DE102015108376B3

DE102015108376B3 - Apparatus for testing the breaking stress of inhomogeneous material and method for producing a sample

Info

Publication number: DE102015108376B3
Application number: DE102015108376.0A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2035-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft Prüfanordnung zum Bestimmen der Bruchspannung eines inhomogenen Materials sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Probe. Um eine Prüfung von inhomogenem Material ohne Punktbelastung vorzuschlagen, ist eine Prüfanordnung mit einem Prüfkörper, der mindestens abschnittsweise mit einer Dichtung versehen ist und der zur Aufnahme einer Probe ausgelegt ist und mit einer Zufuhr für ein Prüfmedium, vorgesehen.The invention relates to a test arrangement for determining the breaking stress of an inhomogeneous material and to a method for producing a sample. In order to propose a test of inhomogeneous material without point load, a test arrangement with a test body, which is at least partially provided with a seal and which is designed to receive a sample and provided with a supply for a test medium, is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfungsanordnung zum Prüfen der Bruchspannung von inhomogenem Material, und ein Verfahren zum Herstellen einer Probe für die Prüfanordnung. The invention relates to a test arrangement for testing the breaking stress of inhomogeneous material, and to a method for producing a sample for the test arrangement.

Bekannte Anordnungen und Verfahren prüfen die Bruchspannung von inhomogenem Material z. B. mit einem 3- bzw. 4-Punkt-Biegeversuch gemäß EN 843-1 oder mittels eines 4-Rollen-Biegeversuchs. Nachteilig an diese Prüfanordnungen ist, dass jeweils eine Punktbelastung erfolgt, so dass eine Vielzahl an Messungen erforderlich ist, aus denen dann ein Mittelwert als Ergebnis zu ermitteln ist. Alternativ wird die Bruchspannung geprüft wie in der DE 41 38 416 beschrieben. Known arrangements and methods check the breaking stress of inhomogeneous material e.g. B. with a 3- or 4-point bending test according to EN 843-1 or by means of a 4-roll bending test. A disadvantage of these test arrangements is that in each case a point load takes place, so that a large number of measurements is required, from which an average value is then to be determined as the result. Alternatively, the breaking stress is checked as in the DE 41 38 416 described.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Prüfanordnung und ein Prüfverfahren vorzuschlagen, mit dem eine Prüfung eines inhomogenen Materials erfolgt, wobei die Nachteile einer Punktbelastung vermieden werden. It is therefore an object of the invention to propose a test arrangement and a test method, with which an examination of an inhomogeneous material takes place, wherein the disadvantages of a point load are avoided.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Prüfanordnung nach Anspruch 1 sowie einem Verfahren zur Herstellung einer Probe für die Prüfanordnung gemäß Anspruch 9. The object is achieved with a test arrangement according to claim 1 and a method for producing a sample for the test arrangement according to claim 9.

Die erfindungsgemäße Prüfanordnung zum Bestimmen der Bruchspannung eines inhomogenen Materials weist einen Prüfkörper, der der mindestens abschnittsweise mit einer Dichtung umgeben und zur Aufnahme einer Probe ausgelegt ist und eine Zufuhr für ein Prüfmedium aufweist. The test arrangement according to the invention for determining the breaking stress of an inhomogeneous material has a test body, which is surrounded at least in sections with a seal and designed to receive a sample and has a supply for a test medium.

Der Prüfkörper ist stabförmig, vorzugsweise zylindrisch ausgebildet. Die Probe ist vorteilhaft ebenfalls zylindrisch ausgebildet. Prüfkörper und Probe sind so ausgebildet, dass die Probe konzentrisch auf dem Prüfkörper angeordnet bzw. aufgetragen werden kann, vorteilhaft außen auf den Prüfkörper aufgeschoben werden kann. Bei dieser Ausführung deckt die Probe einen Außenabschnitt des Prüfkörpers ab. Typische Abmessungen für den Prüfkörper sind z. B. eine Länge von 10 cm bis 30 cm und ein Durchmesser von 20 mm bis 50 mm. Die Probe weist einen Innendurchmesser auf, der gleich oder größer ist als der Außendurchmesser des Prüfkörpers. The test specimen is rod-shaped, preferably cylindrical. The sample is advantageously also cylindrical. Test specimen and sample are designed so that the sample can be arranged concentrically on the test specimen or applied, can be advantageous outside slid onto the specimen. In this embodiment, the sample covers an outer portion of the specimen. Typical dimensions for the specimen are z. B. a length of 10 cm to 30 cm and a diameter of 20 mm to 50 mm. The sample has an inner diameter equal to or greater than the outer diameter of the specimen.

