zu befassen, so w ird
das H e ft seinen Zweck voll erfüllen.
B e r l i n , im Mai 1941.
D ipl.-Ing. G. H a h n
In h altsverzeich n is
S e ite
I.
II.
A u f g a b e n s t e llu n g ...........................................................................................................
1
M eß m ittel ...........................................................................................................................
2
A. A llgem eines ............................................................
2
B. D ie w ichtigsten G eräte zum A usm essen clor P ro b en Vor und
n a c h dem V e r s u c h .....................................................................................
3
1. M a ß e ............................................................................................................
2. T e ilm n sc h in e n ..........................................................................................
3. M e ß m ik ro sk o p e
...........................................: ...............................
3
4
4
C. D ie w ich tig sten G eräte z u r M essung d er F o rm ä n d e ru n g e n .. . .
7
1. M eßgeräte fü r sta tisc h e U ntersu ch u n g en
.................
a) Anlege- u n d V e rs c h ie b e m a ß s tä b e .............................
b) S c h a u b ild z e ic h n e r.................................................. .
c) M e ß u h r e n ............................................................................................
d) F e im n o ß g e r ä te ...................................................................................
dj) M a rte n s -K e n n e d y -A p p a ra t...................................................
d 2) S piegel-Feinm eßgerät vo n M arten s .................................
d3) T ensom eter ................................................................
cl.,) S e tz d eh n u n g sm o sser....................
d5) D eh nungsm eßgerät m it sehr k leiner M eßstrecko und
Anzeige m itte ls Sperrschicht-Fotozelle, (nach L e h r ) . .
2. M eßgeräte fü r d y nam ische U n tersuchungen .............................
8
8
9
9
10
10
11
14
15
D. K raftm esser d er P rü fm a s c h in e n ............................................................
19
1. H y d ra u lisc h e K r a f t m e s s e r .................................................................
a ) F e d e r m a n o m e te r ..............................................................................
b) M eßdosen ............................................................................................
c) P e n d e lm a n o m e te r ............................................................................
20
20
22
22
2. M echanische K raftm esser .................................................................
a) F ederw aage ....................................................................................
h ) H e b e lw a a g e .........................................................................
e) L a u fg e w ic h tsw a a g e ..........................................................................
d) N oigungsw aage ..........................
24
24
25
25
25
Iß
18
E . M eßgeräte zur P rü fu n g d er K ra fta n z e ig e ........................................ 2ß
1. K o n tro llstä b e u n d -d ru c k k ö rp o r...................................................... 27
2. F e d e r k r a f tp r ü fe r ..................................................................................... 28
3. K ra ftp rü fe r m it Q uecksilb erfü llu n g ............................................... 29
Inhaltsv erzeich n is
VI
Soite
III.
P rü fv e rfa h re n ..................................................................................................... 31
A. F estig k eitsp rü fu n g bei ru h en d e r B eanspruchu n g
1.
2.
3.
4.
5.
6.
........................... 31
D er - Z u g v e r s u c h .....................................................................................
D or D ru c k v e r s u c h .................................................................................
D er K n ic k v o r s u c h .................................................................................
D or B ie g e v e rsu c h .......................................................................
Scher- u n d L ochversuche....... .............................................................
D e r/V e rd re h v e rsu c h ..............................................................................
32
54
57
58
63
65
B. F estig k eitsp rü fu n g bei sc h lag artig er B ean sp ru c h u n g ...................... 70
C. F estig k eitsp rü fu n g bei schw ingender B e a n s p ru c h u n g .................... 74
D . H ä r te p r ü f u n g ..................................................... ........................................... 78
1. E in d rin g v erfah ren ..........................................................
a) D er K ugeldruckversuch n ac h B r i n e l l .....................................
b) D ie H ä rte p rü fu n g n ac h V i c k e r s ..........................................
c) D ie H ä rte p rü fu n g n ach R o c k w e l l ........................................
d) K ugelschlagversuche .....................................................................
4. R i tz h ä r te p r ü f u n g ....................................... ...........................................
3. R ü c k p ra llh ä rte p r ü fu n g ........................................................................
4. P e n d o lh ä rte p rü fu n g ..............................................................................
79
79
82
83
89
89
89
90
E . Technologische P rü f u n g e n ........................................................................ 90
1.
2.
3.
4.
5.
F a ltV e rs u c lie ...........................................................................................
S chm iedeversuche...................................................................................
P rü fu n g Von D rä h te n ...................................................
P rü fu n g von d ü n n en B le c h e n ..........................................................
P rü fu n g von R o h ren ..........................................................................
91
92
93
94
95
I. A u fgab en stellu n g
Verw endungszw eck, d .h . V erarb eitu n g sart u n d G ebrauch bestim m en
die A usw ahl d er W erkstoffe. N ich t der W erkstoff m it den besten
m echanischen E igenschaften ist d er rich tig ste. W irtschaftlich u n d
d am it ric h tig ist n u r d er W erkstoff, d er bei n iedrigsten H erstellungs­
u n d B earbeitungskosten im p ra k tisc h e n G ebrauch seinen Zweck voll
erfüllt.
A ufgabe d er W erkstoffprüfung ist es also, d er P rax is die fü r die
K o n stru k tio n u n d die F e rtig u n g erforderlichen K enntnisse von den
E igenschaften d er W erkstoffe zu v erm itteln u n d so eine zweckm äßige
A usw ahl hinsich tlich Stoff u n d F o rm zu erm öglichen.
E ine w eitere A ufgabe d er W erkstoffprüfung ist die A ufklärung der
U rsache v on B rü ch en u n d Z erstörungen an K o n stru k tio n steilen und
M aschinen m it dem Ziel einer planm äßigen S chadenverhütung.
U m den g en an n ten A ufgaben g erech t zu w erden, kom m en in der
W erkstoffprüfung die folgenden h au p tsäch lich en P rü fa rte n zur A n­
w endung :
1. M echanische U ntersu ch u n g en .
a) F estig k eitsp rü fu n g en .
b) Technologische P rü fu n g en .
2. M etallographische U ntersuchungen.
3. Chem ische U ntersuchungen einschließlich K orrosionsprüfung.
4. Z erstörungsfreie P rüfu n g en .
II. M eß m ittel
A. Allgemeines
Bei den F estig k eitsp rü fu n g en m üssen die Abm essungen der P roben
vor u n d nach dem V ersuch, die auf die P ro b e ausgeübten K rä fte u n d
dadurch bedingten F o rm än d eru n g en w äh ren d des V ersuchs gemessen
w erden. H inzu kom m en noch die D ehnungsm essungen u n te r B etrieb s­
bedingungen a n fertigen B au teilen u n d M aschinen zur E rfassung der
tatsäch lich herrschenden S pannungen u n d ih re r V erteilung. D ie ein ­
w andfreie D u rch fü h ru n g all dieser M essungen ist G rundlage u n d V or­
bedingung jed er W erkstoffprüfung.
Jed es M essen ist ein V ergleichen m it einer Größe gleicher A rt, die
als E in h e it festgelegt ist. D as Messen g rü n d e t sich also auf unsere
Sinne u n d das jeweilige M eßzeug (Meßzeug als O berbegriff fü r Maße
M eßgeräte, M eßeinrichtungen u n d Z ubehör). D em entsprechend ist jede
M essung m it persönlichen F eh lern u n d F eh lern des M eßzeugs b eh aftet.
W ähren d m an die persönlichen oder „zufälligen“ F ehler, wie sie im
w esentlichen in d er S treu u n g zum A usdruck kom m en, durch M ittel­
bildung au s einer größeren A nzahl von B eobachtungen nahezu aussch altcn kann, m üssen die „ b e h e rrsc h b are n “ F e h ler (Fehler des M eß­
zeugs, U m keh rsp ann e, M eßkraft, K ippfehler, Einflüsse der U m w elt)
fü r sich b estim m t u n d in R ech n u n g g esetzt w erden. Im allgem einen
w ird es n ic h t A ufgabe des W erkstoffprüfers sein, die „b eh e rrsch b are n “
F e h le r zu bestim m en, e r m uß sie a b e r k en n en u n d gegebenenfalls m it
H ilfe von B eiw erten u n d P rü fta b e lle n elim inieren. Die zufälligen
F e h le r w erden wie folgt e rfa ß t:
Aus n A nzeigen A l . . . A n b erech n et m an den arith m etisch en
M ittelw ert M u n d bild et die D ifferenz <5,- — A { — M . D an n ist die
S treu u n g a == t t \ £ ö i l { n — 1). D en g rö ß te n U nterschied e i n e r
Anzeige gegen d as arith m etisch e M ittel k a n n m an n ach B c r n d t [1], [5]
m it 3 ct ansetzen.
M aße
3
B. Die wichtigsten Geräte zum Ausmessen der Proben
vor und nach dem Versuch
1. Maßo
Zum A usm essen der P ro b en können S trich- oder E ndm aße ver­
w endet w erden.
S trich m aß e sind M aßstäbc m it M illim eterteilung, m it denen sieh
L ängen von 0,1 m m noch schätzen lassen. V oraussetzung h ie rfü r ist
scharfkantige, gerade u n d gleich b reite A usführung d er Striche. N ach
D IN 866 ist fü r den A rb eitsm aß stab I eine T eilstrichdicke von 0,07
bis 0 ,1 m m vorgeschricben. H ölzerne M aßstäbe sind wegen ih rer
hygroskopischen E igen sch aften ungeeignet.
E nd m aß e sind die Schieblehren u n d S chraublehren. Die Schieb­
lehre erm öglicht ein genaues Messen auf 0,1 bzw. 0,05 m m . Diese
G enauigkeit d er A blesung w ird d urch V erw endung des N onius erreicht,
bei dem die beiden S trich e gesucht w erden, die m itein an d er fluchten.
Die M eßungenauigkeit w ird h ierb ei kleiner als beim Schätzen, d a das
Auge gegen die V ersetzung zweier S triche b ed eu tend em pfindlicher ist
als fü r die A ufteilung des A bstandes zw ischen zwei S trichen. D ie
Schieblehre w ird bei d er P rü fu n g m etallischer W erkstoffe zum A us­
m essen v on Q u erschnittsm aßen zw ischen 12 u n d 100 m m b e n u tz t. Bei
M aßen u n te r 12 m m w ird die S chraublehre verw endet, deren A blese­
ein h eit 0,01 m m b e trä g t u n d die 0,002 m m zu sch ätzen g e sta tte t. Die
M eßflächen der S ch raublehren sind im allgem einen planparallel. Bei
unebenen O berflächen d er P ro b en , z. B. bei W anddicken-M essungen an
R ohren a rb e ite t m an zw eckm äßig m it kugelig geform ten M eßflächen;
in an deren F ällen w ird m an v o rte ilh a ft Schneiden verw enden. G ru n d ­
sätzlich sollten n u r S ch raublehren m it sogenannten „ F ü h lsc h rau b en “
b e n u tz t w erden, um einen zu hohen A n p reß d ru ck an das zu m essende
S tü ck u n d d a m it M eßfehler zu verm eiden, die d u rch F orm änderung
d er S chraublehre oder des zu m essenden G egenstandes a u ftre te n können.
D u rch die F ü h lsch rau b e w ird die V orw ärtsbew egung d er S chrau b en ­
spindel au sg esch altet, sobald d er G egendruck des 'Probenstücks den
geringen F e d e rd ru c k der F ü h lsch rau b e überw indet.
4
M eßm ittel
2. Teilmaschinen
U m bei Z ugversuchen die S tabverlängerung nach dem B ruch
unabhän g ig von der Lage d er B ruchstelle des P ro bestabs messen zu
können, w ird d er S tab m it einer „T eilung“ versehen. Diese Teilung
besteht aus einem au f den P ro b e sta b au fgebrachten L ängsriß und senk­
re c h t dazu verlaufenden kurzen M arken, D er A b stan d der M arken
voneinander w ird in den m eisten F ällen zu 5 n u n oder einem V iel­
fachen davon gew ählt. Die T eilung w ird m it besonderen V orrichtungen,
A bb. 1. Tellm ascliine, B a u a rt B ösenhausen
am zw eckm äßigsten m it einer Teilm aschine au fgebracht, s. A bb. 1.
Beispielsweise w ird der P ro b estab au f einem S chlitten befestigt, der
von einem durch K u rb el und S p indeltrieb bew egten Schaltw erk s c h ritt­
weise um 5 m m v o rw ärts bew egt w ird. Zwischen jedem S c h ritt bleibt
der S ch litten einen A ugenblick steh en u n d d er M echanism us zieht m it
der R eißnadel einen S trich auf dem P ro b estab . B ei erforderlicher hoher
G enauigkeit u n d geringer D ehnung em pfiehlt sich die N achprüfung
u n d sp ätere A usw ertung u n te r einem M eßm ikroskop.
3. Meßmikroskope
D as M eßm ikroskop von Z e is s (Abb. 2) fin d et fü r die verschiedensten
Messungen innerhalb eines M eßbereichs von 50 mm A nw endung. E s
M eßm ikroskope
5
besteh t aus einem S tän d er m it hufeisenförm ig g estaltetem F u ß , an
dem ein S ch litten seitlich schw enkbar u n d in d er H öhe verstellb ar
befestigt ist. D er M ikroskoptubus ist an dem S ch litten befestigt
u n d k a n n m ittels S pindeltrieb seitlich verschoben w erden. H ierzu
d ie n t eine Feinm eßschraube, deren M eßtrom m el eine A blesung von
0 ,01m m u n d eine S chätzung au f B ru ch teile g e s ta tte t. D as Scharfein­
stellen der B ilder erfolgt
d u rch H öhenverstellung
des m it Z a h n trie b v e r­
sehenen T ubus.
D ie
O kulare sind m it einer
M eßm arke in G estalt
eines S trich k reu zes v e r­
sehen.
Beim Messen
w ird die O rd in ate des
F adenk reu zes au f den
A nfang der M eßstrecke
beigestellt u n d die S ch lit­
ten stellu n g a n Teilung
u n d M eßtrom m el a b g e­
lesen. D a n n w ird d er
S chlitten so w eit v e r­
schoben, bis sich die O r­
din ate des F a d e n k re u ­
zes m it dem E nde der
M eßstrecke deckt. D er
U ntersch ied beider A b­
lesungen e rg ib t d ie ge­
m essene Länge.
B eim Messen m it
dem A b b e - K o m p a r a ,
„ .,
, 1
A bb. 2. M eßm ikroskop, 0 bis 50 m m
t o r (Abb. 3) Wird die
(B a u a rt Carl Zeiss, Jen a )
zu m essende Strecke
u n m itte lb a r m it einer M illim eterskale verglichen. M eßstrecke u n d
M aßstab sind in einer R ich tu n g h in terein an d er in gleicher H öhe auf
einem gem einsam en T räg er an g eo rd n et. D er T räg er von O bjekt u n d
M aßstab ist eine S ta h lp la tte (1). D ie P la tte tr ä g t links das O bjekt (2),
rech ts einen G lasm aßstab (6). Ü b er dem O bjekt befindet sich ein
B eobachtungsm ikroskop ^3), ü b er dem M aßstab ein Spezialm eßm ikro­
6
M eßm ittel
skop (5). Beide M ikroskope sind von einem k räftigen T räger, der
m it einem W ärm estrah lu n g ssch u tz (4) um geben ist, gehalten. Die
auf R ollenlagern laufende T isch p latte (1) lä ß t sich u n te r den M ikro­
skopen in der M eßrichtung nach Lösen d er K lem m schraube (10) b e ­
wegen. Die Feinbew egung des TischeS erfolgt m it dem T riebknopf (9)
nach A nziehen d er K lem m schraube (10). D as O kular des B eob­
achtungsm ikroskops (3) ist m it einer M eßm arke in G estalt eines F aden-
A bb. 3. A bbe-K o m p arato r von Zeiss
1 = S ta h ltisc h p la tte , 2 = O bjekt, 3 = B eobachtungsm ikroskop, 4 «a» W ürm cstrahlungsschutz,
5 m* Spezialm eßm ikroskop, 0 = G lasm aßstab, 7 = G lasdeckplatte, 8 = T herm om eter, 0 = Trlcbfeinbcw cgung, 10 = K lem m schraube
kreuzes versehen. D er M aßstab h a t eine M illim eterteilung von 100
bzw. 200 m m Länge, die auf einem G lasstreifen (6) aufg eb rach t ist,
der von u n te n gegen eine dicke G lasdeckplatte (7) g edrückt w ird. Die
G enauigkeit dieser M aßstäbe ist die g rößte, die sich nach dem augen­
blicklichen S tan d d er T echnik erreichen lä ß t. A bgelesen w ird der
M aßstab m it dem Spezialm eßm ikroskop (5), bei dem a n Stelle der
üblichen M eßspindel eine archim edische Spirale au f einer ebenen
G lasp latte an g eb rach t ist. D ie D reh u n g der G lasplatte k a n n an einer
Teilung abgelesen w erden, die au f d er P la tte selbst an g e b ra ch t ist u n d
M eßm ikroskope
7
gleichzeitig m it der Spirale im G esichtsfeld erscheint, s. Abb.. 3 a (ab­
zulesender W e rt: 3,3248m m ). Die g ew äh rleistet M eßgenauigkeit be­
tr ä g t 1,5 y.. D ie erreich te G enauigkeit k a n n etw a zehnm al so groß
sein. Beim A rb eiten m it dem K o m p a ra to r w ird der P ro b ek ö rp er auf
der T isch p latte in d er geraden V erlängerung des M aßstabes gelagert
un d das eine E nde d er zu m essenden Länge m it dem F ad en k reu z des
B eobachtungsm ikroskops d u rch V erschieben d er T isch p latte zur
D eckung g eb ra c h t. H ierau f w ird d er M aßstab abgelesen und dan n die
T isch p latte verschoben, bis im
B eobachtungsm ikroskop das
andere E nde d er M eßstrecke
u n te r dem F ad en k reu z liegt.
E s folgt die zweite A blesung.
Die D ifferenz beider A blesun­
gen erg ib t die gesuchte Länge.
Bei ä lte re n G eräten b e­
ste h t d er M aßstab aus Silber
m it einer T eilung v o n 1/ B oder
1/ 10 m m . D as M eßm ikroskop
ist m it einem O kularschra u ben­
m ik ro m eter a u sg e sta tte t. Die
W irkungsw eise der O k u lar­
m eßschraube ist folg en d e: Im
O kular ist eine m it einem
A bb. 3 a . Das Sehfeld des S plralm ikroskops (Zelss)
D oppelstrieh versehene G las­
p la tte in einer F ü h ru n g g elag ert und k an n du rch eine M eßspindel über das
vom O bjektiv des M ikroskops entw orfene B ild des M aßstabes hinw eg­
g e fü h rt w erden. Ist. d er M aßstab in Z ehntelm illim eter, die T rom m el der
M eßschraube in h u n d e rt Teile geteilt, so sind an d er Trom m elteilung die
zw eite und d ritte D ezim ale ablesbar, die v ierte k a n n gesch ätzt w erden.
C. Die wichtigsten Geräte zur Messung
der Formänderungen
B ei den F orm änderungsm essungen ist zu u n terscheiden, ob sie an
statisch oder schw ingend b ean sp ru ch ten V ersuchskörpern d u rc h ­
g efü h rt w erden. D ie fü r diese beiden V erw endungszwecke gebauten
G eräte sind seh r v erschiedenartig. Ih re A usw ahl ric h te t sich danach,
H ahn, M eß m ittel
2
8
M eßm itte]
ob sie fü r die U n tersuchung an P ro b en oder einfachen W erkstücken in
der P rüfm aschine (Meßlänge 20 bis 200 m m ), zur M essung des S pannungs­
verlaufs an B au teilen oder M aschinen (Meßlänge 2 bis 200 mm) oder zur
F eststellu n g des S pannungsverlaufs an Stellen, wo Spannungsspitzen
au ftre te n , z .B . an K erb en , H ohlkehlen, N u ten , B ohrungen usw. (Meß­
länge 0,7 bis 2 m m bei entsp rech en d geringer B auhöhe), b estim m t sind.
1. Meßgeräte für statische Untersuchungen
a)
A n l e g e - u n d V e r s c h i e b e m a ß s t ä b e . Z ur E rm ittlu n g größerer
F orm änderungen w ährend des Zugversuchs w erden A nlegem aßstäbe
verw endet (s. A bb. 4, links oben), die am P ro b esta b m it Federklem m en
Anlegemaßstob
Huggenberger
Dehnungsmesser
T W L 24 509
befestigt w erden. D er A b stan d zwischen d er oben liegenden Schneide
u n d d er N ullm arke d er M illim eterteilung des A nlegem aßstabes begrenzt
die M eßlänge, in n erh alb d e r die L än genänderung des Stabes gemessen
w ird. D er A nlegem aßstab w ird so am P ro b estab befestigt, d aß die
N ullm arke der u n te n liegenden M illim eterteilung m it einer S trichm arke
der S tab teilu n g flu c h te t. L ä n g t sich der S tab innerhalb der M eßlänge,
so ist die G röße d er V erlängerung A l a n d er jeweiligen Stellung der
S trich m ark e des S tabes zur M illim eterteilung des A nlegem aßstabes
A l
ablesbar. Z u r E rrech n u n g d er D ehnung s = -y— m uß m an die a b ­
'0
M eßgeräte fü r sta tisc h e U ntersu ch u n g en
9
gelesene V erlängerung noch d u rch die M eßlänge l0 dividieren. Bei den
P ro z en tm a ß stä b e n e rü b rig t sich diese R echnung. H ier ist die Teilung
des u n te re n E ndes des A nlegem aßstabes in P ro zen ten d er Meßlänge
ausgefüh rt. B ei der M essung m it Anlegem aßstäben k a n n l/io des T eilstrich ­
abstan d es — gegebenenfalls u n te r B e ­
n u tzu n g einer L upe — g esch ätzt w er­
den. Bei den V erschiebem aßstäben,
die häufig in der Bauw eise d er R ech en ­
schieber au sg efü h rt sind, kön n en 0,1 m m
m it H ilfe der als N onius ausgebildeten
Zunge gem essen w erden.
b) S c h a u b ild z e ic h n e r sind keine
M eßgeräte im engeren Sinne. Sie
dienen z. B. lediglich dazu, w ä h ­
re n d des Z ugversuchs das B elastungsV erlängerungsschaubild aufzuzeichnen.
D er G rundgedanke dab ei ist fo lg en d er:
E ine T rom m el, die m it D iag ram m p ap ier
belegt ist, w ird pro p o rtio n al d er L än g en ­
än d eru n g des u n te rsu c h te n P ro b estab es
v e rd re h t. Auf d er T rom m el gleitet
ein S chreib stift, d er p ro p o rtio n al der
B elastung, sen k rech t zur D re h ric h tu n g
d er Trom m el, lin eare V erschiebungen
e rfä h rt. D ie V ereinigung beider B ew e­
gungen e rg ib t einen K u rv en v erlau f, der
die V erlängerung des P ro b estab es in A b ­
hängigkeit von d er B elastu n g d a rste llt.
c) M e ß u h r e n finden in d er W erksto ffp rü fu n g überall d o rt A n­
w endung, wo F o rm än d eru n g en in d er G rößenordnung von 0,01 m m
gem essen w erden sollen. M eßuhren (Abb. 5) sind M eßgeräte, bei denen d er
T astbolzenw eg auf einen Zeiger d u rch Z ah n stan g e oder ähnliches u n d
Z ah n räd e r ü b e rtra g e n w ird. D ie U h ren sind so g earb eitet, daß der Zeiger
jeder, auch einer rückläufigen Bew egung des T astbolzens folgt. Ü ber
Begriffe, A nschlußm aße, G enauigkeit u n d M eßbereich s. D IN E 878.
Die M eßuhr n ach L e u n e r - S t a e g e r (Abb. 6) s te llt eine Sonder­
ausfü h ru n g m it einem M eßbereich von 50 n u n d a r (norm al 10 m m ).
2*
10
M eßm ittel
D ie Skale ist in v ier Q u ad ran ten zu je 100 T eilstrichen geteilt. E in
T eilstrich e n tsp ric h t einem Tastbolzenw eg von 0,01 m m , eine volle
Zeigerum drehung 4 m m räu m lich er Bew egung des M eßpunktes.
d) F e i n m e ß g e r ä t e . Z ur M essung der elastischen F o rm än d e­
rungen u n d b estim m ter Spannungsgrenzen w erden die verschiedensten
F einm eßgeräte b en u tzt, die sich sowohl durch ihren M eßbereich als
auch d u rch die M eßgenauigkeit voneinander unterscheiden. Alle in
A bb. 4 gezeigten F ein m eß in stru m en te w erden ste ts paarw eise am
P ro b e sta b befestigt, und zw ar an zwei gegenüberliegenden L ängsfasern.
A bb. 0. M eßuhr nach L euner-S tacger
Die M essung m it jeweils zwei G eräten b ie te t den V orteil, daß die V er­
längerung aus dem M ittelw ert zweier A blesungen bestim m t w erden
k ann. B ei V erw endung von zwei S p iegelapparaten lassen sich außerdem
Bew egungen des P ro b estab es im R aum e, z. B. Schiefstellen zur Z ug­
achse d er Z ugprüfm aschine, sofort erkennen.
d j) M a r t e n s - K e n n e d y - A p p a r a t . A bb. 4, rech ts oben, zeigt
das G rundsätzliche des M artens-K ennedy-A pparates. E r b e ste h t aus
einer M eßfeder m it Bogenskale, a n d er die D reh u ng eines P rism as durch
einen langen Zeiger angezeigt w ird. D ie M eßfedern sind S tahlschienen
m it einer K erb e am u n te re n E nde u n d einer rechtw inklig um gebogenen
Schneide am an d eren E n d e (A bstand zw ischen Schneide u n d K erbe
== M eßlänge). Sie w erden m it einer F ederklem m e p arallel zur S ta b ­
achse u n d d ia m e tra l gegenüber so a m S tab angesetzt, daß sich ihre
Schneiden an den P ro b estab anlegen. I n die K erb en d er M eßfedern
w ird jeweils die eine Schneide des P rism as gelegt, die andere P rism en ­
M eßgeräte fü r sta tisc h e U ntersuchungen
11
schneide w ird durch die S pannung d er F ederklem m e gegen die Staboberfläche g ed rü ck t. D ie D reh u n g d er P rism en e n tste h t d ad urch, daß
sich der P ro b e sta b bei Z ugbelastung v erlän g ert u n d den A uflagepunkt
der beiden am S tab e liegenden P rism enschneiden gegen den in den
K erb en d er M eßfedern liegenden v erschiebt. Die D rehung der P rism en
w ird d u rch die fest m it ihnen v erbundenen Zeiger a n den Bogenskalen
angezeigt. D ie S kalen h ab en M illim eterteilung, so d aß 0,1 m m noch
g eschätzt w erden können. Die übliche Ü bersetzung des M artensK ennedy-A p p arates b e trä g t 1 : 50. Bei dieser Ü bersetzung e n tsp ric h t
einer A blesung von 1 m m
a n der Skale eine V er­
längerung der M eßlänge
von 0,02 m m . B ild et
m an s ta tt des a rith m e ti­
schen M ittels die Sum m e
der A blesungen beider
A p p arate, so b e d e u te t
1 m m G esam tablesung
0,01 m m V erlängerung.
d 2) S p i e g e l f e i n ­
m e ß g e rä t von M a r­
t e n s , vgl. D IN -V o rA bb. 7. Schem atische D arstellung d e r W irkungsw eise
norm ,
D V M -P rü fv e r­
des Spiegelfeinm eßgerätes v on M a r t e n s
fahren A 107. D er ge­
bräuchlich ste D ehnungsm esser zu r Messung elastischer F o rm än d e­
rungen fü r alle M eßlängen zw ischen 50 u n d 200m m ist das Spiegel­
feinm eßgerät von M a r t e n s . A bb. 4, u n te n links, u n d A bb. 7 zeigen
d as P rin zip der Feinm essungen m it dem Spiegelgerät. D ie W ir­
kungsweise ist folgende: E rfä h rt d er P ro b e sta b u n te r der B elastung
eine L ängen än d eru n g in n erh alb d er M eßlänge ( = A b stan d zwischen
Schneide u n d K e rb e d er M eßfedern), so w ird eine drehende Bew e­
gung der Schneidenkörper, also auch der Spiegel erfolgen. D ie
Größe d er Bew egung k a n n m it H ilfe d er F ern ro h re aus der V er­
schiebung d er Spiegelbilder d er Skalen gegen d as F ad en k reu z der
F e rn ro h re abgelesen w erden. D er Zeiger des M artens-K ennedy-A ppara te s w ird also beim Spiegelgerät d u rch einen L ich tstra h l ersetzt.
Zum vollständigen G erät gehören zwei S piegelapparate, zwei M eß­
federn, eine K lem m e, zwei F ern ro h re u n d zwei A bleseskalen. A bb. 8
12
M eßm ittel
zeigt die beiden Spiegelgeräte in allen E inzelheiten fertig an einem
R u n d sta b angesetzt. D er S p ieg elap p arat selbst b este h t aus einem
Schneidenkörper von rhom bischem Q uerschnitt, a n welchem auf der
einen Seite Zeiger u n d H andgriff, am
and eren E nde das V erlängerungs­
stü c k m it dem Spiegelrahm en u n d
dem Spiegel befestigt sind. D er
R ah m en ist um seine w aagerechte
A chse d re h b ar angeordnet. D er
Spiegel ist im R a h m en in Spitzen
Klemme
gelagert, w elche in die Fassung e in ­
gelassen sind u n d in K ö rn erm ark en
des Spiegels eingreifen. D adureh
k a n n d er Spiegel m it H ilfe einer
kleinen Schraube, die au f den Spiegel
d rü c k t, au ch u m seine senkrechte
Spiegel
Achse g ed reh t w erden. D ie R ü c k ­
w ärtsbew egung des Spiegels wird
Spiegelrahmen
d u rch eine kleine F ed er bew irkt.
D u rch diese A rt d er Spiegellagerung
lassen sich die Skalenbilder u n a b ­
Meßfeder
Schneidenkörper
hängig v on der Stellung d er Schnei­
/ Verlängerungsstück
den k ö rp er leich t in das Blickfeld u n d
H andgriff.
Schraube
die N u llm ark en der Skalen au f das
F ad en k reu z der F ern ro h re em steilen.
Feder
M it H ilfe von zwei M eßfedern u n d
einer K lem m e (s. A bb. 8) w erden die
'Klemme
Spiegelapparate am S tab angesetzt,
indem die eine S chneidenkante der
A bb. 8 *).
Schneidenkörper in die K erb e der
Spiegclfelnm eßgcrät von M a r te n s
M eßfedern gelegt, die andere Schnei­
*) W iedergegeben m it G enehm igung des D e u t­
d en k an te gegen die Staboberfläche
schen N orm enausschusses.
M aßgebend ist
die jeweils neueste A usgabe des N o rm b lattes
g ed rü ck t w ird. Die N eigung der
im -Normformat A 4, das b eim B eutii-V ertrieb,
S chneidenkörper gegen die S ta b ­
G .m .b . H . , B erlin SW (iS, erh ältlich ist
achse w ird bei u n b elastetem S tab
m it H ilfe des auf d er H andgriffseite d er S piegelapparate ange­
b rac h te n Zeigers u n d einer entsp rech en d en M arke a n den M eß­
federn eingestellt. Die S piegelapparate w erden d iam etral zueinander
so angesetzt, d aß ihre A chsen in genau parallele Lage zueinander u n d
M eßm ittel' fü r statisch e U ntersuchungen
13
senkrech te Lage zum P ro b estab kom m en. D ie A bleseskalen hab en
M illim eterteilung.
D as Ü b ersetzungsverhältnis des Spiegelfeinm eßgerätes erg ib t sich
aus folgender Ü b erleg u n g : N ach A bb. 7 ist die S tab dehnung A l — b sin a,
w orin b die B reite des Schneidenkörpers u n d a der vom Spiegel d u rc h ­
laufende W inkel sind. Die A blesung x an d er Skale ist, da der L ich tstrah l
nach dem Rcflexionsgesetz den W inkel 2 a du rchläuft, x = a tg 2 cc,
worin a den A b stan d d e r Skale vom Spiegel b ed eu tet. D as Ü b e r­
setzungsv erh ältn is ist also
Al
b ■sin a
x
a- t g 2 a
D a n u r seh r kleine W inkel a in F rag e kom m en, k a n n m it genügender
A nnäherung [4] gesetzt w erden
_
4J
x
_
2a
D er S k alen ab stan d a (E ntfernung zw ischen spiegelnder F läche und
Skale) w ird nach der Schneidenkörperbreite b von etw a 4,5 m m (wobei b
auf 0,001 m m genau ausgem essen w ird) so bem essen, daß 6/2 : a — 1 : 500
ist, d .h . d er S k alen ab stan d b e trä g t etw a 1125 m m . M it H ilfe einer M eßlatte
w ird diese E n tfe rn u n g eingestellt. Die F ern ro h re g e sta tte n b e i dieser A nord­
nung m it H ilfe d e rF a d e n k reu z e a n d e m B ild d er etw a zweifach vergrößerten
Skale m it G enauigkeit die A blesung von 0,1 m m . D ie Skalen stehen sen k ­
re c h t zur F ern ro h rach se, die au f die M itte d er Spiegelfläche eingestellt ist.
B ei einem Ü bersetzu n g sv erh ältn is von 1 :5 0 0 e n tsp ric h t einer
A blesung von ^ m m an einer Skale eine V erlängerung des P ro b e ­
stabes v o n ü /so o o m m — 0,0002 m m . A uch beim A rbeiten m it dem
Spiegelfeinm eßgerät w ird s t a tt des arith m etisch en M ittels die Sum m e
der A blesungen beider Skalen gebildet, so daß 0,1 m m G esam tablesung
(A bleseeinheit) 0,CC01 m m V erlängerung des S tab es b edeutet. Bei den
M essungen soll die g rö ß te L än genänderung A l den B etrag von 0,2 m m
n ic h t übersch reiten , da son st die N aberungsform el fü r die V ergrößerung
n ic h t m eh r z u trifft. A us dem gleichen G runde sind die Schneidenkörper
so anzusetzen, d aß sie etw a bei d er H älfte d er zu m essenden L än g en ­
än d eru n g sen k rech t zur S tabachse stehen.
