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Anordnung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung
Die veriügl,aren Methoden
zur Materialprüfung lassen sich in zwei Arten einteilen. Die eine Art macht eine
Zerstörung oder Beschädigung des Prüflings für die Bestimmung der Qualitäten des
zu prüfenden Materials erforderlich. Die andere Art dient zur Prüfung von Maschinenteilen
und ähnlichen Körpern ohne Beschädigung des Prüflings.
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Die erstere Art der Prüfverfahren wird gewöhnlich für die Prüfung
von noch nicht in laufender Herstellung erzeugten Materialien auf ihre mechanischen
Festigkeitswertethin angewandt, während die letztere Art siCh für die Kontrolle
eines laufenden Produktionsausstoßes als dienlich erweist.
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Ein Ziel der Erfindung ist, ein Prüfverfahren und Prüfmittel zu schaffen,
die grundsätzlich für beide Arten der eben erwähnten Prüfungen angewandt werden
können und die, wenn sie für Produktionsprüfungen der zweiten Art benutzt werden,
eine größere Genauigkeit liefern als die entsprechenden Prüfmethoden, die bisher
für Prüfungen während der Produktion zur Verfügung standen.
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Bei den bekannten Verfahren und Einrichtungen für die Bestimmung
der Beanspruchungs-Spannungs-Charakteristiken von Material zeigt die erzeugte Anzeige
oder Aufzeichnung die volle Spannung in einem Prüfling, oder in einem Teil davon,
in Abhängigkeit von der Beanspruchung, der der Prüfling unterworfen wird. Die Genauigkeit
dieser Charakteristiken, wie sie bei der Erfindung er-
kannt wurde,
ilst ziemlich begrenzt. Daher ist ein anderes'2;el der. Erfindung, Prüfniefhoden
und -mittel für die Erzeugung von Beanspruchungs-Slpannungs-Diagrammen größerer
Genauigkeit, als bisher erreichbar, zu schafen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, die oben angegebenen Ergebnisse
durch relativ einfache Mittel und mit Hilfe von elektrischen Meßinstrumenten zu
erlangen, um die Einfachheit und Verläßlichkeit dieser beiden Arten von Einric11tungen
nutzbar zu machen.
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Noch ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Prüfverfahrens
und von zugehörigen Prüfmitteln, die sich für alle gewöhnlichen Versuche als geeignet
erweisen, wie z. B. Zug-, Druck-, Dehnungs-, Verdrehungs-, Erschütterungs-oder Ermüdungsyersuche.
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Ein anderes Ziel ist auch, ein Vengleidssprüfverfahren zu schaffen,
das heißt, einen Vergleich des Prüflings mit einem Normalstück, der zwecks Meßgenauigkeit
nicht an bestimmte Abmessungen des Normals relativ zum Prüfling gebunden ist, sondern
mit gleichem Vorteil erfolgen kann, wenn die Abmessungen des Normals innerhalb weiter
Grenen von denen des Prüflings abweichen, wo durch ein Standardstück für verschiedene
Prüflingsgrößen benutzt werden kann.
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Gemäß der Erfindung ist bei einem der grundlegenden Hinblicke der
Prüfling fest mit einem Normal stück verbunden, und beide werden zugleich einer
sich ändernden Beanspruchung unterworfen, während die Spannung oder Deformierung,
die durch die Beanspruchung in den beiden beanspruchten Körpern verursacht wird,
durch elektrische Meßeinrichtungen in zwei entsprechende elektrische Größen, z.
B. Impedanz oder Spannungsgrößen übertragen wird. Diese beiden Größen werden ihrerseits
dazu veranlaßt, daß sie auf einen elektrischen Meßstromkreis so wirken, daß darin
ein elektrischer Differentialeffekt erzeugt wird, der das Verhalten des unter der
Beanspruchung stehenden Prüflings relativ zu dem gleichzeitig der gleichen Beanspruchung
unterworfenen Normal anzeigt. Der Differentialwert wird angezeigt oder aufgezeichnet
in Wechselbeziehung zu der dazugehörigen Beanspruchung und als ein Maß der zu bestimmenden
mechanischen Qualitäten genommen. Der Prüfling und das Normal sind, wenn unter Beanspruchungen,
in Reihe miteinander verbunden, und die dazugehörigen elektrischen Übertragungs-
oder Meßmittel liegen in entgegengesetzten Abschnitten des Meßkreises, so daß sie
in Hinsicht auf die daraus resultierende Wirkung auf den Differential- oder Nullzweig
des Meßkreises einander entgegengesetzt wirken.