Erfindungsgemäß wird der Prüfkörper von einer Dichtung umschlossen. Die Dichtung ist ein elastischer Überzug, dessen Material bekannte und gleich bleibende Eigenschaften aufweist, insbesondere hinsichtlich der Werte für Spannung und Dehnung. Die absoluten Werte des Materials sind dabei nicht entscheidend. Die Werte für die Spannung und Dehnung müssen lediglich bekannt sein, damit sie in die Auswertung bzw. Berechnung der Messergebnisse einbezogen werden können. Die Dichtung wird bevorzugt am Prüfkörper befestigt, beispielsweise durch Verspannen mit einem Spannring oder einem Band, durch Kleben oder auf andere Weise. Die Dichtung sollte selbst gas- bzw. flüssigkeitsdicht sein und den Prüfkörper gas- bzw. flüssigkeitsdicht umschließen. Weiter bevorzugt ist es, wenn der Prüfkörper eine Aufnahme zum Befestigen der Dichtung aufweist, z. B. in Form einer Ausnehmung, beispielsweise einer Nut, die an jedem Ende des Prüfkörpers in dessen Wand eingebracht ist und in der die Dichtung gesichert werden kann. Die Dichtung umschließt nach einer bevorzugten Ausführung sämtliche Auslässe des Prüfkörpers. Das hat zur Folge, dass das Druckmedium, das durch die Auslässe dringt, die Dichtung gleichmäßig mit Druck beaufschlagt und so die gesamte Innenseite der Probe gleichmäßig unter Druck setzt. According to the invention, the test specimen is enclosed by a seal. The gasket is an elastic coating whose material has known and consistent properties, in particular with regard to the values for stress and elongation. The absolute values of the material are not decisive. The values for the stress and strain need only be known so that they can be included in the evaluation or calculation of the measurement results. The seal is preferably attached to the specimen, for example by clamping with a clamping ring or a band, by gluing or otherwise. The gasket should itself be gas- or liquid-tight and enclose the test specimen in a gas-tight or liquid-tight manner. It is further preferred if the test body has a receptacle for securing the seal, for. Example in the form of a recess, for example a groove which is introduced at each end of the specimen in the wall and in which the seal can be secured. The seal encloses according to a preferred embodiment, all outlets of the specimen. As a result, the pressure medium passing through the outlets uniformly pressurizes the gasket, thereby uniformly pressurizing the entire inside of the sample.

Das Prüfmedium ist vorzugsweise flüssig oder gasförmig. Es wird flächig auf die Probe aufgebracht. Vorteilhaft wird das Prüfmedium durch einen Einlass im Prüfkörper aufgenommen, breitet sich in einem Hohlraum im Prüfkörper aus und tritt durch einen oder mehrere Auslässe aus dem Prüfkörper aus, um auf die Dichtung einzuwirken, die den Prüfkörper mindestens im Bereich des oder der Auslässe umgibt. Im Übrigen ist der Prüfkörper geschlossen ausgebildet, so dass das Prüfmedium über den oder die Auslässe ausschließlich Druck auf die Dichtung aufbringt. The test medium is preferably liquid or gaseous. It is applied flat to the sample. Advantageously, the test medium is received through an inlet in the specimen, spreads out in a cavity in the specimen and exits through one or more outlets from the specimen to act on the seal surrounding the specimen at least in the region of the outlet or outlets. Incidentally, the test body is designed to be closed, so that the test medium exclusively applies pressure to the seal via the outlet or outlets.