D as E in stellen des Spiegelfeinm eßgerätes erfolgt zweckm äßig in
folgendem A rb e itsg a n g :
1. A nsetzen d e r M eßfedern m it H ilfe d er K lem m e am P robestab.
2. E insetzen u n d A usrich ten d er S piegelapparate.
M eßm ittel
14
3. A ufstellen d er S tativ e m it den F e rn ro h re n u n d A bleseskalen in
etw a 1100 m m E n tfern u n g von den S p iegelapparaten.
4. E instellen d er F ern ro h re (Fadenkreuz au f M itte Spiegel).
5. D urch D reh en d er Spiegel u m ih re sen k rechte Achse (hierzu dient
die kleine S chraube am Spiegelrahm en) Skalenbilder in das
B lickfeld d er zugehörigen F ern ro h re bringen.
6. E instellen des genauen A bstandes a zwischen Spiegel u n d Skalen
u n te r V erw endung d er M eßlatte.
7. D u rch D reh en der Spiegel um ih re horizontale Achse die N u ll­
m ark e d er b etreffenden Skale au f den h orizontalen F ad en des
F aden k reu zes d er F ern ro h re einstellen.
A ndere Spiegelgeräte, die sich von
dem M artens- G erät du rch größere Ü b e r­
setzung, kleinere M eßlängen u n d ge­
ringere F ehlerm öglichkeiten u n te rsc h ei­
den, sind die von B ü c k e n , M a t h ä r ,
fü r Schubm essungen das von A. F ö p p l
u nd fü r Q uerdehnungsm essungen das
von K u n t z e . Die G eräte von G e ig e r ,
P r e u ß , F i n d e i s e n , R ü h l u n d B e rg
u n d fü r Q uerdehnungsm essungen das
von S i e g l e r s c h m i d t nehm en neben
d er M a r te n s s c h e n A nordnung noch
eine H ebelübersetzung zu H ilfe [6].
Schneide, / = F eststeller, h = H ebel
z u r Ü b e rtra g u n g d e r Schneidenbew egung
d 3) T e n s o m e t e r . D ie etw as u m ­
ständliche A rt des A nsetzens u n d E in ­
stellens der S piegelapparate u n d das
A rbeiten m it F ern ro h ren w ird bei V er­
w endung hochem pfindlicher Z e i g e r a p p a r a t e verm ieden. D ie V ergröße­
rung w ird h ier du rch eine rein m echa.
,
n
...
n isch e Ü b ersetzu n g 1111 M e ß g erät er-
zeugt. D ie b ek an n testen G eräte dieser
A rt sind die H uggenberger-T ensom eter
(s. A bb. 4, u n te n rechts). D a sie überall
leich t an se tz b a r sind, w erden sie au ß er bei den m echanischen P rüfungen
insbesondere zur M essung des Spannungsverlaufs an W erkstücken v e r­
w endet. D as in A bb. 9 gezeigte T ensom eter ist fü r M essungen bestim m t,
au f den Zeiger, u = Zeiger, q = Zeigereinstellschraube, k = A nzeigevorrichtung
des M eßbereiches
A
M eßm ittel fü r sta tisc h e U ntersuchung en
15
die eine hohe G enauigkeit u n d E m p fin d lich k eit erfordern. Die w ichtig­
sten L agerstellen sind als Schneidenlager ausgebildet. Z ur E rhöhung
der A blesegenauigkeit ist das Z iffe rb la tt m it einem Spiegel versehen.
D er ausgew uchtete Zeiger k a n n beliebig eingestellt w erden. Die zu
m essende L ängen än d eru n g w ird bei dem M eßgerät der A bb. 9 ru n d
1200fach v erg rö ß ert. E inem Zeigerausschlag von 0 ,1 m m e n tsp ric h t
som it eine L ängen än d eru n g A l ^ 0,00008 m m .
D er M eßbereich
b e trä g t + 0,1 m m . D ie G eräte w erden in verschiedenen A usführungs-
A bb. 10. Setzdehm m gsm esser (B a u a rt M ahr-Esslingen)
form en m it V ergrößerungen von 300, 1000, 1200 u n d 2000 hergestellt.
D u rch B en utzung von V erlängerungsstangen k an n die norm ale Meßlänge
von 10 bzw. 20 m m beliebig v e rä n d e rt w erden. Z ahlreiche A ufspann­
vo rrich tu n g en erm öglichen die B efestigung des G erätes in jeder Lage an
d er M eßstrecke. Von den übrigen Z eigerdehnungsm essern seien die von
M a n e t, M e s n a g e r u n d B ö t t c h e r e rw ä h n t [6].
d4) S e t z d e h n u n g s m e s s e r . D er G rundgedanke beim A rbeiten
m it Setzdehnungsm essern b e ste h t darin, M eßstrecken du rch K örner,
S tifte oder K ugeln festzulegen u n d ihre Ä nderungen u n te r A ufsetzen
ein un d desselben D ehnungsm essers zu verfolgen. A bb. 10 zeigt einen
16
M eßm ittel
Setzdehnungsm esser d er F irm a M ahr-E ßlingen fü r M eßlängen von
20 bis 70 m m . D er feste F u ß (in d er A bbildung röchts) ist durch A u s­
tau sch von D istanzringen verschiebbar. E in W inkelhebel ü b e rträ g t die
V erlagerungen des lin k en F uß es au f den T astbolzen der M eßuhr. D ie
M eßuhr zeigt die L än genänderungen der M eßstrecke u n m itte lb ar in
0,001 mm an. D er M eßbereich b e trä g t 1 m m . Die A nzeichnung der
M eßstrecke erfolgt d urch D oppelkörner. Als M eßm arken w erden nach
einem V orschlag von P f e n d e r S tahlkugeln von 1/ 16" b en u tzt. Sie
w erden m ittels D öppers in das zu u n tersu ch en de S tück d e ra rt ein­
geschlagen, d aß sie sicher festg eh alten w erden, a b e r nahezu als H a lb ­
kugeln au s der M eßfläche h erausstehen. A uf diese H albkugeln setzen
sich die F ü ß e des D ehnungsm essers m it kegeligen V ertiefungen auf.
Setzdehnungsm essungen w erden vornehm lich zur laufenden Ü b er­
w achung des S pannungsverlaufs in B auw erken u n d bei der B estim m ung
von Schrum pfspannungen in Schw eißungen durchgefülirt.
d 5) D e h n u n g s m e ß g e r ä t m i t s e h r k l e i n e r M e ß s t r e c k e u n d
A n z e ig e m i t t e l s S p e r r s c h i c h t - F o t o z e l l e (nach L e h r ) . E s w urde
bereits d a ra u f hingewiesen, d aß D ehnungsm esser m it kurzen M eßlängen
au ß er zur D ehnungsm essung beim Z ugversuch hau p tsäch lich zu r B e­
stim m ung des SpannungsV erlaufs in M aschinenteilen verw endet w erden.
B ei M eßlängen von 10 bis 20 m m , wie sie die T ensom eter aufweisen, ist
es jedoch n ic h t m öglich, den S pannungsverlauf gerade an den Stellen
zu bestim m en, wo erfahrungsgem äß S p annungsspitzen vorhanden sind.
Solche Stellen sind die Q uerschnittsübergänge u n d K erb en aller A rt,
Augen, Q uerbohrungen usw. F ü r d erartig e M essungen ist ein G erät
erforderlich, das bei k lein ster M eßstrecke höchste E m pfindlichkeit m it
geringem G ew icht verein t, wie es L e h r u n d G r a n a c h e r [3] e n t­
w ickelt h aben.
D ieses G erät m it einer M eßstrecke von 2 m m und 10000- bis
öOOOOfacher V ergrößerung h a t bei einer G esam thöhe von etw a 40 m m
ein G ew icht v on etw a 15 g, so d aß es au ch u n te r schw ierigsten V er­
hältn issen ang esetzt w erden k an n . A bb. 11 zeigt den A ufbau dieses
Feindehnungsm essers. Die W irkungsw eise des M eßgerätes ist fo lgende:
Die L än g en än d eru n g en d er 2 m m langen M eßstrecke, in deren E nden
die Spitzen des G erätes eingreifen, w erden zun ächst d u rch eine doppelte
H ebelübersetzung m echanisch etw a fünfzigfach vergrößert. Am E nde
des zw eiten H ebels s itz t eine S teuerfahne, die gegen eine am Gehäuse
des G erätes sitzende Blende einen S p a lt bildet, dessen B reite sich nach
M eßgeräte fü r sta tisc h e U ntersuchungen
17
M aßgabe d er L än genänderungen der M eßstrecke än d e rt. D ie F ah n en
steu ern einen von einer kleinen G lühlam pe ausgehenden L ichtstrom ,
der von d er S perrschicht-Fotozelle aufgenom m en w ird u n d h ier einen
S trom erzeugt, d er m ittels M ikroam perem eter gem essen w ird. Die
A bb. 11. A u fb au eines D ehnungsm eßgerätes m it 2 m m -M eßstrecke und Anzeige m ittels S p err­
schicht-Fotozelle
a =» G rundgestell, b — feste Spitze, c =» seitliche Schneiden fü r die A ufspannung, d =* G ehäuse
fü r die O ptik, e = B efestigungsschraube fü r das G ehäuse d, f — R äh m chen, g = bewegliche Spitze,
h = Anzeigchebel, t = S to ß b an d , k — Steuerfahne, l — Schneiden des R ähm chens, m = Q uer­
fe d e rb a n d fü r das R ähm chen, n, o = K lem m schuhe fü r »?, p = doppeltes F ederbandgelenk des
Anzeigehebels h, q =* Fed ern d e P arallelfü h ru n g fü r d ie S teuerfahne k , r = L äm pchen, s — Stell­
sch rau b e d e r N ullpunktregelung, t = K ondensor, u — feste F ah n e m it B lende, v — SperrschichtFotozelle, w = G lim m erisolierung
18
M eßm ittel
S tä rk e dieses Strom es ist d er L ängen än d eru n g der M eßstrecke v e r­
hältnisgleich. V oraussetzung fü r die G enauigkeit der M essung ist, d aß
der H eizstrom des L äm pchens w ährend d er V ersuchsdauer keinen
Schw ankungen u n terlieg t.
D as G erät w ird in einer m it einem D oppelkörner vorgezeichneten
M eßstrecke angesetzt. Zum A ufspannen dienen die beiden seitlich
am G rundgestell sitzenden Schneiden c, in w elche die P fan n en eines
den A bm essungen des zu u n tersu ch en d en W erkstückes an g ep aß ten
Spannbügels au s L eich tm etall eingreifen.
2. Meßgeräte für dynamische Untersuchungen
F ü r „S ch w ellbeanspruchungen“ , bei denen die K rä fte zw ischen
p rak tisc h gleichbleibenden L astgrenzen w ährend des V ersuchs w irken,
g enügt d er S p iegelapparat nach M a r t e n s in etw as a b g eän d erter F o rm ,
bei dem ein d u rch einen L ic h tsp a lt abgeblendeter L ich tstra h l über
beide Spiegel au f eine M ilchglasskale geworfen w ird u n d die E ndw erte
abgelesen w erden können. I s t jedoch der V ersuchskörper schnell
w echselnden B elastu n g en ausgesetzt, so genügen die fü r statische
M essungen verw endeten G eräte n ic h t m ehr. Bei der M ehrzahl der
G eräte fü r die E rfassu n g von L ängenänderungen bei ungleichm äßigem
K rä fte verlauf h a n d e lt es sich um „D eh n u n g sschreiber“ , die den z e it­
lichen V erlauf d er D ehnungen einer M eßstrecke in genügend v e r ­
größertem M aßstabe verzerrungsfrei au f zeichnen. Sie lassen sich g ru n d ­
sätzlich einteilen in D ehnungsschreiber fü r große un d ih rer B estim m u n g
nach ru h en d e B auw erke oder M aschinenteile u n d in D ehnungsschreiber
fü r schnellbew egte M aschinenteile. A uf G rund ihrer K o n stru k tio n
u ntersch eid et m a n :
1. G eräte m it m echanischer S chreib v o rrich tu ng (Tinten- oder R itz ­
schreiber).
2. G eräte m it optischem Schreibw erk.
3. E lek trisch e G eräte m it A ufzeichnung d u rch Oszillographen.
a) K ap azitiv e D ehnungsm esser.
b) In d u k tiv e M eßgeräte.
Von diesen M eßgeräten sei n u r d er m echanisch a rb eiten d e G lasritzD ehnungsschreiber d er D eutschen V ersuchsanstalt fü r L u ftfa h rt [7]
erw äh n t, d er die L ängenänderungen in n a tü rlich e r G röße m it einer
D iam an tsp itze in eine G lastrom m el ritz t, die durch einen kleinen M otor
M eßgeräte fü r dynam ische U ntersuchungen
19
ged reh t w ird. D as ä u ß e rst einfach g ebaute G erät g e sta tte t eine a u s­
gesprochene L angzeit-R egistrierung. Die A usw ertung des „S chriebes“
erfolgt u n te r dem M eßm ikroskop bei etw a 200facher V ergrößerung.
Bezüglich der B au- u n d A rbeitsw eise der anderen M eßgeräte m uß auf
das einschlägige S c h rifttu m verw iesen w erden.
D. Kraftmesser der Prüfmaschinen
Die P rü fm asch in en h ab en folgende A ufgaben:
1. Die erforderlichen K rä fte zu erzeugen,
2. die auf die P ro b e w irkenden K rä fte zu messen.
Die K rä fte
sollen stoßfrei erzeugt, dazu augenblicklich u n d genau
angezeigt w erden. E n tsp rech en d dieser A ufgabenstellung sind fü r
P rüfm asch in en drei Teile k en n zeich n en d : D as äußerst k räftig gehaltene
M aschinengestell, d er K rafterzeu g er u n d d er K raftm esser. D er K ra ft­
erzeuger b rin g t d u rch geeignete V orrichtungen die fü r die D u rc h ­
fü h ru n g d er U ntersuchungen erforderlichen K rä fte zur W irkung auf die
P robe. D er K raftm esser d ien t zur B estim m ung der jeweils auf die
P robe w irkenden K rä fte . A ufgabe des M aschinengestells ist es, die vom
K raftm esser aufgenom m ene K ra ft w ieder au f die A ntriebsvorrichtung
zurückzuleiten. E s erg ib t sich also folgender K ra fts c h lu ß : K rafterzeuger
—P ro b e —K ra ftm e sse r—M aschinengestell—K ra fte rz eu g e r.
F ü r den K r a f t e r z e u g e r k a n n entw eder ein m echanischer oder
ein h y d rau lisch er A n trieb b en u tzt w erden. B eim m echanischen A ntrieb,
d en m an fü r kleinere K rä fte bevorzugt, w ird zur E rzeugung der axialen
B ew egung eine Schraubenspindel b en u tzt. D ie K o n stru k tio n sg ru n d ­
sätze fü r den m echanischen A n trieb der P rü fm aschinen unterscheiden
sich in nich ts von denen des allgem einen M aschinenbaus. Beim h y d ra u ­
lischen A n trieb ist m it dem M aschinengestell ein au f einer Seite offener
Z ylinder v erbunden, in dem ein K olben d u rch eine D ruckflüssigkeit
bew egt w ird. D as eine E nde des K olbens ra g t aus dem Zylinder heraus
u n d ü b e rträ g t die von d er D ruckflüssigkeit ausgeübte K ra ft entw eder
u n m itte lb a r oder d urch zw ischengeschaltete Ü b ertragungsorgane auf
den E inspannkopf und d a m it auf die P robe. D er K olben k a n n entw eder
d u rch Einschleifen oder m it H ilfe von L ederm an sch etten gegen den Z ylin­
der a b g ed ich tet w erden. Die A bdichtung m it L ed erm an sch etten eignet
sich besonders fü r D ruckw asserbetrieb, w ährend m an bei V erw endung von
20
M eßm ittel
ö l oder G lycerin als D ruckflüssigkeit eingeschliffene K olben bevorzugt.
D ie E rzeugung des D ruckes in d er P reßflüssigkeit geschieht durch
Pum p en . D ie au f den P ro b ek ö rp er ausgeübten K rä fte können m it
hydraulischen M eßvorrichtungen oder m echanischen W aagen b estim m t
w erden. Zu den hyd rau lisch en M eßvorrichtungen gehören:
a) F ed erm an o m eter,
b) M eßdosenj
c) P endelm anom eter.
Bei den m echanischen W aagen u n tersch eid et m an :
a)
b)
c)
d)
Federw aagen,
H ebelw aagen,
Laufgew ichtsw aagen,
N eigungsw aagen.
1. Hydraulische Kraftmesser
a)
F e d e r m a n o m e t e r . Bei seh r großen P rüfm aschinen m it
hydraulischem A ntrieb d u rch P reßw asser w ird der F lüssigkeitsdruck p
im Z ylinder zw eckm äßig d u rch F ed erm an o m eter gem essen. Die au f die
P ro b e w irkende K ra ft ist d ann
• P = p ■1 [kg] i),
w enn / d er K o lb en q u ersch n itt des A rbeitskolbens in cm 2 ist. Infolge
der K olbenreibung u n d des G ew ichtes d er m it dem K olben u n m itte lb a r
') A nm erkung des H erausgebers: W egen der in diesem H e ft b e n u tz te n
E in h e it d er K ra ft — kg — is t einiges G rundsätzliches zu sagen. D as kg ist
la u t M aß- im d G ew ichtsgesetz — die le tzte F assu n g w urde am 13. 5. 1935
v erk ü n d e t — die E in h e it d er M asse u n d gehört zum ab so lu ten M aßsystem .
Auch in te rn a tio n a l is t d a s kg in gleichem Sinne seit langem festgelegt w orden.
D en noch is t als E in h e it d er K ra ft im technischen M aßsystem d as kg im m er
w eiter b e n u tz t w orden. D a s ist au f die D au e r ein u n h a ltb a re r Z u stan d .
M anche technischen u n d m eh r noch p h ysikalisch-tech n isch en Zweige kom m en
dabei in die allerg rö ß ten Schw ierigkeiten. I n einer gleich schw ierigen L age
is t d er U n te rric h t sow ohl in d er Schule, wie in d er H ochschule. E s m ag sein,
d a ß u n te r anderen a u c h die K reise d er W erk sto ffp rü fu n g diese Schw ierig­
k eiten n ic h t em pfinden, d a sie allein m it dem teclm ischen M aßsystem zu
tu n h ab e n . T ro tzd em sind die S chw ierigkeiten d u rch d en doppelsinnigen
G ebrauch d e r E in h e it k g so groß, d aß sich au ch die d av o n w eniger b e ­
tro ffenen K reise d a m it v e r tr a u t m achen m üssen, d aß h ier eine einschneidende,
E in d e u tig k eit schaffende R egelung getroffen w erden m u ß . D a es u n ­
H ydraulische K raftm esser
21
verbundenen Teile d er P rü fm asch in e g e h t jedocli ein Teil dieser K ra ft
verloren. E r lä ß t sich errechnen, indem m an v or dem V ersuch den
D ru ck
b estim m t, d er bei L eergang der M aschine vom M anom eter
angezeigt w ird. Die tatsäch lich au f die P ro b e ausgeübte K ra ft ist d a n n :
P — %> ~ Pi) ■I [kg].
E ine schem atische D arstellu n g d er K raftm essu n g m ittels F ederm ano­
m eter fin d et sich in A bb. 12, u n te re Reihe, M itte.
möglich ist, die gesetzliche u n d in te rn a tio n a le Regelung, wie es bisher
geschah, au ß e r a c h t zu lassen, m uß über k urz oder lan g ein v ern ü n ftig er
Ausweg gefunden w erden. M an k ö n n te v e rsu c h t sein, die gesetzlichen u n d
in te rn a tio n a le n V erabredungen um zustoßen. D a m it w ürde ab er die A n ­
gelegenheit m it so viel heuen Schw ierigkeiten b e h a fte t w erden, daß d a n n
die A ussicht a u f eine sinnvolle eindeutige R egelung gänzlich geschw unden
w äre. D agegen is t d er vom A usschuß für E in h e iten u n d F orm elgrößen u n d
v o n d er P hysikalisch-T echnischen R e ic h sa n sta lt (siehe A m ts b la tt d e r P T R
15, 40, 1939) b esch ritte n e W eg au f d as b este geeignet, au s allen v o rh an d en en
Schw ierigkeiten m it einem Schlage a u f die einfach ste W eise h e ra u s­
zukom m en. W ird als E in h e it der K r a f t im technisch en M aßsystem d as
K ilopond (kp) genom m en, d a n n g elten die gesetzliche u n d die in te rn atio n a le
R egelung fü r d a s kg, im technischen M aßsystem is t n ic h ts w eiter zu tu n ,
als s t a t t des g ein p zu setzen ; Z ahlenw erte sind n ic h t zu än d ern . D am it
is t alles in vorbildlicher E in d e u tig k eit; die vielen K üm m ernisse, die d u rch
d en d o p p elten S inn des kg e n tsta n d e n , sind m it einem Schlage b eseitigt.
W e n n n u n d av o n abgesehen w urde, in diesem H e ft die le tz te F olgerung
zu ziehen, so w ird dennoch au f die N otw endigkeit, d aß in diesem P u n k te
eine Ä nderung e in tre te n m uß, m it allem N ach d ru ck hingew iesen. D er
V orschlag, d as Zeichen kg m it einem S tern ch en zu versehen, sobald es als
E in h e it der K r a f t gelten soll, is t als eine unzureichende L ösung abzulehnen.
W en n a u c h in d er W erk stoffprüfung, w ie b ere its gesagt, die D ringlichkeit
fü r die V erw endung des k p n ic h t sehr h e r v o rtritt, so w ird doch d er V ersuch
em pfohlen, sich au ch h ier m it dem k p v e r tr a u t zu m achen u n d d arü b e r
h in a u s au fm erk sam zu verfolgen, w ie au f an d eren G ebieten eine geradezu
w o h ltu ende "E indeutigkeit erzielt w ird, w enn m a n stre n g u n te rsc h eid et
zw ischen kg u n d kp.
D ie oben erw äh n te V erordnung d er P T R e n th ä lt fo lg en d es; D ie E in h e it
d er K ra ft im technischen M aßsystem is t das K ilopond ; es is t die K ra ft, die
einem K örper von der M asse eines K ilogram m s jo S ekunde'eine G eschw indig­
k eitsän d eru n g von 9,806 65 M eter in d er S ekunde e rte ilt. D er ta u se n d ste Teil
des K iloponds is t d as P o n d ; d er ta u se n d ste Teil des P o n d s d a s M illipond.
T ausend K iloponds heiß en ein M egapond (diese G röße is t zu setzen für die
E in h e it T onne als E in h e it d e r K r a f t ; denn auch die T onne is t eine M assen­
ein h eit im ab so lu te n M aßsystem ).
A b kürzung: M egapond = M p; K ilopond = k p ; Pond = p ; M illi­
pond = m p.
22
M eßm ittel
b)
M eß d o s e n . E ine andere F o rm der hyd rau lisch en K r a f t­
m essung ste llt die V erw endung d er sogenannten Meßdose d ar, siehe
A bb. 12, obere R eihe, zw eites B ild von links. E ie M eßdose b esteh t aus
einem zylindrischen G ehäuse aus S tah l, in dem eine Messingblech- oder
G um m im em bran ausgespannt ist, u n te r d er sich W asser oder G lyzerin
befindet. Auf d er M em bran r u h t d er D osendeckel. Auf diesen Deckel
0
T W L 28439
A bb. 12.
Schem atische D arstellung d er verschiedenen A rte n d er K raftm essung a n M aterialprüfm aschinen
M oser 1928
w ird die vom P ro b ek ö rp er aufgenom m ene K ra ft üb ertrag en . D urch
den auf den D osendeckel au sgeübten D ru ck biegt sich die elastische
P la tte d u rch u n d in der allseitig eingeschlossenen D osenflüssigkeit
w ird ein D ru c k erzeugt, d er a n einem M anom eter abgelesen werden
kann . D ie a u f die P ro b e ausgeübte K ra ft erg ib t sich d an n m it großer
G enauigkeit aus d er F läche des M eßdosendeckels u n d dem F lüssigkeits­
d ru ck in der Meßdose.
c)
P e n d e l m a n o m e t e r . Pendelm anom eter sind V orrichtungen,
die dazu dienen, F lüssigkeitsdrücke d u rch den A usschlag eines Pendels
zu m essen. G rundsätzlich stellen sie N eigungsw aagen d a r, die durch
Bew egung eines K olbens — des sogenannten M eßkolbens — b e tä tig t
■werden. D er A rbeitszylinder d er P rüfm aschine ist m it dem M eß­
zylinder des Pendelm anom eters d u rch R ohrleitu ngen verbunden, so daß
au f den M eßkolben d er gleiche F lüssigkeitsdruck w irkt wie auf den
H ydraulische K raftm esser
23
A rbeitskolben. I n A bb. 12, rech ts u n te n , ist das G rundsätzliche eines
Pendelm anom eters dargestellt. P endelm anom eter finden im allgem einen
A nw endung bei P rüfm aschinen, bei denen sowohl der A rbeitskolben als
A bb. 13.
U niversalprülm aschlne m it Pen d elm an o m cter fü r 35 t H öclistlelstung
(B a u a rt Losenhausen)
auch d er M eßkolben g e h ä rte t u n d sorgfältig in die Z ylinder eingeschliffen
sind u n d die m it Ö ldruck arb eiten . U m die K olbenreibung im M eß­
zylinder aufzuheben, w ird der M eßkolben d u rch einen M otor u m seine
Achse ged reh t. D as kugelgelagerte Pendel ü b e rträ g t seinen Ausschlag
H a h n , M eß m ittel
3
24
M eßm ittel
m ittels einer au f R ollen g efü h rten Z ahnstange u n d T rieb au f den Zeiger
d er A nzeigevorrichtung. I n d er Regel h a t das P endelm anom eter drei
M eßbereiche, u n d zw ar fü r V ollast, H a lb la st u n d F ü n fte llast.
D er
M eßbereich w ird d u rch A ustauschen der Pendelgew ichte v erän d ert.
A bb. 13 zeigt eine U niversalprüfm aschine der B a u a rt „L osen­
h au se n “ fü r 35 t H öchstleistung. D ie A nlage se tz t sich zusam m en aus
der eigentlichen P rüfm aschine m it hydrau lisch em A ntrieb, aus einer
H ochleistungspum pe u nd einem P endelm anom eter.
D ie P rüfm aschine b a u t sich au f au s dem G rundkasten, den beiden
außenliegenden D rucksäulen u n d einem festen Q uerhaupt, das den
A rbeitszylinder m it dem eingeschliffenen K olben trä g t. A n diesem
K olben h ä n g t ein U m führungsrahm en, bestehend aus einem oberen
Q uerhaupt, zwei Zugsäulen (innenliegend) u n d einem Biegetisch, an
dem d er obere E insp an n k o p f befestigt ist. D er U m führungsrahm en
w ird d urch den K olben n ach oben bew egt u n d ü b e rträ g t die ausgeübte
Z u gkraft au f den oberen Spannkopf. Als P reßflüssigkeit kom m t ö l zur
V erw endung, d as d urch die elektrisch betriebene stufenlose P reßpum pe
dem oben liegenden Ä rbeitszylinder zug efü h rt w ird. D er A rbeitszylinder
ist m it dem M eßzylinder d u rch R ohrleitungen verbunden. Die durch
den Ö ldruck auf die F läch e des A rbeitskolbens u n d d am it auf die P robe
ausgeübte K ra ft k a n n d ah er laufend a n der A nzeigevorrichtung des
Pendelm anom eters abgelesen w erden. D er u n te re Spannkopf ist m it
dem G ru n d k asten fest v erb u n d en u nd durch eine Spindel in der H ö h en ­
lage v erstellb ar. D ie V o rrichtung fü r Biegeversuche b esteh t aus dem
in R ollenlagern a n den M aschinensäulen reibungsfrei gefü h rten B iege­
tisch. F ü r F altv ersu ch e lassen sich die beiden A uflager des Biegetisches
au f den vorgeschriebenen A b stan d einstellen u n d können gegen se it­
liches A usw eichen d urch K eile gesichert w erden. F ü r D ruck- und
K nickversuche w ird je eine D ru c k p la tte auf dem Biegetisch und u n te r
dem festen Q u erh au p t a n g e b ra c h t.
2. Mechanische Kraftmesser
a)
F e d e r w a a g e . A bb. 12, obere R eihe links, zeigt das G ru n d ­
sätzliche d er K raftm essu n g m it der Federw aage. D er V orzug einer
Federw aage als K raftm esser liegt in der E in fach h eit d er B auform . Die
elastische F o rm än d eru n g einer S chraubenfeder d ien t als K räftem aß stab .
D a einerseits zur genauen M essung v erh ältn ism äßig große F o rm ­
änderungen erforderlich sind, an d ererseits die F orm änderungen bis zur
M echanische K raftm esser
25
H öch stlast rein elastisch sein m üssen, fin d et die Federw aage n u r bei
kleineren P rüfm aschinen A nw endung. Besondere Sorgfalt ist bei S p iral­
federn auf die A ufhängevorrichtungen zu verw enden. Die F ed er muß a ll­
seitig beweglich sein, d a m it sie sich frei ausdehnen bzw. verkürzen k ann.
b)
H e b e l w a a g e . Die K raftm essu n g m it der H ebelw aage ist in
A bb. 12, d ritte s B ild von links, schem atisch d arg estellt. K ennzeichnend
fü r die H ebelw aage ist, d aß die H ebelübersetzung u n v e rä n d e rt bleibt,
w ährend die Gewichte zur L a stb e stim ­
m ung v e rä n d e rt w erden. Infolge des
notw endigen A ufsetzens u n d A bhebens
der Gewichte ist die B edienung u m ­
ständlich. Z ur U m gehung dieser U n ­
bequem lichkeit w erden vielfach die
G ew ichtsscheiben m echanisch aufge­
se tz t u n d abgehoben. E ine derartige
V orrichtung h a t auß erd em den V orteil,
daß m it ih r die G ew ichte stoßfrei a u f­
gesetzt u n d d ad u rch E rsch ü tteru n g en
des P ro b e sta b s verm ieden w erden. Zur
E rzielung feinerer A bstufungen m uß
jedoch auch h ier m it kleinen A u fsatz­
gew ichten g earb eitet w erden.
A bb. 14.
Schem atische D arstellung der
L a u f g e w i c h ts W a a g e .
Die
H ebehm ordniing einer U niversalprüfm aT
-ix
/
u
schine m it N eigungsw aage u nd m echanlL aufgew ichtsw aage (s. A bb. 12, oben
schein A n trieb (B a u a rt M ohr & Federhaff)
rechts) a rb e ite t bei v eränderlicher
(Aus; v m .Zclt3chrift> Bd. 72, 1928> TOt.
H cbeliibersetzung m it gleichbleibenv e rla s o . m . b. H ., Berlin)
dem B elastungsgew icht. A uch die L a u f­
gew ichtsw aage erm öglicht große G enauigkeit d er Messung bei la n g ­
sam er V ersuchsausführung; jedoch erfo rd e rt bei laufender K r a f t­
m essung das ständige N achstellen des L aufgew ichts zu r E rh a ltu n g
der Gleichgew ichtslage des H ebels eine gewisse Ü bung.
C)
/-
d)
N e ig u n g s w a a g e .
Die N eigungsw aage (s. A bb. 12, u n ten
links) m iß t in d er A rt der B riefw aage die Größe d er am kurzen
H ebelarm angreifenden S ta b k ra ft d u rch die N eigung eines H ebels
bzw. eines Pendels. Sie w ird u n te r den m echanischen K raftm essern
im P rü fm asch in en b au besonders deshalb bevorzugt, weil m it ih r bei
allm ählich steigender B elastung die auf den P ro b e stab zu r W irkung
3*
26
M eßm ittel
kom m ende K ra ft laufend gem essen w erden k an n . D ie B estim m ung
kennzeichnender S pannungsgrenzen ist auf diese A rt besonders ein­
fach. D ie k o n stru k tiv e D urchbildung d er Neigungsw aage ist jedoch
n ich t einfach, d a bei V erw endung n u r eines H ebels sehr hohe B e­
anspruchungen in' den L agerstellen a u ftre te n . M an ist d ah er besonders
bei größeren P rü fm asch in en gezw ungen, zu B a u a rte n m it m ehreren
H ebeln u n d dem en tsp rech en d einer V ielzahl von Schneiden und
P fannen überzugehen.
In A bb. 14 ist die H eb elan o rd n u n g d er Neigungsw aage einer
U niversalprüfm aschine m it elektrischem A n trieb schem atisch d a r ­
gestellt. D urch die A n trieb sv o rrich tu n g w ird ein B iegetisch —- als
A uflager fü r D ruck- u n d B iegeproben — u n d m it ihm der in einem
U m füh ru n g srah m en sitzende obere E insp an n k o pf fü r die A ufnahm e
der P ro b estäb e bei Z ugversuchen gehoben. Sowohl beim Zug- als auch
beim D ruckversuch w ird die vom V ersuchsstück aufgenom m ene K ra ft
au f das H ebelsystem u n d von h ie r d u rch Z ugstange un d H ebel au f das
von d er M aschine g e tre n n t stehende P endel ü b ertrag en , dessen A us­
schlag das M aß fü r die B elastu n g ist. D as Pendel w irk t du rch Z ahnstange
u n d Z a h n ra d au f den Zeiger d er L astanzeige, an deren Skale die jeweils
a u f die P ro b e zu r W irkung kom m ende K r a f t laufend abgelesen w erden
kann.
E. Meßgeräte zur Prüfung der Kraftanzeige
W erkstoffprüfm aschinen, die fü r m aßgebliche V ersuche b e n u tzt
w erden, sind nach D IN 1604 (R ichtlinien fü r die Ü berw achung von
W erkstoffprüfm aschinen) in genössen Z eitab stän d en H a u p tu n te r­
suchungen bzw. Z w ischenprüfungen zu un terzieh en. D ie U n tersuchung
e rstre c k t sich auf G enauigkeit, Z uverlässigkeit u n d E m pfindlichkeit
der B elastungsm essung. N ach D IN 1604 b ed eu tet „ G en a u ig k eit“ den
G rad d er Ü bereinstim m ung zw ischen d er m it dem N ach p rü fg erä t fest­
g estellten u nd d er vom B elastungsm esser d er P rüfm aschine angezeigten
K ra ft. Als „ F e h le r d er B elastungsanzeige“ w ird die A bw eichung von
der Ü b ereinstim m ung in % d er b etreffenden B elastung bezeichnet.