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Das Normal ist unter Berücksichtigung der beabsichtigten Höchstbeanspruchung
konstruiert, so daß während des ganzen Prüfvorganges seine Spannung innerhalb der
elastischen Grenze bleibt. Daher bleibt unter linearen fortschreitenden Beanspruchungsgrößen
die Deformierung des Normals auch linear. Dies erreicht man entweder durch Auswahl
eines besonders guten Materials als Normal oder durch die Konstruktion eines solchen
Stückes mit genügend großen Abmessungen oder durch die Inanspruchnahme beider Möglichkeiten.
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Wenn der Prüfling einwandfrei ist und die Beansprudlung unterhalb
der Fließgrenze des Prüflings gehalten wird, ändert sic'h seine Spannung gemäß einer
linearen Funktion. Daher besteht keine oder nur eine sehr geringe nicht proportionale
Deformierung, so daß der Meßstromkreis keine Störung des vorherigen ausgeglichenen
Zustandes zeigt. Mit anderen Worten, gibt das Anzeigegerät nach der eigentlichen
anfänglichen Einstellung des Meßikreises keinen Unterschiedeffekt an. Dieses Fehlen
einer Anzeige offenbart den einwandfreien Zustand des Prüflings, so daß der Beohachter
es für den beabsichtigten Zweck weitergeben kann.
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Andererseits ergibt sich bei jedem Sprung, Riß oder einem anderen
Fehler des Prüflings eine nicht proportionale Deformierung, die bei Beanspruchungswerten
liegt, wo ein einwandfreier Prüfling keinen solc'hen Effekt zeigt. Daher wird nunmehr
ein Unterschiedswert angezeigt, woraus hervorgeht, daß der Prüfling fehlerhaft ist.
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Es ist zu beachten, daß das Normal, solange die vorhergehende Bedingung
erfüllt bleibt, länger oder kürzer, dicker oder dünner als der Prüfling sein kann.
Während diese Dimensionen hinsichtlich Meßempfindlichkeit wichtig sind, können sie
innerhalb weiter Grenzen verändert werden, ohne den oben angeführten grundsätzlichen
Vorgang zu beeinflussen. Allerdings ist bei einer anderen Art der Erfindung das
Normal aus dem gleichen Material hergestellt wie der Prüfling oder aus einem Material,
das dem ähnlic'h ist, und wobei ihm die gleiche Länge, jedoch ein unterschiedlicher,
möiglichst größerer Querschnitt gegeben wird. Dies hat den Vorteil, daß Änderungen
der Raumtemperatur, die hinsichtlich Dehnung als Zug- oder Druckbeanspruchung auf
das Material wirken, die Ausdehnung beider Körper gleich beeinflussen und so hinsichtlich
ihres Einflusses auf die Null-Eichung des Meßstrom'kreises und des Anzeige- oder
Aufzeichniingsge rätes ausgeglichen werden.
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Die Erfindung wird deutlich'er gemacht durch eine Beschreibung der
in den Zeichnungen abgebildeten Art, bei der Fig. I die Anordnung des Prüflings
und des Normalstückes in einer Prüfvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt, Fig. 2
den im wesentlichen vollständigen mechanischen Teil der eigentlichen Prüfvorrichtung
zeigt, Fig. 3 eine schematische Zeichnung der elektrischen Stromkreismittel zum
Betrieb der Vorrichtung und zur Erzeugung von Beanspruchungs-Spannungsmessungen
ist, während Fig. 4, 5 und 6 zur Erläuterung dienen und drei verschiedene Beanspruchungs-Spannungs-Diagramme
des mit einer Prüfvorrichtung gemäß Fig. I bis 3 erzielbaren Typs zeigen.
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Wenn man sich zunäc'hst auf Fig. I und 2 bezieht, ist die Ziffer
I die Grundstruktur einer Vorrichtung zur Prüfung eines stangenförmigen Prüf-
lings
hinsichtlich seiner mechanischen Qualität, indem man ihn einer Zugbeanspruchung
unterwirft.