Die Druckbelastung erfolgt in der Richtung, in der das geprüfte inhomogene Material auch im fertigen Werkstück belastet wird. Die erfindungsgemäße Prüfanordnung bringt also nicht punktuell Druck auf die Probe auf sondern flächig. Entsprechend entstehen an der Stelle, an der die Kraft angesetzt wird, keine punktförmigen Spannungsspitzen, die abhängig sind von der Morphologie des Probenmaterials. Vielmehr nimmt das Material als ein Verbund über die gesamte Prüffläche die aufgebrachte Kraft auf, ähnlich wie bei dem technischen Einsatz des Materials. Dadurch ist es erstens erstmals möglich, die tatsächliche Bruchspannung des Materials zu übermitteln und es kann zweitens die Zahl der Prüfungen verringert werden. Es wird besonders bevorzugt, wenn der Prüfkörper mehrere Auslässe für das Prüfmedium aufweist, insbesondere weil dadurch das Prüfmedium gleichmäßig auf die Oberfläche der Dichtung einwirken kann. Ein Auslass ist bevorzugt als Öffnung in einer Wand des Prüfkörpers ausgebildet.The pressure is applied in the direction in which the tested inhomogeneous material is loaded in the finished workpiece. The test arrangement according to the invention therefore does not apply punctiform pressure to the sample but rather flatly. Accordingly, at the point at which the force is applied, no punctiform stress peaks, which are dependent on the morphology of the sample material. Rather, the material absorbs the applied force as a composite over the entire test area, similar to the technical use of the material. Firstly, this makes it possible for the first time to convey the actual fracture stress of the material and, secondly, it can reduce the number of tests. It is particularly preferred if the test body has a plurality of outlets for the test medium, in particular because thereby the test medium can act evenly on the surface of the seal. An outlet is preferably formed as an opening in a wall of the test specimen.

Durch den zylinderförmigen Prüfkörper mit Dichtung mit der konzentrisch darüber angeordneten Probe kann die Spannungsverteilung in dem Probenmaterial entsprechend der Spannungsverteilung in einem dünnwandigen Kessel betrachtet und berechnet werden. Aus den Prüfparametern kann eine von den Dimensionen der Probe unabhängige Tangential-, Radial- und Vergleichsspannung berechnet werden. Soweit die Wandstärke der Probe in die Auswertung der Prüfung eingeht, kann diese auf einfache Weise durch Messen des Durchmessers des Prüfkörpers und ggf. der Dichtung vor und nach dem Aufschieben der Probe ermittelt werden, z. B. mit einem Messschieber.By the cylindrical test piece with seal with the concentrically arranged sample, the stress distribution in the sample material according to the stress distribution in a thin-walled vessel can be considered and calculated. From the test parameters, a tangential, radial and comparative stress independent of the dimensions of the sample can be calculated become. As far as the wall thickness of the sample is included in the evaluation of the test, this can be determined in a simple manner by measuring the diameter of the test specimen and possibly the seal before and after the sliding of the sample, for. B. with a caliper.

Die Prüfanordnung ist in einer Ausführungsform dazu ausgelegt, dass die Probe bis zum Bruch geprüft wird. In einer einfachen Ausführung bricht oder birst die Probe und die Teile der Probe fallen vom Prüfungskörper. Diese Ausführung ist geeignet für Proben aus Werkstoffen, die ohne signifikante Dehnung brechen, also insbesondere für spröde Werkstoffe. Die Probe kann aus gehärtetem, insbesondere gebranntem Material sein. Sie kann aber auch aus noch nicht gehärtetem Werkstoff bestehen, z. B. aus nicht gebranntem keramischem Material, dessen Grünfestigkeit bestimmt werden soll. The test arrangement is designed in one embodiment to test the sample until it breaks. In a simple embodiment, the sample breaks or bursts and the parts of the sample fall off the test body. This version is suitable for samples made of materials that break without significant elongation, in particular for brittle materials. The sample can be made of hardened, in particular fired material. But it can also consist of not yet hardened material, for. Example of non-fired ceramic material whose green strength is to be determined.

In besonders einfacher Weise kann die Festigkeit des inhomogenen Materials geprüft werden, indem die Probe mittels des Prüfmediums mit einem vorgegebenen Druck geprüft wird. Bricht die Probe, genügt sie den Anforderungen nicht. Hält die Probe dem Druck stand, genügt sie den Anforderungen. Nach einer verbesserten Ausführung sind Mittel zum Erfassen des Drucks, im folgenden als Druckmessgerät bezeichnet, vorgesehen, die Anzeigen, mit welchem Druck das Prüfmedium die Probe beaufschlagt. Vorteilhaft zeigt das Druckmessgerät an, bei welchem Druck die Probe bricht. Druckmessgeräte, die diesen Anforderungen gerecht werden, sind bekannt. Der Fachmann wählt aus dem vorhandenen Angebot ein geeignetes Gerät aus. Das Druckmessgerät wird vorteilhaft in die Zufuhr bzw. die Zuleitung des Druckmediums eingefügt. In a particularly simple manner, the strength of the inhomogeneous material can be tested by the sample is tested by means of the test medium with a predetermined pressure. If the sample breaks, it does not meet the requirements. If the sample can withstand the pressure, it meets the requirements. According to an improved embodiment, means for detecting the pressure, hereinafter referred to as pressure gauge, is provided which displays the pressure at which the test medium pressurizes the sample. Advantageously, the pressure gauge indicates at which pressure the sample breaks. Pressure gauges that meet these requirements are known. The expert selects from the existing offer a suitable device. The pressure gauge is advantageously inserted into the supply or the supply line of the pressure medium.