Zulässig sin d in der M etallprüfung F ehlergrenzen der B elastungs­
anzeige von i 1 % . Als „Z u v erlässig k eit“ w ird die U nveränderlichkeit
der G enauigkeit bei aufeinanderfolgenden U n tersuchungen bezeichnet.
Z ur E rfassung d er „E m p fin d lic h k e it“ w ird festgestellt, wie bei Zu- un d
M echanische K raftm esser. K o n tro llstä b e u n d -druckkörper
27
A bnahm e d er B elastung die B elastungsanzeige den am V ersuchsstück
gem essenen B elastu n g sän d eru n g en folgt.
G rundsätzlich k ö n n te bei d er P rü fu n g der K raftanzeige so v o r­
gegangen w erden, d aß d er F eh ler des B elastungsm essers durch u n m itte l­
bare G ew ichtsbelastung b estim m t w ird. B ei g rößeren P rüfm aschinen
w ären Ü bersetzungshebel einzubauen, d .h . d urch m itte lb are G ew ichts­
belastung zu p rü fen . Diese V erfahren h ab en jedoch den N achteil, daß
bei der P rü fu n g n ic h t d er gleiche K ra ftsc h lu ß vorhanden ist wie beim
V ersuch u n d som it F ehler, die d u rch den sta rre n E in b au der P roben
bedingt sind, n ic h t e rfa ß t w ürden. E s w urden d a h e r N achprüfgeräte
entw ickelt, die m it H ilfe d er a n d er P rüfm aschine vorhandenen E in ­
spann v o rrich tu n g en ein g eb au t w erden [8].
1. Kontrollstäbe und -druckkörper
K o n tro llstäb e u n d K o n tro lld ru ck k ö rp er sind R u n d stäb e bzw.
Zylinder aus hochw ertigem S tah l (Zugfestigkeit 120 kg /m m 2, E la stiz itä ts­
grenze 70 k g /m m 2), die bei d er P rü fu n g bis etw a 35 k g /m m 2 b ean sp ru ch t
w erden. Ih re elastischen F o rm änderungen w erden als M aß fü r die auf
sie w irkenden K rä fte b en u tz t. Sie stellen also F ederd y n am o m eter m it
sehr geringer a b e r gleichbleibender F ederung d a r, d eren elastische F o rm ­
än d eru n g en m it dem S piegelfeinm eßgerät von M a r t e n s gem essen
w erden. Sind die F orm än d eru n g sw erte fiir b estim m te B elastungen
b e k a n n t (Sollw erte), so e rg ib t sich aus dem V ergleich der bei einer
M aschinenprüfung festgestellten F orm än d eru n g sw erte m it den Soll­
w erten u n m itte lb a r d er F eh ler d er B elastungsanzeige. D ie Sollwerte
d er K o n tro llg eräte w erden d u rch P rü fu n g a u f M aschinen m it u n m itte l­
barer G ew ichtsbelastung bzw. au f Sonder-P rüfm aschinen nach einem
genau . festliegenden V ersuchsschem a b estim m t. D er Sitz der M eß­
federschneiden w ird am K o n tro llsta b d u rch eine R ingm arke gekenn­
zeichnet, die so an g eo rd n et ist, d a ß die M eßfedern sym m etrisch
zur S ta b m itte sitzen. Zwei P a a r einander gegenüberliegende u n d
parallele L äng sm ark en kennzeichnen den Sitz der M eßfedern am
S tabum fan g .
D ie S p iegelapparate w erden so angesetzt, d a ß ihre
Schneiden u n te r d er h alb en H ö ch stb elastu n g sen k rech t zum S tab
stehen. U m Z ufälligkeiten auszuschalten, w erden gew öhnlich vier bis
sechs R eihen bei verschiedenen S tab lag en u n d v e rä n d e rtem Sitz des
Spiegelfeinm eßgerätes d u rch g efü h rt. A bb. 15 zeigt einen 100 t-K ontroll-Z ugstab, ein g eb au t in eine S onder-P rüfm aschine zu r U n te r­
M eßm ittel
28
suchung von K o n tro llg eräten fü r 300 t Zug. B ei dieser Sonder-Prüfm aschine w erden die auf die K o n tro llg eräte w irkenden K rä fte kydrau-
[Abb. 15.
Sonder-Prüfm aschine z u r U n tersu ch u n g v o n K o n tro llg eräten fü r 300 t Zug.
E in g eb a u t ein 100 t-K o n tro ll -Z ugstab
lisch ü b ersetzt u n d in zwei D ruckw aagen m it u n m itte lb a re r G ew ichts­
belastu n g gem essen.
2. Federkraftprüfer
Insbesondere fü r kleinere K rä fte w erden F e d e rk ra ftp rü fer v er­
w endet, das sind S tah lk ö rp er, die ringförm ige, flachelliptische, rh o m ­
bische oder U -F orm h a b en u n d bei denen die d u rch die K rä fte h erv o r­
gerufenen elastischen F o rm än d eru n g en d u rch h ebelübersetzte M eßuhren
oder m it dem Spiegelfeinm eßgerät von M a r t e n s gem essen w erden.
F ed erk raftp rü fe r. K ra ftp rü fe r m it Q uecksilberfüllung
29
A bb. 16 ste llt einen von d er A bteilung Meßwesen des S taatlichen
M aterialprüfungsam tes, B erlin-D ahlem , entw ickelten K ontroll-Zugbiigel fü r 4 1 . H ö c h stla st m it angesetzten S p iegelapparaten und den
zugehörigen E in sp an n teilen d a r. Die elastischen Form änderungen
der Bügel sind m it 0,5 bis 0 ,7 m m — d .h . 5000 bis 7000 Ablese-
A bb. 16. K ontroll-Z ugbügel fü r 4 t H ö c h stla st (B a u a rt S taatliches M aterialprüfungsam t.
B erlin-D ahlem )
einhciten bei V erw endung des Spiegelfeinm eßgerätes von M a r t e n s
m it norm alem Ü bersetzu n g sv erh ältn is — so groß, daß un v erm eid ­
liche B eobachtungsfehler keinen störenden E influß auf das Endergebnis
h aben.
3. K raftprüfer m it Quecksilberfüllung
D ie b ek a n n te ste n K ra ftp rü fe r dieser A rt sind der P la tte n -K ra ftprü fer u n d d er H o h lk ö rp er-K raftp rü fer. I n beiden K ra ftp rü fe rn ist
ähnlich wie bei den M eßdosen in einem S tah lk ö rp er ein flacher zylindri­
scher H o h lrau m au sgespart, d er m it Q uecksilber gefüllt ist un d m it
einem M eßgefäß in V erbindung ste h t.
Beim P la tte n -K ra ftp rü fe r w erden zwei k reisrunde B iegungsplatten,
die den H o h lrau m einschließen, d u rch einen K ra n z von S chrauben fest
verbunden. D er H o h lrau m des H o h lk ö rp er-K raftp rü fers w ird durch
30
M eßm ittel
A usdrehen aus dem Vollen au f die erforderliche F o rm g eb rach t un d durch
ein E in sa tz stü c k fest verschlossen. A bb. 17 zeigt einen H ohlkörperK ra ftp rü fe r m it M eßgefäß d er B a u a rt W a z a u . D ie W irkungsw eise des
K ra ftp rü fe rs ist folgende: D er H o h lrau m s te h t m it einem kleinen
Zylinder des M eßgefäßes in V erbindung. Im u n te ren Teil des Zylinders
befindet sich ein K olben, d er m ittels einer M eßschraube (Schraublehren-
A bb. 17. 2 0 t-Z u g - u n d D ru c k -K ra ftp rü fe r m it Q uecksilberfüllung (B a u a rt W azau)
B au a rt) v erschiebbar is t; das O berteil tr ä g t ein m it S trichm arke v e r­
sehenes K ap illarro h r. Vor B elastung des K ra ftp rü fe rs w ird d er S tan d
der Q uecksilberkuppe m it d er M eßschraube auf die S triehm arke des
K ap illarro h res eingestellt. B ei Z ugbeanspruchung vergrößert sich der
H o h lrau m des K ra ftp rü fe rs u n d das Q uecksilber fällt im K ap illa rro h r;
bei D ru ck b ean sp ru ch u n g steig t das Q uecksilber. D urch D rehen der
M eßschraube w ird der K olb en so lange im Z ylinder bewegt, bis die
K uppe d er Q uecksilbersäule in d er K ap illare w ieder in H öhe der S tric h ­
m ark e ste h t. D er K olbenw eg d ien t als M aß fü r die Größe d er B elastung
u n d kan n a n d er M eßtrom m el abgelesen w erden.
III. P rüfverfahren1)
A. Festigkeitsprüfung bei ruhender Beanspruchung
Von den m eisten K o n stru k tio n steilen v erlan g t m an, d aß sie sich
wie sta rre K ö rp er v erh alten , d .h . sie d ü rfen u n te r E inw irkung äußerer
K räfte ihre F o rm n ic h t ändern. A us d er P h y sik ist b ek an n t, d a ß es
vollkom m en feste K ö rp er n ich t g ib t. U n te r einem festen K ö rp e r v erste h t
m an d a h e r einen Stoff, d er seine äußere F o rm n ic h t von selbst oder
u n te r d er W irkung d er S chw erkraft aufg ib t, sondern der auch jedem
V ersuch, seine äußere F o rm gew altsam zu ändern, einen W id erstan d
entgegensetzt. Diese E igen sch aft eines Stoffes, die beim W alzen,
Schm ieden, Ziehen usw. d eu tlich in E rsch ein u n g tr itt, w ird als „V er­
form un g sw id erstan d “ bezeichnet.
D as „F o rm änderungsverm ögen“
kennzeichnet die E ig en sch aft der W erkstoffe, u n te r einer äu ßeren
K raftein w irk u n g ih re F o rm vorübergehend (elastisch) oder bleibend
(plastisch) zu än d ern . D ie B estim m ung des Z usam m enhanges zwischen
V erform ungsw iderstand u n d V erform ungen (bis zu r Z erstörung des
Stoffzusam m enhanges) ist G egenstand d er statisch en F estig k e its­
prüfung. J e nach d er A rt d er angreifenden K rä fte u n d d er au ftre ten d en
F o rm än d eru n g en w erden u n tersch ied en : Zug-, D ruck-, Biege- V erd reh u n d Scherversuche. D a m it die gew onnenen E rgebnisse vergleichbar
sind, 'wurden fü r die A usführung d er V ersuche u n d die zu verw endenden
P robenform en N o rm en geschaffen. Aus dem gleichen G runde ■wurden
auch n u r m echanisch einfache B eanspru ch u n g en gew ählt und bei
diesen d as V erh alten der W erkstoffe b eo b ach tet. Um schnelle V er­
gleichsm öglichkeiten zu schaffen, w erden die K rä fte als Spannungen
au f die F läch en ein h eit des b ean sp ru ch ten Q uerschnittes, die F o rm ­
änderungen als spezifische V erform ungen au f die Längen- bzw. Q uer­
sch n ittsein h eit bezogen. A us G ründen der A nschaulichkeit w ird die
A bhängigkeit zw ischen äußeren K rä fte n u n d F o rm änderungen in
K raft-V erform ungsschaubildern d arg estellt.
J) S ch rifttu m s. [9, 10, 11, 13, 16, 17, 19, 22, 23, 27, 28].
32
P rüfverfahren
1. Der Zugversuch1)
W ird ein stabförm iger K ö rp er von d er Q uerschnittsfläche F 0 in
L än g srich tu n g w irkenden K rä fte n ausgesetzt, die ih n zu verlängern
streben, so e rfä h rt er eine Z ugbeanspruchung. U n ter d er V oraus­
setzung, d aß die K ra ft P genau in der S tabachse w irk t u n d sich gleich­
m äßig über die Q uerschnittsfläche F 0 v erteilt, e rfä h rt jede F lä ch e n ­
e in h eit eine ganz bestim m te B eanspruchung, die S p a n n u n g :
P
a = I T [kg /mm2]1o
(Der B erechnung von Spannungen w ird in der W erkstoffprüfung g ru n d ­
sätzlich d er ursp rü n g lich e Q u ersch n itt zugrunde gelegt.) U n te r der
B elastung, die d u rch die K ra ft P bervorgerufen w ird, t r i t t eine F o rm ­
än deru n g des S tabes ein. Diese ä u ß e rt sich in einer V erlängerung u n d
einer Q u erschnittsverm inderung. Die u rsprüngliche Länge l0 des
Stabes g eh t in die Länge l, d er u rsprüngliche Q uerschnitt F 0 in den
Q uerschnitt F über. D em nach ist die L ängenänderung
A l = l - l 0.
D as V erhältnis d er L än genänderung A l zur ursprünglichen M eß­
länge l0 bezeichnet m a n als D e h n u n g :
Al
l - l 0
S ~ lo ~
/o '
D a sowohl A l als au ch l0 in L ängeneinheiten gemessen werden,
ist £ eine dim ensionslose Z ahl. I n d er P ra x is w ird m eistens n u r die
sogenannte B r u c h d e h n u n g <5 b estim m t. E s ist dies die beim Z ug­
versuch n a c h dem B ruch gem essene bleibende D ehnung
«5 in % = L ^ - 0 • 100,
wobei l die M eßlänge d er P ro b e nach dem B ruch ist. S etzt m a n
? = s,
lo
so e rg ib t sich (3 — 100 • s ; d a in d er D ehnung vor dem B ruch jedoch
ste ts noch ein Teil d er F o rm än d eru n g elastisch ist, ist die B ru c h ­
dehnung ö in d er R egel kleiner.
D ie Q u ersch n ittsän d eru n g ist :
A F = F 0 — F.
x) [20],
Zugversuch
33
Auch die Q u ersch n ittsän d eru n g pflegt m an im allgem einen nach
dem B ru ch des S tabes zu m essen u n d in P ro zent, bezogen auf den
ursprün g lich en Q u ersch n itt F 0, anzugeben. E s ist d a n n die B r u c liq u e r S c h n itts V e rm in d e ru n g
Fn — F
y, in % = —
10
wobei F d er B ru c h q u e rsc h n itt ist.
100,
K ennzeichnend fü r den Zugversuch ist, d aß er in jedem Fall bis
zum B ruch des P ro b estab es d u rch g efü h rt w erden k a n n un d d ah er stets
zahlenm äßige A ngaben eines F estigkeitsw ertes u n d K ennziffern für
d a s F o rm änderungsverm ögen liefert. Diese T atsache in V erbindung
m it der v erh ältn ism äß ig einfachen u n d zuverlässigen B estim m ung der
K ennziffern sichern ihm eine überragende B ed eu tung u n te r den F estig ­
keitsprüfungen, obw ohl die K ennziffern des Zugversuchs ebenso wie
d ie d er an d eren F estig k eitsp rü fu n g en n u r einen G ü tem aßstab darstellen
u n d keine sichere B eu rteilu n g des B etrieb sv erh altens der W erkstoffe
zulassen. D en n die m eisten B rü ch e tre te n infolge von l a n g d a u e r n d e n
r u h e n d e n oder s c h w i n g e n d e n B eanspruchungen ein, die w eit u n te r ­
h a lb d er Fließgrenze d er v erw endeten W erkstoffe liegen. F ü r die
laufende E rzeugung ist d er Z ugversuch jedoch ein bew ährtes M ittel,
um die G leichm äßigkeit d er verschiedenen Lieferungen eines W erkstoffs
festzustellen.
D as V erh alten m etallischer W erkstoffe beim Zugversuch w ird am
A nschaulichsten d argestellt d u rch die Z erreißschaubilder. T rä g t m an
die w äh ren d eines Z ugversuchs laufend gem essene L ängenänderung A l
in A bhängigkeit von d er jeweils auf den P ro b estab w irkenden Z u gkraft P
auf, so e rh ä lt m an das K raft-V erlängerungsschaubild. B ezieht m an die
L ängenänderung auf die ursprüngliche M eßlänge l0 u n d die K räfte auf
d e n A u sgangsquerschnitt F 0 des P ro b estab es, so erg ib t sich das S p an ­
nungs-D ehnungsschaubild. A bb. 18 zeigt vier kennzeichnende A us­
bildungsform en von Z erreißschaubildern. B ei spröden W erkstoffen
(G ußeisen, g e h ä rte te n Stählen) t r i t t schon nach geringen V erform ungen
d er B ru ch ein (Abb. 18a). B ei zähen W erkstoffen (Abb. 18b u n d 18c)
w ird nach E rreich en einer bestim m ten Spannungsgrenze die D ehnungs­
zunahm e fü r gleiche S pannungsbeträge im m er größer, bis schließlich
d a s F o rm änderungsverm ögen des W erkstoffs erschöpft ist u n d der
P ro b e sta b re iß t. D er B ruch k a n n entw eder im ansteigenden A st der
S chaulinie erfolgen, d. h. die Spannung steig t stetig bis zum B ruch an
P rü fv erfah ren
34
(Gußm essing), oder sie e rre ic h t einen H ö ch stw ert u n d sin k t bei zu ­
n ehm ender D ehnung des P ro b estab es w ieder zu kleineren W erten a b
(Alum inium , Blei, hochlegierte u n d v erg ü tete Stähle). D en eingehenden
B etra ch tu n g e n sei eine Sonderform des S pannungs-D ehnungsschau­
bildes (Abb. 18d), wie sie h äufig fü r w eichere S tah lso rten b eo b ach tet
w'ird, zugrunde gelegt:
Im e rsten V ersu ch sab sch n itt können die S pannungen stetig g e­
steig ert w erden, ohne daß größere F orm än d eru ngen a u ftre te n . D ie
Linie d er D ehnungen e als F u n k tio n d er Spannungen er v e rlä u ft gerade,
u n te r einem kleinen W inkel zur O rdinate. G leichen Spam lungsstufen
entsp rech en g leich g ro ß e D ehnungszunahm en, es b e ste h t P r o p o r t i o n a ­
l i t ä t zwischen Spannung u n d D ehnung. D iejenige Spannung, bei d e r
a
b
c
d
A bb. 18. K ennzeichnende A usbildungsform en d e r Spannungs-D ehnungsschaubilder
die D ehnung a u fh ö rt p ro p o rtio n al d er S pannung zuzunehm en, w ird
als P r o p o r t i o n a l i t ä t s g r e n z e o> bezeichnet. D anach beginnt die
K urve sich schw ach zu k rüm m en, die F o rm än d eru n gen nehm en schneller
zu als die Spannungen, die P ro p o rtio n a litä t zwischen S pannung u n d
D ehnung h a t au fg eh ö rt. Im P u n k te S g e h t die Schaulinie in eine
P arallele zur horizontalen Achse ü b er. E s b ed eu tet dies großes, o f t
plötzliches A nw achsen d er D ehnungen ohne S pannungserhöhung, m an
sagt, das M aterial „ flie ß t“ . D ie F l i e ß g r e n z e oder S t r e c k g r e n z e as
ist also die Spannung, bei d er tro tz zunehm ender F o rm änderung die
K raftan zeig e d er P rüfm asch in e erstm alig u n v e rä n d e rt bleibt oder
zurückgeht. Bei R u n d stä b e n au s w eichem S ta h l kan n dieser A bfall
ganz erheblich sein.
E ine sch arf ausgeprägte Streckgrenze fin d et sich jedoch n u r beim
S tah l, u n d auch h ier fe h lt sie bei hochgekohlten oder legierten S ta h l­
sorten. D ie N icht-E isenschw erm etalle u n d L eichtm etalle h aben keine
Zugversuch
35
ausgep räg te Streckgrenze. D a m an a b e r auch fü r die obengenannten
W erkstoffe eine keim zeichnende, vergleichbare Spannungsgrenze, ähnlich
der Streckgrenze anzugeben w ünscht, w urde die 0 ,2 - D e h n g r e n z e
eingefü h rt. N ach D IN 1602 ist die'0,2-G renze die S p a n n u n g , bei der
die bleibende V erlängerung, d. li. die V erlängerung nach E n tlastu n g
des P robestabes, 0,2 % d er u rsprünglichen M eßlänge l0 b e trä g t. Bei
einer M eßlänge von 100 m m w ürde die 0,2-Grenze also die Spannung
sein, bei d er nach E n tla stu n g 0,2 m m bleibende V erlängerung ge­
m essen w erden.
N ach B eendigung des F ließens steig t die K u rv e allm ählich wieder
bis zu ih rem H ö e h stla stp u n k t bei B, d er W erkstoff e rfä h rt also nach
A ufhören des Fließens bei s ta rk e r D ehnung w ieder Spannungssteigerung.
D ie zum P u n k t B gehörende S pannung aB w ird als Zugfestigkeit b e­
zeichnet. Die Z ugfestigkeit ist also d er Q uotient aus der von der Z ug­
prüfm aschine angezeigten h ö ch sten L a st P max u n d dem A nfangs­
q u e rsc h n itt F 0 des Stabes
Bis etw a zu dieser S pannung ist die D ehnung au f G rund einer
gleichm äßig ü b er den S tab v erteilten Q uerschnittsabnahm e en tstan d en .
H iernach t r i t t von d er zufällig schw ächsten Stelle ausgehend eine
örtliche E in sch n ü ru n g ein, die so w eit fo rtsch reitet, bis der V erfor­
m ungsw iderstand des W erkstoffes überw u n d en ist u n d der S ta b zer­
reiß t. D as S chaubild lä ß t Z unahm e der D ehnung tro tz S pannungs­
ab fall erkennen.
W ie wenig dieses p ra k tisc h e Schaubild, dessen Spannungen auf
d en ursprünglichen P ro b en q u ersch n itt bezogen sind, die w ahren S pan­
nungsverhältnisse im P ro b e n sta b w iedergibt, zeigt sich, w enn m an die
B elastungen au f den jeweiligen Q u ersch n itt bezieht. Besonders groß
w ird der U nterschied nach Ü berschreiten d er H öchstlast. W ährend
das übliche S pannungs-D ehnungsschaubild eine Spannungsabnahm e
zeigt, e rg ib t sich aus d er „ w a h re n “ Z ugkurve, d aß auch in diesem
B ereich die Span n u n g im W erkstoff w ächst. A ber auch die „w a h ren “
S pannungen geben noch kein einw andfreies B ild der tatsäch lich en
Spannungsverhältnisse im P ro b e n sta b . Besonders nach A usbildung der
örtlichen E inschnürung, wo kein einachsiger S p annungszustand m ehr
vorliegt u n d auch keine gleichm äßige V erteilung d er N orm alspannungen
vorhan d en sein d ü rfte, lä ß t auch die „ w a h re “ S pannung n ich t ohne
36
P rü fv erfah ren
w eiteres ein U rteil ü b er den ta tsä c h lic h vorh andenen V erform ungs­
w iderstan d des W erkstoffs zu. M an sieh t d ah er in d er P ra x is von der
B estim m ung d er „ w a h re n “ S pannungen ab u n d begnügt sich m it der
Feststellu n g d er Z ugfestigkeit. Bei örtlich einschnürenden Stoffen
k a n n die Z ugfestigkeit als M aßstab fü r den m ittlere n V erform ungs­
w iderstan d dienen. D agegen h a t bei Stoffen, die ohne örtliche E in ­
schnüru n g reißen, die Z ugfestigkeit die B ed eu tung des T rennungs­
w iderstandes. Als B erechnungsgrundlage fü r K o n stru k tio n en dient bei
rein sta tisc h e r B eanspruchung die Streckgrenze bzw. 0,2-Grenze u n te r
H inzunahm e eines Sicherheitsfaktors, d a bei B eanspruchung oberhalb
der Streckgrenze die F o rm än d eru n g einen unzulässig hohen B etrag
ann im m t. B ruchdchnungs- u n d B ru ch q u ersch n ittsverm inderung bilden
beim p ra k tisc h e n Z ugversuch das M aß fü r das F orm änderungsverm ögen
des W erkstoffes. F ü r den K o n stru k te u r ist das F o rm än d eru n g s­
verm ögen insofern von B edeutung, als W erkstoffe m it gutem F o rm ­
änderungsverm ögen eine gewisse G ew ähr gegen Z erstörung u n d R iß ­
bildung bei örtlichen Ü berbeanspruchungen bieten.
Die S pan n u n g im P u n k te E des Schaubildes kennzeichnet die
sogenannte E l a s t i z i t ä t s g r e n z e des W erkstoffes. Sie fällt p ra k tisch
m it der P ro p o rtio n alitätsg ren ze zusam m en. D a es vollkom m en elastische
ebensow enig wie vollkom m en sta rre K ö rp er gibt, g ilt zu r Z eit als
E lastizitätsg ren ze die Spannung, bei der nach E n tla stu n g die bleibende
D ehnung je nach V ereinbarung 0,003 bis 0,01 % d er ursprünglichen
M eßlänge l0 b e trä g t, d. h. p rak tisch gleich N ull ist. O berhalb der
E- Grenze, se tz t sich die am b elasteten P ro b e sta b gemessene G esam t­
dehnung aus einem elastischen A nteil, dessen Größe bei verschiedenen
Spannungen a n der v erlän g erten P ro p o rtio n alitätsg erad en abgegriffen
w erden k an n , u n d dem stän d ig zunehm enden p lastischen A nteil z u ­
sam m en.
Bis zur P ro p o rtio n alitätsg ren ze ist das V erh ältnis
e
k o n sta n t. Die Z ahl E n e n n t m an den E lastizitätsm odul des M aterials.
E gibt die B elastung bezogen au f die E in h eit des Q uerschnitts an,
u n te r d er ein S ta b seine L änge verdoppeln w ürde, vorausgesetzt, daß
der W erkstoff bis zu dieser B elastung vollkom m en elastisch w äre. F ü r
F lu ß sta h l b e trä g t der A-Modul u n g efäh r 21000 kg /m m 2. D er K eh rw ert
des A-M oduls ist die D ehnzahl a.
Zugversuch
37
Bis zur P ro p o rtio n alitätsg ren ze g elten ferner folgende aus der
P estigk eitsleh re b ek an n ten B eziehungen:
_
1
E
s
er
E s ist also die D ehnung e = a • a. Diese B eziehung zwischen
D ehnung u n d S pannung w ird als H o o k e s c h e s Gesetz bezeichnet.
Da
Al
£ = T‘0 ’
ist
A l — er. • a ■l0,
d. h. die V erlängerung ist p ro p o rtio n al d er Spannung, der D ehnzahl und
der Länge d er M eßstrecke. M it H ilfe dieser B eziehung w erden in der
A bb. 19.
Spannungs-D ehnungsschaubllder verschiedener M etalle
P rax is die Spannungsm essungen a n M aschinenteilen aller A rt d u rc h g efü h rt, sow eit die a u ftre te n d en Spannungen in n erhalb des elastischen
B ereichs liegen [15].
D ie S pannungs-D ehnungsschaubilder verschiedener M etalle, sowie
die gleicher M etalle m it verschiedener V orbehandlung, unterscheiden
sich sowohl d urch die Lage des H ö ch stlastp u n k tes, die G esam tdehnung
u n d den allgem einen V erlauf d er Schaulinien, s. A bb. 19. K ennzeichnend
fü r die S chaubilder d er m eisten N ichteisenschw erm etalle u n d L e ich t­
m etalle ist das v erh ältn ism äß ig schnelle A nw achsen der D ehnung bei
E rh ö h u n g d er S pannung. D ad u rch sind ein kleiner E lastizitätsm odul
u n d eine niedrige E lastizitätsg ren ze bedingt.
38
P rü fv erfah ren
D as Spannungs-D elm ungsschaubild läß t a u ß e r der B eurteilung der
w äh ren d der einzelnen V ersuchsabschnitte au ftreten d en L ängen­
än d eru n g en au ch R ückschlüsse au f das A rbeitsverm ögen d er zu prüfenden
W erkstoffe zu. Auf der Abszisse des Spannungs-D ebnungsschaubildes
w urde die auf die F läch en ein h eit ausgeübte K ra ft aufgetragen. Die
au f d er O rdinate eingezeichnete D ehnung ste llt lineare Bew egungen der
L ängeneinheit, also W ege d a r. D as P ro d u k t aus K ra ft u n d W eg ist
A rb eit. Beim Zugversuch ist es die A rbeit, w elche aufgew endet w erden
m uß, u m die F orm än d eru n g en zu erzeugen, die schließlich zum B ruch
des S tab es fü h ren . D ie vom S chaubild um schlossene F läche ist also
ein M aß fü r die A rbeit, die die R au m ein h eit des W erkstoffes der F o rm ­
än d eru n g entgegenzusetzen verm ag. M an bezeichnet diese A rbeit als
A rbeitsverm ögen. D er F lä c h e n in h a lt des Spannungs-D ehnungsschau­
bildes lä ß t sich d u rch A usm essen m it dem P lan im eter oder m it H ilfe
von N äh eru n g sv erfah ren (A ufteilen in R echtecke) bestim m en. Die
D im ension fü r das. A rbeitsverm ögen erg ib t sich aus den D im ensionen
fü r die A rb eit (kgm m) u n d den R a u m in h a lt (mm3) zu kgm m /m m 3.
D ie K ennziffern des n orm alen Z ugversuchs (Streckgrenze bzw.
0 ,2 -G renze, Z ugfestigkeit, B ruch d eh n u n g u n d B ruch querschnittsverm inderung) w erden an P ro b estäb en bestim m t, d a es n u r in A usnahm e­
fällen (Betoneisen, D räh te, Seile, R ohre u n d ähnliches) möglich ist,-den
W erkstoff in d er F o rm zu p rü fen , in d er er sp ä te r verw endet w ird.
D a au f G ru n d zahlreicher U n tersuchungen fe ststeh t, daß sowohl
F o rm u n d A bm essungen als a u ch die H erstellungsw eise der Z erreißstäbe
das V ersuehsergebnis beeinflussen können, sind in den N orm en die
w ichtigsten A ngaben ü b er die P robestabform eri un d Abm essungen
festgelegt.
Die nach D IN 1605, Bl. 2, festgelegten S tabform en u n d M eßlängen
sind in n ach steh en d er T abelle 1 zusam m engestellt.
D ie H erstellu n g d er d u rch v erh ältn ism äßig große Abm essungen
festliegenden N orriialstäbe aus den zu u n tersu chenden W erkstücken ist
n u r selten m öglich. Die m eisten V ersuche w erden d ah er a n P ro p o rtio n a l­
stä b e n d u rch g efü h rt. E s sind dies Stäbe, bei denen die A bm essungen
so g ew ählt sind, d a ß sie in bestim m tem V erh ältnis zu denen d er N o rm al­
stä b e steh en . M it diesen geom etrisch äh nlichen P ro b estäb en lassen sich
au f G rund des Ä hnlichkeitsgesetzes vergleichbare V ersuchsergebnisse
erzielen. I n erste r Linie ist dabei au f p ro p o rtionale Bem essung der
M eßlänge zu ach ten . M aßgebend h ie rfü r ist das V erhältnis der M eß­
länge l0 zur W urzel aus dem S ta b q u e rsc h n itt F 0. D ieser Q uotient ist
Zugversuch
39
fü r den langen N o rm a lru n d sta b 200 : V314 = 11,3. Die M eßlänge l0
fü r den lan g en P ro p o rtio n a lsta b errech n et sich d ah e r aus 11,3 ) F 0.
F ü r den kurzen P ro p o rtio n a lsta b g ilt l0 = 5,65 \ F 0. A uf G rund dieser
B eziehung ist es au ch n u r m öglich, bei U n tersuchungen an F la ch stäb e n
vergleichbare W erte zu erh alten . B eim F la e h sta b w ird die D icke des
Stabes m eistens .gegeben sein, w eil es üblich ist, Z erreißproben aus
B lechen usw. m it W alzh au t zu p rü fen . M an w ird also bei der P ro b e n ­
herstellung aus den zu p rü fen d en B lechen S treifen von solcher B reite
Tabelle 1
Maße in m m
Zu u n te rsc h e id e n
sin d fo lg en d e
P ro b esta b fo rm e n
1.
2.
3.
4.
Langerl NormalKurzer)
stab
Langer) ProportioKurzer} nalstab
P rism a tis c h e
o d e r z y lin ­
d risc h e Dünge
/„ (m in d este n s)
j
f0 + cf
M eßihnge l0
Zeichen
Q uer­
fü r die
D u rch ­ s c h n itt F 0 B ruch­
m e sse r* )
mm2
dehnung
d
10 cf = 200
} 20
6 <f = 100
10 d = 11,3 .y F 0 1 be) liebig
5 c f = 5,65
314
*10
ä0
be­
liebig
*10
¿5
*) B ei n ic h t kreisförm igen" Q u ersch n itten g ilt d er D urchm esser des dem S tab q u ersclm itt
flächengleichen K reises.
F ü r A bnahm eversuche w ird a u c h d er L an g stab (l0 = 200 m m , F 0 b e ­
liebig) u n d der K u rz sta b (f0 = 100 mm, F 0 beliebig) au s w irtsch aftlich en
G rü n d en V erw endet. D ie Zeichen fü r die B ru chdehnun g sind d an n öl u n d dk.
I m A usland sind vielfach S täb e m it kleineren M eßlängenverhältnissen
(bis l0 = 2 \ 'F 0) im G ebrauch. Diese S täb e ergeben B ruchdehnungen, die
n ic h t ohne w eiteres m it den n o rm gerechten <5S u n d (510 Vergleichbar sind.
herau sarb eiten , d aß u n te r B eib eh altu n g d er u rsprünglichen D icke des
B leches d er Q u ersch n itt des F lach stab es passende A bm essungen erh ä lt.
E s gilt hierbei n u r eine E in sc h rä n k u n g : das S eitenverhältnis d a rf nicht
größer als 1 : 4 sein. D IN -V ornorm , D Y M -P m fv erfahren A 125 e n th ä lt
näh ere A ngaben ü b er P ro benahm e, K ennzeichnung un d B earb eitu n g
d er P ro b estäb e, sowie alle fü r die H erstellung d er P ro b estäb e erfo rd er­
lichen M aße. A bb. 20 zeigt, die P ro b estab fo rm en dieses N o rm blattes.