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Auf dem Unterteil 1 wird ein starrer Rahmen 2 montiert. Eine Verankerungsglied
3 ist ebenfalls auf dem LTnterteil montiert und trägt ein Gewinde endstück 4. Ein
ähnliches Endstück oder Halter 5 ist an einer Speiseschnecke 6 montiert, die durch
eine Offnung in dem Oberteil 7 des Rahmens 2 läuft und mit einer schweren Mutter
8 verbunden ist. Die Mutter ist mit einem Schneckenrad 9 versehnen, das rundherum
auf einer Lagerfläche des Oberteils 7 ruht und mit einer Schnecke 10 im Eingriff
steht, deren Welle II in den Vorsprüngen 12 des Oberteils 7 auf Zapfen gelagert
ist. Eine Umdrehung der Sehneekenwelle 11 verursacht, daß das Sehneckengetriebe
die Mutter 8 dreht und die Welle 6 mit dem Halter 5 hebt oder senkt, damit auf die
eigentliche Prüfanordnung eine Beanspruchung ausgeübt wird, wie aus dem Folgenden
klar hervorgeht.
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Der Prüfling X hat eine längliche Form. Seine Enden sind mit einem
Gewinde versehen, wobei das eine Ende in dem Verankerungshalter 4 eingeschraubt
ist. Das andere Ende ist in ein mit einem inneren Gewinde versehenes Verbindungsstück
geschraubt. Ein Normal stück S, auch von länglicher Form und an den Enden mit Gewinde
versehen, wird ebenfalls durch das Verbindungsstück 13 fest verbunden und in den
Halter 5 geschraubt. Als Ergebnis sind die beiden Körper X und S miteinander fest
in einer Reihe verbunden.
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Folglich wird, wenn die Schneckenwelle II, wie erwähnt, sich dreht,
die Anordnung von X und S beansprucht, z. B. durch Zug. Die Beanspruchung wirkt
zugleich und im gleichen Maße auf die beiden in Reihe miteinander verbundenen Körper.
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In einem der vorerwähnten Hinblicke der Erfindung bestehen die Körper
X und S aus ähnlichem Material und haben gleiche Länge, während der Querschnitt
des Normals größer ist, z. B. zweimal so lang wie der des Prüflings S. Da die durch
Temperatur verursachte Ausdehnung hei den meisten Profilmetallen im wesentlichen
gleich ist, kann auch irgendein anderes Material als Normal gewählt werden, insbesondere
ein Material mit einer hohen Fließgrenze, damit eine proportionale Deformierung
des Normals den ganzen Beanspruchungsbereich hindurch, der für die Prüfung in Frage
kommt, gewährleistet ist.
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Wie in Fig. I gezeigt, wird eine auf Beanspruchung ansprec'hende
elektrische Einrichtung an jedem der Körper X und S befestigt. Jede dieser Einrichtungen,
wie in der abgebildeten Art, enthält einen Körper 20 Ibzw. 30 mit magnetischem Kern,
der auf einem Halter 21 oder 3I montiert ist, der an dem Prüfling tbzw. dem Normal
sitzt und einen Meßpunkt 22 oder 32 hat, wobei der fest gegen den Körper X oder
Y ruht, damit keine Bewegung relativ zu dem durch den Meßpunkt berührten Punkt erfolgt.
Eine Induktionsspule 23 oder 33 wird an dem Kern 20 bzw. 30 montiert. Die Klemmen
der Spule 23 sind durch A und B bezeichnet und die Klemme der Spule 33 durch B und
C. Ein mechanischer Anker 24, auf einem Halter 25 montiert, ist mit dem Prüfling
X verbunden, wobei ein Meßpunkt 26 einen festgelegten Bezugspunkt zwischen dem Anker
und dem Prüfling gewährleisten. Der Anker 24 liegt gegenüber den Polen des Kernes
20 mit einem Luftzwischenraum DX dazwischen.
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Wenn der Prüfling X seine Länge zwischen den Kantenpunkten hei 22
und 26 infolge der Prüfbeanspruchung ändert, ändert sich der Zwischenraum DX im
gleichen Maße. Als Ergebnis ändert sich die induktive Impedanz der Spule 23 dementsprechend.
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Eine ähnliche Ankeranordnung, die aus den Teilen 34, 35 und 36 besteht,
beste'ht bei dem NormalS und schließt einen LuftzwischenraumDS ein, der sich gemäß
den Längenänderurßgen des Normals ändert, wodurch die Spule ihre Impedanz entsprechend
ändert.