Der von der Probe aufgenommene Druck kann insbesondere bei einem elastisch dehnbaren Werkstoff besser bestimmt werden, wenn weiter Mittel zum Erfassen des Durchmessers der Probe vorhanden sind. Mittel zum Erfassen des Durchmessers, z. B. Messschieber bzw. Schieblehren, sind bekannt und werden vom Fachmann aus dem vorhandenen Angebot in der erforderlichen Genauigkeit ohne weiteres ausgewählt. Sowohl bei den Druckmessgeräten als auch bei den Messschiebern können Ausführungen ausgewählt werden, die die Messergebnisse aufzeichnen bzw. in digitaler Form zur Auswertung bereitstellen. The pressure absorbed by the sample can be better determined, in particular with an elastically extensible material, if further means for detecting the diameter of the sample are present. Means for detecting the diameter, e.g. As vernier calipers or vernier calipers, are known and are readily selected by the skilled person from the existing range in the required accuracy. For pressure gauges as well as calipers, versions can be selected which record the measurement results or provide them in digital form for evaluation.

Das Prüfmedium ist bevorzugt flüssig oder gasförmig. Bei einem flüssigen Medium ist zweckmäßig eine Entlüftungsvorrichtung vorgesehen, die ein vollständiges Füllen der Prüfanordnung mit dem flüssigen Prüfmedium gewährleisten. Bei der Auswahl des Prüfmediums ist zu beachten, dass das Prüfmedium nicht mit den Werkstoffen der Prüfanordnung reagiert. Das Prüfmedium wird in der Regel mittels einer Pumpe der Prüfanordnung zugeführt, so dass in der Prüfanordnung steigender Druck aufgebaut wird. Durch den Bruch der Probe ergibt sich ein Druckabfall, der signalisiert, dass die Pumpe stoppt. Wird lediglich geprüft, ob ein vorgegebener Druck von der Probe ausgehalten wird, ist die Pumpe zweckmäßig so geregelt, dass sie ebenfalls bei einem Druckabfall stoppt; zusätzlich ist aber vorgesehen, dass der Druck in der Prüfanordnung wieder abgebaut wird, wenn die Probe dem vorgegebenen Druck über einen vorgegebenen Zeitraum standgehalten hat. Steuerungen für Pumpen, die diese Signale umsetzen, sind bekannt. The test medium is preferably liquid or gaseous. In the case of a liquid medium, it is expedient to provide a ventilation device which ensures complete filling of the test arrangement with the liquid test medium. When selecting the test medium, it must be ensured that the test medium does not react with the materials of the test arrangement. As a rule, the test medium is supplied to the test arrangement by means of a pump, so that increasing pressure is built up in the test arrangement. Breaking the sample results in a pressure drop that signals that the pump is stopping. If it is merely checked whether a given pressure is sustained by the sample, the pump is suitably regulated so that it also stops at a pressure drop; In addition, however, it is provided that the pressure in the test arrangement is reduced again when the sample has withstood the predetermined pressure for a predetermined period of time. Controllers for pumps that implement these signals are known.