Sonderform en fü r P ro b e stä b e sind in D IN D V M -Prüfverfahren A 109
fü r Gußeisen, A 114 fü r dünne Bleche u n d A 120 fü r Schw eißungen
festgelegt. V orschriften fü r die P ro b en ah m e bei Z ugversuchen m it
. Gußeisen e n th ä lt D IN -V ornorm , D V M -Prüfverfahren A 108. F ü r T em ­
perguß g elten D IN 1692, fü r Stahlguß D IN 1681.
H a h n , M eß m ittel
4
P rü fv erfa h ren
40
Rundstäbe mit glatten Zylinderköpfen
i-H M-+-H H-H- W-+++I++++
:— i------------ rH
IWHTiiTil
-lv
s
Rundstäbe mit Geuiindeköpfen
4//
n i \ i i-vj■
+
+
1n 1111 -t lo
7---------mwinfr»
Rundstäbe mit Schulterköpfen
—r
4Ä125.3t
Rundstäbe mit Kegelschulterkopf
t 08661_
-Iq -
-Lv-
flachstäbe mit Köpfen für Beißkeile
I
A bb. 20. F orm en d er P ro b e­
stäb e fü r Zugversuche nach
D IN -V ornorm , D V M -Prüfverfah ren A 125*)
Flachs tabe mit HammenUöpfen
[2 —
-Lv~
raEBHaj
*) W iedergegeben m it G e­
nehm igung des D eutschen N o r­
menausschusses. M aßgebend is t
die jeweils neueste A usgabe des
N orm blattes Im N orm form at
A 4, das beim B euth-V ertrieb,
G. m . b. H ., B erlin SW 68, e r­
h ä ltlich ist
Z ugversuch
41
D ie P ro b estäb e w erden a n den K öpfen durch geeignete (s. u.)
E in sp an n v o rrich tu n g en g efaß t u n d in d er P rüfm aschine befestigt.
D er P ro h e sta b w ird d u rch axiale Bew egung des einen E inspannkopfes
b ean sp ru ch t. D a beim Z ugversuch zusätzliche B iegebeanspruchungen
au f jeden F all verm ieden w erden m üssen, sind die E inspannvorrichtungen
der P rüfm aschine so beschaffen, d a ß Bew egungsm öglichkeiten nach allen
Seiten bestehen. D ad u rch k a n n sich bei beginnender B elastung die
Längsachse des P ro b estab es v on selbst in die Zugachse der Prüfm aschine
einstellen. K o n stru k tiv w ird diese V orbedingung zu r E rzielung einwand-
TW X 24 510
A bb. 21. E in sp an n u n g en fü r Z erreiß stäb e (R u n d - u n d E lachstäbe)
freier E rgebnisse d u rch Gelenke, Schneiden oder K ugelschalen erreicht
(s. A bb. 21), D ie K öpfe d er P ro b estäb e w erden in d er P rax is je nach
den vo rh an d en en E in sp an n v o rrich tu n g en , d en E igenschaften u n d A b ­
m essungen des zu p rü fen d en W erkstoffes ausgebildet.
In A bb. 21, links oben, is t die E in sp an n u n g eines R u n d stab es m it
S chulterkopf d arg estellt. U n te rh a lb des K opfes u m fa ß t ein g eteilter
R ing d en S ta b sc h aft. D ie beiden R in g h älften liegen in einem g e­
schlossenen R ing, dessen u n te re F läch e kugelförm ig g e sta lte t ist u n d
au f einer entsp rech en d b e a rb e ite ten F läch e des E inspannkopfes der
P rüfm aschine ru h t. D ie d arunterliegende Skizze zeigt die E in sp a n ­
nung eines R u n d stab es m it G ew indekopf. D as oben in der Gew inde­
m uffe sitzende V erlängerungsstück w ird im E inspannkopf der P rü f­
m aschine in d er gleichen W eise befestigt, wie bei einem R u n d sta b
4*
P rü fv erfah ren
42
m it S chulterkopf. Abb. 21, M itte und oben rechts, zeigen E in sp a n n ­
vorrich tu n g en fü r F lach stäb e. D er S tab k o p f w ird durch prism atische
Keile (Beißkeile) eingespannt, d eren B erührungsflächen aufg erau h t
oder m it F eilenhieb versehen sind. Bei V erw endung von K eilein­
spannungen fü r D rä h te u n d R u n d m aterial w erden die K eile m it e n t­
sprechender N u t versehen. R ohre m üssen a n den E n d en m it g u t­
sitzenden S tah lsto p fen versehen w erden, um ein Z usam m endrücken
durch den K eild ru ck zu verm eiden. S ehr feine D rä h te un d dünne Bleche
lassen sich auch m it parallelen K lem m backen einspannen, die dann
en tsp rech en d lang zu w ählen sind (s. A bb. 21, u n te n rechts). Die m eisten
K eilcinspannungen sind au s G ründen der Z eitersparnis als „S ch n ell­
sp an n v o rric h tu n g e n “ ausgebildet.
■*-------------Meßlänge--------------
rLP
h—
----Bruchstelle im mittleren
Dritte1 der Meßlänge
.....
__________________
T.
.
1
Dehnungskurve
^-r-TTTTl"
i
Y rrn m
- Mißlänge -
□E
= 10
Bruchstelle ouäerhalb
des mittleren Drittels
der Meßldrtge
□
Dehnungskurve
i m
DVM 1927
□
T W L 29150
A bb. 22. A usm essen d e r B ru chdehnung
D er H a u p tg ru n d fü r die N orm ung d er P ro bestäbe w ar die F e s t­
legung einer M eßlänge fü r die B estim m ung der B ruchdehnung. Bei
W erkstoffen, die beim Z ugversuch eine E in schnürung zeigen, ist h in ­
sichtlich d er B ru ch d eh n u n g zu u nterscheiden zwischen der sogenannten
G l e i c h m a ß d e h n u n g u n d d er E i n s c h n ü r d e h n u n g . W ährend sich
die G leichm aßdehnung über die ganze Länge des S tabes erstreck t,
nehm en a n d er E in sch n ü rd eh n u n g n u r die in d er n ächsten U m gebung
der sp äteren B ruchstelle liegenden S ta b q u e rsc h n itte te il. Die D ehnung
dieser S tab teile ist im Vergleich zur D ehnung w eiter von der B ru c h ­
stelle e n tfe rn t liegender S tab teile sehr groß (s. Abb. 22). D urch die
Zugversuch
43
K opfform des P ro b estab es können die B ruchdehnungsw erte ebenfalls
beeinflußt w erden, d a d u rch die S toffanhäufung im K opf die Bewegung
d er anschließenden S toffteile b eh in d ert w ird, w odurch die D ehnung
d er S tab teile in d er N ähe des K opfes kleiner au sfällt. U m eine B eein­
trä c h tig u n g der D ehnung durch die Stabköpfe zu verm eiden, liegt d ah er
A nfang u n d E n d e der M eßlänge etw a um die Größe des S ta b d u rc h ­
messers vom Ü bergang zum S tab k o p f e n tfe rn t. D a w eiter die D ehnung
d u rch einen ungleichm äßigen S ta b q u e rsc h n itt b eeinflußt w erden k ann,
ist bei H erstellu n g d er P ro b estäb e au f G leichm äßigkeit des S ta b q u er­
sc h n itte s besonders zu ach ten .
Z u r M essung d er B ru ch d eh n u n g w ird auf dem S tab sch aft die M eß­
länge d u rc h M arken (K örner) abgegrenzt, oder d er S ta b w ird m it einer
T eilung versehen. B ei F la c h stä b e n w ird die Teilung au f beiden S chm al­
seiten au fg etrag en u n d als m aßgeblicher D ehnungsw ert das M ittel
aus beiden M eßergebnissen genom m en. Die B ruchdehnungsm essung
A bb. 23. B nichdehnungsm essung an einem geteilten, langen P ro p o rtio n a lstab
zwischen K ö rn ern ist nach dem v o rh er G esagten n u r zulässig bei W erk­
stoffen, die ohne sta rk e E in sch n ü ru n g reißen, bei denen also die G leich­
m aßdeh n u n g überw iegt. D enn bei W erkstoffen m it sta rk e m E inschnürverm ögen ist die B ruch d eh n u n g a u ß e r von d er M eßlänge abhängig von
der Lage des B ruches. Die B ru ch d eh n u n g ist am größten, w enn der
B ru c h in S ta b m itte liegt. W ird bei d erartig en W erkstoffen die B ru c h ­
dehnun g zw ischen E n d m a rk e n gem essen, so k an n nach D IN 1G05,
B l. 2, ein V ersuch, bei dem d e r P ro b e sta b in n erh alb eines E n d d ritte ls
der M eßlänge re iß t, bei u n zureichender D ehnung w iederholt w erden.
D a m an v o r dem V ersuch selten weiß, ob bei dem zu prü fen d en W erk ­
stoff die G leichm aßdehnung oder die E in sch n ü rdehnung überw iegt,
um auf jeden F all a b e r den E influß d er B ruehlage auszuschalten, w ird
die B ru ch d eh n u n g wie folgt b estim m t: M an te ilt vor dem Versuch die
crrech n ete M eßlänge l0 von z. B. 120 m m in 24 Teile zu je 5 m m . A n ­
genom m en, durch den B ruch w ird d er S ta b in ein längeres un d ein
kürzeres B ru c h stü c k geteilt, d an n w ird die dem B ruch am n ächsten
liegende T eilm arke m it 0, die folgenden T eilm arken der beiden B ru c h ­
44
P rü fv erfah ren
stücke w erden n ach den E n d m a rk e n zu m it 1, 2, 3 usw. bzw. 1', 2',
3 ' usw. bezeichnet, s. A bb. 23. D an ach w erden folgende M essungen
vorgenom m en, durch die d er B ru ch ideell in die S ta b m itte verlegt w ir d :
M e s s u n g 1. A m k ü rzeren B ru ch stü ck w ird der A b stan d zw ischen
d er E n d m a rk e E i u n d dem B ruch gem essen (Länge 2'). D a d er B ru c h ­
v erlau f m eist unregelm äßig ist, m u ß d a ra u f g e ac h tet w erden, daß die
M essung bis zu en tsp rech en d en S tellen d er B ruchfläche vorgenom m en
w ird. A us diesem G runde w ird d er S tab v o r dem Versuch m it einem
L än g sriß versehen.
M e s s u n g 2. A m längeren B ru c h stü c k w erden zu n äch st die der
halb en M eßlänge (60 m m ) en tsp rech en d en T eilungen, im B eispiel 12,
vo n M arke 0 beginnend, abgezählt. D er A b stan d vom B ru ch bis zum
12. T eilstrich w ird am L ängsriß en tlan g gem essen (Länge l").
M e s s u n g 3. A m k ü rzeren B ru c h stü c k fehlen a n der halb en M eß­
länge, g erech n et von d er M arke 5 ' aus, noch 7 Teile. D a dem M eß­
v erfah ren die T atsach e zugrunde gelegt ist, d aß der D ehnungsverlauf
beiderseitig d er B ruchstelle sy m m etrisch ist, können die am kürzeren
B ru ch stü ck fehlenden 7 T eilungsintervalle d u rch die entsprechenden
am län g eren B ru c h stü c k e rse tz t w erden. M an h a t also vom T eilstrich 12
des längeren B ru ch stü ck es die sieben T eilungsintervalle nach dem B rach
h in auszuzählen u n d ih re L änge zu m essen (Länge l'"). D ie V erlängerung
n ach dem B ru ch ist d a n n :
-
A l = T + 1" + l ' " - l0,
un d die D ehnung
<510 = ry -• 100 [%]•
‘o
D ie obigen A u sführungen lassen erk en n en , d aß die B ruchdehnung
allein n ich t zur B eu rteilu n g des F orm änderungsverm ögens eines W erk ­
stoffs au sreich t. E in W erkstoff, dessen B ru ch d ehnung überw iegend aus
E insch n ü rd eh n u n g b esteh t, ist an d ers zu b eu rteilen als ein W erkstoff
m it gleich g ro ß er D ehnung, die a b e r überw iegend von einer G leichm aß­
dehnung h e rrü h rt. Aus diesem G runde w ird bei d er B eurteilung der
W erkstoffe hinsichtlich ihres F o rm änderungsverm ögens die U n te r­
suchung au ch auf die B ru ch q u ersch m ttsv erm in d eru n g ausgedehnt. D er
B ru c h q u e rsc h n itt w ird m it H ilfe v on Schieblehren oder Schraublehren
b estim m t. H ierb ei ist d a ra u f zu ac h te n , d aß m an w irklich an der
schw äch sten Stelle m iß t. Bei seh r unregelm äßigem V erlauf der B ra c h ­
Z ugversuch
45
fläche k a n n m a n sich helfen, indem m an beide S tab h älften aneinander
legt u n d d a n n m iß t. D a viele W erkstoffe n ic h t zylindrisch einschnüren,
m üssen zwei zu einander senkrechte D urchm esser gem essen w erden.
D er M ittelw ert g ilt d a n n m it genügender G enauigkeit als m aßgeblicher
D urchm esser fü r die B erechnung d er B ruch querschnittsvcrm inderung.
B ei '.Flachstäben m it ö rtlich er E in sch n ü ru n g ist d er Q uerschnitt a n der
B ruchstelle v e rz e rrt u n d eine genaue A usm essung d a h e t schwierig.
N ach D IN 1605, B l. 2, e rh ä lt m a n bei gleichem W erkstoff an n äh e rn d
gleiche W erte wie beim R u n d sta b , w enn B reite u n d D icke des B ru c h ­
q u ersch n itts a n der d ü n n sten Stelle gem essen w erden.
B eim Z u g v e r s u c h o h n e F e i n m e s s u n g sind also in der Regel
folgende K ennziffern zu bestim m en : as , aB, <510 u n d y>.
Zu b each ten ist beim V ersuch d er E influß d er V ersuchsgeschw indig­
k e it. Große B elastungsgeschw indigkeit, d . h . kurze V ersuchsdauer,
können sowohl eine zu hohe S treckgrenze als au ch eine E rh ö h u n g der
Zugfestigkeit ergeben. B ei allen V ersuchen ist d a h er au f E in h altu n g
d er in D IN 1605 festgelegten B elastungsgeschw indigkeit von m axim al
1 k g /m m 2 s zu ac h te n . U n te rh a lb dieser B elastungsgeschw indigkeit ist
bei S tah l die A bw eichung d er K ennziffern n u r gering. D er G ang der
V ersuchsausführung ist folgender:
1. A usm essen des P robestabes,
2. B erechnen u n d A uf bringen der M eßlänge bzw. d er Teilung,
3. E rm ittlu n g d er v oraussichtlichen H ö ch stlast aus dem P ro b e n ­
q u e rsc h n itt u n d d e r angenom m enen Zugfestigkeit,
4. E in sp an n en des P ro b estab es in die Z ug-Prüfm aschine,
5. B elasten u n d fortlaufendes B eo b ach ten der K raftanzeige der
P rüfm asch in e zu r E rm ittlu n g d er c h arak teristisch en B elastungs­
stu fen (die S treckgrenze w ird n u r angegeben, w enn sie aus dem
S tillsta n d oder dem A bfall d er K raftan zeige zu erm itte ln ist),
6. A usm essen d er V erlängerung u n d des S tabdurchm essers a n der
B ruchstelle zur E rreich u n g von B ru ch dehnung un d B ru c h ­
q u ersch n ittsv erm in d eru n g .
B eo b a c h te t m a n einen P ro b e sta b beim V ersuch, so zeigen sich
nach Ü b ersch reiten d er Fließgrenze O berflächenveränderungen. W alz­
zu nder o d er R o st springen von den S täb en ab, blanke S täbe w erden
ra u h . Zuw eilen sind F ließfiguren, die sogenannten L ü d e r s c h e n oder
I - I a r tm a n n s c h e n L inien zu b eo bachten, die sich gegenseitig ü b e r­
schneidend u n te r 45 bis 60° zur S tabachse geneigt verlaufen.
46
P rü fv erfah ren
Z ur erschöpfenden K ennzeichnung eines W erkstoffs g e h ö rt au ß e r
der A ngabe d er K ennziffern eine B eschreibung des B ruchaussehens.
D ie w ichtigsten B ruch fo rm en sin d : „T rich terb ild u n g m it ebenem
G ru n d “ , „ T ric h te rb ild u n g “ u n d „ E b en e B ruchfläche m it g la tte m oder
zackigem R a n d “ . D as A ussehen d er B ruchfläche ist je nach dem W erk ­
stoff: m a tt, kristallin isch glänzend, grobkörnig, feinkörnig, sam tartig ,
schuppig, sehnig, b lä ttrig usw. E s ist jedoch abwegig, allein au f G rund
des B ruchaussehens bestim m te A ngaben ü b er die W erkstoffe zu m achen.
Z u g v e r s u c h e m i t F e i n m e s s u n g e n sind erforderlich zur B e­
stim m ung der 0,2-Grenze, d er E lastizitätsg renze (erm ittelt als 0,003bis 0,01-G renze), des E lastizitätsm o d u ls E u n d der D ehnungszahl <z.
F einm essungen w erden gru n d sätzlich n u r a n b earb eiteten R und- oder
F lac h stä b e n d u rch g efü h rt. D ie Feinm eßlänge ric h te t sich n ach den
zu r V erw endung gelangenden F einm eßgeräten. Spiegelfeinm eßgeräte
w erden in der u n te r I I C d 2 angegebenen W eise angesetzt. Zum A n­
setzen d er T ensom eter w erden K lam m ern b en u tzt, die d u rch allseitige
V erstellm öglichkeiten große A npassungsfähigkeit besitzen. N ach dem
A nsetzen w erden die T ensom eter leich t angeklopft, u m bei B elastung
des P ro b estab es ein R u tsch en d er Schneiden zu verhindern. U m L age­
än d eru n g en des P ro b estab es u n d d a m it A blesungsfehler zu verm eiden,
w ird zw eckm äßig eine kleine V orlast, die N u 11- L a s t , au fg eb rach t,
u n te r d er die erste A blesung a n den F ein m eßgeräten erfolgt. Beim
E n tla s te n m u ß die N u llast etw as u n te rs c h ritte n u n d von u n te n
kom m end eingestellt w erden, um etw aigen to te n G ang der P rüfm aschine
un d d er M eßgeräte au szuschalten. Z u r E rm ittlu n g der E -G renze u n d
d er 0,2 -Grenze ist m ehrm aliges E n tla ste n erforderlich. W erden dabei
die notw endigen A bleseeinheiten fü r die bleibende V erlängerung n ich t
genau e rre ic h t oder ü b ersch ritten , so zeichnet m an u n te r Z ugrunde­
legung d er e rm itte lte n W erte fü r die bleibende L ängenänderung das
B elastungs-V erlängerungsschaubild u n d e n tn im m t ihm die zu z. B.
0,01 bzw. 0,2% bleibender V erlängerung gehörende B elastung.
D er E lastizitätsm o d u l k a n n b estim m t w erden:
1.
M it H ilfe von w iederholten Be- u n d E n tlastu n g e n des P ro b e ­
stab es zw ischen einer N u lla st u nd einer gleichbleibenden O berlast, die
so g ew ählt w erden m uß, d a ß p ra k tisc h keine bleibenden V erlängerungen
a u ftre te n . D a n n i s t :
A P -10
Z ugversuch
47
wobei A P d er B elastungsunterschied in kg, l0 die Feinm eßlänge in
m m , F 0 d er U rsp ru n g sq u ersclin itt des P ro b estabes in m m 2, u n d A l
die m ittle re G esam tverlängerung in m m fü r A P ist.
2. D u rch Be- u n d E n tla ste n des P ro b estab es zwischen einer Nulllast u n d verschiedenen L a ststu fe n auch au ß erh alb des elastischen
B ereichs. I n obiger Form el b e d e u te t d a n n A l die elastische V er­
längerung, die au s d er G esam tverlängerung, v e rm in d e rt um die bleibende
V erlängerung (gemessen nach E n tla stu n g des P robestabes), errech n et
w ird.
3. Als K e h rw e rt aus d er D ehnzahl a. Z ur B estim m ung von a
sind keine E n tla stu n g e n erforderlich. « = e/o errec h n et sich aus der
bei bestim m ten B elastungsstufen u n te rh a lb der P ro p o rtionalitätsgrenze
erm itte lte n D eh n u n g u nd d er zugehörigen Spannung.
Die w ichtigsten F e rtig fa b rik a te , die im Zugversuch g e p rü ft werden,
sind Seile u n d K e tte n . B ei Seilversuchen w erden üblicherw eise n u r
B ru ch la st u n d R eißlänge b estim m t (R eißlänge = B elastung, u n te r
der das an einem E n d e frei au fg eh än g te Seil infolge seines E igen­
gew ichts reißen w ürde = B ru c h la s t: M etergew icht). G esam tverlänge­
rung, elastische u n d bleibende V erlängerung des ganzen Seiles können
e rm itte lt w erden, s. D IN DVM 1201 (D rahtseile, R ichtlinien fü r P rü f­
verfah ren ). F ü r die V ersuchsdurchführung w erden zw eckm äßig P rü f ­
m aschinen liegender B a u a rt b e n u tz t. Bei hochw ertigen S tahlseilen ist
<is n ic h t üblich, die am ganzen S tran g erm itte lte R eißlänge fü r den
G ütenachw eis heranzuziehen, sondern die rechnerische B ruchbelastung
(P ro d u k t au s d er Sum m e d er Q uerschnitte d er einzelnen D rä h te u n d
der durch den V ersuch e rm itte lte n Z ugfestigkeit des D rahtw erkstoffs).
Bei d er K e tte n p rü fu n g ist zwischen dem R eck- u n d dem B ru c h ­
versuch zu unterscheiden. D ie R eck last ist etw a gleich d er zweifachen,
die B ru c h la st gleich d er v ierfachen N u tzlast.
Beim R cckversuch d ü rfen u n te r L a st keine B eschädigungen a n den
K ette n g lie d e rn a u ftre te n , zum indest sind sch ad h afte Stellen au szu ­
wechseln, u n d d er R eckversuch ist zu w iederholen. Beim B ruchversuch
d a rf die K e tte e rst nach E rreich en der vorgeschriebenen B ru ch la st
reißen, d a m it die B edingungen nach D IN 685 (G eprüfte K e tte n , R ic h t­
linien fü r die A nforderung an R u n d g lied erk etten ) erfü llt sind.
D ie im Z ugversuch bei R a u m te m p e ra tu r e rm ittelte n W erkstoffkennziffern ä n d ern sich m it d er T em p eratu r. D ie Ä nderung d er K e n n ­
ziffern eines norm alen K ohlenstoffstahls m it höheren W ärm egraden zeigt
P rüfverfahren
48
A bb. 24. U m die W erkstoffe im B eh älterb au , bei T ransform atoren,
F eueru n g steilen usw. ric h tig einsetzen zu können, ist es w ichtig, ihre
K ennziffern bei den W ärm eg rad en zu e rm itteln , denen sie w ährend
des p ra k tisc h e n B etriebs ausgesetzt sind.
D er Z u g v e r s u c h b e i
h o h e n T e m p e r a t u r e n w ird grun d sätzlich in derselben Weise wie
bei R a u m te m p e ra tu r d u rch g efü h rt, n u r d aß der P ro b e sta b w äh­
re n d d er V ersuche d u rch eine E rw ärm u n g sv o rrich tu n g au f der ge-
A bb. 24.
Fcstlgkeitseigcnschaften v o n K o hlenstoffstahl in A bhängigkeit
von d e r T e m p e ra tu r
(A us: W erk sto ff-H an d b u ch S ta h l u n d E isen, 2. Auflage, 1937.
Düsseldorf)
V erlag Stahleisen m . b .H . ,
w ü n sch ten T e m p e ra tu r geh alten w ird. D a die W arm streckgrenze u n d
die W arm zugfestigkeit in sta rk e m M aße von d e r V ersuchsdauer a b ­
häng ig sind, lassen sich vergleichbare V ersuchsergebnisse n u r u n te r
völlig gleichen V ersuchsbedingungen erzielen. U n te r d er W a r m ­
s t r e c k g r e n z e v e rste h t m an die S pannung a n der Fließ- oder S tre ck ­
grenze bei W ärm egraden ü b er R a u m te m p e ra tu r. Bei scharfer A us­
präg u n g w ird die W arm streckgrenze au s dem S tillstan d bzw. A bfall
der K raftan zeig e d er P rü fm asch in e bestim m t. I s t keine deutlich a u s­
gep räg te S treckgrenze v o rh an d en — fü r S tah l ist das von etw a 250°
a n d er F a ll —, so w ird a n ih re r Stelle die 0,2-G renze bestim m t.
Zugversuch
49
Zum E rw ärm en des P ro b estab es w erden zw eckm äßig elektrisch
beheizte Öfen m it Flüssigkeit«- oder L u ftb a d b en u tz t. G rundsätzlich
sind a n die Öfen folgende F o rd eru n g en zu stellen : Sie m üssen handlich,
d . h . n ic h t zu groß u n d zu schw er sein. D er P ro b e stab und die F einm eß­
g eräte m üssen sich schnell in den Ofen einbauen lassen u n d die ganze
V ersuchseinrichtung m u ß leich t in d er P rüfm aschine befestigt w erden
können. D ie W ä rm e k a p az itä t des Ofens d a rf n ic h t zu groß sein, d am it
d as E in stellen d er V ersu ch stem p eratu r n ic h t zeitrau b en d ist. A n derer­
seits m u ß sie groß sein, d am it die fü r Zugversuche bei hohen T em ­
p e ra tu re n zulässigen T em p eratu ru n tersch ied e eingehalten w erden
können. B esonders w ichtig ist, d a ß d u rch die O fenbauart eine über die
ganze L änge des P ro b estab es gleichm äßige T e m p e ra tu r sichergestellt
ist. I n D IN -V ornorm , D V M -Prüfverfahren A 112, sind alle fü r die
A usfü h ru n g v o n Z ugversuchen bei hohen T em p eratu ren w ichtigen
A ngaben zusannnengestellt. D an ach d ü rfen die T em peraturunterschiede
im S tab ± 2° n ic h t ü b erschreiten. D ie T e m p eratu r w ird bei V er­
w endung eines L uftb ad o fen s m it zwei bis drei T herm oelem enten ge­
m essen, die am S ta b befestigt w erden u n d gegen die strah len d e W ärm e
des Ofens d u rc h A sbestpappe g esch ü tzt sein m üssen. M it dem V ersuch
k an n begonnen w erden, w enn n ach eingetretenem T em peraturausgleich
die S ta b te m p e ra tu r m indestens 5 M inuten lang au f d er H öhe d er P rü fte m p e ra tu r g eh alten w urde. D ie B elastungsgeschw indigkeit soll
0 ,5 k g /m m 2s n ich t ü berschreiten. B ei der B estim m ung der 0,2-G renze
soll eine V orlast au fg eb rach t w erden, die etw a 10 % der bei der 0,2-G renze
zu erw a rte n d en L a st b e trä g t. U n te r dieser L a st erfolgt die erste A b ­
lesung an den F ein m eß g eräten . D an n w ird au f etw a 80 % d er bei der
0,2-G renze zu erw arten d en L a s t b elastet. D er S ta b bleibt 2 M inuten
u n te r L a st u n d w ird d a n n au f die V orlast e n tla ste t. D ie bleibende
D eh n u n g w ird 30 S ekunden nach E n tla stu n g abgelesen. D er gleiche
V organg w iederholt sich bei stufenw eise gesteigerter B elastung, bis
die 0,2-G renze e rre ic h t oder ü b e rsc h ritte n ist. D ie jeweilige L a s t­
steigeru n g soll etw a die H ä lfte d er V orlast b etrag en . Z ur genauen
E rm ittlu n g d er 0,2-G renze k a n n die bleibende D ehnung in A bhängigkeit
von d er B elastu n g zeichnerisch au fg etrag en w erden. H a n d e lt es sich
u m A bnahm eversuche, bei denen n u r ein M indestw ert fü r die bei einer
b estim m ten T e m p e ra tu r zu erm itteln d e 0,2-G renze vorgeschrieben ist,
so w ird n u r einm al bis zu dieser Spannung b e la ste t u n d w ieder e n tla ste t,
tib e rs c h re ite t die n ach 30 S ekunden festgestellte bleibende D ehnung
den B e tra g von 0,2 % n ich t, so g ilt die B edingung als erfüllt.
50
P rü fv erfah ren
Die W arm streekgrenze d ie n t als B erechnungsgrundlage bis zu
T em p eratu ren , bei denen im se lb sttä tig aufgezeiehneten B elastungsV erlängerungsschaubild noch ein K n ick zu erk ennen ist [32], Soll die
0,2-Grenze als G rundlage fü r die B eurteilu n g d er zulässigen Spannungen
herangezogen w erden, so m uß sichergestellt sein, daß der E influß der
B elastu n g sd au er a u f die H öhe d er 0,2-G renze n u r gering ist.
D ie Z eitab h än g ig k eit d er D eh n u n g u n leg ierter S tähle w ird besonders
groß bei T e m p e ra tu ren über 400°. O berhalb dieser T em peraturgrenze
fü h re n d a h e r auch B elastu n g en u n te r der S treckgrenze zu einem stetigen,
m ehr oder w eniger schnell abklingenden D ehnen des S tahles, „ K rie c h e n “
g en an n t. Z ur K ennzeichnung des V erhaltens der W erkstoffe bei lan g ­
dauern d en Z u g b eanspruchungen w erden d ah er D a u e r s t a n d v e r s u c h e
durch g efü h rt. E rm itte lt w ird die D a u e r s t a n d f e s t i g k e i t [24], [25],
das ist diejenige G renzzugspannung, u n te r d er ein anfängliches D ehnen
des W erkstoffs im L aufe d er Z eit noch zum S tillstand kom m t, bei d eren
Ü b ersch reitu n g ab er m it einem d au ern d en D ehnen bis zum E in tritt
des B ruches zu rech n en ist. D ie E rm ittlu n g d er „w a h re n “ D a u e r­
stan d fe stig k e it ist insofern schw ierig, als die D ehnungen bei vielen
W erkstoffen noch n ach seh r langer Z eit fo rtsch reiten u n d es n ic h t
einm al sicher ist, ob d as D eh n en ü b e rh a u p t zum S tillstan d kom m t.
D a V ersuche v on langer Z eitd au er fü r die P ra x is u n tra g b a r sind, ist
in D IN V ornorm , D V M -P rüfverfahren A 117, ein abgekürztes V erfahren
vorgeschlagen, nach dem zur Zeit g e a rb e ite t w ird. M it H ilfe dieses
V erfahrens lä ß t sich ein ausreichender N äh eru n gsw ert fü r die „w a h re “
D a u erstan d festig k eit bestim m en. D ie V ersuche w erden m it m ehreren
gleichartigen P ro b estäb en bei verschiedener a b e r gleichbleibender B e­
la stu n g u n d gleichbleibender T e m p e ra tu r d u rch g efü h rt. E ntgegen der
B egriffsbestim m ung fü r die „ w a h re “ D au erstan d festig k eit su ch t m an
jedoch n ic h t d en S pannungsw ert zu e rm itte ln , bei dem die D ehnung
nach seh r langer Z eit vollkom m en a u fh ö rt oder sehr geringe B eträge
ann im m t, sond ern m an b estim m t diejenige Z ugspannung, bei der die
D ehn u n g in n erh alb einer b estim m ten V ersuchszeit (45 S tunden) einen
festgesetzten B e tra g n ic h t ü b ersch reitet. D ieser B e tra g w urde so
gew ählt, d aß nach den gesam ten bisherigen E rfa h ru n g e n m it S icherheit
ein A bklingen des K riechens zu erw a rte n ist.
D ie E rm ittlu n g d er D au erstan d festig k eit erfo rd ert die D u rc h ­
fü h ru n g von d rei bis fü n f V ersuchen m it verschiedenen, der vorau s­
sichtlichen D au erstan d festig k eit an g ep aß ten B elastungen, fü r die je ein
neuer P ro b e sta b zu verw enden ist. N ach D IN V ornorm , DVM P rü f­
Z ugversuch
51
v erfah ren A 118, d a rf die P ro b e sta b te m p e ra tu r w äh ren d d er ganzen
V ersuchsdauer um höchstens ± 3 % schw anken. Als B elastungs-
o
Zeit in h ---- >■
A bb. 25. B estim m ung d e r D ehugcschw hidigkeit
V orrichtung sind A nordnungen m it G ew ichtsbelastung m it oder ohne
H ebelübersetzung, zu bevorzugen. D ie M eßeinrichtung m uß L ängen­
änderu n g en von m inde­
stens 0,001 % d er M eßlänge
abzulesen g e sta tte n oder
selb sttä tig
aufzeichnen.
W äh ren d d er V ersuchszeit
w ird die Z eit-D ehnungs­
sch au lin ieg en au aufgenom | (j
m en. F alls sie n ich t selbsto,
tä tig aufgezeichnet w ird,
liest m an zü ih re r zeich^
nerisehen F estlegung die
a
D ehnung in en tsprechen^
d en Z eitab stän d en ab. Aus
den Z eit-D ehnungsschau­
linien w ird fü r jeden V er­
t
such die D ehngeschw indigk e it zwischen d er 25. u n d
35. S tu n d e e rm itte lt (siehe
* O e H n g l ^ n d .g Z iifJ .n W 'H /h ' lu>
A bb. 20. B estim m ung der D auerütandfestlR kelt
52
P rü fv erfa h ren
A bb. 25). D ie D ehngeschw indigkeit ist gleich der D ifferenz d er D e h ­
nung zl s zw ischen d e r 35. u n d 25. S tunde, d iv id iert d u rch die Z e it­
spanne in S tu n d en . D ie D ehngeschw indigkciten w erden in A bhängig­
k e it von d er Z ugspannung au fgetragen (s. A bb. 26). Aus d er erh a lten e n
Schaulinie w ird die D au erstan d festig k eit als die B ean spruchung e r­
m itte lt, die ein er D ehngeschw indigkeit v on 10 ■IO-4 % je S tu n d e e n t­
sp ric h t.