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In Fig. 3 sind die Teile 6, 9, Io, 1 1 der eigentlichen Vorrichtung
in ihrer wechselseitigen Beziehung zu den Spulen 23 und 33 und ihren entsprechenden
Klemmen A, B und C, D, wie für den Prüf- und Meßvorgang erforderlich, ersichtlich.
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Die Schneckenwelle II wird durch einen Antrieb betätigt, der hier
durch den Motor 40 schematisch abgebildet ist, der von einer Spannungsquelle 4I,
z. B. einer Wechselstromleitung, über die Zuführungen 42 und 43, die einen Steuerrheostat
44 einschließen, gespeist wird.
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Eine Aufzeichnungsein'nchtung 50 ist für die Anzeige und Aufzeichnung
der zu bestimmenden BeanspruchungspannungsCharakteristik des Prüflings geschaffen.
Der Schreiber'hat eine Registriertrommel 5I, die auf einer Welle 52 montiert ist.
Ein Aufzeichnungsstift 53 wird durch einen Halter 54 getragen, der auf einer Schnecke
55 sitzt, damit der Stift 53 entlang der Trommel 51 seitwärts bewegt wird, wenn
die Welle 55 sich entsprechend dreht. Die Trommel 51 dient zum Transport oder zur
Unterbringung einer Registriertabelle oder eines Registrierstreifens und des Stiftes,
der die Aufzeichnungsmarken auf der Tabelle erzeugt. Allerdings sind die beweglichen
Sc'hreiberteile 5I und 53 untätig, d. h. sie bewirken keine Aufzeichnung durch bloßes
Erfolgen ihrer entsprechenden Bewegung. Um eine AufzeichnungsZmarke zu erzeugen,
erfolgt eine getrennte Erregung durch einen elektrischen Steuerstromkreis 60. Es
gibt verschiedene Wege, einen Schreiber in dieser Weise zu betätigen, z. B. kann
man einen Tintenstift benutzen, dessen Tintennachlauf durch den erregenden Steuerstromkreis
gesteuert wird, so daß Tinte nur in dem Augenblick fließt, wo ein Steuerimpuls erfolgt.
Ein anderer Weg ist, ein stromempfindliches Aufzeichnungspapier elektrolytischer
Art zu benutzen und die Trommel 5I und den Stift 53 als Elektroden zu konstruieren,
die den Erregungsstrom durch das Papier in dem geeigneten Momentthindurchsclh,icken.
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Zu diesem Zweck sind, wie in Fig. 3 gezeigt, die Trommel 5 I und der
Stift 53 Uin dem Steuerstromkreis 60 in Serie geschaltet. Ein ähnlicher Aufzeichnungseffekt
kann auch dadurch erreicht
werden, daß man von den Elektroden her
eine Durchschlagsentladung durch entsprec'hendes Registrierpapier schickt.
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Die mit Gewinde versehene Stiftwelle 55 ist durch eine Kupplung,
die durch einen Riementrieb 56 dargestellt ist, mit dem Antrieb 40 der Schnecke
II verbunden. Als Ergebnis wird der Stift 53 gemäß der Bewegung der Marchinenwelle
6 bewegt.
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Folglich ist die Lage und Verschiebung des Stiftes entlang der Aufzeichnungstrommel
5I proportional zu der Verlagerung des Halters 5 (Fig. 1 und 2) und zeigt so die
Beanspruchung, der die Normalstüclk-Prüfling-Anordnung unterworfen wurde, an.
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Die Spulen 23 und 33 der veränderbaren Induktionseinrichtungen sind
miteinander in einer ausgleichbaren Brückenschaltung verbunden, dessen diagonaler
oder Nulleiter 70 die Spule 7I eines Relais einschließt. Das Relais hat ein bewegliches
Kontaktglied 72, das so angeordnet ist, daß es mit zwei Paaren fester Kontakte 73
und 75 zusammenarbeitet. Solange ein unausgeglichener Strom durc'h den Nulleiter
fließt, wird das Glied 72 durch die Relaisspule 71 angezogen. In dem Augenblick
des Ausgleichs in dem Nulleiter senkt sich das bewegliche Glied zeitweise und berührt
den Kontakt 74.