Mit der erfindungsgemäßen Prüfanordnung können inhomogene Materialien geprüft werden, aus denen die Proben herstellbar sind, die auf den Prüfkörper aufgetragen bzw. aufgeschoben werden können. Zu den inhomogenen Materialien gehören insbesondere gesinterte Werkstoffe wie z. B. keramische Werkstoffe, aber auch metallische Werkstoffe, vor allem solche, die aus einer flüssigen oder pastösen Masse von Partikeln zu einer Probe geformt und gehärtet werden können. Die Partikel sind meist Pulver oder Körner aus keramischem oder metallischem Material. Es können sowohl ungehärtete „grüne“ Werkstoffe als auch gehärtete Werkstoffe untersucht werden. Die ungehärteten „grünen“ Werkstoffe können in der Regel direkt auf den Prüfkörper aufgetragen werden. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass über die gesamte Fläche der Probe, die am Prüfkörper anliegt, zuverlässig die schwächste Stelle des inhomogenen, spröden Werkstoffs ermittelt wird.With the test arrangement according to the invention inhomogeneous materials can be tested, from which the samples can be produced, which can be applied or pushed onto the test specimen. The inhomogeneous materials include in particular sintered materials such. As ceramic materials, but also metallic materials, especially those that can be formed and cured from a liquid or pasty mass of particles to form a sample. The particles are usually powder or grains of ceramic or metallic material. Both unhardened "green" materials and hardened materials can be investigated. The uncured "green" materials can usually be applied directly to the test specimen. The advantage of the method according to the invention is that the weakest point of the inhomogeneous, brittle material is reliably determined over the entire surface of the sample which bears against the test body.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Probe für die vorstehend beschriebene Prüfanordnung erfolgt, indem ein Hilfswerkzeug verwendet wird, auf dem die Probe geformt wird, typisch zylinderförmig ausgebildet wird. Anschließend erfolgt das Aushärten der Probe mit oder ohne Hilfswerkzeug. Das Aushärten kann als Trocknen, als Brennen oder als chemisches Aushärten erfolgen, es kann aber auch durch ein mindestens partielles Verschmelzen oder auf andere Weise erfolgen. Das Hilfswerkzeug ist bevorzugt auf den Prüfkörper der Prüfanordnung abgestimmt. Das Hilfswerkzeug berücksichtigt in seinen Abmessungen ggf. ein Weiten oder ein Schwinden, kurz eine Formänderung der Probe, die z. B. während des Aushärtens entsteht. The inventive method for producing a sample for the test arrangement described above is carried out by using an auxiliary tool on which the sample is formed, is formed typically cylindrical. Subsequently, the curing of the sample takes place with or without auxiliary tool. The curing can be done as drying, as firing or as chemical curing, but it can also be done by at least partial fusion or otherwise. The auxiliary tool is preferably matched to the test specimen of the test arrangement. The auxiliary tool takes into account in its dimensions, if necessary, a width or shrinkage, in short, a change in shape of the sample, the z. B. arises during curing.

Beschrieben wird weiter ein Verfahren zum Prüfen der Festigkeit eines inhomogenen Materials mit den Schritten:

– Anordnen einer Probe auf einem Prüfkörper, die mindestens abschnittsweise von einer Dichtung umgeben ist,
– nach einer ersten Alternative: Aufbringen eines vorgegebenen Drucks mittels eines Prüfmediums durch den Prüfkörper auf die Probe und Erfassen des Zustands der Probe
– nach einer zweiten Alternative: Aufbringen von Druck mittels eines Prüfmediums durch den Prüfkörper auf die Probe bis zum Bruch der Probe und Erfassen des zum Bruch der Probe aufzubringenden Drucks.

A method for testing the strength of an inhomogeneous material is further described with the steps:

Arranging a sample on a test piece which is surrounded at least in sections by a seal,
- According to a first alternative: application of a predetermined pressure by means of a test medium through the specimen on the specimen and detecting the condition of the specimen
- According to a second alternative: applying pressure by means of a test medium through the test specimen to the sample until breakage of the specimen and detection of the pressure to be applied to break the specimen.

Nach der ersten Alternative des Verfahrens zum Prüfen der Festigkeit des Werkstoffs der Probe wird ein vorgegebener Druck mittels des Prüfmediums durch den Prüfköper über die Dichtung auf die Probe aufgebracht. Dieses Verfahren erlaubt eine einfache Prüfung des inhomogenen Materials in den Fällen, in denen lediglich, z. B. zur Qualitätsüberwachung, eine definierte Mindest-Festigkeit einzuhalten ist. According to the first alternative of the method for testing the strength of the material of the sample, a predetermined pressure is applied by means of the test medium through the test piece to the sample via the seal. This method allows a simple examination of the inhomogeneous material in cases where only, for. B. for quality control, a defined minimum strength is observed.

Nach der zweiten Alternative des Verfahrens wird Druck auf die Probe aufgebracht, und zwar so lange bzw. so lange steigend, bis die Probe bricht. Mit dieser Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach der zweiten Alternative wird die maximale Festigkeit des inhomogenen Materials bestimmt, aus dem die Probe hergestellt ist. Die zweite Alternative sieht vor, dass stetig steigender Druck aufgebracht wird, und dass der beim Bruch der Probe herrschende Druck erfasst wird. Die geschieht im einfachsten Fall durch Beobachten eines Druckmessgeräts, vorteilhaft zeigt das Druckmessgerät den maximal erreichten Druck aber an oder gibt diesen Wert in digitaler Form an ein Gerät zum Auswerten der Prüfung.According to the second alternative of the method, pressure is applied to the sample, increasing as long or until the sample breaks. With this embodiment of the inventive method according to the second alternative, the maximum strength of the inhomogeneous material is determined from which the sample is made. The second alternative provides that steadily increasing pressure is applied and that the pressure prevailing when the sample breaks is detected. In the simplest case, this is done by observing a pressure gauge, but the pressure gauge advantageously displays the maximum pressure reached or outputs this value in digital form to a device for evaluating the test.