A ußer d er D ehngeschw indigkeit w ird bei den D au e rstan d versuchen
die bleibende D eh n u n g e rm itte lt, die den W e rt von 0,2 % nach
45 S tu n d en n ic h t ü b ersch reiten soll.' H a n d e lt es sich u m A bnahm e­
versuche, bei denen n u r festzustellen ist, ob bei der vorgeschriebenen
T em p e ra tu r u n d B elastu n g die D ehngeschw indigkeit zwischen der 25.
u n d 35. S tu n d e d en B e tra g 10 • IO-4 % je S tu n d e u n d die bleibende
D ehn u n g n ach 45 S tu n d e n d en B e tra g v on 0,2 % n ic h t ü b erschreitet,
so gen ü g t ein V ersuch.
Die P rü fein rich tu n g en zur D u rch fü h ru n g v on D auerstandversuchen
m üssen so beschaffen sein, d a ß sie gleich bleibende T em p eratu r u n d
B elastu n g des P ro b estab es, sowie die sichere A ufnahm e des D ehnverlaufs gew ährleisten. E ine b ew äh rte K o n stru k tio n zeigt A bb. 27.
D er im In n e rn des Ofens liegende P ro b e sta b w ird zw ischen zwei S p an n ­
bolzen b efestig t. D er obere S pannbolzen r u h t kugelig gelagert im
S tän d er köpf. D e r u n te re S pannbolzen ist im E in spannkopf befestigt
u n d ü b e rträ g t die d u rch ein H ehelsystem . im V erhältnis 1 : 50 ü b e rsetz te
L a s t a u f d e n S tab . Be- u n d E n tla stu n g erfolgt d u rc h einen m it einem
u m k e h rb a re n M otor g ek u p p elten Spindeltrieb, du rch den ein B e ­
lastu n g steller g esen k t bzw. gehoben w ird. D er Ofen ist m it einem
A usdehnungs-T em peraturregler au sg erü stet, d er sich u n m itte lb a r auf
der H eizw icklung befindet, die T e m p e ra tu r also a n d er E rzeugungsstellc reg elt. H ierd u rch w ird eine R egelgenauigkeit v o n dr 1° e rreich t.
D ie T em p eratu rm essu n g erfolgt d u rch T herm oelem ente. U m das V er­
zun d ern des P ro b estab es zu verm eiden, können die V ersuche im V akuum
d u rch g e fü h rt w erden. D ie L än g en än d eru n g des P ro b estab es w ird
zwischen zwei an g ed reh ten T ellern gem essen. A uf dem oberen Teller
s itz t ein Q uarzrohr, d u rch das ein Q uarzstah g efü h rt w ird, der his au f
den u n te re n T eller re ic h t. D as Q uarzrohr tr ä g t ein M eßgerät, das im
w esentlichen au s ein er Spindel u n d einem R itzel b este h t, die spielfrei
gelag ert sind u n d m itein an d er in E ingriff stehen. A uf dem R itzel sitz t
ein kleines G lasprism a. D ie ganze M eßeinrichtung is t in einem s ta u b ­
d ich te n G ehäuse an g eo rd n et. D e h n t sich d er P ro b e sta b in n erh alb der
Zugversuch
53
M eßlänge, so folgt die u n te r F ed ersp an n u n g stehende Spindel dem
Q uarzstab u n d v e ru rsa c h t eine D reh u n g des P rism as. H ierd u rch w ird
der registrierende L ic h tstra h l (S trah len g an g : L am p e —B len d e—fe st­
stehendes P rism a —dreh b ares P rism a) ab gelcnkt un d zeichnet au f einer
m it lichtem pfindlichem M illim eterpapier b esp an n ten R egistriertrom m el,
A bb. 27. N E A -D au erstan d p rü fer
die du rch einen S ynchronm otor an g etrieb en w ird, die etw a lOOOfach
verg rö ß erten L än genänderungen in A bhängigkeit von d er Z eit au f [31].
N ach D IN -V ornorm , V D M -P rüfverfahren A 118, w erden die D auer stan d v ersu eh e wie folgt d u rc h g e fü h rt: D er P ro b estab w ird in den au f
V ersu ch stem p eratu r e rw ä rm te n Ofen eingebaut. Die u n belastete P robe
w ird m indestens 4 S tu n d en lang vorg ew ärm t. N ach E rreich en der
V ersu ch stem p eratu r in d er P ro b e w ird eine V orlast von höchstens
54
P rü fv erfah ren
1 k g /m m 2 au fg e b ra ch t u n d d as M eßsystem eingestellt. W enn die
S ta b te m p e ra tu r u n d die Anzeige des M eßgeräts u n te r der V orlast
5 M inuten u n v e rä n d e rt geblieben sind, w ird die d er voraussichtlichen
D au erstan d festig k eit entsprechende G esam tlast au fg eb rach t. W ährend
der h ie rm it beginnenden V ersuchszeit von 45 S tu n d en w ird die ZcitD ehnungsschaulinie aufgenom m en. N ach 45 S tunden w ird au f die
V orlast e n tla s te t u n d n ach 10 M inuten die bleibende D ehnung fe st­
gestellt.
2. Der Druckversuch
E in K ö rp er ist au f D ru ck b ean sp ru ch t, w enn äußere K rä fte auf
ih n einw irken, die ih n zu v erk ü rzen streb en . D ie A rt der B eanspruchung
u n te rsc h e id e t sich von d er Z u g b eanspruchung also n u r d u rch die e n t­
gegengesetzte K ra ftric h tu n g . U n te r B erücksichtigung dieser T atsache
sind alle fü r die Z ugfestigkeit entw ickelten Begriffe u n d Gesetze auch
fü r D ruckversuche g ültig.
S e tz t m an v oraus, d a ß bei einer D ru ck b eanspruchung die äußeren
K rä fte auch gleichm äßig ü b er den P ro b e n q u e rsch n itt v e rte ilt angreifen,
so is t die in jedem Q u ersch n itt hervorgerufene N orm alspannung
P
ad~ F 0
(F0 = A usgangsquerschnitt). D ie F o rm än d erung beim D ruckversuch
ä u ß e rt sich in K ra ftric h tu n g als H ö henverm inderung. D a m it jeder
L än g en än d eru n g eine Q uersch n ittsän d eru n g verb u n d en ist, t r i t t
sen k rech t zur K ra ftric h tu n g eine V erdickung ein.
F ü r die Z usam m endrückung g ilt A l = l0 — f.
D ie Z usam m endrückung, bezogen auf die ursprüngliche Meßlänge l0,
w ird als S tau ch u n g b ezeichnet:
Al
l0 - l
E ~ l0 ~
k
wie beim Zugversuch ist in n erh alb des elastischen Bereichs
e
o,i '
Die Q u erschnittsvergrößerung in % des u rsprünglichen Q uerschnitts F 0
is t:
V in % =
• 100.
D ruckversuch
55
Die Q u erschnittsvergrößerung v e rlä u ft n ic h t gleichm äßig über die
ganze L änge des P robekörpers. Sie w ächst vielm ehr von beiden E n d ­
flächen nach d er M itte zu, so d a ß zylindrische P ro b ek ö rp er aus fo rm ­
änderungsfähigen W erkstoffen T onnenform an nehm en. Diese E r ­
scheinung b e ru h t au f d er B ehinderung d er Q uerdehnung durch die
R eibung zw ischen den E ndflächen des P ro b ek ö rp ers u n d den D ru ck ­
p la tte n der P rüfm aschine. D as bei einem D ruckversuch aufgenom m ene
Spannungs-S tau ch u n g ssch au b ild ä h n e lt bei M etallen dem ZerreißS chaubild. W erkstoffe, die beim Z ugversuch P ro p o rtio n a litä t zwischen
S pannu n g u n d D eh n u n g zeigen, w eisen auch beim D ruckversuch bis
zu r P ro p o rtio n alitätsg ren ze fü r gleiche S pannungszunahm en gleiche
S tau ch u n g en auf. O berhalb der P ro p o rtio n alitätsg ren ze t r i t t ähnlich
wie beim Zugversuch „ F lie ß e n “ ein. D ie zugehörige Spannung odF, die
d er Streckgrenze beim Z ugversuch e n tsp ric h t, n e n n t m an Q u e t s c h ­
g r e n z e . Im w eiteren V erlauf d er S pannungs-Stauchungsschaulinie
w ird wegen d er Z unahm e d er Q u erschnittsvergrößerung die H öhenv erm inderung form änderungsfähiger W erkstoffe fü r gleiche B elastungs­
stu fe n im m er k leiner. B ei g u t v erfo rm b aren M etallen t r i t t im a ll­
gem einen kein B ruch ein. A uch eine H ö ch stlast k a n n n ic h t angegeben
w erden, da jede B elastungssteigerung eine V ergrößerung des P ro b e n ­
q u ersc h n itts u n d d a m it erh ö h te L astau fn ah m efäh ig k eit zu r Folge h a t.
B ei w eniger g u t v erfo rm b aren oder sprö d en W erkstoffen (Gußeisen) e r ­
folgt der B ru ch u n te r d er h ö ch sten e rre ic h ten L a st. Diese H ö chstlast, be­
zogen au f den u rsp rü n g lich en P ro b en q u ersch n itt, w ird als D r u e k f e s t i g k e i t bezeichnet:
GdB — P m ax/P o-
B ei W erkstoffen ohne au sg ep räg ten F ließbereich g e h t die Schaulinie
in ste tig e r K rü m m u n g aus dem geradlinigen A nstieg fü r kleine V er­
form ungen in d e n p lastisch en B ereich üb er. A n Stelle d er Q uetsch­
grenze w ird d an n die 0,2 -G renze bestim m t, das ist die S pannung, die
eine bleibende H öhen v erm in d eru n g von 0,2 % d er ursprünglichen
P roben h ö h e h e rv o rru ft. D as A u ftre te n v on M antelrissen a n to n n e n ­
förm ig ausbau ch en d en P ro b en k a n n n ich t als ch arak teristisch e B e­
lastungsgrenze gew ertet w erden, d a sie im allgem einen die T ragfähigkeit
d er P ro b e n ic h t m erklich beein träch tig en . Als G ütem aß stab fü r D ru c k ­
versuche m it s ta rk v erfo rm b aren W erkstoffen k o m m t d a h er der 0,2Grenze eine überragende B ed eutung zu.
D ie fü r D ru ckversuche kennzeichnenden B ruchform en zeigt
A bb. 28. D ie A usbildung d e r a n d er F o rm än d eru n g n ic h t teilnehm enden
H a h n , M eß m ittel
5
56
P rü fv erfah ren
„R u tsc h k e g e l“ ist a u f die B ehinderung d er Q uerdehnung an den E n d ­
flächen zurückzuführen. Im B ereich p lastisch er Form änderungen g leitet
d a h e r d er restliche W erkstoff d er P ro b e an d en „R u tsch k eg eln “ entlang.
Bei w enig v erfo rm b aren oder sprö d en W erkstoffen erfolgt zuweilen
auch d er B ruch in diesen F läch en g rö ß te r Schiebungen. N orm alerw eise
ä u ß e rt sich die K egelbildung im In n e rn des W erkstoffs jedoch n u r durch
einen u n te r 15° zur P ro benachse v erlaufenden B ruch.
D ie D ru ckversuche w erden entw eder in D ruckpressen oder in
U niversal-P rüfm aschinen d u rch g efü h rt. N ach D IN V ornorm , DVMP rü fv e rfa h ren A 106, w erden fü r D ruckversuche zylindrische P ro b e ­
k ö rp er v o n 10 bis 30 m m D urchm esser b e ­
n u tz t, d eren H öhe gleich dem D urchm esser
ist. D ie S tirnflächen d er P ro b en m üssen
planparallel u n d sen k rech t zu r P ro b e n ­
achse sein. V ergleichbare E rgebnisse sind
Bruchfläche
T W L 25 232
Abb. 28. B rucherscheinungen a n D ru ckkörpern
A bb. 29. Schem a des D ruckversuchs
n u r bei gleichem B earb eitu n g sg rad d er E n d fläch en u n d gleichem Z ustand
der D ru c k p la tte n (rauh oder g la tt, tro ck en oder geschm iert) zu erzielen.
N ach D IN Vorriorm , D V M -P rüfverfahren A 106; m üssen die D ru c k ­
p la tte n eben, p o liert u n d h ä rte r als d er zu p rüfende W erkstoff sein.
D ie P ro b en selbst sind allseitig fein zu schleifen oder zu schlichten.
B ei d er P rü fu n g m u ß die P ro b e genau zentrisch in d er Achse der P rü f ­
m aschine liegen. U m eine gleichm äßige D ru ckverteilung über den
P ro b e n q u e rsc h n itt zu erreichen, m u ß eine d er beiden D ru c k p la tte n
der P rü fm asch in e kugelig g elagert sein, s. A bb. 29. Feinm essungen
w erden a n längeren P ro b en (2,5 bis 3 d) in sogenannten U m schluß­
a p p a ra te n m it S tem pelführung vorgenom m en.
Vor dem V ersuch w ird die P ro b e genau ausgem essen. D as A nreißen
einer M eßlänge e rü b rig t sich, d a — v o n Feinm essungen abgesehen —
die P robenlänge gleich d er M eßlänge ist. D ie S tauchung w ird m it
M illim eter- oder P ro zen tm aß stäb en , M eßuhren, Spiegelfeinm eßgeräten
D ruckversuch. K niekversuch
57
oder T ensom etern gem essen. Bei Feinm essungen m iß t m an die Stauchung
a n der P ro b e selbst, beim n orm alen D ruckversuch w ird sie aus der
Bew egung d er beiden D ru c k p la tte n bestim m t, indem je ein M eßgerät
zu beiden Seiten der. P ro b e an g eo rd n et w ird.
3. Der Kniekversuch
K nickversuche sind D ru ckversuche m it S täben, deren Länge im
V erhältn is zum Q u ersch n itt seh r groß ist. Bei derartig en schlanken
P roben r u f t die in R ich tu n g der L ängsachse w irkende D ru c k k ra ft n ic h t
allein D ru ck sp an n u n g en in den einzelnen S ta b q u e rsc h n itten hervor,
sondern auch B iegespannungen. D ie B iegespannungen sind bedingt
d u rch au sm ittig e B elastung, U ngleichm äßigkeit des W erkstoffs usw .
Sie h ab en das A usknicken des S tabes zu r Folge. D ie zum u n a u fh a lt­
sam en A usknicken erforderliche axiale D ru ck b elastung w ird als K n i c k l a s t bezeichnet. D a die W erkstoff-K ennziffern die Ergebnisse des
K n ick Versuchs im allgem einen n ic h t beeinflussen, sch a lte t er als reine
G üteprü fu n g aus. F ü r die B eu rteilu n g der T rag fäh igkeit u n d S pannungs­
v erteilu n g in K o n stru k tio n ste ile n k a n n e r dagegen von ausschlag­
gebender B ed eu tu n g sein. F ü r die beim K niekversuch m öglichen E in ­
spannu n g sv erh ältn isse g elten die E uler-F o rm eln. Bei dem in der
W erksto ffp rü fu n g am häu fig sten angew an d ten B elastungsfall w irk t die
L a s t bei frei beweglich g elagerten S tab en d en in R ich tu n g d er u rsp rü n g ­
lichen P roben ach se. D ie K n ick last ist d an n
t'x -
— ß— ,
w orin E d er E la stiz itä tsm o d u l des W erkstoffs, I das kleinste f ü r die
A usbiegung in B e tra c h t kom m ende T räg h eitsm o m ent u n d l die K n ick ­
länge ist.
D ie D u rch fü h ru ng v o n K nickversuchen b ie te t erhebliche Schw ierig­
keiten, sowohl h insichtlich d er einw andfreien L agerung der S tabenden
als auch hinsichtlich d er ax ialen B elastung. U m eine gute B ew eglichkeit
der S tab en d en zu erreichen, w erden die sau b er b earb eiteten E ndflächen
m it D ru c k stü c k e n h in terleg t. Die D ru ck stü ck e sind gegen den K olben
bzw. das W iderlager d er P rü fm asch in e kugelig zu lagern. Infolge der
geringen B erührungsfläche zw ischen K ugel- u n d D ru c k p la tte können
jedoch V erform ungen d er D ru c k p la tte a u ftre te n , w odurch die V ersuchs5*
58
P rü fv erfah ren
ergebnisse s ta rk beeinflußt w erden. A us diesem G runde w erden häufig
Schneidenlager b en u tzt, d eren B erührungsfläche größer ist. D ie L a ­
gerung in Schneiden h a t jedoch den N achteil, d aß die freie Bew eglichkeit
d e r S tab en d en n u r in einer R ich tu n g — sen k recht zu den Schneiden­
k a n te n — gegeben ist. Zw eckm äßige L agerung der D ru ck p latte u n d
geeignete V erstellorgane b ieten h ier a b e r den V orteil, den S tab in zwei
R ich tu n g en u m kleine B eträge verstellen zu können. D adurch w ird es
m öglich, die Schw erpunktachse des S tabes au f die D ruckachse der
M aschine au szu rich ten . D ie schnelle D u rch fü h ru n g des A usrichte­
v erfah ren s erm öglicht ein v on Z i m m e r m a n n angegebenes R echnungs­
verfah ren , welches die an den S tab en d en jeweils w irkenden sogenannten
„ F eh le rh e b e l“ zugrunde legt.
B eim V ersuch be- u n d e n tla s te t m an die P robe abw echselnd u n te r
Messung des Ausbiegens. H a t die P ro b e in zwei oder m ehr R ichtungen
nahezu d as gleiche T rägheitsm om ent, so m üssen die M essungen in zwei
zueinander sen k rech ten R ich tu n g en d u rch g efü h rt w erden. Gemessen
w ird in d e r S ta b m itte , in d er N ähe d er S tab en d en und, falls erforderlich,
noch zw ischen diesen Stellen. Als M eßgeräte finden vornehm lich
L euner-U h ren V erw endung, die bei hoher A blesegenauigkeit genügend
große Meßv'ege besitzen. E rm itte lt w erden beim K n ick v e rsu c h :
1. D ie Bew egung d er verschiedenen M eßpunkte in den beiden
M eßebenen zur B estim m ung d er Biegelinie,
2. die Z usam m endrückung des ganzen Stabes,
3. d er Beginn des bleibenden A usknickens,
4. die H öch st- oder K n ick last, u n te r d er der S tab u n au fh altsam
a u sk n ick t.
4. Der Biegeversuch
K ennzeichnend fü r den B iegeversuch gegenüber dem Zug- un d
D ruckversuch ist d as gleichzeitige A u ftre te n v o n Zug- und D ru c k ­
spannungen, zu denen bei den m eisten B elastungsfällen noch S chub­
spann u n g en hinzukom m en. W äh ren d näm lich beim Zug- u n d D ru c k ­
versuch die F o rm än d eru n g en d u rch E in zelk räfte hervorgerufen werden,
sind beim Biegeversuch K rä fte p a are w irksam . Bei dem in A bb. 30
d arg estellten B elastungsfall ru ft die a m freien E nde des eingespannten
S tabes angreifende E in zelk raft P ste ts eine gleich große G egenkraft Q
h erv o r. B eide K rä fte bilden im A b stan d x ein K rä fte p a a r m it dem
M om ent M = P • x. D iesem äu ß eren M om ent h ä lt das gleich große
Biegeversuch
59
M om ent eines im S tab sieh ausbildenden K räfte p aare s das G leich­
gew icht. E s r u f t im oberen Teil des S ta b q u e rsch n itts Z ugkräfte, im
u n te re n Teil D ru c k k rä fte hervor. Zwischen beiden Q uerschnittsteilen
liegt die „n e u tra le F a se rsc h ic h t“ , in d er w eder D ruck- noch Z ugkräfte
a u ftre te n . D ie G ültigkeit des H o o k s c h e n Gesetzes vorausgesetzt,
erg ib t sich eine lineare V erteilung d er S pannungen nach A bb. 31, deren
Größe
M h ■cz
M b ■ed
at = - - ;
ist, wobei a2 u n d ad die R an d sp an n u n g en au f d er Zug- u n d D ruckseite,
M b das B iegem om ent, I d as äq u ato riale T rägheitsm om ent u n d ez
bzw. ed die A b stän d e d er äu ß ersten F aser von d er neu tralen F a se r­
sch ich t sind. D a I /e gleich dem W iderstan d sm om ent W u n d bei sym Q=P
1
r
f .
*
.
Mb = P -X
1
A bb. 30.
K rä fte am einseitig clngespannten S tab , bcla s te t d u rc h E in zelk raft am freien E nde
A bb. 31. Spannungsverteilung im Q u ersch n itt
eines in n erh alb des elastischen B ereichs a u f B ie­
gung b ean sp ru ch ten S ta b e s'
m etrisch en Q uersch n itten ez — ed is t, e rg ib t sich fü r die in der W erk ­
stoffp rü fu n g ü blichen Q u erschnitte (K reis, V ierk an t usw.) die R a n d ­
sp an n u n g zu
Mb
(1)
W
F ü r die D u rch fü h ru n g von B iegeversuchen ward aus versuchstechnischen
G ründen im allgem einen der in A bb. 32 d argestellte B elastungsfall
g ew ählt. D ie g rö ß te B iegespannung t r i t t bei dieser V ersuchsanordnung
in d er M itte der P ro b e auf. Sind P die E in zelk raft u n d l die S tützw eite,
so ist das g rößte B iegem om ent
TU
m ax
__
P -I
(2)
60
P rü fv erfa h ren
die höch ste au f tre te n d e R an d sp an n u n g
Gninx --
M,b
p -l
4 •W ’
m ax
w~
(3)
die g rö ß te D urchbiegung
/
1
P ' l?
48 E • I
J_
12
g,
'
.■r~
E-e
(4)
D ie B elastu n g w ird beim B iegeversuch entw eder u n m ittelb a r durch
G ew ichte au fg eb rach t, oder die V ersuche w erden in U n iv ersalp rü f­
m aschinen d u rch g efü h rt. D am it die V ersuche n ich t durch zusätzliche
A bb. 32. B iegeversuch, Itc ssu u g d e r F o rm änderung
R eibung d er P ro b estäb e a n den A uflagern beeinflußt w erden, verw endet
m an ab g eru n d ete W iderlager oder d reh b are A uflagerrollen. Aus dem
gleichen G runde w erden au ch die D ru ck stü ck e ab g erundet. D ie D u rc h ­
biegung w ird gru n d sätzlich in d er n e u tra le n F asersch ich t gemessen.
Als M eßgeräte kom m en vornehm lich Zeiss-U hren zur A nw endung. Die
g ebräu ch lich sten M eßverfahren zeigt A bb. 32. In der u n te rste n Skizze
ist ein V erfahren d arg estellt, bei dem a n Stelle der D urchbiegung der
W inkel gem essen w ird, um d en sich die P ro b estab en d en beim D urehbiegen des S tab es heben. F ü r den D urchbiegungsw inkel a gilt nach
d er E la stiz itä tsth e o rie die G leichung
tgoc =
P-l2
16 - E - l
(5)
B iegeversuch
61
N ach G leichung (4) ist die D urchbiegung / in S tab m itte
P.la
1 ~ 48- E - l ’
d .h . die D urchbiegung / k a n n m it H ilfe des D urchbiegungsw inkels a
errec h n et w erden.
D ie M essung des D urchbiegungsw inkels w ird m it H ilfe von festen
Spiegeln d u rch g efü h rt, die zw eckm äßig in d er n e u tralen Faserschicht
des S tabes ü b er den A uflagern an g e b ra c h t w erden. D ie D rehung der
Spiegel w ird wie beim Spiegelfeinm eßgerät n ach M a r t e n s a n Skalen
m it H ilfe von F e rn ro h re n abgelesen. I s t a die Skalenablesung u n d b der
S k alen ab stan d , d a n n ist
o
tg 2 « = (2 a ist b ed in g t d u rch die reflektierende W irkung des Spiegels). D a fü r
kleine W inkel tg a = a (W inkel im B ogenm aß gemessen) gesetzt w erden
k an n , so ist
l ■a.
I -a
' = T = 6fc '
Als reine G üteprobe fü r form änderungsfähige W erkstoffe ko m m t der
B iegeversuch selten zu r A nw endung. Sein V erlauf äh n elt dem des
Zugversuchs, m an fin d et au ch h ier P ro p o rtio n alitäts-, E lastizitä ts- u n d
Fließgrenze. D a die E rgebnisse jedoch von d er Q uerschnittsform u n d
der S tü tzw eite ab h än g ig sind, ergeben n u r V ersuche a n geom etrisch
ähnlich en S täb en vergleichbare W erte.
A m häufig sten w ird d er Biegeversuch bei d er P rü fu n g von Gußeisen
angew endet. D er Zugversuch g ib t h ier infolge Fehlens von D ehnung
u n d E in sch n ü ru n g keinen A ufschluß ü b er die unterschiedliche Z ähigkeit
der verschiedenen G ußeisensorten. D agegen k an n beim Biegeversuch
aus d er D urchbiegung des P ro bestückes im A ugenblick des B ruches
au f die Z äh ig k eit des W erkstoffs geschlossen w erden. D IN Vornorm ,
D V M -P rüfverfahren A 108 u n d A 110, e n th a lte n alle erforderlichen
A ngaben ü b er P robenahm e, P ro b estäb e u n d V ersuchsdurchführung.
D anach w ird d er Regelversuch a n g e tre n n t gegossenen u n b earb eiteten
P ro b e stä b e n v on d — 30 m m D urchm esser u n d 650 m m Länge bei
62
P rü fv erfah ren
einer S tü tzw eite v on 20 d — 600 m m d u rch g efü h rt. D ie D urchbiegung
im A ugenblick des B ru ch es w ird auf 0,1 m m aus der Bewegung des
D ruck stü ck es gem essen. Die B elastu n g im A ugenblick des B ruches ist
a u f 10 kg g enau anzugeben. Die M essung der D urchbiegung au f 0,1 m m
ist h in reich en d genau, d a bei B iegeversuchen bereits im elastischen
G ebiet die D urchbiegungen erheblich grö ß er sind als die entsprechenden
V erlängerungen beim Z ugversuch. F ü r einen S tab von d = 2 e = 30 m m
D urchm esser u n d l = 600 m m M eßlänge erg ib t der Vergleich zwischen
der D urchbiegung / beim B iegeversuch u n d d er V erlängerung A l beim
Z ugversuch, gleiche S pannungen vorausgesetzt, z .B . folgendes:
J_ o- V
1 2 'E ^e
(Biegeversuch)
(Zugversuch),
3,3 A l .
Die au s einer angegossenen L eiste oder au s dem G ußstück h e ra u s­
g earb eiteten P ro b en sollen einen D urchm esser von 10 m m u n d eine
L änge von 220 m m h ab en . Diese S täb e w erden bei einer S tützw eite
von 200 m m g ep rü ft, die D urchbiegung w ird au f 0,05 m m genau g e­
m essen. F ü r beide S tababm essungen soll die B iegefestigkeit, d. h. die
Spannung, bei d er d er B ru ch e in tritt, au f 0,5 k g /m m 2 angegeben w erden.
Z ur B erechnung d er Biegefestigkeit d ien t die aus der E lastizitätsleh re
abgeleitete Form el
(für den kreisförm igen Q u ersch n itt ist W =
7i • d?
[m m 3]). D er E lasti-
zitätsm o d u l des W erkstoffs k a n n au s d er elastischen D urchbiegung /,
d e r zugehörigen B elastung P u n d dem T rägh eitsm om ent I des S ta b ­
q u ersch n itts b erech n et w erden:
P .|3
E = 4 8 ^ 7 tk§/m m ^
(für den kreisförm igen Q uersch n itt ist 1 — -— [m m 4]).
64
Scher- u n d L ochversuche
63
5. Scher- und Lochversuche
W äh ren d beim Zug- u n d D ruckversuch die K ra ft sen k rech t zum
P ro b e n q u e rsc h n itt in R ic h tu n g d er S tabachse w irk t u n d N o r ina 1Spannungen h e rv o rru ft, greifen beim S cherversuch die äußeren K rä fte
in der Q uerschnittsebene sen k rech t zur S tabachse an u n d erzeugen
S c h u b sp a n n u n g e n . J e nachdem , ob die P ro b e in einem Q uerschnitt
oder gleichzeitig in zwei Q uerschnitten d urchgeschert w ird, sp rich t
m an von ein sch n ittig er oder 'zw eischnittiger Scherung. Die e rm ittelte
F estig k eit w ird bew u ß t n ic h t als S chubfestigkeit, sondern als S c h e r ­
f e s t i g k e i t bezeichnet, d a u n ab h än g ig von d er A rt der V ersuchs­
an ordnun g neben d en S chubspannungen
auch B iegespannungen au freten . U n ter
A nnahm e gleichm äßiger S pannungsver­
teilung ü b er dem ganzen Q uerschnitt gilt
-r —
.
F
Scherbacken
/« '
D as übliche P rü fv e rfa h ren ist das zwei­
schnittig e, d a es eine sichere F ü h ru n g der
Messer bei gleichzeitiger sicherer P robcnlagerung g e s ta tte t. Die V ersuche w er­
den an zylindrischen P ro b en in einer
V orrichtung d u rch g efü h rt, die entw eder
d u rch D ru ck oder Zug b e tä tig t w ird. F ü r
1929
l t w 25233
d as zw eischnittige G.erät sind im N orm A bb. 33. Z w eischnittiger schcrvorschlag DVM A 141 A usführungsform en versuch. Scherspannung r = ~
e n th a lte n .
Die in A bb. 33 darg estcllte
V orrichtung b e ste h t aus einem G ehäuse, in dem d rei ausw echselbare,
k reisrund e S cherbacken m it zylindrischer B ohrung nebeneinander a n ­
geordnet sind. D ie beiden äu ß eren B acken liegen fest, die m ittlere
s itz t in einem bew eglichen Schieber.
Vor dem V ersuch w ird die
S cherprobe in die B ohrung d er drei S cherbacken eingeführt. M it
H ilfe der beiden großen V ersch lu ß m u ttern w erden die seitlichen Scher­
backen so eingestellt, d aß d er Schieber m it d er m ittle re n B acke eben
noch zw ischen ih n en gleiten k an n . D ie V orrichtung w ird als D ru c k ­
k ö rper in eine P rü fm asch in e eingebaut. E s w ird die B elastung P
64
P rü fv erfah ren
bestim m t, bei d er die P ro b e d u rc h sc h e rt.
u n tersu c h te n W erkstoffs ist d an n
T .a =
= - | |
D ie Scherfestigkeit des
[kg/m m 2],
2~r
w enn d d er P roben d u rch m esser in m m ist. Zw ischen Scherfestigkeit
u n d Zugfestigkeit b e ste h t fü r form änderungsfähige W erkstoffe die a n ­
g en äh erte B eziehung
r aB — 0,8 a,j).
D ie B estim m ung d er S cherfestigkeit ist besonders w ichtig fü r die
B eurteilu n g v o n N ietw erkstoffen. A llerdings ergaben neuere U n te r­
suchungen a n L eich tm etall n ie td ra h t eine sta rk e A bhängigkeit der
Scherfestigkeit v on der Prüfgeschw indigp
k eit, so d a ß vergleichbare E rgebnisse nur
bei E in h a ltu n g einer b estim m ten S cher­
geschw indigkeit zu e rw arte n sind [26].
B ei B lechen lä ß t sich d er S ch er­
versuch n ic h t d u rch fü h ren .
A n seine
Stelle t r i t t d er L o c h v e r s u c h . W äh ren d
d as Scheren die T ren n u n g eines K ö r­
p ers d u rc h Z erschneiden b ew irkt, w ird
beim L ochen ein d er Stem pelgröße e n t­
sprechendes S tü ck herausgeschert, d. h.
die S ch n ittfläch e ist beim Lochversuch
n ic h t eben, sondern zylindrisch. I s t P die
zum D u rchscheren erforderliche K ra ft, d
Abb. 34. xochversuch. Lochfestig- d er S tem peldurchm esser u n d s die P robenkeit t dicke, d a n n ist die L o c h f e s t i g k e i t
P
T' = 7i
~ ■1a -' s- [kg/m m 2]Lochversuche w erden m it einer V o rrich tu n g gem äß A bb. 34 d u rc h ­
g efü h rt. Sie e n th ä lt im U n te rte il eine M atrize, im O berteil w ird ein
Stem pel g e fü h rt, in dessen u n te re m E n d e d er eigentliche Lochstem pel
sitz t. D u rch die seitlich an g eo rd n eten Bolzen w erden beide Teile der
V o rrich tu n g in b estim m ter L age zueinander gehalten. D ie V ersuchs­
ergebnisse sind ab h än g ig von dem V erh ältn is zwischen Stem pel- und
Scher- u n d Lochversuche. V erdreh versuch
65
M atrizendurchm esser, d e r F o rm d er Stem pelstirnfläche (eben oder a u s­
gehöhlt) u n d der P ro bendicke. Als G üteprobe fin d et der L ochversuch
n u r bei der P rü fu n g d ü n n er B leche A nw endung.
6. Der Verdrchversucli
E in a n einem E n d e eingesp an n ter R u n d sta b ist auf V erdrehen
b ean sp ru ch t, w enn a n seinem freien E n d e ein K rä fte p a a r w irk t, dessen
E bene sen k rech t zur S tab ach se s te h t. D as äußere D rehm om ent ru ft
dab ei eine V erdrehung d er S ta b q u e rsc h n itte hervor, w odurch die
ursprünglich p arallel zur S tabachse v erlaufenden geraden Längsfasern
die F o rm von S chraubenlinien an nehm en. U rsprünglich ebene Q uer­
sc h n itte bleiben dagegen
eben. N ach A bb. 35 w ird
d e r spitze W inkel zwischen
d er d u rc h V erdrehen e n t­
steh en d en S chraubenlinie
u n d der E rzeugenden des
Z ylinders als S c h i e b u n g y
bezeichnet. I n einem b e ­
liebigen Q u ersch n itt w ird
zw ischen dem R ad iu s eines
P u n k tes der u rsprünglichen
A bb. 35. B eziehungen zw ischen Schiebung
u n d V erdrehw inkeln
u n d dem d er verschobenen
F aserlage ein W inkel yj ge­
b ildet.