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Ein Rheostat 80 bildet einen Teil der Meßschaltung und hat einen
Widerstand 8I, der zwischen die Spulen 23 und 33 geschaltet und durch einen Gleitkontakt
82 angezapft wird, der eine Klemme des Nulleiters 70 bildet. Der Widerstand 8I ist
kreisförmig und der Kontakt 82 drehbar. Eine Welle, die durch einen Punkt und Strichlinie
83 bezeichnet ist, wird mit dem Gleitkontakt 82 und auch mit der Welle 52 der Registriertrommel
51 verbunden. Die Welle 83 wird durch einen Motor 84 betrieben, der von der Stromquelle4I
über einen Regulierr'heostat 85 gespeist wird, damit seine Geschwindigkeit ausgeglichen
wird. Die Stromquelle wird auch durch die Zuleitungen 86 mit dem MeR-stromkreis
verbunden, um den letzteren zu speisen.
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Das Relaisglied 72 und die festen Relaiskontakte 73 und 74 sind mit
dem Steuerstromkreis 60 und mit einer damit in Verbindung stehenden Entladungsschaltung,
die eine Spannungsquelle 75, einen Widerstand 76 und einen Kondensator 77 oder eine
andere ähnliche energiespeichernde Einrichtung einwschließt, verbunden. Wenn die
Kontakte 73 durch das Glied 72 berührt werden, wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Quelle
75 über den Widerstand 76 mit dem Kondensator 77 verbunden und lädt den letzteren
auf. Sobald die Umschaltung des Gliedes 72 zu den Kontakten 74 erfolgt, wird die
Quelle 75 getrennt, während der aufgeladene Kondensator 77 in den eigentlichen Steuerstromkreis
gesetzt wird und sich selbst sofort durch die Registrierteile 51 und 53 und die
Registriertabelle zwischen den Teilen entlädt, wodurch auf der Tabelle eine Marke
gezeichnet wird.
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Der Rheostat 80 'hat einen Widerstandsbereich, groß genug, um das
Ausgleichsvefhältnis der Brückenschaltung einzuschließen. Das heißt, der bewegliche
Anzapfkontakt 82 läuft irgendwo auf seiner Rundlwegung durch einen Punkt, wo der
Effekt der beiden Spulen 23 und 33 auf die Diagonale 70 und die Relaisspule 71 im
Ausgleich sind, so daß das Relais für einen Augenblick wieder nicht betätigt wird
und verursacht, daß sein bewegliches Glied 72 den Kondensator 77 über die Kontakte
74 und den Steuerstrom'kreis 60 durch den SC'hreil)er 50 entlädt. Als Ergebnis wird
auf dem Registrierstreifen auf der Trommel 51 ein Zeichnen' erzeugt. Da die Impedanzwerte
der Spulen 23 und 33 sich gemäß der Spannung oder Deformierung des Prüflings X und
des Normals S ändern, zeigt die P'hasenlage des Kontaktes 32 bei dem Widerstand
8I im Augenblick des Ausgleiches die Beanspruchung oder Deformierung von X bzw.
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S im Verhältnis zueinander an. Wegen des synchronen Antriehes des
Kontaktes 82 und Registriertrommel 51 zeigt die Umdrehung der Trommel im Ausgleichsaugenblick
ebenfalls den unterschiedlichen Spannungswert an. Daher stellt der Ort des in dem
gleichen Augenklic'k auf der Tabelle erzeugten Aufzeichnungspunktes die so erhaltene
Unterschiedsspannung oder Deformierung an. Da weiterhin der Stift bei dieser Bewegung
auf seinem linearen Wege eine Lage einnimmt, der der dann erfolgten Beanspruchung
von ,Y - S, wie an einer früheren Stelle erklärt, entspricht, zeigt die Registriermarke
durch ihre Koordinaten einen Punkt der zu bestimmenden Beanspruchungs-Spannungs-Charakteristik
an.
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Wenn der Kontakt 82 und die Trommel 51 eine zweite Periode vollenden,
während die Lage des Stiftes 53 gemäß der sich ändernden Beanspruchung wechselt,
wird auf der Tabelle ein zweiter Punkt gezeichnet und so fort, bis eine komplette
Kurve Beanspruchung/Spannung, so wie 57 in Fig. 3, erzeugt ist. Die Geschwindigkeit
des Antriebsmotors 84 kann innerhalb weiter Grenzen eingestellt werden, und es gibt
keine besonderen Anforderungen 'hinsichtlich der Konstantheit der Geschwindigkeit.
Als Tatsache kann sich die Geschwindigkeit ändern, oder die Perioden können nacheinander
in unregelmäßigen Abständen erfolgend wenn es gewünscht wird. Gleicherweise kann
der die Belastung erzeugende Motor 40 bei jeder ,beliebigen Geschwindigkeit betrieben
werden. Als Regel ist allerdings vorzuziehen, daß Motoren 40 und 48 dauernd mit
einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit laufen, während die Prüfung erfolgt.