Details der Erfindung werden nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels sowie der Figur gezeigt. Es zeigt: Details of the invention are shown below with reference to an embodiment and the figure. It shows:

1 einen Schnitt durch eine schematische Darstellung einer Prüfanordnung 1 a section through a schematic representation of a test arrangement

1 zeigt eine Prüfanordnung 2 für keramische Werkstoffe. Die Prüfanordnung 2 weist einen rohrförmigen Prüfkörper 4 aus Metall auf. An seinem ersten Ende 6 schließt eine Zuführung 8 für das Prüfmedium an. Die Zuführung 8 mündet in einem Einlass 10 des Prüfkörpers 4. Vorliegend wird Druckluft als gasförmiges Prüfmedium eingesetzt. Denkbar sind aber auch andere gasförmige oder flüssige Prüfmedien. An seinem zweiten Ende 12 ist der Prüfkörper 4 verschlossen. Der Prüfkörper 4 weist Öffnungen 14 auf. Diese Öffnungen 14 dienen als Auslass für das Prüfmedium aus dem Prüfkörper 4. Sie werden durch Bohren erzeugt. Weiter weist der Prüfkörper 4 Ausnehmungen 16 auf, die nahe dem ersten Ende 6 und dem zweiten Ende 12 umlaufend in der Wand 18 des Prüfkörpers 4 eingebracht sind. Die Ausnehmungen 16 dienen zum Befestigen einer Dichtung 17, die als gasdichter und elastischer Überzug mindestens den Bereich des Prüfkörpers 4 überzieht, der Öffnungen 14 aufweist. Die Dichtung ist aus synthetischem, gummiartigem Material. Die Dichtung 17 wird über die Probe gezogen und mit Fixierband, z. B. mit einem Teflonband, druckdicht in den Ausnehmungen 16 am Prüfkörper 4 befestigt. 1 shows a test arrangement 2 for ceramic materials. The test arrangement 2 has a tubular specimen 4 made of metal. At its first end 6 closes a feeder 8th for the test medium. The feeder 8th flows into an inlet 10 of the test piece 4 , In the present case, compressed air is used as the gaseous test medium. However, other gaseous or liquid test media are also conceivable. At its second end 12 is the test piece 4 locked. The test piece 4 has openings 14 on. These openings 14 serve as an outlet for the test medium from the test specimen 4 , They are generated by drilling. Next, the specimen 4 recesses 16 on, near the first end 6 and the second end 12 running around in the wall 18 of the test piece 4 are introduced. The recesses 16 serve to secure a seal 17 , which as gas-tight and elastic coating at least the area of the test specimen 4 covers, the openings 14 having. The seal is made of synthetic, rubbery material. The seal 17 is pulled over the sample and with Fixierband, z. B. with a Teflon tape, pressure-tight in the recesses 16 on the test piece 4 attached.

Diese Prüfanordnung 2 wird wie folgt benutzt: Eine rohrförmige Probe aus einem inhomogenen Material, hier aus Keramik, die so bemessen ist, dass der Innendurchmesser der Probe ca. 1 mm größer ist als der Außendurchmesser des Prüfkörpers 4, wird in konzentrischer Anordnung auf den Prüfkörper 4 bzw. die Dichtung 17 aufgeschoben, wobei die Probe sämtliche Öffnungen 14, in der Regel aber die gesamte Fläche zwischen den Ausnehmungen 16, abdeckt, nicht aber die Ausnehmungen 16 überdeckt. Alternativ kann das Probenmaterial, welches ohne eine Wärmebehandlung auf seine Festigkeit (in der Keramik die Grünfestigkeit) geprüft werden soll, direkt auf den elastischen Überzug 17 auf dem Prüfkörper 4 aufgetragen werden. Nun wird der Durchmesser der Probe mittels Messschieber ermittelt. This test arrangement 2 is used as follows: A tubular sample of an inhomogeneous material, here of ceramic, which is dimensioned so that the inner diameter of the sample is about 1 mm larger than the outer diameter of the specimen 4 , is placed in concentric arrangement on the test specimen 4 or the seal 17 deferred, with the sample all the openings 14 but usually the entire area between the recesses 16 , covers, but not the recesses 16 covered. Alternatively, the sample material which is to be tested for its strength (in the ceramic, the green strength) without heat treatment may be applied directly to the elastic coating 17 on the test specimen 4 be applied. Now the diameter of the sample is determined by vernier calipers.