D e r V e r d r e h w i n k e l y> ist dem nach die im B ogenm aß
gem essene gegenseitige V erdrehung zweier zu r Achse senkrechter
paralleler Q u erschnitte im A b stan d l. F ü r die L ängeneinheit w ird die
V erdrehung als D r i l l u n g {} = y>ß bezeichnet. A us dem V erdreh­
w inkel ip e rg ib t sich nach A bb. 35 d urch die Beziehung
1
d
y • i = v ■j
die Schiebung zu
D ie S c h u b - oder V e r d r e h s p a n n u n g r, die d u rch d as D rehm om ent M d
im S ta b q u e rsc h n itt erzeugt w ird, w äch st m it dem A bstarid von der
S tabachse. A uf einem K reis um die A chse h errschen jedoch gleiche
66
P rü fv erfah ren
Spannungen. F ü r die B erechnung u n d den V ersuch ist wie heim B iege­
versuch die Spannung in den R an d fasern m aßgebend. D ie Schiebungen y
u n d die zugehörigen Schubspannungen x sind ähnlich wie bei K ö rp e rn
m it N o rm alspannungen im elastischen B ereich nahezu p ro p o rtio n al.
D as V erh ältn is von S p an n u n g zu Schiebung e rg ib t den S c h u b - oder
G le itm o d u l
(2)
G ~ - -
y
D er K e h rw e rt des G leitm oduls G w ird als S c h u b z a h l ß bezeichnet-
(3)
0 = f
D er G leitm odul G ist m it dem E lastizitätsm o d u l E d u rch die G leichung
E
(4)
=
m
"2 ' (m + 1)
verk n ü p ft, w orin m die P o is s o n s c h e Z ahl b edeutet, die erfah ru n g s­
gem äß zwischen 3 u n d 4 schw ankt. A n g en äh ert g ilt also G — 0,38 E .
Die V ersuche w erden a n P ro b en m it kreis- oder kreisringförm igem
Q uerschnitt d u rch g efü h rt. D a n n g ilt fü r d en elastischen B ereich die
G leichung
-.
d
(5)
t
-
H ierin ist x die g rö ß te R an d sp an n u n g , M i das D rehm om ent, I v das.
polare T räg h eitsm o m en t u n d d d er D urchm esser des P ro b esta b e s.
F ü r den K reis ist
Ti d4
p = 32 ’
so d a ß die G leichung (5) ü b erg eh t in
(6)
v '
r =
16 • M d
-py71 ■d3
W ie beim Zugversuch die D ehnung s, so w ird beim V erdreh versuch d ie
Schiebung y in A bhängigkeit von d er S pannung bestim m t. D ie A uf­
zeichnung der Schiebung y in A bhängigkeit v on der Schubspannung r
V erdrehversuch
07
e rg ib t K u rv en , die bis zum E rreich en d er H ö chstspannung denen des
Zugversuchs ähnlich sind. E in Spannungsabfall v o r dem B ruch — e n t­
sprechend dem E in schnürvorgang beim Z ugversuch — t r i t t nicht ein.
W ohl a b e r lassen sich ch arak teristisch e S pannungsgrenzen feststellen,
die wie beim Zugversuch als P ro p o rtio n alitäts-, E lastizitäts- u n d F lie ß ­
grenze (0,2-Grenze) bezeichnet w erden.
Z ur B estim m ung d er Schiebung y m iß t m an am einfachsten
den V erdrehw inkel yi, s. G leichung (1). Bei G robm essungen, die für
größere V erdrehw inkel
in F rag e kom m en, w ird
eine kreisförm ige Skale
m ittels S pitzschrauben
u n d R ing k onzentrisch
a m P ro b e sta b befestigt.
H er ebenfalls m it R ing
u n d S p itzsch rau b en in
der E n tfe rn u n g l b e­
A bb. 36. G robm essung der V erdrehung m it Zeiger
u n d Skale (schem atisch)
festigte gekrö p fte Zeiger
g ib t d a n n bei B elastung
oder nach E n tla stu n g
die gesam te bzw. blei­
bende V erdrehung an,
s. A bb. 36. F ü r F ein ­
m essungen w erden zwei
Spiegel im A b stan d e l0
am P ro b e sta b befestigt
(s. A bb. 37). D as D re h ­
m om ent
= P : r be­
w irk t nach A nheben des
W aagenhebels in die
horizon tale Lage (NullA bb. 3". Feinm essung der V erdrehung m it Spiegel
Stellung) eine V erdreu n d F e rn ro h r (schem atisch)
hung
d er
S tab q u ersc h n itte u n d d am it eine D reh u n g d er Spiegel, fü r die a n den Skalen
die W erte a u n d b abgelesen w erden. D ie en tsp rechenden D rehw inkel
des Stabes, (pl u n d (p2, ergeben sich aus den Skalenablesungen a u n d b
u n d dem S k alen ab stan d A wie folgt:
t g 2 9>i = j :
tg 29>2 = j .
P rü fv erfah ren
68
D a fü r E lastizitätsm essu n g en n u r sehr kleine W inkel <pin F rag e kom m en,
k an n — ähn lich wie beim S piegelfeinm eßgerät von M a r t e n s — m it
genügender A n n äh eru n g g esetzt w erden:
a
<Pi = 2 i ;
,
b
g 2 ~ 2Ä ’
Aus dem U ntersch ied <p1 — rp.2 findet sich der V erdrehw inkel fü r die
M eßlänge l zu
a — b
2A
M it den beim F einm eßversuch m eß b aren G rößen e rg ib t sich d a n n die
Schiebung d u rch E insetzen in G leichung (1) zu
(a — b ) d
y = 2 10 • 2 A '
Bei d er V ersuehsausfiihrung ist folgendes zu b each ten : B estim m te
Beziehungen zwischen Stabdurchm esser u n d M eßlänge sind n ic h t fest-
-# -h
jh.
30
« - . — ^ 7 — 4-
110
--------------■ + * -/(? -* + -i------ 30 210---------------------------------------------
A bb. 38. P ro b esta b fü r V erdrchversw che
gelegt. A bb. 38 zeigt eine im S taatlich en M aterialprüfungsam t, B erlinD ahlem , b en u tz te P ro b estab fo rm . D ie V ersuche w erden auf sogenannten
Torsionsm aschinen d u rch g efü h rt. D ie E in sp an n ung des P ro b estab es
erfolgt in d reh b aren G ehäusen, von denen das eine zu r E rzeugung der
V erdrehung z .B . ü b er ein Z ahnradvorgelege artgetrieben w ird, w ährend
am an d eren das au f die P ro b e w irkende D reh m o m ent m ittels H ebel- oder
N eigungsw aage gem essen w ird, s. A bb. 39. U m zusätzliche B iege­
b eanspruchungen zu verm eiden, m üssen die G ehäusem itten genau m it
der Stab ach se ü bereinstim m en. D ie E in sp an n v o rrich tu n g m uß so a u s­
gebildet sein, d aß in ih r keine zusätzlichen V erdrehungen a u ftre te n
können. E ine A bgrenzung d e r M eßlänge d u rch R in gm arken ist wegen
der K erb-E m p fin d liclik eit to rsio n sb ean sp ru ch ter P ro b en zu verm eiden.
Z ur B erechnung der V e r d r e h f e s t i g k e i t d ie n t die aus der E la stiz itä ts­
lehre ab geleitete F orm el
Tt = 10
n •V/a
a3 ' tk g /m m 2].
VerdreH yersuch
69
F orm änderungsfähige W erkstoffe können vor dem B ruch m eh r oder
w eniger zahlreiche V erdrehungen e rtra g e n . Die H öhe der V erdreh­
festigkeit ist d a n n abhängig von d er V erdrehgeschw indigkeit. F ü r die
B eurteilu n g d e ra rtig e r W erkstoffe ist d ah er in e rste r Linie die F lie ß ­
grenze m aßgebend. N orm alerw eise v e rte ilt sieh die V erdrehung gleich­
m äßig ü b er die ganze L änge des Stabes. V erform t sich die P ro b e n ich t
A bb. 39. Torsionsm aschine m it N eigungsw aage
(B a u art M ohr & Federhoff)
gleichm äßig, so ist dies ein Zeichen fü r U ngleichm äßigkeit des .W erk ­
stoffs. D er B ru ch erfolgt bei spröden W erkstoffen (Gußeisen) o ft auf
einer Schraubenfläche, die etw a 45° zu r S tab ach se geneigt ist. F o rm ­
änderungsfähige P ro b estäb e zeigen als B ruchform eine ebene F läche,
die sen k rech t zu r Stabachse liegt, oder A ufspaltungen in R ich tu n g d er
S tabachse. H ier w ird also d er B ru ch überw iegend du rch S chubspan­
nungen hervorgerufen, w ährend bei spröden W erkstoffen die B ruchform
auf das Z usam m enw irken von Schub- u nd N orm alspannungen z u rü c k ­
zuführen ist.
70
P rü fv erfah ren
B. Festigkeitsprüfung bei schlagartiger Beanspruchung
Bei den F estig k eitsp rü fu n g en m it ru h e n d e r B eanspruchung ste h t
den W erkstoffen fü r die F o rm än d eru n g sarb eit eine verhältnism äßig
lange Zeit zur V erfügung. Zur B eu rteilu n g des V erhaltens d er W erk ­
stoffe hei stoßw eiser B eanspruchung können d ah er die E rgebnisse der
F estig k eitsp rü fu n g bei ru h en d er B eansp ru ch u n g n ich t herangezogen
w erden. U m das V erh alten d er W erkstoffe bei schlagartiger B ea n ­
spruch u n g kennenzulernen, w erden Schlagfestigkeitsprüfungen v o r­
genom m en. D ie V ersuche w erden in F a l l w e r k e n oder P e n d e l S c h la g w e r k e n d u rch g efü h rt, wobei das G ew icht eines frei fallenden
bzw. um eine Achse schw ingenden K örpers a u f die ruhende P robe w irk t.
Die verschiedenen S chlagfestigkeitsprüfungen unterscheiden sich wie
die P rü fv e rfa h ren m it ru h e n d e r B eansp ru ch u n g du rch die A ngriffs­
rich tu n g d er K ra ft. E s w erden Schlagversuche bei B eanspruchung der
P ro b en au f Zug, D ru ck u n d B iegung d u rch g efü h rt. Bei den in F a ll­
w erken d u rch g efü h rten S c h l a g s t a u c h - u n d S c h l a g b i e g e v e r ­
s u c h e n w erden die P ro b en d u rch das G ew icht eines F allbären, der aus
b e stim m te r H öhe fällt, b ean sp ru ch t. D as Maß fü r die zur W irkung
kom m ende K r a f t ist das P ro d u k t aus B ärgew icht un d Fallhöhe, die
Schlag arb eit. D er B ew ertung des W erkstoffs w ird die bis zum B ruch
bzw. e rste n A n riß aufgew endete A rb eit und die du rch eine bestim m te
S chlag arb eit hervorgerufene S tau ch u n g bzw. D urchbiegung zugrunde
gelegt. D ie F o rm än d eru n g d er V ersuchsstücke w ird beim Schlagstauchun d Schlagbiegeversuch nach jedem einzelnen Schlag gem essen. Schlag­
biegeversuche w erden vor allem d er B eu rteilu n g v on E isenbahnm aterial
(Schienen, R adreifen, L okom otivachsen) zugrunde gelegt. Als reine
G üteprü fu n g sind die in F allw erken d u rc h g e fü h rten Schlagversuche
von u n te rg e o rd n e ter B edeutung.
E ine große B ed eu tu n g dagegen h a t d er auf Pendelschlagw erken
d urch g efü h rte K e r b s c h l a g v e r s u c h [29], [18] erlan g t. D er K erbschlagversuch ist ein Schlagbiegeversuch, d er vorw iegend m it S tahl
d u rch g e fü h rt w ird. Die B eobachtung, d aß ein S tahl, der bei F estig k eits­
p rü fun g en m it ru h en d er B ean sp ru ch u n g g u tes Form änderungsverm ögen
zeigt, bei sch lag artig er B eansp ru ch u n g u n d V orhandensein von K erben
m itu n te r p ra k tisc h •völlig verform ungslos b rich t, gab den A nstoß zur
E ntw ick lu n g dieses P rü fv erfah ren s. D u rch d en K erbschlagversuch soll
also die N eigung d e r W erkstoffe zum T ren n ungsbruch u n te rsu c h t
71
F estig k eitsp rü fu n g bei schlag artig er B eansp ru ch u n g
w erden, d er ohne w arnende V erform ung e in tritt u n d d ah er sehr gefähr­
lich ist. B eim V ersuch liegt die in d er M itte g ek erbte P robe bei vor­
geschriebener A uflagerentfernung auf zwei W iderlagern des P endelschlag­
w erks. D er u m eine w aagerechte A chse schw ingende P endelham m er
schlägt m it d er g e h ä rte te n H am m erschneide gegen die dem K erb gegen­
überliegende Stelle der P ro b e. F estg estellt w ird die zum D urchschlagen
der P ro b e v erb ra u c h te S chlagarbeit. Die U rsp ru n g sarb eit m uß so
bem essen sein, daß die P ro b e m it einem Schlag z erstö rt w ird. Als
K e r b s c h l a g z ä h i g k e i t w ird die a u f den Q u erschnitt am K erb g ru n d
Handrad
zu m Heben des Pendels
i
Einstellen
iPendel schwingt durch
Ansicht des Pendelschlagwerkes.
Orö/lte Schiagarbeil 7Skgm
Mohr u. Federhaff
Arbeitsverm ögen
♦. Pendel in Ruhe
Kerbschlag versuch.
Verbrauchte Schlagarbeit A*lA,-A,l kgm
T W L 25 227
1028
A bb. 40. Pendelschlagw erk u n d K erbschlagversuch
bezogene v e rb ra u c h te S chlagarbeit bezeichnet. D a dief E rgebnisse der
K erbschlagversuche s ta rk von d en V ersuchsbedingungen beeinflußt
w erden, sind in dem V ersuchsbericht anzugeben: A rt, A bm essungen
u n d V ersu eh stem p eratu r d er P robe, U rsp ru n g sarb eit, v erb rau ch te
S ch lagarb eit, K erbschlagzähigkeit, sowie F o rm u n d A ussehen der
B ru chfläch e.
A uf V orschlag des DVM sind zur Z eit als P rü fm aschinen fü r die
N o rm p ro b e n Pendelschlagw erke nach C h a r p y von 10 bis 30, 75 un d
250 kgm g rö ß te r Schlag arb eit in G ebrauch, s. A bb. 40 u n d .41. D ie ge­
bräu ch lich sten P robenform en zeigt A bb. 42. D er Pfeil d e u te t die
S chlagrichtung an . D er K e rb w ird entw eder durch B ohren u n d AufH a h n , M eß m ittel
6
P rü fv erfa h ren
sägen oder d u rch F rä se n bzw. Schleifen h ergestellt. Die P ro b e nach
A bb. 4 2 a w ird als C harp y -P ro b e bezeichnet u n d ist fü r 75 kgm -P endel­
schlagw erke b estim m t. D ie P ro b e n ach A bb. 4 2 b ist nach D IN V ornorm ,
A b b . 41. Pendelschlagw erk von 30 kgm g rö ß ter Schlagarbeit
(B a tla rt M ohr & Federhoff)
D V M -Prüfverfahren A 115 vorgesehen. D ieses N o rm b la tt e n th ä lt auch
die w ichtigsten A ngaben ü b er die D u rch fü h ru n g des K erbschlagversuchs. D an ach ist fü r die D V M -Probe ein Pendelschlagw erk von
10 bis 30 kgm g rö ß te r S chlagarbeit zu benutzen. F ü r S tahlguß em pfiehlt
sich die C h arpy-P robe m it einer D icke b = 30 m m , u m einen m öglichst
F estig k eitsp rü fu n g bei schlag artig er B eansp ru ch u n g
73
großen R au m an teil dieses g ro b k ristallin en W erkstoffs zu erfassen.
F ü r B leche ist eine D icke b gleich d er Blechdicke üblich, so daß die
W alzh au t e rh a lte n bleibt. Im übrigen w ird die D V M -Probe wegen ihres
geringen W erkstoffbedarfs bevorzugt.
D as M aß fü r die B eu rteilu n g d er W erkstoffe nach dem K erbschlagversuch ist die spezifische S chlagarbeit, d. h. die fü r 1 cm2 des zerstö rten
Q uerschnitts v erb rau ch te S chlagarbeit. Sie w ird als K erbschlag­
zähigkeit ak bezeichnet u n d h a t die D im ension kgm /cm 2. E s w erden
zwei B ruchform en u n tersch ied en : der T rennu n g sbruch von körnigem
A ussehen (kleine K erbschlagzähigkeit) u n d d er V erform ungsbruch von
sehnigem A ussehen (hohe K erbschlagzähigkeit).
A bb. 42. K erbschlagprobcn
a) C harpy-Probe, b = 30 m m ; b ) D VM -Probe
Die E rgebnisse des K erbsehlagversuchs können keine K o n stru k tio n s­
unterlag e bilden, d a sie keinen A ufschluß ü b er das V erhalten der W erk­
stoffe im elastischen B ereich geben. D a a b e r beim S tah l die K erb sch lag ­
zäh ig k eit s ta rk von d er F orm gebung u n d W arm behandlung ab h än g t,
ist d er K erbschlagversuch zu r N ach p rü fu n g d er rich tig en W alz-,
Schmiede- u n d W ärm ebehandlung, zur F eststellung der E m p fin d ­
lich k eit des S tahles gegen A lte rn u n d seiner N eigung zu r A nlaßsprödig­
k e it g u t geeignet.
B rü ch e im B etrieb w erden n u r selten d u rch einm alige heftige Stöße
v eru rsach t, häufiger dagegen d u rch vielm als w iederholte schw ächere
Stöße. U m diese A rt d er B eansp ru ch u n g versuchsteehniseh zu erfassen,
w erden D a u e r s c h l a g v e r s u c h e d u rch g efü h rt. B estim m t w ird die
6*
74
P rü fv erfah ren
D a u e r s c h l a g f e s t i g k e i t a u f sogenan n ten D auerschlagw erken. Abb. 43
zeigt in schem atischer D arstellu n g ein U niversal - Zwillings - D a u e r­
schlagw erk der B a u a rt K ru p p . D as Schlagw erk b esteh t im w esentlichen
aus einem H am m er, d er a n ein er N ockenw elle h ä n g t. Bei jeder U m ­
d reh u n g d er N ockenw elle fä llt der
H am m er einm al au f die P ro b e. Die
N ockenw elle des H a m m era n trieb s ist
m it einem Z ählw erk verbunden un d
bew egt gleichzeitig über ein V erb in ­
dungsgestänge den M itnehm er der
B iegeprobe. D er B iegeprobe k a n n so
zw ischen zwei Schlägen eine D rehung
bis zu 180° e rte ilt w erden. D ie V er­
suche w erden m it zw eckm äßig g e­
sta ffe lte r Schlagarbeit d u rch g efü h rt
u n d die Z ahl d er bis zum B ruch e r­
tra g e n e n Schläge aufgezeichnet. Als
A bb. 43.
D a u e r s c h l a g h a l t b a r k e i t g ilt die
U nivcrsal-Zw illings-D auerschlagw erk
g rö ß te Schlagarbeit, die dau ern d ohne
a i — P ro b e fü r Zugversuch, a 2 = P ro b e
fü r Biegeversuch, a 3 = P ro b e fü r StauchB ru ch e rtra g e n w ird. V ersuche m it
versuch, b = Schaltw erk, c = E x zen ter,
n u r einer S chlagarbeit, bei denen die
d — Zälüw erk, e = A ntrieb
g rö ß te S chlagzahl als M aß der D a u e r­
(A us: V D I-Z citsclirift, B d. 72, V D IV erlag G. m . b. H ., B erlin)
festig k eit gilt, stellen n u r ein rohes
V ergleichsverfahren d a r. D a B iege­
p ro b e n au s w eichen W erkstoffen a n d er Schlagstelle örtlich s ta rk v e r­
fo rm t w erden, v e rsie h t m an diese P ro b e n m it einer um laufenden N u t.
M an v e rh in d e rt so, d a ß d er b ean sp ru ch te Q u ersch n itt von d er
H am m erb alm getroffen w ird. D ie e rm itte lte n W erte beziehen sich
daim au f g e k erb te P ro b en .
C. Festigkeitsprüfung bei schwingender Beanspruchung1)
F a s t alle K o n stru k tio n ste ile sind nach Größe oder R ich tu n g
w echselnden, o ft w iederholten B eanspruchungen, sogenannten D a u e r­
beansp ru ch u n g en ausgesetzt. D ie F estig k eitsp rü fu n g en bei ru h en d er
B eansp ru ch u n g ergeben selbst bei E in sch altu n g eines großen Sicherheits­
fa k to rs keine einw andfreien K o n stru k tio n su n te rlag en fü r schwingend
J) [12, 14, 21],
F e stig k e itsp rü fu n g bei schw ingender B ean sp ru ch u n g
b ean sp ru ch te M aschinenteile. W ill m an sicher konstruieren, so m uß
m an die D a u e r f e s t i g k e i t d er W erkstoffe bzw. die D a u e rh a ltb a rk e it
der K o n stru k tio n ste ile a u f versuchstechnischem W ege e rm itteln .
U n te r der D au erb ean sp ru ch u n g ad v e rste h t m a n eine A nstrengung
des W erkstoffs, die sich oftm als w iederholend zwischen einer O ber­
sp annun g o0. u n d ein er U n te rsp a n n u n g er!( v e rä n d e rt. E ine derartige
B eanspru ch u n g k a n n auch d u rc h eine ru h en d e M ittelspannung am
m it ü b e rla g e rter W echselspannung vom Spannungsausschlag ± aa
d arg estellt w erden, s. A bb. 44. D a n n ist:
ad =
± °o>
w orin u n te r B erücksichtigung des V orzeichens fü r cr0 u n d ctu
a o + ert{
2
b*- Lostspie/ L -*H
-I - I
—
„
I
°b — 0,1
ist. Die g rö ß te O berspan­
nung, die ein W erkstoff bei
fortgesetztem S pan n u n g s­
wechsel gegen eine be­
stim m te
U n tersp an n u n g
eben nocli dau ern d e rträ g t,
ohne zu brechen, h e iß t seine
A bb. 44. Schem a einer D auerbcauspruchung
D auerfestig k eit. J e nach
der A rt d er B eanspruchung (Zug-D ruck, B iegung oder V erdrehung)
g ib t es verschiedene G ru p p en v on D auerfestigkeiten. I n den einzelnen
G ruppen u n tersch eid et m an je n ach d er Lage von a0 u n d cru zur N u ll­
achse, d. h . je nach d em die S p annung n u r ih re Größe ä n d e rt oder
nach Größe u n d R ic h tu n g w echselt, zwei große B ereiche:
1. d en Schwell bereich, wo a0 u n d au gleiches V orzeichen h a b en u n d
am gleich oder g rö ß er als a a ist,
2. den W echselbereich, wo cr0 u n d cru verschiedene Vorzeichen
hab en u n d am kleiner als a a ist.
Die D au erfestig k eit w ird zw eckm äßig bis au f drei innerhalb dieser
B ereiche liegenden Sonderfälle a u sg ed rü ck t d u r c h :
aD — °m ± aA >
76
P rü fv erfa h ren
w orin nach d er B egriffsbestim m ung fü r die D auerfestig k eit aA der
Spannungsaussehlag fü r eine ganz bestim m te M ittelspannung a„\ ist.
D ie drei Sonderfälle ergeben sich au s folgender Ü berlegung:
1. cr0 = — <
j u . Die S p an n u n g w echselt zw ischen entgegengesetzt
gleichgroßen W erten . D ie B e la stu n g sa rt w ird als W echsel­
belastung, die zugehörige D au erfestig k eit als W echselfestigkeit a w
bezeichnet.
2. o0 — 0 oder au = 0. D er Spannungsw echsel fin d et zwischen
einem p ositiven oder n eg ativ en G rö ß tw ert u n d dem K lein stw ert
N ull s ta tt. D ie B ean sp ru ch u n g schw illt also d a u ern d von Null
aus a n u n d sin k t w ieder au f N ull zurück. D ie zugehörige D auerfcstig k eit w ird als Schw ellfestigkeit (U rsprungsfestigkeit) Og
bezeichnet.
3. a0 = au . B ei diesem G renzfall h a b e n die B elastungsw echsel
au fg eh ö rt u n d die B elastu n g ist zur ru h en d en D au erb elastu n g
gew orden. M an b ezeichnet sie als D a u e rsta n d b e lastu n g . Die
zugehörige D au erfestig k eit h e iß t D au erstan d festig k eit.
D ie B egriffsbestim m ung fü r die D au erfestig k eit se tz t grundsätzlich
eine u nendliche L astspielzahl N v o rau s (L astspiel L oder Periode
s. A bb. 44). E s ist jedoch üblich, je nach d en U m stän d en die D a u e r­
festigk eit fü r begrenzte L astsp ielzah len festzustellen, d a entsprechende
Versuche gezeigt h ab en , d aß ein W erkstoff d au erfest ist, w enn er eine
bestim m te A nzahl von L astsp ielen ohne B ru c h e rtra g e n h a t. F ü r S tah l
genügen im allgem einen N = 10 ■10®, fü r M etalle N = 100 • 10® L a s t­
spiele«. W iederholte B ean sp ru ch u n g en o b erh alb d er D auerfestigkeit
w erden n u r in b e sc h rä n k te r A nzahl e rtra g e n . D ie fü r eine gegebene
kleinere L astspielzahl noch g erade e rtra g e n e H öch stb ean sp ru ch u n g
bezeichnet m a n als Z e i t f e s t i g k e i t . D iejenige L astspielzahl, die ein
K o n stru k tio n ste il bei gegebener B elastu n g g erade noch e rträ g t ohne zu
brechen, w ird B eanspruch u n g sh ö ch stzah l oder L e b e n s d a u e r g e n an n t.
Z ur K ennzeichnung d e r V ersuchsbedingungen ist dem Zeichen fü r
die D au erfestig k eit ste ts die Z ahl d er L astspiele anzufügen, fü r die die
D au erfestig k eit gilt. D e r F rag e d er P rüfgeschw indigkeit ko m m t dabei
keine überm äßige B ed eu tu n g zu, d a sich h erau sg estellt h a t, d aß bei
kleineren P ro b en , bei d enen sich M assenkräfte n ic h t stö ren d bem erkbar
m ach en könn en , d er F req u en zein flu ß u n b e d e u te n d ist (Frequenz / in
H e rtz = L astsp ielzah l in d er Sekunde). D ie B e an sp ru ch u n g sart wird
du rch den Zeiger b fü r Biegung, z fü r Z ug-D ruck u n d r a n Stelle von a
F estig k eitsp rü fu n g bei schw ingender B ean sp ru ch u n g
77
bei D au erv erd reh v ersu ch en gekennzeichnet. D ie W echselbiegefestigkeit
eines S tah ls w ird also z .B . wie folgt au sg ed rü ck t:
° Wb 10 • 10« — i
20 k g /m m 2.
Bei d er M ehrzahl d er D au erp rü fm asch in en fü r Zug-D ruek, B iegung
un d V erdrehung können Versuche im Schwell- u n d W echselbereich ausge­
fü h rt w erden. A llen diesen P rü fm asch in en sind zwei V orrichtungen ge­
m einsam : Die A ussch altv o rrich tu n g , die die Anlage beim B ruch der Probe
au ß er B etrieb se tz t u n d das Z ählw erk, das die bis zum B ruch der P ro b e e r­
trag en e L astspielzahl anzeigt. N eben den g en an n ten P rüfm aschinen g ib t es
noch eine R eihe von Sonderprüfm aschinen, bei denen der P rü f Vorgang den
tatsäc h lic h e n B etrieb sv erh ältn issen m öglichst w eitgehend an g ep aß t ist.
D ie V ersuchsd u rch fü h ru n g , die in jedem F all einw andfrei die
D au erfestig k eit erg ib t, b e ru h t au f dem v on W ö h l e r entw ickelten V er­
fah ren . M ehrere bezüglich W erkstoff, G estaltu ng un d B earb eitu n g
völlig gleichw ertige P ro b e n w erden n ach ein an d er einer D au erb ean ­
sp ruchu n g unterzogen. B ei d er e rste n P ro b e w ird die O berspannung a0
bzw. d er S pannungsausschlag ^ a a so gew ählt, daß sie bei niedriger
L astspielzahl b ric h t. B ei jeder w eiteren P ro b e w ird die D au erb ean ­
sp ruchu n g bei gleichem cru so w eit v errin g ert, d aß die letzte P robe nach
einer b estim m ten L astspielzahl noch n ic h t gebrochen ist.. M an ta s te t
sich also gew isserm aßen a n die D au erfestig k eit h eran . F ü r jede P ro b e
w ird die bis zum B ru ch ertrag en e L astspielzahl N b estim m t. D ie W erte
fü r o0 u n d N w erden zw eckm äßig in ein S chaubild m it logarithm isch
g eteilte r Abszisse N u n d linear g eteilter O rdinate er eingetragen. Die
einzelnen V ersu ch sp u n k te lassen sich d an n m eist zu d er sogenannten
W öhlerlinie anordnen. S treu en sie sta rk , so lä ß t sich das Streufeld
d u rch zwei W öhlerlinien abgrenzen. Von d er Stelle an, wo die W ö h ler­
linie einen w aag erech ten V erlauf nim m t, ist kein B ruch m ehr zu e r ­
w arten . D a die O berflächenbeschaffenheit der P ro b e n die V ersuchsergebnisse s ta rk beeinflußt, w ird die D au erfestig k eit a n g la tte n polierten
P ro b e n e rm itte lt. D ie E inflüsse der O berfläche un d der F orm w erden
a n entsp rech en d h erg estellten P ro b en festgestellt.
A bb. 45 zeigt ein D a u e r f e s t i g k e i t s s c h a u b i l d 1), wie es dem
K o n stru k te u r als G rundlage fü r die W ahl d er zulässigen Spannung
1) D a s D au erfestig k eits-S ch au b ild is t d en A rbeitsb lättex n des F a c h ­
ausschusses fü r M aschinen-E lem ente beim V D I entnom m en. Diese A rb e its­
b lä tte r e n th a lte n alle erforderlichen A ngaben ü b er E n tste h u n g u n d B e­
n u tz u n g d er S chaubilder sowie ein ausführliches Schrifttum sV eizeichnis.
7S
P rü fv erfah ren
bei den verschiedenen B can sp ru ch u n g sarten zu r V erfügung ste llt.
Als Abszisse ist jew eils die M ittelspannung am, als O rdinate die
zugehörige O berspannung a0
u n d die U n tersp an n u n g au der
D au erfestigkeit aufgetragen.
E s ergeben sich so fü r jede
B ean sp ru ch u n g sart zwei B e ­
grenzungslinien.
D ie u n te r
45° gezogene M ittellinie stellt
die V orspannung d ar, um
die die D a u erb ean sp ru ch u n g
schw ingt. Als G renze fü r die
O berspannung is t jeweils die
Fließgrenze des W erkstoffs
30 31 00 05 SO
eingetragen. Im N u llp u n k t
<L T „
kg/mm2
des A chsenkreuzes lieg t so­
m it die W ech selfestig k eit;
S t 60.11
zw ischen dem N u llp u n k t un d
Mittlerestatische Festigkeitswerte ■■
dem S c h n ittp u n k t d er U n te r­
(Tß*65kg/m2 (rs =36kg/m2dy-%%
sp an n u n g m it der Abszisse
Mittlere Analyse:
der W echselbereich und rechts
C - 0/>S%; Si = 0.3%; Mn - 0,7%
d av o n
der Schwell bereich.
1934
V D I 1233
D
a
die
D
aucrfestigkeitsschauAbb. 45. Dauerfestigkeits-Schaubild für St 00.11
bilder au f G ru n d Von V er­
suchen an p o lierten P ro b e n zusam m engestellt w erden, m üssen Form un d O berflächeneinflüsse n ach träg lich b erü ck sich tig t w erden (Angaben
hierü b er finden sich in den A rb e itsb lä tte rn ).
D. Härteprüfung
E s w urde b ereits d a ra u f hingew iesen, d aß die F estigkeitsprüfungen
in e rste r L inie V erfahren zu r P rü fu n g d er G leichm äßigkeit verschiedener
Lieferungen d arstellen . D a infolge der P ro b en h erstellung ein erheblicher
Zeit- u n d K o sten au fw an d erforderlich ist, w urden fü r die laufende
K ontro lle P rü fv e rfa h ren en tw ickelt, die keine A nfertigung besonderer
P ro b estäb e erfordern, sondern g e sta tte n , fertige u n d halbfertige W e rk ­
stücke zu p rü fe n ohne sie zu zerstören. Zu diesen P rü fv e rfa h ren gehört
auch die H ä rte p rü fu n g [35], [40]. F ü r die B estim m ung der H ä rte w urde
H ä rte p rü fu n g . E in d rin g v erfah ren
79
eine Vielzahl von P rü fv e rfa h ren entw ickelt, v on denen besonders die
„E in d rin g v e rfah re n “ E ingang in die P ra x is gefunden haben. W ährend
sich eine allgem eine B egriffsbestim m ung fü r die H ä rte n ich t geben läßt,
g ilt fü r diese G ruppe von P rü fv e rfa h ren als H ä rte d er V erform ungs­
w iderstand, den d e r W erkstoff dem E in d rin g en eines h ä rte re n K örpers
in seine O berfläche en tgegensetzt. Als M aß dieses W iderstandes u n d
d a m it der Härte* w ird bei den E in d rin g v erfah ren die G röße der durch
die B ean sp ru ch u n g erzeugten bleibenden V erform ung angesehen. Je
nach der F o rm des eindringenden K örpers, d er A rt der B elastung und
d er P robenbeschaffenheit w ird m a n d ah er verschiedene Ergebnisse
erh a lte n . Selbst die bei einem b estim m ten V erfah ren erm itte lte n H ä rte ­
zahlen sind n u r technologische V ergleichsw erte. Aus diesem G runde
is t es au ch n u r m it großen E in sch rän k u n g en m öglich, d u rch u n te r­
schiedliche H ä rte p rü fv e rfa h re n erm itte lte E rgebnisse m iteinander zu
vergleichen. W enn V ergleichsw crte gefordert, w erden, m üssen diese
B eziehungen, die d a n n w iederum n u r fü r den g ep rü ften W erkstoff in
dem vorliegenden Z u stan d gelten, versuchstechnisch e rm itte lt w erden.