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Es ist wesentlich, daß das durch das obige Gerät erfolgte Meßverfahren
nicht die Spannungswerte direkt mißt, sondern die Spannung als eine Differentialwirkung
angil)t. Daher werden kleine Änderungen in der Spannung mit beträchtlich größerer
Genauikkeit gemessen, als wenn man den vollen Spannungswert mißt. Auch die Tatsache,
daß der Differentialwert lieher elektrisch in einer ausgleichbaren Meßschaltung
als in mechanischen Vorrichtungen umgeformt wird, trägt wesentlich zu der Genauigkeit
und Verläßlichkeit dieses Verfahrens bei. Daß ein Meßapparat gemäß dieser Erfindung
auf Wechsel der Raumtemperatur leicht
unempfindlich gemacht werden
kann, ist an einer früheren Stelle erklärt worden.
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Die Empfindlichkeit des Meßverfahrens kann innerhalb weiter Grenzen
durch eine entsprechende Auswahl des Normals S relativ zum Prüfling X eingestellt
werden. Das Normal kann dem Prüfling hinsichtlich Festigkeit und Abmessungen ungefähr
gleich sein. oder es kann kleiner oder größer sein, je nach den Erfordernissen der
beabsichtigten Prüfung. Mit anderen Worten und in bezug auf Zugbeanspruchungsversuche
kann die Ausdehnung des Normals unter gleicher Beanspruchung ungefähr der des Prüflings
gleich oder noch besser geringer sein. Eine stärkere Ausdehnung des Normals ist
in der Regel weniger erwünscht. Eine günstige Wahl für die meisten Fälle ist, dem
Normal und dem Prüfling eine im wesentlichen gleiche Länge zu geben und den Querschnitt
des Normals größer zu halten, um zu verhindern, daß es außerhalh der Fließgrenze
I,eansprucht wird.
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Wenn man einen Prüfvorgang beginnt und nachdem man l'rüfling und
Normal und die dazugehö rigen elektrischen Spannungsmeßvorrichtungen montiert hat,
wird die Belastung zunächst von Null auf einen Wert verändert, der weit unter dem
Ueanspruchunbsmasimum, das in Frage kommt, liegt, z. ». einige wenige Prozente von
ihm. Die Deformierung des Prüflings bei dieser langsamen Anfangsbeanspruchung liegt
bestimmt innerhalb der Zone der Proportionalität. Daher zeigt das Anzeige- oder
das Aufzeichnungsgerät vermutlich Null an. Wenn dies infolge irgendeines Spieles
im Mechanismus nicht der Fall ist, sollte eine Nulleinstellung vorgenommen werden.
Zu diesem Zweck ist ein Eichglied, z. B. ein Widerstand 6i (Fig. 3), in der bleßschaltung
vorgesehen: Nach der Nulleichung wird die eigentliche Prüfung durch allmähliches
Größerwerden der Belastung auf einen Maximumwert vorgenommen. Für laufende Produktionsprüfungen
wird dieser Maximumwert unterhalb der Fließgrenze eines einwandfreien Prüflings
gehalten, folglic'h bleibt der Anzeigewert bei Null, wenn der Prüfling einwandfrei
ist. Da dem Prüfling kein Schaden zugefügt wird, bleibt er im gebrauchsfähigen Zustand.
Ein fehlerhafter Prüfling zeigt allerdings eine bleibende Deformierung und verursacht
daher, daß das Instrument einen anderen Wert angibt. Je nach der Größe dieses Wertes
wird der Prüfling abgelehnt werden mussen.
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Wenn man die hlaschine zur Prüfung eines Prüflings durch Prüfung
mit Beschädigungbraucht, wird die Beallsprucllung oberhalb der Fließgrenze des Prüflings
vergrößert, ohne die Fließgrenze des Normals zu ül)erschreiten. Dann zeigen die
Instrumente die bleibende Deformierung des Prüflings oder hesser den Unterselliedswert
der permanenten und proportionalen Deformierung an und ergeben so eine hohe Genauigkeit
auch für diese Art von Versuchen.
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Die NIaschine ermöglicht auch die Aufzeichnung von Beanspruchungs-Spannungs-Hystereseschleifen.