Nun gelangt Druckluft über die Zuführung 8 in den Prüfkörper 4. Der Prüfkörper 4 ist ein geschlossener Prüfraum, umgeben von der Wand 18 und dem geschlossenen freien Ende 12 des Prüfkörpers 4 und weiter abgedichtet durch die Dichtung 17. Der zunehmend von der Druckluft erzeugte Druck wird über die Dichtung 17 gleichmäßig auf die gesamte Innenseite der zylindrischen Probe aufgebaut. Der Druck wirkt flächig auf die gesamte Innenseite der zylindrischen Probe, da sich die Druckluft, ausgehend von den Öffnungen 4 und der Dichtung 17 gleichmäßig auf die Innenseite der Probe verteilt. Der Druck wird erhöht bis die Probe bricht. Die Probe bricht in dem schwächsten Bereich des Materialverbundes. Dieser Bereich wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zuverlässig ermittelt, weil der Druck, der zum Bruch führt, auf der gesamten Innenseite der Probe gleichmäßig aufgebracht ist. Now compressed air passes through the feeder 8th in the test specimen 4 , The test piece 4 is a closed testing room, surrounded by the wall 18 and the closed free end 12 of the test piece 4 and further sealed by the seal 17 , The pressure increasingly generated by the compressed air is transmitted through the seal 17 evenly built on the entire inside of the cylindrical sample. The pressure acts flat on the entire inside of the cylindrical sample, as the compressed air, starting from the openings 4 and the seal 17 evenly distributed on the inside of the sample. The pressure is increased until the sample breaks. The sample breaks in the weakest area of the material composite. This range is reliably determined by the method according to the invention, because the pressure leading to breakage is uniformly applied to the entire inside of the sample.

Da das Material der Probe keine plastische Dehnung aufweist und nur eine geringe elastische Dehnung zeigt, wird die Bruchspannung der Probe erreicht, ohne dass die Probe sich wesentlich ausdehnt. Die Dehnung verbraucht also nur einen vernachlässigbar kleinen Anteil des an der Probe aufgebauten Drucks. Sollte ein inhomogenes Material geprüft werden, dass sich stärker ausdehnt, so wird während der Messung die maximale Ausdehnung der Dichtung erfasst und es wird noch einmal ein Druck auf die Dichtung aufgebracht, der, ohne dass eine Probe eingesetzt ist, die gleiche Dehnung der Dichtung bewirkt. Der zum Dehnen der Dichtung erforderliche Druck wird dann von dem Druck abgezogen, der zum Bruch der dehnbaren Probe geführt hat. Since the material of the sample has no plastic strain and shows only a small elastic strain, the breaking stress of the sample is reached without the sample significantly expanding. Stretching thus only consumes a negligible proportion of the pressure built up on the sample. If an inhomogeneous material is tested that expands more strongly, the maximum expansion of the seal is detected during the measurement and pressure is once again applied to the seal which, without a sample inserted, causes the same elongation of the seal. The pressure required to stretch the seal is then subtracted from the pressure that caused the tensile specimen to rupture.

Das Ergebnis der Prüfung wird ermittelt, indem ein hier nicht dargestelltes Druckmessgerät den Druck im Prüfkörper 4 und den Druck, der auf der Innenseite der untersuchten Probe aufgebaut wird, erfasst, also auch den maximal aufgebrachten Druck. Das Druckmessgerät gibt den maximal erfassten Druck an eine Anzeige oder an ein Gerät bzw. Steuergerät zur digitalen Auswertung der Prüfung, so dass das Ergebnis der Prüfung dokumentiert ist. Mit dem Bruch der Probe kommt es zu einem Druckabfall, der dazu führt, dass die Zufuhr von Druckluft stoppt. The result of the test is determined by a pressure gauge, not shown here, the pressure in the test specimen 4 and the pressure that is built up on the inside of the examined sample detected, so also the maximum applied pressure. The pressure gauge outputs the maximum detected pressure to a display or to a device or control unit for digital evaluation of the test, so that the result of the test is documented. The breakage of the sample causes a pressure drop which causes the supply of compressed air to stop.