1. Eindringvorfahren [34]
a)
D e r K u g e l d r u c k v e r s u c h n a c h B r i n e l l [33]. I n den zu
p rü fenden W erkstoff, d er a n der P rü fstelle eben u n d sau b er b earb eitet
ist, w ird eine g e h ä rte te Stahlkugel von b estim m tem D urcnm esser m it
einer b estim m ten K ra ft eingedrückt. H ierd u rch e n tste h t ein kugel­
förm iger E in d ru ck , dessen G röße d er H ä rte u m g ek ehrt p ro p o rtio n al ist.
D er D urchm esser des E in d ru ck s w ird nach E n tla stu n g m it H ilfe einer
L upe oder eines M eßm ikroskops ausgem essen u n d d ien t zur B estim m ung
der Oberfläche des K ugeleindrucks nach der Gleichung
0 = näh =
2
2
['1)2 _ d \
In dieser G leichung b e d e u te t D den K ugeldurchm esser u n d d den
E indruck d u rch m esser. Als M aß d er H ä rte g ilt d er Q uotient aus d er
beim E in d rü ck en d er g e h ä rte te n Stahlkugel ang ew andten B elastu n g P
u n d der O berfläche 0 des erzeugten bleibenden E in drucks. Die B rinellh ä rte H ist also
H =
[kg/m m 2] .
P rü fv erfah ren
80
Die g eb räu ch lich sten K ugeldurchm esser sowie genaue V orschriften über
die V ersuchsausführung bei B estim m ung d er B rin ellh ärte e n th ä lt
D IN 1605, B l. 3. D an ach w e rd e n fü r die P rü fu n g K ugeln aus g eh ärtetem
S ta h l m it D u rchm essern v on 10, 5 u n d 2,5 m m b en u tz t. Z ur lab o ra­
torium sm äßigen P rü fu n g seh r d ü n n e r Bleche w erden auch K ugeln m it
1,25 u n d 0,625 m m D urchm esser an gew andt. B ei der P rü fu n g m uß die
B elastung sto ß frei u n d gleichm äßig a u fg eb rach t u n d 30 S ekunden auf
ihrem E n d w e rt belassen w erden. Bei L agerm etallen un d W a rm h ä rte ­
prü fu n g en (H ä rte p rü fu n g n ach B r i n e l l bei T em p eratu ren bis 400°
s. D IN V ornorm , D V M -P rüfverfahren 132) gen ügt jedoch diese B e­
lastu n g sd au er n ich t, um d en u n te r d er L a s t ein treten d en Fließvorgang
zu beenden. F ü r diese P rü fu n g en ist d a h e r eine B elastungsdauer von
3 M inuten vorgeschrieben. D er E in d ru ck d u rch m esser w ird in zwei
zueinan d er sen k rech ten R ich tu n g en a u f 0,01 m m ausgem essen [36],
Die B elastu n g m u ß so gew äh lt w erden, d aß d er D urchm esser des K ugel­
eindru ck s d — 0,2 bis 0,5 D w ird. F ü r K ugeln m it verschiedenen
D urchm essern e rh ä lt m a n n u r d a n n die gleichen H ärtew erte, w enn die
zugehörigen B elastungen sich wie die Q u ad rate der K ugeldurchm esser
verh alten , s. T abelle 2, sen k rech te Spalte.
T a b e lle 2
B elastu n g e n P in k g
K u g e ld n rc h m e ss e r D
nmi
10
5
2,5
30 ¡ fl
3000
750
187,6
10 D10 0 0
250
62,6
5P2
2,5 P 2
500
126
31,2
250
62,6
16,6
Die W ahl des K ugeldurchm essers ric h te t sich nach d er A rt des zu
prüfen d en W erkstoffs (große K ugeln fü r g ro b k ristalline Stoffe, d am it
n ich t n u r einzelne h a rte oder w eiche K ristalle e rfa ß t w erden) u n d der
P robendicke. G rundsätzlich soll die E indringtiefe der K ugel n ich t
g rößer sein als 1 0 % d e r Proben d ick e (die E indringtiefe b e trä g t etw a
! /7 des E in druckdurchm essers). Auf keinen F all d a rf au f d e r U n terseite
der P ro b e nach dem V ersuch eine D ruckstelle sich tb a r sein.
D ie B rin ellh ärte ist infolge d er K ugelform des E indringkörpers
abhän g ig v on d er E indringtiefe u n d erreich t bei einem bestim m ten
E in dru ck d u rch m esser ih re n G rö ß tw ert. Bei jedem W erkstoff w erden
d a h e r fü r zu niedrige u n d zu hohe B elastungen zu kleine H ä rte w e rte
E in d rin g v erfah ren
81
gefunden. Die ü blichen B elastungen fü r die verschiedenen W erkstoffe
sind in .A bhängigkeit vom K ugeldurchm esser D in Tabelle 3 zusam m engestellt.
T a b e lle 3
Bolastung
W erkstoff . . .
j
;
30 />2
Stahl und
Gußeisen
io ifl
|
5m
Nichteisen-Schwermetalle
und Leichtmetalle
K netI
G uß­
legierungen ] legierungen
2,5 D*
Lager­
metalle
D as K ennzeichen fü r die H ä rte ist II. Aus dem V orhergesagten
e rg ib t sich die N otw endigkeit, bei d er A ngabe von E rgebnissen des
K ugeldru ck v ersu ch s nach B r i n e l l die V erhältnisse bei der P rüfung
genau zu kennzeichnen. N ach D IN 1605, Bl. 3 w erden zur K ennzeich­
nung d e r V ersuchsbedingungen K ugeldurchm esser, B elastung u n d
B elastu n g sd au er angefügt, z .B . g ilt fü r die V ersuchsbedingungen:
D — 5 m m , P = 125 kg,
B elastu n g sd au er 30 Sekunden
d a s K urzzeichen H 5/125/30. D er R egelversuch H 10/3000/30 w ird m it
I I n bezeichnet.
F ü r die B erechnung der B rin ellh ärte sind vom DVM „T afeln zur
E rm ittlu n g d er H ä rte n ach B rin ell“ herausgegeben w orden. Aus diesen
T afeln kön n en fü r die einzelnen K ugeldurchm esser u n d K ugelbelastungen
die zu b estim m ten E in d ru ck d u rch m essern gehörenden H ä rtew e rte
u n m itte lb a r abgelesen w erden.
W egen d e r E in fach h eit d er V ersuchsausführung u n d A usw ertung
lag es nahe, einen Z usam m enhang zw ischen d en K ennziffern d er F e stig ­
keitsversu ch e u n d d er H ä rte zu suchen. N ach eingehenden U n te r­
suchungen s te h t jedoch h eu te fest, d aß eine bestim m te allgem eingültige
B eziehung n ic h t b e steh t. N u r fü r S ta h l u n d D u ralum inium b e ste h t eine
a n g e n äh e rte B eziehung zw ischen H ä rte u n d Z ugfestigkeit, u n d zw ar ist
bis zu I I n =55 400 k g /m m 2
a , B =55 0,35 H .
D e r so errech n ete W e rt der Z ugfestigkeit ist jedoch, u m M ißverständnisse
zu verm eiden, m it dem Z usatz zu v ersehen: „ a u s der H ä rte erre c h n et“ .
B ei d er P rü fu n g sehr h a rte r W erkstoffe (IIn > 400 kg/m m 2)
e r h ä l t m a n infolge d er A b p la ttu n g d er P riifkugel zu kleine H ä rte w erte.
82
P rü fv erfa h ren
Bei B en u tzu n g von Speziälkugeln (W idia, H u ltg ren ) t r i t t die A b p la ttu n g
e rst sp ä te r ein. A llgem ein m uß beim K ugeldruckversuch m it einer
S treuu n g d er H ä rte w e rte von ± 5 % g erech n et w erden. Diese S tre u u n g
ist bed in g t d u rch den untersch ied lich en G rad der V erfo rm b ark eit
d er W erkstoffe (unscharfe B egrenzung d er E in drücke du rch W u lst­
bildung bzw. E in sin k en d er R än d er) u n d durch u n ru n d e E in d rü ck e bei
an iso tro p en W erkstoffen.
b)
D ie H ä r t e p r ü f u n g n a c h V i c k e r s . D ie Vickers- oder P y r a ­
m id e n h ä rte H v ist d as V erh ältn is d er B elastung zur O berfläche des
bleibenden E in d ru ck s einer vierseitigen D iam a n tp y ram id e. D as P rü f ­
verfah ren ist gru n d sätzlich das gleiche wie bei der D u rch fü h ru n g des
K ugeldruckversuchs n ach B r i n e l l , erm öglicht a b e r die P rü fu n g sehr
h a rte r W erkstoffe. D IN -V ornorm , D V M -Prüfverfahren A 1 3 3 e n th ä lt
alle fü r die D u rch fü h ru n g d er H ä rte p rü fu n g nach V i c k e r s erfo rd er­
lichen A ngaben.
D er große V orteil d er H ä rte p rü fu n g n ach V i c k e r s liegt d arin , daß
die e rm itte lte n H ä rte w e rte p ra k tisc h u n ab h än g ig von d er P riifla st
sind, da sich infolge d er P y ram id en fo rm des E in dringkörpers auch bei
verschiedenen E in d rin g tiefen ähnliche E in d rü cke ergeben. Zudem
b esteh t bis etw a 400 H ä rte e in h e iten infolge d er günstigen W ahl des
Spitzenw inkels d er P y ram id e m it 136° g u te Ü b ereinstim m ung m it d er
K u g eld ru ck h ärte. B ei H ä rte z a h len ü b e r 400 E in h eiten liegen wegen
der A b p la ttu n g d er K ugel die B rinelhverte u n te r d er V ickershärte.
Im M eßm ikroskop ersch ein t d er V ickerseindruck als Q u ad rat.
Die E ck en des E in d ru ck s sind im B ild seh r scharf. D ah er können die
D iagonalen rl m it gro ß er G enauigkeit a u f 0,002 m m ausgem essen w erden.
Die durch d en G rad d er V erfo rm b ark eit des W erkstoffs bedingten
V erschiedenheiten d er E in d rü ck e (W ulstbildung usw.) stö ren bei der
A usm essung n ich t, d a n u r konk av e oder konvexe A usbiegungen der
Q u ad ratseiten e in trete n , w äh ren d das E ck m aß u n v e rä n d e rt b leib t [37].
M aßgebend fü r die B erechnung d er O berfläche ist d er M ittelw ert a u s
beiden D iagonalen. F ü r die O berfläche g ilt
0 =
d2
2 -cos 220
(Z2
1,8544
Die V ickershärte is t:
„
P
P - 1,8544
V v Ö = -------[k§ /m m J •
E m dringverfaliren
83
Als B elastungen kom m en W erte v on 50 g bis 120 kg je nach der A rt
d es zu p rü fe n d e n W erkstoffs in F rag e. Die B elastung ist stoß- und
schw ingungsfrei in etw a 15 S ekunden aufzu b rin g en u n d 30 Sekunden
a u f ihrem H ö ch stw ert zu belassen. D ie R egelbelastung b e trä g t 30 kg.
Z ur K ennzeichnung d er angew endeten B elastu n g ist bei dem K u rz ­
zeichen I I v die Größe d er L a s t anzugeben, z. B. I I v 30. Die V ickers­
h ä rte w e rte w erden in der gleichen W eise wie die W erte fü r die K ugel­
d ru c k h ä rte aus T afeln entnom m en.
D as V erfahren ist fü r fa s t alle m etallischen W erkstoffe anw endbar.
V orzüglich eignet es sich fü r o b erfläch en g eh ärtete G egenstände, da
infolge d e r L astu n a b h ä n g ig k e it d er H ä rte die E indringtiefe (i/7 der
D iagonalen) beliebig ein g esch rän k t w erden k an n . A llerdings m üssen
bei sehr klein en E in d rü ck en hohe A nsprüche a n die O berflächen­
beschaffenheit d er P ro b e (polieren) gestellt w erden. D enn die M eß­
u n g en au ig k eit steig t m it zunehm endem H ä rte w e rt u n d v errin g erter
P rü f last. D ie D icke d er P ro b e oder d er H ä rte sc h ich t soll m indestens
d as l,5 fa c h e d er E indru ck d iag o n alen b etragen.
c)
D ie H ä r t e p r ü f u n g n a c h R o c k w e ll. D ie R ockw ellhärte
w ird aus d er bleibenden E indringtiefe e eines genorm ten E in d rin g ­
körp ers (Kegel oder K ugel), d er in zwei S tufen in die O berfläche des zu
u n tersu ch en d en W erk stü ck s ein g ed rü ck t w ird, abgeleitet. D ie M aß­
ein h eit fü r e ist 0,002 m m . D as P rü fv e rfa h re n ste llt eine DifferenzTiefenm essung d a r. D er P rü fk ö rp e r w ird m it einer V orlast au f das zu
prüfende W e rk stü c k aufgesetzt (s. A bb. 46 a). D ie V orlast P 0 erzeugt
einen geringen E indruck, d er kleine U nebenheiten usw . ausgleicht und
einen A usgangspunkt fü r die Tiefenm essung schafft. Zum Messen der
E indringtiefe d ien t eine M eßuhr. Die M eßuhr w ird u n te r d er V orlast
au f 0 gestellt. D an n w ird die Z usatzlast P 1 in etw a 10 S ekunden gleich­
m äßig steigend a u fg eb rach t (s. A bb. 46b). N achdem der F ließvorgahg
beendet ist — e rk en n tlich am S tillstan d des Zeigers d er M eßuhr — w ird
die Z usatzlast abgenom m en u n d d er S ta n d d er M eßuhr u n te r der V orlast
abgelesen (s. A bb. 46c). W ürde m an u n m itte lb a r die E indringtiefe e
als M aß fü r die H ä rte b enutzen, d a n n ergäben große E indringtiefen
hohe H ä rte w e rte. D a dies den herköm m lichen B egriffen von der H ä rte
n ic h t en tsp ric h t, zieht m an den W ert fü r die E indringtiefe von der
Z ahl 100 bzw. 130 ab u n d e rh ä lt so — den tatsä c h lich e n V erhältnissen
en tsprech en d — fü r kleine E in d rin g tiefen hohe H ä rte w erte. U m R ech en ­
fehler auszuschalten, sind die M eßuhren so beziffert, d aß sie den Wert-
P rü fv erfa h ren
84
(100 — e) bzw. (130 — e) anzeigen, cl. h. die R ockw ellhärte k a n n an
der M eßuhr u n m itte lb a r abgelesen w erden.
N ach D IN -V ornorm , D V M -P rüfverfahren A 103 ist der kugelige
E in d rin g k ö rp er eine g e h ä rte te Stahlkugel von i / 16" D urchm esser. Beim
V ersuch m it d e r Stahlkugel (Rockwell B ) ist die V orlast P 0 = 10 kg,
die Z u satzlast I \ = 90 kg, die R o ckw ellhärte B — 130 — e. D as
K urzzeichen fü r die H ä rte ist H R b.
G eh ärtete Teile u n d hochlegierte S tähle, die dem E indringen der
S tahlkugel zu hohen W id e rsta n d entgegensetzen, w erden m it einem
a
b
c
A bb. 46. S chem atische D arstellu n g iler D ifferenztiefenm essung
b ei B estim m ung der R ockw ellldirte B
Ps
V orlast ■= 10 kg, P , = Z u sa tz last «* 00 kg, ¡7 = M eßuhr, D >= K ugcldurchm csscr => 1U ," ,
1„ =• E ind rin g tiefe u n te r V orlast, t = E ln d rin g tiefc u n te r G csam tlast, / — K ücklederung nach
E n tfe rn e n d e r Z u satzlast, e ■» i — I, — / — gemessene E in d rin g tiefe in 0,002 m m , R ockw ellhärte
B = 130 — e
D iam antkegel von 120° Spitzenw inkel g ep rü ft, dessen Spitze kugelig
m it 0,2 n u n H albm esser g e ru n d e t ist. B eim V ersuch m it dem D ia m a n t­
kegel (Rockwell C) ist die V orlast P 0 = 10 kg, die Z u satzlast P x = 140 kg,
die R ockw ellhärte C — 100 — e. D as K urzzeichen fü r die H ä rte ist H B C.
Die G ründe fü r die große V erb reitu n g d er H ä rte p rü fu n g nach
R o c k w e l l w aren die M ängel des K u g eldruckversuchs nach B r i n e i l :
D ie B esch rän k u n g a u f einen M eßbereich von etw a 400 E in h eiten u n d
die zeitrau b en d e E rm ittlu n g des H ä rte w e rtes au s dem E in d ru c k d u rc h ­
messer. B ei M assenprüfungen w ar die H ä rte p rü fu n g nach R o c k w e ll
insofern noch v o n besonderem V orteil, als sieh d u rch A nbringen von
E inclringverfaliren
85
T o leranzm ark en a n d er M eßuhr jedes A blesen von Z ahlenw erten e r­
ü brigte. Die g en au eren H ä rte w e rte liefert allerdings der K u geldruck­
versuch n a c h B r i n e l l , d a d er E in d ru ck d u reh m esser etw a sechs- bis
siebenm al g rö ß er als die E in d rin g tiefe ist. A ußerdem k a n n bei der
T iefenm essung das E rgebnis d u rc h geringste V erlagerung oder V er­
form ung des P rü fstü c k s bzw. d er A uflagerfläche b e ein trä ch tig t w erden.
A uch eine K orttrollm öglichkeit, die beim K ugeldruckversuch nach
B r i n e l l noch n ach Tagen u n d W ochen gegeben ist, b esteh t bei der
H ä rte p rü fu n g nach R o c k w e ll nich t, da
die M essung der E ind rin g tiefc a n die
P rüfm asch in e gebunden ist.
D urch die H ä rte p rü fu n g nach V ic k e rs
u n d die K o n stru k tio n m oderner H ä r te Prüfm aschinen m it ein g eb au ter o ptischer
A u sw ertv o rrich tu n g w urde ein P rü fv e r­
fah ren geschaffen, d aß die V orteile der
H ä rte p rü fu n g n ach R o c k w e ll m it denen
der H ä rte p rü fu n g n ach B r i n e l l verein t.
B erü ck sich tig t m an d en neuesten S tan d
im B au von H ärtep rü fm asch in en , so e r ­
g ib t sich fü r alle d rei P rü fv e rfa h ren bei
einer P rü fu n g au f „ G u t“ u n d „A usschuß“
nahezu der gleiche Z eitaufw and. A bb. 47
zeigt eine K ugeldruckschnellpresse d er
A bb. 47.
M oohr
D as Pr rrü
f stu
tü cc uk
Ek'ktrIsch betriebene
iFi irm
r m aa m
m & F
r eederhaff
u e m a n . j-»as
u is
3chne|ipres5ei
Belastung Kugeldruckbis 3000 kg
w ird m it H a n d ra d u n d Spindel bis zu r
(B a u a rt M ohr & Federhaff)
Anlage a n die Kugel h erau fg esch rau b t.
D ie B elastung w ird m it H ebel u n d G ew ichtsplatten erzeugt. Be- un d
E n tla stu n g erfolgt durch einen E lek tro m o to r. Die eingebaute M eßuhr
k a n n bei laufenden K o n tro llen g leichartiger W erkstoffe zu r m itte l­
b aren a n g en äh erten A blesung des H ärtew ertes b enutzt w erden.
D er schnellen und m ühelosen m ikroskopischen A usw ertung der
E indrücke dienen die H ärtep rü fm aseh in en m it eingebauter P ro je k tio n s­
einrichtu n g . H ier können die E in d rü ck e u n te r B elassung des W e rk ­
stücks in d er P rüfm asch in e au sg ew ertet w erden. A bb. 48 zeigt die
A usw ertv o rrich tu n g des H ä rte p rü fe rs „B riv isk o p “ d er F irm a Georg
R eicherter, Esslingen. D as E rzeugen u n d A usw erten der E indrücke
w ird wie folgt vorgenom m en: H ach E instellen d e r P rü fla st w ird der
P rü ftisch m it dem W erk stü ck so w eit gehoben, daß auf der M attscheibe
86
P rü fv erfa h ren
ein sehscharfes B ild der etw a 7 0 fach v erg rö ß erten P rüffläche erscheint.
D ann w ird d u rch D ru c k a u f einen H ebel d er ausw echselbare P rü fk ö rp er
(Kugel oder D iam an tp y ram id e) au to m a tisc h cingeschw enkt u n d be­
la ste t. N ach der vorgeschriebenen B elastu n g sdauer w ird en tlaste t,
w obei d er P rü fk ö rp e r se lb sttä tig aus dem W erk stü ck ausgehoben und
ausgeschw enkt w ird ; zugleich erscheint das B ild des E in drucks auf
der M attscheibe. Z um A usw erten des E in d ru cks stellt m an m it der
R ändelsch rau b e am linken u n d m it d er F ein sch raube am rec h ten E in ­
d ru ck ra n d bei. Die Größe des E in d ru ck s erg ib t sich d a n n in 0,1 m m
aus der Z ahl d er vom E in d ru c k ü b erd eck ten Skalenteile, in 0,01 mm
A bb. 48. A u sw ertv o rrich tu n g des H iirtcpriifers „B riv isk o p “
(B a u a rt R eich erter, Esslingen a. X .)
an dem au f d er M attscheibe an g e b ra c h ten M aßstäbchen u n d in 0,001 mm
a n der T eiltrom m el d er F einschraube. Zum A usw erten a u f „ G u t“ und
„A usschuß“ sind T o le ra n z strich p la tte n vorgesehen, die in den M a tt­
scheib en rah m en eingesetzt w erden können.
A bb. 49 zeigt einen K le in h ä rte p rü fer (B au art Schopper), eingesetzt
in ein Spezial-M eßm ikroskop, fü r H ä rte p rü fu n g en nach V i c k e r s
bei B elastungen von 50 bis 500 g.
K ennzeichnend fü r die R o ckw ellhärtepriifer [39] ist die V erspann­
vorrichtung, die v erh in d e rn soll, d aß bei schw ierig zu prü fen d en W erk ­
stü ck en V erform ungen oder Bew egungen des W erkstücks w ährend des
P rüfvorganges v o n d er M eßuhr m itgem essen w erden un d so das P rü f-
E indringverfahren
A bb. 49. K leinhlirteprilfcr (B a u art Scliopper), eingesetzt in ein Spczial-M eßm ikroskop,
fü r H ä rte p rü fu n g n ach V i c k e r s bei B elastu n g en von 50 b is 500 g
A bb. 50. P rü fu n g eines Z ahnrades in der O riginaiverspannung „ B eich crtcr, Esslingen a. H .
H a h n , M eß m ittel
7
88
P rüfverfahren
ergebnis verfälschen. Die V erspannung w ird grundsätzlich d ad u rch
erreich t, d aß die P robe gegen einen die P rü fsp itze um gebenden H o h l­
zylinder g ep reß t w ird. A bb. 50 zeigt die P rü fu n g eines Z ahnrades in
der O riginalverspannung „ R e ic h e rte r“ . Im Flugzeugbau (Focke-W ulf)
w urde ein R o ck w ell-H an d h ärtep rü fer entw ickelt, d er eine H ä rte p rü fu n g
A bb. 51. Focke-W ulf-R ockw ell-H andhärteprüfer
A us: A utom obiltcchnische Z eitsch rift 1938, H e ft 12.
F ran c k h ’sche V erlagshandlung, S tu ttg a rt)
auch d a n n g e s ta tte t, w enn in d er U m gebung d er zu prü fen d en Stelle
n u r ein geringer freier R au m zur V erfügung s te h t. E r b e ste h t im w esent­
lichen aus zwei Teilen (s. A bb. 51):
1.
dem eigentlichen R o ck w ellap p arat, einem H ebel aus hoehv ergütetem S tahl, d er den E in d rin g k ö rp er (S tahlkugel oder D ia m a n t­
kegel) u n d die K ra ft- u n d T iefem neßV orrichtung tr ä g t;
E in d rin g v erfah ren . R itz h ä rte p rü fu n g R ü c k p ra ll-H ärte p rü fu n g
89
2.
d er m it dem R ockw ellhebel d u rch die m ittlere Spindel gelenkig
verbund en en V o rrich tu n g zum F estk lem m en des G erätes u n d zum
A ufbringen der L ast.
d)
K u g e ls c h la g v e rs u e h e .
E ine g e h ä rte te Stahlkugel w ird
m it einer b estim m ten Schlagenergie, die entw eder d u rch einen Schlag­
bolzen (S ch lag h ärtep rü fer nach B a u m a n n - S t e i n r ü c k , F ritz W erner
A. G.), H am m erschlag (Poldy-H am m er) oder F allgew icht ( W ü s tB a r d e n h e u e r , M. v o n S c h w a r z ) au fg eb rach t w ird, in die ebene
O berfläche d er P ro b e geschlagen. D er E in d ru c k w ird wie beim K ugel­
d ruckversuch n ach B r i n e l l au sgew ertet. A uf sorgfältige L agerung
u n d genügende Masse d er P ro b e n ist bei den K ugelschlagversuchen
zu ach ten . T ro tzd em die M eßgenauigkeit m erklich h in te r der der
H ä rtep rü fm asch in en zu rückbleibt, sind die P rü fv erfa h ren fü r ü b e r­
schlägliche P rü fu n g e n im B etrieb u n d zu r Ü berw achung der D urehh ä rtu n g h inreichend genau.
2. Ritzliärteprüfung
Dieses H ä rte p rü fv e rfa h re n ist au s d er in d er M ineralogie noch
h eu te ang ew an d ten H ä rte p rü fu n g n ach M o h s hervorgegangen. N ach
M a r t e n s w erden in die hochglanzpolierte O berfläche der P robe S triche
m it einem gering b elasteten D iam antkegel v on 90° Spitzenw inkel ein­
g e ritzt. D ie S trich b reite w ird u n te r dem K o m p a ra to r m it 1 p Ge­
n au igkeit ausgem essen. Als M aß d er H ä rte g ilt n ach M a r t e n s die
B elastun g des D iam an ten in g, die eine S trich b reite vo n 10 p erg ib t.
D ie R itz h ä rte p rü fu n g w urde frü h e r zu r P rü fu n g sehr h a rte r W erkstoffe
b e n u tzt, ist ab er je tz t d u rch die H ä rte p rü fu n g n ach V i c k e r s v e rd rä n g t
w orden. H eu te w ird die R itz h ä rte p rü fu n g n u r noch bei d er H ä rte p rü fu n g
dü n n e r g alvanischer Ü berzüge von 1 p S chichtdicke au fw ärts angew andt.
N ach einem V orschlag von R i c h t e r [38] g ilt hierbei als R itz h ä rte die
B elastu n g in 0,01 g eines D iam antkegels m it 120° Spitzenw inkel, die eine
S tric h b re ite v o n 3 p erg ib t.
3. Rückprall-Härteprüfung
E in kleiner H am m er m it D iam an t- oder S tah lspitze fä llt aus b e ­
stim m te r H öhe au f die O berfläche des zu p rü fen d en W erkstücks. Je
h ä rte r d e r W erkstoff ist, u m so h ö h er p ra llt d er H am m er zurück. Als
Maß der H ä rte g ilt die H öhe des R ü ck sp ru n g s. B ei an d eren G eräten
7*
90
P rü fv erfa h ren
w ird ein als P endel in einer K reisb ah n g e fü h rte r H am m er verw endet.
D ie R ückp rallh ö h e u n d d a m it die H ä rte w erden bei neueren G eräten
se lb sttä tig angezeigt („S k lero sk o p “ n ach R eindl & N ieberding, Shore;
„P en d o sk o p “ n ach v o n L e e s e n ) . A bm essungen u n d O berflächen­
beschaffenheit des u n te rsu c h te n W erk stü ck s beeinflussen die Ergebnisse
s ta rk , d a die R ü ck sp ru n g h ö h e lediglich von d en elastischen E igen­
sch aften des W erkstücks a b h ä n g t. D as P rü fv e rfah ren w ird m it V orteil
n u r zur B estim m ung d er H ärte u n te rsc h ied e in seh r groben W erkstücken
oder als V ergleichsprüfung bei W erk stü ck en gleicher F orm u n d A b­
m essung angew andt.
4. Pendelhärteprüfimg
D er P e n d e lh ä rte p rü fer nach H e r b e r t besteht in der N orm al­
au sfü h ru n g aus einem bügelförm igen G ußkörper von 4 kg Gewicht,
der in d er M itte einen K u g elh alter m it einer D iam antkugel von 1 mm
D urchm esser trä g t. B eim V ersuch w ird d er H ä rte p rü fe r m it der K ugel
au f das W e rk stü c k aufgesetzt. E rm itte lt w ird :
1. als Z e i t h ä r t e H z die Z eit, die fü r 10 einfache Schw ingungen
erforderlich ist, w enn d er S ch w erp u n k t des H ä rte p rü fers, der im M ittel­
p u n k t d e r K ugel liegt, um 0,1 m m g esen k t u n d das Pendel zum Schwingen
g e b ra c h t w ird.
2. die W i n k e l h ä r t e H w, bei d e r das Pendel u m 50 Skalenteile
geneigt u n d d er W inkel an d er T eilung gem essen w ird, u m den das
Pendel n ach d er an d eren Seite ausschlägt.
D ie u n te r 2 bis 4 beschriebenen P rü fv e rfa h ren steh en a n B edeutung
w eit h in te r den an deren H ä rte p rü fv e rfa h re n zurück. Ih re A nw endung
b leibt au f einige Sonderfälle b esch rän k t.
E. Technologische Prüfungen
Die technologischen P rü fu n g e n sind einfache Versuche, die einen
A n h a lt d a fü r geben sollen, ob d er W erkstoff im vorliegenden Z ustand
den g efo rd erten A n sprüchen a n V erfo rm b ark eit genügt. M an v erzich tet
d a h e r b ew u ß t a u f die M essung d er v erform enden K rä fte u n d d er F o rm ­
än d eru n g en w äh ren d d er P rü fu n g . D er W erkstoff w ird entw eder auf
G ru n d d er B eo b ach tu n g en w äh ren d des V erform ungsvorganges oder
des G rades d er V erfo rm b ark eit — festg estellt d u rch einfache Mes-
F altv ersu ch e
91
san g en n ach dem V ersuch — b e u rte ilt. D u rch diese T atsachen ergibt
sich eine unbegrenzte Z ahl von U ntersuchungsm öglichkeiten. F ü r die
P rüfv erfah ren , die den L ieferbedingungen als A bnahm eprüfungen zu ­
g runde liegen, b estehen D u rchführungsbestim m ungen.
1. Faltvcrsuclie
D er F a ltv e rsu c h m it F lach- oder R u n d stä b e n d ien t zum Nachweis
des F orm änderungsverm ögens d er W erkstoffe u n te r verschiedenen
V ersuchsbedingungen. So können
die S täbe in verschiedenem W ä rm e ­
zu stan d (kalt, blauw arm , ro tw arm )
un d nach verschiedener W ärm eb e­
han d lu n g (ausgeglüht, abgeschreckt,
angelassen) g e p rü ft w erden. Die
F altv ersu ch e bei R a u m te m p e ra tu r
m it S täb en im Z u stande d er A n ­
A bb. 52. F a ltv e rsu c h nach D IN 1605, Bl. 4 *)
lieferung oder nach dem G lühen
*) 'W iedergegeben m it G enehm igung des
sind nach D IN 1605, Bl. 4, a u s­ D eutschen N orm enausschusses. M aßgebend
is t die jew eils neueste A usgabe des N orm zuführen. Bei F la c h stä b e n sind die
b la ttc s im N o rm form at A 4, das beim B euthV ertricb, G m bH ., B erlin SW 68, erhältlich ist
K a n te n auf d er Zugseite zu brechen.
jd
D-wmm
bei
d = 2a
# r g 42 kg/min*,
d =
■d»3a-
Sa
bei oz j j /> 42 kg/mm*
A bb. 53. F a ltv e rsu c h m it geschw eißten P ro b en n a ch D D f-V ornorm , D V M -Priifvcrfahren A 121*)
*) W iedergegeben m it G enehm igung des D eutschen N orm enausschusses. M aßgebend is t die
jeweils neueste A usgabe des N o rm b lattes im N o rm fo rm at A 4, das beim B euth-V ertrieb, G m bH .,
B erlin SW 68, erh ältlich ist
92
P rü fv erfa h ren
D as F a lte n soll langsam u n d ste tig in einer P resse um einen D orn von
bestim m tem D urchm esser vorgenom m en w erden. V ersuchsanordnung
s. A bb. 52. G ebogen w ird bis zu einem vorgeschriebenen Biegewinkel a
bzw. w ird d er Biegew inkel festgestellt, bei dem Zugrisse im m etallischen
W erkstoff a u ftre te n . I s t ein Biegew inkel von 180° vorgeschrieben, so
w erden die P ro b e n zu n äch st au f einer P resse vorgebogen u n d dan n
durch D ru c k au f die S chenkelenden frei zusam m engedrückt, bis beide
Schenkel au f einer Zwischenlage von en tsp rech ender Dicke anliegen.
Z ur V erschärfung der V ersuchsbedingungen k ö nnen die S täbe m it G e­
w inde versehen, gelocht oder g ek erb t w erden. F altversuche an g e ­
s c h w e i ß t e n P ro b en w erden nach D IN -V ornorm , D V M -Prüfverfahren
A 121, au sg efü h rt. D ie P rü fu n g w ird a n P ro b e n m it u n d ohne W ulst
vorgenom m en. D ie zu d rückende P robenseite ist stets zu ebnen, die
K a n te n a u f d er Zugseite sind zu brechen. F ü r den R egclversuch sind
F la ch stä b e von 30 m m B reite, quer zur Schw eißnaht zu entnehm en.
D ie P rü fu n g erfolgt n ach A bb. 53. G ebogen w ird bis zum ersten m e talli­
schen A n riß au f d er Zugseite. Als G ü tem aß stab dien t der bei e n t­
sp a n n te r P ro b e gem essene Biegewinkel a.
2. Schmicdeversucke
Schm iedeversuche w erden bei d er U n tersu ch u n g von W erkstoffen
du rch g efü h rt, die einer W arm form gebung unterzogen w erden sollen.