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Zu diesem Zweck wird die Belastung zuerst auf einen Maximumwert innerhalb
des Bereiches der bleibenden Deformierung des Prüflings vergrößert und dann auf
den Anfangswert reduziert. Die so erhaltenen Kurven auf dem Registrierblatt sind
von der durch die Fig. 4 und 5 dargestellten Form.
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Gemäß Fig. 4 wird die Beanspruchung zuerst von Null auf ein Maximums
erhöht. Während dieser Periode vergrößert sich die Differentialausdehnung (oder
Deformierung), die durch den Schreiber angezeigt wurde, von E auf G entlang des
unteren Teiles der Kurve C. Dann wird die Beanspruchung auf Null reduziert. Während
dieser Umkehrperiode sin'kt die Differentialausdehnung von G auf F entlang des oberen
Zweiges der Kurve C. Der Abstand GH in dem Diagramm zeigt die nicht proportionale
Differentialausdehnung bei dem maximalen Werts der Beanspruchung an.
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Der Alstand EF ist ein Maß der übrigbleibenden .-\usde'hnung am Ende
der Prüfung. Das beschattete Gel)iet innerhalb der Schleife stellt die Hysterese
des Materials dar, d.'h. die in dem Prüfling verbrauchte Arbeit zur Erzeugung der
bleibenden Deformierung.
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Fig. 5 zeigt ein ähnliches Diagramm. Die Punkte E', F', G' und H'
der Kurve C' entsprechen in ihrer Bedeutung den Pun'kten E, F, G und H der Kurve
C in Fig. 4. Allerdings beginnt bei dem unteren Zweig der Kurve C' ihr linearer
Teil bei einer Abschrägung und gegen die Abszisse. Eine Hysteresecharakteristik
dieses Typs erhält man, wenn das Normal eine unterschiedliche Festigkeit von der
des Prüflings hat, wobei der Winkel diese Differenz anzeigt und ein Maß dafür ist.
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Die sog. Absetz- (Offset-) Methode zur Bestimmung der Fließfestigkeit
eines Materials ist ähnlich anwendbar. Zu diesem Zweck wird die Beanspruchung allmählich
gemäß Fig. 6 vom Nullpunkt O oder einem niedrigen Anfangswert bis zum Wert L in
dem Fließbereich des Prüflings vergrößert. Die registrierte Kurve erreicht dann
einen Punkt K. Durch Konstruktion, d. h. durch Zeichnung einer Linie KN parallel
zu dem anfänglich linearen Teil der Kurve d erhält man den Abstand IK oder ON als
ein Maß des Absetzens, das die Grenzfestigkeit darstellt (s. »Standard Definition
of Terms Relating to Testing«, A. S. T. M., Designation E 6-36, page 779, under
»Offset methods« [Standard Definierung von Ausdrücken für Prüfungen, Bezeichnung
E 6-36, S. 779, unter Offsetmethode]). Es wird allerdings daran erinnert, daß die
registrierten Werte Unterschiedswerte sind und daher eine viel größere Genauigkeit
haben, als man durch die bisherigen Vorgänge erzielen konnte.
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Während im einzelnen das Verfahren für die Durchführung von Dehnungsprüfungen
beschrieben wurde, ist es den Fachleuten klar, daß die gleichen Prinzipien und Vorrichtungen
auch bei Druck, Verdrehungs- und Erschütterungsversuchen angewandt werden können,
wobei der einzige Unterschied zwischen diesen unterschiedlichen Anwendungszwecken
im wesentlichen in der Weise der Anwendung der Beanspruchung auf die Prüfling-Normalstück-Anordnung
liegt.
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Aus dem Vorhergehenden versteht sich weiterhin, daß die speziellen
elektrischen spannungsfeststellenden Vorrichtungen, die hier als veränderbare Induktionsmittel
gezeigt sind, auch aus anderen veränderlichen Impedanzen bestehen können, z. B.
als kapazitive Spannungsmesser, magnetostriktive Vorrichtungen, wie auch entsprechend
veränderbare Spannungsquellen.
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PATENTANSPR0CHE I. Anordnung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Normaikörper und ein Prüfkörper einer mechanischen
Belastung ausgesetzt werden, die auftretenden Veränderungen über elektrische Abnahmeeinrichtungen
in einer Vergleichsanordnung verglichen werden und hei Vorliegen des Vergleichsergehnisses
zur Registrierung kommen.