Eine Probe kann nicht direkt auf dem Prüfkörper gebrannt werden. Das inhomogene Material wird erfindungsgemäß daher auf ein Hilfswerkzeug aufgetragen, das in seinen Abmessungen auf den Prüfkörper abgestimmt ist, unter Berücksichtigung der Maßänderungen, die durch das Brennen der Probe verursacht werden. Je nach der Art des inhomogenen Materials verbleibt das Hilfswerkzeug während des Brennens in der Probe oder -was bevorzugt ist- die Probe wird vor dem Brennen vom Hilfswerkzeug entfernt. A sample can not be fired directly on the test piece. The inhomogeneous material according to the invention is therefore applied to an auxiliary tool, which is matched in its dimensions to the test specimen, taking into account the dimensional changes caused by the burning of the sample. Depending on the nature of the inhomogeneous material, the auxiliary tool remains during firing in the sample or, preferably, the sample is removed from the auxiliary tool prior to firing.

Claims

Prüfanordnung zum Bestimmen der Bruchspannung eines inhomogenen Materials bestehend aus einem Prüfkörper (4), der mindestens abschnittsweise mit einer Dichtung (17) versehen ist und der zur Aufnahme einer Probe ausgelegt ist und mit einer Zufuhr (8) für ein Prüfmedium, wobei – der Prüfkörper (4) rohrförmig ist, – das erste Ende (6) des Prüfkörpers (4) die Zuführung (8) aufweist, und das zweite Ende (12) verschlossen ist, – der Prüfkörper (4) Öffnungen (14) für das Prüfmedium aufweist, – der Prüfkörper (4) Ausnehmungen (16) nahe dem ersten Ende (6) und dem zweiten Ende (12) aufweist, die umlaufend in eine Wand (18) des Prüfkörpers (4) eingebracht sind, und wobei – die Dichtung (17) die Öffnungen (14) überdeckt und in den Ausnehmungen (16) befestigt ist. Test arrangement for determining the breaking stress of an inhomogeneous material consisting of a test body ( 4 ), which at least partially with a seal ( 17 ) and which is designed to receive a sample and with a supply ( 8th ) for a test medium, wherein - the test specimen ( 4 ) is tubular, - the first end ( 6 ) of the test piece ( 4 ) the feeder ( 8th ), and the second end ( 12 ), - the test specimen ( 4 ) Openings ( 14 ) for the test medium, - the test specimen ( 4 ) Recesses ( 16 ) near the first end ( 6 ) and the second end ( 12 ), which circumferentially in a wall ( 18 ) of the test piece ( 4 ) are introduced, and wherein - the seal ( 17 ) the openings ( 14 ) and in the recesses ( 16 ) is attached.

Prüfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (4) und die Probe zylindrisch sind.Test arrangement according to claim 1, characterized in that the test body ( 4 ) and the sample are cylindrical.

Prüfanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (4) einen Einlass (10) und einen Auslass (14) für das Prüfmedium aufweist.Test arrangement according to one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that the test body ( 4 ) an inlet ( 10 ) and an outlet ( 14 ) for the test medium.

Prüfanordnung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Erfassen des auf die Probe aufzubringenden Drucks vorhanden sind. Test arrangement according to at least one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that there are means for detecting the pressure to be applied to the sample.

Prüfanordnung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Erfassen des Durchmessers der Probe vorhanden sind. Test arrangement according to at least one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that means for detecting the diameter of the sample are present.

Prüfanordnung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfmedium flüssig oder gasförmig ist. Test arrangement according to at least one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the test medium is liquid or gaseous.

Prüfanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das inhomogene Material ein keramisches oder mineralisches Material ist. Test arrangement according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the inhomogeneous material is a ceramic or mineral material.

Verfahren zum Herstellen einer Probe für die Prüfanordnung (2) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 mit den Schritten Formen der Probe auf einem Hilfswerkzeug oder direkt auf dem Prüfkörper (4) und Aushärten der Probe.Method for producing a sample for the test arrangement ( 2 ) according to at least one of claims 1 to 7 with the steps of forming the sample on an auxiliary tool or directly on the test body ( 4 ) and curing the sample.

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfswerkzeug auf das Prüfwerkzeug abgestimmt ist. A method according to claim 8, characterized in that the auxiliary tool is adapted to the test tool.

Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten ein Trocknen, Brennen, ein mindestens partielles Verschmelzen oder chemisches Härten der Probe ist.A method according to claim 8 or 9, characterized in that the curing is a drying, firing, at least partial fusion or chemical hardening of the sample.