D ie P rü fv e rfa h ren sind d ah er den w ich tig sten S chm iedevorgängen a n ­
gep aß t. D er einfachste Schm iedeversuch ist d er W arm faltversuch. E r
w ird a n P ro b e stä b e n von etw a 150 bis 300 m m L änge, deren B reite gleich
der vierfach en D icke sein soll, bei R o t- oder B lauw ärm e durch g efü h rt.
D er A u s b r e i t v e r s u c h soll ü b er d en G rad der V erform barkeit
d u rch H äm m ern A ufschluß geben. E in F la c h sta b , dessen B reite etw a
gleich d er dreifach en D icke ist, w ird im ro tw arm en Z u stan d m it der
F inne eines Schm iedeham m ers quer bzw. längs ausgeschm iedet, bis
K an ten risse en tsteh en . G uter S tah l lä ß t sich etw a a u f die dreifache
P ro b en b reite ohne R ißb ild u n g au sb reiten .
D er S t a u c h v e r s u c h w ird bei d er P rü fu n g von N ie t- un d
S ch rau b en m aterial an gew andt. Die P rü fu n g w ird a n zylindrischen
P ro bek ö rp ern , deren H öhe etw a gleich dem zw eifachen D urchm esser
ist, au sg efü h rt. G estau ch t w ird im hellro tw arm en Z u stan d m it dem
H am m er bis zum A u ftre te n v on M antelrissen. G utes Schm iedeeisen
m uß sich bis auf ein D ritte l der A usgangshöhe zusam m enstauchen
Schm iedeversuche. P rü fu n g von D rä h te n
93
lassen, ohne d aß R isse a u f dem U m fang des P robekörpers e n t­
stehen.
Beim L o c h v e r s u c h w ird ein B lech stü ck bei H e llro tg lu t m it einem
konischen D o rn in verschiedenen A bstän d en vom B lech ran d gelocht.
D orndurehm esser, S teigung des D orns u n d B lechdicke steh en in be­
stim m tem V erh ältn is zueinander. G em essen w ird der kleinste L och­
a b sta n d vom B a n d des Bleches, bei dem kein A ufreißen e in tritt. E ine
V erschärfung d er P rüfbedingungen w ird d u rch den S t a u c h l o c h v e r s u c l i erreich t, bei d er dem L ochen eine S tau chung u m einen v o r­
geschriebenen B e tra g vorausgeht.
Ä hnliche B eanspruchungen wie die L ochprobe ru ft die A u f d o r n p r o b e hervor. D er V ersuch w ird a n F lach stäb en , deren B reite gleich
der fünffachen D icke s ist, d u rch g efü h rt. I n die au f H ellro tg lu t ge­
b rac h te P ro b e w ird m it dem L ochham m er ein Loch vom D urchm esser
d = 2 s geschlagen. D as vorgeschlagene Loch w ird d u rch einen D orn
m it de? Steigung 1 : 10 auf den d o p p elten D urchm esser erw eitert.
K an ten risse dürfen bei dieser B eansp ru ch u n g n ich t au ftre te n .
3. Prüfung von Drähten
D er H i n - u n d H e r b i e g e v e r s u c h w ird zur B estim m ung d er Biege­
fäh ig k eit v on D rä h te n bis 7 m m D u rch m esser' durch g efü h rt. D er
P rü fv o rg an g ist g rundsätzlich fo lg en d er: Die D ra h tp ro b e w ird zwischen
S chraub sto ck b ack en eingespannt, d eren K a n te n n ach einem bestim m ten
R adius ab g e ru n d e t sind. D as freie D ra h te n d e w ird um 90° gegen die
senkrech te Lage gebogen, zu rü ck g efü h rt u n d d a n n über die andere
S chraubstockbacke gebogen. D ie B iegung aus d er sen k rech ten Lage
u m 90° ü b er eine S ch raubstockbacke u nd z u rü ck in die A usgangs­
stellung z ä h lt als eine B iegung. Als G ü tem aß stab d ien t die A nzahl der
B iegungen bis zur V ollendung des B ruches. D IN DVM 1211 e n th ä lt ge­
n au e A ngaben ü b er A nw endung, P robenahm e, P rü fg e rä t (B auart, Biege­
zylinder, S pannbacken), V orbereitung der P roben, Z uordnung der B iege­
zylinder u n d D re h p u n k ta b stä n d e zu den D ra h td u rch m essern usw.
D er Verwinde-, u n d W ickelversuch dienen zum N achw eis der
F o rm än d eru n g sfäh ig k eit u n d G leichm äßigkeit des D rahtw erkstoffs.
F ü r d e n V e r w in d e v e r s u c h w ird ein D ra h t b en u tzt, dessen Länge
etw a gleich dem lOOfachen D rah td u rch m esser ist. D as eine D rah ten d e
w ird in einem in L än g srich tu n g verschiebbaren E inspannkopf, das
andere D ra h te n d e in einem d re h b a r gelagerten E inspannkopf gehalten.
94
P rü fv erfah ren
D ünne D rä h te w erden d u rch A ufbringen einer Z ugbelastung leicht
vorgespan n t. B eide E in sp an n u n g en m üssen in einer A chse liegen, die
gleichzeitig D ra h t- u n d D reh ach se ist. Die Z ahl d er V erw indungen bis
zum B ru c h d ien t als G ütem aß stab . D IN DVM 1212 e n th ä lt nähere
A ngaben ü b er A nw endung, P ro benahm e, P rü fg e rä t u n d P rü fv erfah ren .
B eim W i c k e l v e r s u c h w ird d er D ra h t in eng aneinanderliegenden
Lagen au f einen D ra h t gleichen D urchm essers oder au f einen Zylinder,
dessen D urchm esser in b estim m tem V erhältnis zum D rah td u rch m esser
ste h t, aufgew ickelt, oder auch w ieder abgew ickelt, g erich tet, wieder
aufgew ickelt usw. F ü r die B eu rteilu n g des D rah tw erk sto ffs ist die
A nzahl d er W icklungen bis zum B ru ch m aßgebend.
D e r W ickelversuch w ird vielfach auch z u r P rü fu n g von D rä h te n
m it Ü berzügen herangezogen, wobei sich zeigen soll, ob der Ü berzug
genügend H a ftu n g b esitzt oder a b b lä tte rt. Z ur P rü fu n g d e r elastischen
E igensch aften von D rä h te n w erden V ersuche d u rc h g e fü h rt, bei denen die
R ückfederu n g n ach einer Biegung u m einen D o rn von bestim m tem R ad iu s
b e stim m t w ird.
4. Prüfung von dünnen Blechen
Bleche, die eine F orm gebung d u rch Ziehen erfah ren sollen, m üssen
eine hohe K a ltv e rfo rm b a rk e it aufw eisen. U m einen A n h alt fü r die
T iefziehfähigkeit zu gew in­
nen, w ird der sogenannte
T i e f u n g s v e r s u c h vorge­
nom m en, bei dem ein B lech­
a b sc h n itt du rch einen kuge­
ligen Stößel bis zum e rste n
A nriß ausgebeult w ird. Als
V ergleichsw ert d ie n t die
Tiefung, d. i. die Tiefe der
A usbeulung in m m beim
e rsten A nriß. Z ur E rzie ­
lung v ergleichbarer V er­
suchsergebnisse w erden die
V ersuche in einer genorm ­
te n P rü fv o rrich tu n g nach
festliegenden A usführungs­
bestim m ungen d u rc h g e fü h rt (s. D IN -V ornorm , D V M -P rüfverfahren
A 101). A bb. 54 zeigt einen Blech- u n d B a n d p rü fa p p a rat nach E r i c h s e n ,
P rü fu n g von dünnen Blechen. P rü fu n g von R ohren
95
m it dem Bleche u n d B än d er bis 2 m m D icke g e p rü ft w erden können.
E r b e ste h t im w esentlichen au s einem Stößel, d er M atrize, dem F altenh a lte r söwie Spindel u n d H a n d ra d als A n trieb sv o rrich tu n g . D ie Spindel
d ien t gleichzeitig zur M essung d er Tiefung. D er Stößel des B lechprüfa p p a ra te s d er B a u a rt Guille ry (s. A bb. 55) h a t h y d ra u ­
lischen A ntrieb.* W äh ren d
bei dem P rü fa p p a ra t nach
E r i c h s e n das A u ftre te n
des ersten A nrisses m ittels
eines Spiegels festg estellt
w ird, k a n n h ie r die P ro b e
u n m itte lb a r b eo b ach tet u nd
d a rü b e r h in au s au f die ein ­
g etreten e R iß b ild u n g aus
d er Bew egung des M ano­
m eterzeigers
geschlossen
w erden. F ü r die w ichtigsten
Q ualitätsbleche ist die v o r­
geschriebene
M indesttiefung in A bhängigkeit von
A b b . 55. Blech- u n d B a n d p rü fa p p a ra t
der Blechdicke k u rv e n ­
(B a u a rt G uillcry, Roell & K o rth a u s)
m äßig
festgelegt,
siehe
D IN 1623.
I n E ntw ick lu n g befin d et sich ein neues P rü fv e rfa h ren
— das K e i l z u g - T i e f u n g s v e r f a h r e n — das besonders fü r im M ehr­
fachzug zu b earb eiten d e B leche aufschlußreiche E rgebnisse zu liefern
v e rsp rich t [30].
N eben dem T iefziehversuch w erden m it d ü n n en B lechen a n te c h ­
nologischen P rü fu n g en F a lt- u n d D oppelfaltversuche sowie H in- und
H erbiegeversuche a u sg efü h rt.
5. Prüfung von Rohren
F ü r die P rü fu n g von R o h ren sind von den in teressierten V erbänden
u n d G roßabnehm ern A bnahm ev o rsch riften vorgesehenes, a. D IN 1629.
D en B ean sp ru ch u n g en im B e trie b am n äch sten k om m t der I n n e n ­
d r u c k v e r s u c h . D IN -V ornorm , D V M -P rüfverfahren A 104 (In n e n ­
druckversu ch fü r H o h lk ö rp er beliebiger F o rm bis zu einem bestim m ten
In n en d ru ck ) u n d A 105 (Innendruckversuch fü r H o hlkörper bis Zur
96
P rüfverfahren
Z erstörung des P robestücks) e n th a lte n genaue E inzelheiten fü r die
V ersuchsanordnung u n d D u rch fü h ru n g . B ei d er P rü fu n g von R ohren
w erden A b sch n itte v on d er L änge l — 5 d a n beiden E n d en in geeig­
n e te r W eise verschlossen
u n d in einer V orrichtung gem äß A bb. 56
u n te r D ru ck g esetzt. Als D ru ck m itte l dien t
vorw iegend W asser.
A uf eine Z erstörung
d e r R o h re w ird im allgem einen v erzic h te t;
nachzuw eisen ist die D ich tig k eit bis zu
einem b estim m ten In n en d ru c k (zwei- oder
dreifach er B etrieb sd ru ck , m indestens ab er
50 atü ), u n te r dem das R o h r ab g eh äm m ert
w ird.
Z um N achw eis g u te r V erform barkeit
d ie n t d er E altv ersu ch , die A ufw eit-, Ring-,
B ördel- u n d R o h rstau ch p ro b e. D er Q u e r ­
f a l t v e r s u c h w ird nach D IN -V ornorm , DVMP riifv erfah ren A 136, au sg eführt. D ie P r ü ­
fung soll A ufschluß d a rü b er geben, ob oder
wie w eit ein R o h ra b sc h n itt von etw a 50 m m
L änge sich zusam m endrücken lä ß t, ohne
R isse zu zeigen. D ie P rü fu n g erfolgt bei
R a u m te m p e ra tu r zwischen zwei parallelen
P la tte n bis zu r A uflage au f ein eingelegtes
F lacheisen b estim m ter D icke.
A bb. 56. In n en d ru ck v ersu ch
B eim A u f w e i t v e r s u c h w ird ein kege­
n ach D IN V ornorm , D V JI-Prüfv erfah reu A 105*)
liger D o rn m it zylindrischem F o rtsa tz in
A , Ji, C ==> verschiedene M öglich­
einen au sgeglühten R o h ra b sc h n itt m ittels
k e ite n des M anom etcranschlusses,
G = G um m idichtung, L = L eder­
H a n d h am m er oder P resse eingetrieben. D er
m anschette, P — E in sp an n p lattcn ,
kegelige Teil h a t im allgem einen eine S tei­
R = S tü tzrin g , S **» V erschluß­
stopfen
gung 1 :1 0 ; d er zylindrische Teil w ird im
D urchm esser en tsp rechend d er v erlangten
*) W iedergegeben m it G enehm i­
gung des D eutschen N orm en­
A
ufw eitung (6 bzw. 10 % des inneren R o h r­
ausschusses. M aßgebend is t die
jeweils neueste A usgabe des N o rm ­
durchm essers) bem essen. A n den aufge­
b la tte s im ,N o rm fo rm a t A 4, das
w eiteten Stellen, besonders ab e r am R ande,
beim B eu th -V ertrieb , G mbH ..
B erlin SW 68, erh ältlich is t
d ü rfen sich w eder R isse noch sonstige B e­
schädigungen zeigen.
D ie R i n g p r o b e ste llt eine V erschärfung der A ufw eitprobe dar.
D er V ersuch w ird a n etw a 15 m m hohen A b sc h n itten abw eichend vom
A ufw eitversuch bis zum B ru ch d er P robe d u reh g efü h rt. D ie R ingprobe
P rü fu n g von R ohren.
S ch rifttu m
97
d ie n t vorw iegend zum N achw eis des Einflusses einer vorangegangenen
W arm b eh an d lu n g d er R ohre.
Die E ignung des R ohrw erkstoffes fü r B ördelungen w ird durch
die B ördolprobe bestim m t. Bei d er V ersuchsausführung w ird der
R o h ra b sc h n itt in einen passenden sta rk e n R ing gesteckt, aus dem er
etw a 15 bis 20 m m b e ra u sra g t. D urch leichte H am m erschläge gegen
die In n en w an d u n g des herau srag en d en R ohrendes w ird dieses um 90°
nach au ß en um gebogen, bis das R ohrende flach auf der S tirnfläche des
R inges anliegt. I n d en A b nahm evorschriften ist m eist neben dom
B ördelw inkel die B ördelbreite in P ro zen t des lichten R ohrdurchm essers
angegeben, die ohne R ißbildung erreich t w erden soll.
B esonders w ertvolle Aufschlüsse ü b er V erform barkeit u n d B e­
schaffenheit d er R ohrw erkstoffe e rg ib t die R o h r s t a u c h p r o b e , bei
d er ein R o h rstü c k v o n der Länge l = 2 d so w eit g estau c h t w ird, bis sich
nach in n en u n d a u ß en sta rk e F a lte n bilden.
E in er technologischen P rü fu n g w erden w eiterhin besonders N ieten,
S chrauben, M u ttern , F o rm stah l u n d F ed ern unterzogen. D ie P rü f­
v erfahren sind den in der P rax is au f tre te n d e n B eanspruchungen w e it­
g eh e n d st an g ep aß t.
Schrifttum
A. M e ß m i t t e l
[1] G. B e r n d t , G rundlagen u n d G eräte technischer Längenm essungen.
B erlin, Ju liu s S pringer, 1929.
[2] F . R ö t s c h e r u. R . J a s c h k e , D ehnungsm essungen u n d ih re A u s­
w e rtu n g . B erlin, Ju liu s Springer, 1939.
[3] D eh nungsm eßgerät m it sehr k leiner M eßstrecke u n d Anzeige m ittels
S perrschicht-F otozelle (E. L e h r u. H . G r a n a c h e r ) . Forschg. In g . W es.
7, H e ft 2, V D I-V erlag, Berlin.
[4] D er sy stem a tisc h e F ehlor d er M essung m it dem M artensschen
S p ieg clap p arat ( J e n s c h ) .
M itt. a. d. S t. M PA B erlin-D ahlem , 3S, 1,
1920.
[5] G rundlagen des M essens ( B e r n d t) . D ie M eßtechnik 16, H e ft 5, 6, 7,
1940.
[0] M eßgeräte fü r D ehnungsm essungen (L e h r). D er B etrieb 10, 711,
1931.
[7] M essungen m it dem G lasritz-D ehnungsschreiber der D V L (F. S e e ­
w a ld ) . D er B e trieb 10, 725, 1931.
[8] D a s M eßwesen. A ufgaben, E ntw ick lu n g u n d kü n ftig e G estaltu n g
(W . E r m l i c h ) . M itt. d. d eutsch. M a teria lp rü fu n g sa n sta lten , H e ft 24,
1939.
98
S c h rifttu m
B. F e s tig lc e its - u n d te c h n o lo g is c h e P r ü f u n g e n
[9]
B a c h u. B a u m a n n , E la s tiz itä t u n d F estig k eit. B erlin, J u liu s
S pringer, 1920.
[10] B a c h u. B a u m a n n , F estig k eitseig en sch aften u n d G efügebildcr
d er K o n stru k tio n sm ate rialien . B erlin, Ju liu s S pringer, 1921.
[11] E . D a m e r o w , D ie p ra k tisc h e W erk sto ffah n ah m e in d er M e tall­
in d u strie . B erlin, Ju liu s S pringer, 1934.
[12] O. G r a f , D ie D auerfestig k eit d er W erkstoffe u n d K o n stru k tio n s­
elem ente. B erlin, Ju liu s S pringer, 1929.
[13] E . S i e b e i , H a n d b u c h d e r W erkstoffprüfung, 2. B d .: P rü fu n g d er
m etallischen W erkstoffe. B erlin, Ju liu s S pringer, 1939.
[14] W . H e r o l d , D ie W echselfestigkeit m etallischer W erk sto ffe. B erlin ,
J u liu s S pringer, 1934.
[15] E . L e h r , S pannungsverteilung in K o n stru k tio n selem en ten . B erlin ,
V D I-V erlag, 1934.
[16] M a r t e n s , H a n d b u c h d e r M aterialk u n d e fü r d en M aschinenbau I .
B erlin, Ju liu s S pringer, 1898.
[17] M e m m le r , M aterialprüfungsw esen, 4. A ufl. B erlin u n d Leipzig,
W a lte r de G ru y te r u. Co., 1930.
[18] N e u b e r , K erbspan n u n g sleh re. B erlin, Ju liu s S pringer, 1937.
[19] S a c h s , G rundbegriffe d e r m echanischen Technologie d er M etalle.
Leipzig, A kadem ische V erlagsgesellschaft, 1925.
[20] S a c h s u . F i e k , D er Z ugversuch. Leipzig, A kadem ische V erlags­
gesellschaft, 1926.
[21] A. T h u m u. W . B u c h m a n n , D au e rfestig k eit u n d K o n stru k tio n .
B erlin, V D I-V erlag, 1932.
[22] W a w r z i n i o k , H a n d b u c h des M aterialprüfungsw esens, 2. A ufl.
B erlin, J u liu s S pringer, 1923.
[23] W e rk sto ffh an d b u ch S ta h l u n d E isen, 2. A ufl. D üsseldorf, V erlag
S tah leisen m . b. H ., 1937.
[24] D au e rb rü ch e u n d D a u e rstan d festig k eit, K ru p p sch e M onatshefte,.
Jg . 13, 1932.
[25] D ie D au e rstan d sfestig k eit m etallisch er W erk sto ffe u n d ih re A n ­
w endung d u rc h d en K o n stru k te u r, V D I-Z eitsehrift 79, S. 453, 1935.
[26] Dor, E in flu ß der P rüfgeschw indigkeit u n d des S cherlochdurch­
m essers auf die S cherfestigkeit von L e ic h tm e ta lln ie td ra h t (E. v . R a j a k o v i c z u . E . B lo h m ), A lum inium , J g . 21, S. 219, 1939.
[27] F estig k eit u n d M aterialp rü fu n g ( L u d w ik ) , V D I-Z eitsch rift 68,
S. 212, 1924.
[28] M aschinen fü r die F estig k eitsp rü fu n g m etallisch er W erkstoffe
( D e u t s c h - F i e k ) , V D I-Z eitsehrift, 72, S. 1173, 1928.
[29] D ie K erbschlagprobe, E n tw ick lu n g u n d K ritik (F. F e t t w e i s )
A rc b .E is e n h ü tte n v . 2, S. 625,1928/29. D üsseldorf, V e rla g S ta h le is e n m .b .H .
[30] D ie P rü fu n g v o n Z iehw erkstoffen d u rc h d a s K eilzug-T iefungsv erfah ren (H . K a y s e i e r u . W . P ü n g e l) , M itt. d. K ohle- u. E isenforsch. 24,
B erlin, Ju liu s S pringer, 1939.
S ch rifttu m
99
[31] V ersuche m it einem neuen D a u e rsta n d p rü fe r ü b er den V erlauf von
Z eit-D ehnungs-S chaulinien V erschiedener S täh le ( H .E s s e r u. S .E c k h a r d t ) ,
A rcli. E ise n h ü tte n w . 13, S. 209,1939/40. D üsseldorf, V erlag S ta h le ise n m .b .H .
[32] W arm streck g ren ze u n d D auerfestig k eit des S tah ls, Z eitschr., S tah l
u . E isen, Jg . 52, S. 553, 1932, D üsseldorf, V erlag S tah leisen m . b. H .
C. H ä r t e p r ü f u n g
[33] P . W . D ö h m e r , D ie B rinellsche K ugeldruckprobe. B erlin, Ju liu s
S p rin g er, 1925.
[34] D er K ugeldruckversuch n a c h B rinell, die H ärte p rü fu n g m it V o rlast
u n d die H ä rte p rü fu n g n ac h Vickers. E in H a n d b u c h fü r d en B etrieb sm an n
m it A bbildungen, P rüfbeispielen u n d T abellen. B e a rb e ite t v o n G. R e i ­
c h e r t e r jr ., E sslingen. B erlin, Ju liu s S pringer, 1938.
[35] W . S p ä t h , P h y sik u n d T echnik der H ä rte u n d W eiche. B erlin,
J u liu s Springer; 1940.
[36] E in flu ß d er B eleuchtung bei A usm essung v o n B rinelleindrüeken
( E s s e r u. C o r n e liu s ) , Z eitschr. S ta h l u . E isen, J g . 52, S. 495, 1932.
D üsseldorf, V erlag S tahleisen m . b. H .
[37] F eh lerquellen bei der V ickersh ärtep rü fu n g (H . v . W e in g r a b e r ) ,
Z eitschr. W e rk sta ttste c h n ik 32, S. 361, 1938.
[38] H ä rte p rü fu n g d ü n n er Ü berzüge n a c h dem R itzh ä rtev e rfah ren
(G . R i c h t e r ) , Z eitschr. f. M etallkde., Jg . 29, S. 355, 1937.
[39] N euere H ä rte p rü fe r (W. H e n g e m ü h le ) , Z eitschr. S ta h l u. E isen,
J g . 56, S. 1017, 1936. D üsseldorf, V erlag S tahleisen m . b. H .
[40] U n tersu ch u n g en üb er H ärte p rü fu n g u nd H ä rte (E. M e y e r),
F orschg. In g . W es., H e ft 65/66. B erlin, Ju liu s S pringer, 1909.
S a ch verzeich n is
A bleseskale 11.
A n legem aßstab 8.
A rbeitsverm ögen 38.
A ufdornprobo 93.
Aufw eitoV ersuch 96.
A u sb reitversuch 92.
B elastungsgeschw indigkeit 45, 49.
B iegefestigkeit 62.
B iegem om ent 59.
B iegeversuch 58 u. f.
B ö rdelprobe 97.
B rin e llh ä rto 79.
B ru ch b elastu n g , R echnerische 47.
B ru ch d eh n u n g 32, 42.
—.M essu n g d er 43.
B ru ch form en 46, 55.
B ruch v ersuch 47.
B ru ch q u e rsch n ittsv erm in d eru n g 32.
—.M essu n g d er 44.
C harpy-P robe 72.
D au erb ean sp ru ch u n g 75.
D au erfestig k eit 75.
D au erfestigkeitsschaubild 78.
D au erschlagfestigkeit 74.
D au erschlagversuch 73.
D au erschlagw erk 74.
D au e rstan d festig k eit 50.
D au e rstan d v e rsu c h e 50 u. f.
D ehngeschw indigkeit 52.
D eh n u ng 8, 32.
—, Z eitab h än g ig k eit d e r 50.
D eh n iingsanteil 36.
D eh n u ngsm eßgerät n a c h L e h r 16.
D eh n zah l 36.
D reh m om ent 65.
D rillu n g 65.
D ru ck festig k eit 55.
D ru c k p la tte n 56.
D ruckversuch 54.
D urchbiegung 60, 61, 62.
D urehbiegungsw inkel 60, 61.
E indringtiefe 80, 83.
E in d rin g v erfah ren 79 u . f.
E in sc h n ü ru n g 35.
E in sch n ü rd eh n u n g 42.
E in sp a n n k o p f 41.
E la stiz itä tsg ren ze , s. a. S p an n u n g s­
grenze 36.
E la stiz itä tsm o d u l 36, 62.
—, B estim m un g des 46.
E n d m a ß e 3.
F allw erk 70.
F a ltv e rsu c h 91.
F asersch ich t, N e u tra le 59, 60.
F e d e rk ra ftp rü fe r 28.
F ed erm an o m eter 20.
F ederw aage 24.
F einm eß g eräte 10 u . f.
F estig k eitsp rü fu n g bei
ru h en d e r B ean sp ru ch u n g 31 u. f.
schlagartiger B eanspruchung
70 u. f."
schw ingender
B ean sp ru ch u n g
74 u. f.
Fließgrenze, s. Streckgrenze.
F o rm än d eru n g 32.
F orm änderungsv erm ö g en 31, 36.
G lasritzdehnungsschreiber 18.
G leichm aßdehnung 42.
G leitm odul 66.
H a r t m a n n s c h e L inien 45.
H ä rte p rü fu n g 78 u . f.
i — n ac h V i c k e r s 82.
S achverzeichnis
H ä rte p rü fu n g nach R o c k w e ll 83.
H ärfceprüfm aschinen 85 u. f.
H ebelw aage 25.
H in - u n d H erbiegeversuch 93.
H o o k e s c h e s G esetz 37.
In n en d ru ck v e rsu c h 95.
K eileinspannungen 42.
K erb sch lagversuch 70.
K erb sch lagzähigkeit 71.
K le in h ä rte p rü fe r 86.
K n ic k la st 57.
K n ick v ersuch 57.
K o m p a ra to r 5.
K o n tro lld ru ck k ö rp er 27.
K o n tro llstä b e 27.
K rafterze u g er 19.
K raftm esser, H y d rau lisch e 20 u. f.
—, M echanischo 24 u. f.
K ra ftp rü fe r 29.
K ra ft-V erform ungsschau bild 31.
K u g eld ru c k h ärte s. B rin ellh ärte.
K u g eld ruckversuch 79.
K ugelschlagversuch 89.
L astsp ielzahl 76.
L aufgew ichtsw aage 25.
L eb en sd auer 76.
L o chfestigkeit 64.
L ochversuch 64, 93.
L iid e rs c h e L inien 45.
M a rten s-K en n ed y -A p p arat 10 .
M eßlänge 8, 39, 43.
M eßdosen 22.
M eßfeder 10.
M eßm ikroskop 4.
M eßm ittel 2 u. f.
M eßuhr 9.
M eßzylinder 22.
M ittelsp annung 75, 78.
M ittelw ert, A rith m etisch er 2.
N eigungswaage 25.
N o rm alsp an n u n g 54, 63.
N o rm alstab 38.
101
N u lla st 46, 49, 53, 83.
O berspannung 75, 78.
Ofen, E le k trisch e r 49, 52.
O kularm eßschraube 7.
P en d elh ärtep rü fu n g 90.
P endelm anom eter 22.
P endelschlagw erk 70, 71.
P o is s o n s c h e Zahl 66.
P ro b estab fo rm en 38 u. f.
P rop o rtio n alitätsg ro n ze 34.
P ro p o rtio n a lsta b 38.
P ro z en tm aß sta b 9.
Priifgeschw indigkeit s. V ersuchs­
geschw indigkeit.
P rü fu n g v on D rä h te n 93.
— v on d ü n n en Blechen 94.
— v on R o h ren 95.
P rü fv erfah ren 31 u. f.
P y ra m id e n h ä rte s. V ickershärte.
Q uerdehnung 55.
Q uersch n ittsän d eru n g 32.
Q uerschnittsfläche 32.
Q uersclinittsverg rö ß eru n g 54.
Q uerschnittsverm in d eru n g 32.
Q uetschgrenze 55.
R and sp an n u n g en 59, 60.
R eckversuch 47.
R eißlänge 47.
R ingprobe 96.
R itzh ä rtep rü fu n g 89.
R ockw ellhärte 83, 84.
R oek w ell-H an d h ärtep rü fer 88.
R o h rsta u ch p ro b e 97.
R utschkegel 56.
R ü c k p ra ll-H ärte p rü fu n g 89.
Schaubildzeichner 9.
Scherfestigkeit 63, 64.
Scherversuch 63.
Schieblehre 3.
S chiebung 65.
—, M essung d er 67.
S chlagarbeit 70, 71.
—, Spezifische 73.
102
Sachverzeichnis
Schlagbiegoversuch 70.
S chlagfestigkeitsprüfung 70.
SchlagstaucliV ersuch 70.
S chm iedeversuch 92.
S ch raublehre 3.
S chubm odul s. G loitm odul.
S ch u b sp an n u n g 63, 65.
S ch u bzahl 66.
S chw ellfestigkeit 76.
S eilversuch 47.
S etzdehnungsm esser 15.
S ollw erte 27.
S p an n u n g 31, 32.
—, W a h re 35.
S pan nungsausschlag 75.
S pannungs-D ehnungsschaubild 33,
37.
S p annungsgrenze 35.
—-0,2-Grenze 35, 49, 55.
— 0,01-G renze 36.
S p an n u ngs-S tauchungssehaubild 55.
S pezialm eßm ikroskop 6.
S piegelfeinm eßgerät Von M a r t e n s
11 u . f.
S tau chlochversuch 92.
S tau c h u n g 54.
StauchV ersuch 92.
S treckgrenze 34.
S tre u u n g 2.
S trich m aß e 3.
Technologische P rü fu n g en 90.
T oilm asehinen 4.
T eilung 4, 43.
T en som eter 14.
T iefungsversuch 94.
T orsionsm aschine 68.
T räg h eitsm o m en t 59, 66.
T re n n u n g sb ru ch 70, 73.
T ren n u n g sw id erstan d 36.
Ü b ersetzu n g sv e rh ä ltn is:
D ehn u n g sm eß g erät nach L e h r
16.
M a rte n s-K en n ed y -A p p arat 11.
Spiegelfeinm eßgerät von M a r ­
t e n s 13.
U niversalprü fm asch in e 24.
U n tersp a n n u n g 75, 78.
U rsp ru n g sfestig k eit s. Schw ell­
festigkeit.
V erdrehfestig k eit 68.
V erd reh sp an n u n g 65.
V erdrehversu ch 65 u . f.
V erdrehw inkel 65.
V erform ungsbrueh 73.
V erform ungsw id erstan d 31, 36.
V erlängerung 32.
V erschiebem aß stab 9.
V ersuchsgeschw indigkeit, E influß
d e r 45, 64.
V erw indeversuch 93.
V ick ersh ärte 82.
V o rlast s. N u llast.
W arm streckgrenze 48.
W arm zu g festig k eit 48.
W echselfestigkeit 76.
W ickelversuch 94.
W id erstan d sm o m en t 59.
W öhler-L inie 57.
Z eit-D ehnungsschaulinie 51.
Z eitfestigkeit 76.
Z erreißscliaubild 33.
Z ugfestigkeit 35.
Z ugversuch 32 u. f.
— bei hohen T e m p eratu ren 48 u. f.
Z usam m endrückung 54.
Verfahrens- und M eßkunde der Naturwissenschaft
In Vorbereitung befindliche Hefte:
A n t w e i l e r , Dr. H. J., Elektrometrisdie Methoden in der Chemie
B a u d e r , Prof. Reinhold, Messung von Drehmoment, Leistung und
Drehzahl
B l e c h S c h m i d t , Dr. Erich, Induktivität und Wirkwiderstiinde
C o r d e s , Dr. Hcinridi, Die dtemisdie Theorie der Explosionen
D a h l k e , Dr.W alter, Experimentelle Methoden in der Ultrarotspektroskopie
D u n k e n , Dr. Heinz, Destillieren, Kristallisieren, Sublimicren
D u n k e n , Dr. Heinz, Kalorimetrie
G i e l e s s e n , Dr. J., Vakuummessung
H a r m s , Dr. Helmut, Dipolmomente und Polarisierbarkeit
H a r m s , Dr. Helmut, Die Dichte flüssiger und fester Stoffe
K a s t , Prof. Dr. W., Die Streuung der Röntgen- und Elektronenstrahlen
an Dämpfen
M a t o s s i , Dr. Frank, Ramaneffekt
M o s e r , Dr. Helmut, und T i n g w a l d t , Dr., Thermoelemente
P i c h t , Prof. Dr. J., Optische M e ß -u n d Prüfmethoden der Wehrtedhnik
P h i l i p p , Prof. Dr. K., Meßmethoden der natürlichen und kilnstlidien
Radioaktivität
P o t t h o f f , Dr.-Ing. Karl, Meßtechnik der hohen Wechselspannungen
R e x e r , Dr. Ernst, Bestimmung der thermischen Eigensdiaften von
Gläsern
R o t h , Prof. Dr. W alter, Thermochemisdte Meßmethoden
S c h o l z , Dipl.-Chem. Günther, Verfahren zur Herstellung von Nebeln
und Rauchen
S c h u l z e , Dr.-Ing. R., Strahlenmeßtedmik
S e y b o l d , Prof. Dr. August, Chromatographische Analyse
S t a c h , Dr. Erich, Kohlenpetrographisdie Untcrsudiungsvcrfahren
T o m a s c h c k , Prof. Dr., und D e u t s c h b e i n , Dr., G itter- und Prismenspektrographen
V o i g t , Dr. Ehrhard, Methoden der Konservierung und Untersuchung
von Braunkohlenfossilien
V o l k m a n n , Dr. H., D rehung der Ebene des polaren Lichtes
Vo l k m a n n , Dr. H., Künstliche Doppelbrediung
Wo l f , Prof. Dr. K. L., und D u n k e n , Dr. H., Oberfläcfaenaktivität und
Oberflächenfilme