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Einrichtung zum. Aufzeichnen der Längenänderungen einer Werkstoffprobe
bei hohen Temperaturen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Aufzeichnen
der Längenänderungen einer Werkstoffprobe bei der Werkstoffprüfung innerhalb eines
Heizraumes mit hoher Temperatur.
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Bei Warmzerreiß- und Dauerstandsversuchen befindet sich die Werkstoffprobe
innerhalb des hockbeheizten Ofens. Die im Ofen herrschenden Temperaturen .schließen
die Anwendung normaler Anzeigeeinrichtungen innerhalb des Ofens aus. Zur Ermittlung
der Längenänderungen der Probe werden deshalb bei bekannten Einrichtungen Meßschienen
aus dem Inneren des Ofens herausgeführt, um außerhalb des Ofens die Längenänderungen
der Probe anzuzeigen.
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Das Herausführen der Meßschienen aus dem Ofen bereitet oft Schwierigkeiten.
Es ist schwierig, die Durchtrittsstellen der beweglichen Meßschienen durch die Ofenwand
einwandfrei abzudichten. Eine nicht einwandfreie Abdichtung kann eine ungleichmäßige
Temperaturverteilung im Ofen zur Folge haben. Eine gleichmäßige Temperaturverteilung
ist aber Voraussetzung für genaue Versuchsergebnisse. Außerdem ist die durch .die
Öffnungen für die Meßschienen aus dem Ofeninnern entweichende Wärme durch erhöhte
Zufuhr an Heizenergie zu ersetzen.
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Um diese Nachteile auszuschließen, werden gemäß der Erfindung bei
einer Einrichtung zum Aufzeichnen der Längenänderungen einer Werkstoffprobe bei
-der Werkstoffprüfung innerhalb eines Heizraumes mit hoher Temperatur zwei teleskopartig
ineinander verschiebbare, die Werkstoffprobe umgebende Keramikrohre angeordnet,
die jeweils an einem Ende mit der Werkstoffprobe verbunden sind und an deren einem
eine intermittierend an eine elektrische Spannungsquelle anzuschließende Elektrode
befestigt ist, deren Spitze auf einem an dem anderen Rohr aus hitzebeständigem elektrisch
leitendem Werkstoff aufgebrachten Film bei Anschluß an die Spannungsquelle eine
Marke erzeugt.
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Bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung sind statt der beweglichen
Meßschienen nur fest verlegte Kabel aus dem Ofen herauszuführen. Das Hindurchführen
der Kabel durch die Ofenwand bereitet keine Schwierigkeiten; die Durchtrittsstellen
für die Kabel in der Ofenwand sind unschwer einwandfrei abzudichten. Darüber hinaus
schaffen auch noch .die Keramnkrehre eine vom übrigen Ofen getrennte Temperaturzone,
die durch etwaige kurzzeitige Temperaturschwankungen im Ofen, z. B. infolge vorübergehender
fehlerhafter Bedienung des Ofens, nicht b@eeinflußt wird. Die Längenänderungen der
Probe werden bei der Einrichtung gemäß der Erfindung während des Versuches punktweise
aufgetragen und können nach Abschluß des Versuches ausgewertet werden. In weiterer
Ausgestaltung der Einrichtung sind weitere Elektroden zusammen mit ihnen zugeordneten
Filmen vorgesehen, die in Umfangsrichtunig der Keramikrohre gegeneinander versetzt
sind und wechselweise an eine Spannungsquelle angeschlossen werden.
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Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß der Film aus hochhitzebeständigem
Werkstoff sich über den gesamten Umfang .des einen Rohres erstreckt und die beiden
Rohre in Umfangsrichtung gegeneinander verstellbar sind. Hierdurch können die gleichen
Filme bzw. Keramikrohre 'für eine ganze Reihe von Versuchen verwendet werden.
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Um schon während der Durchführung eines Versuches einen Anhaltspunkt
über die Längenänderungen der Werkstoffprobe zu gewinnen, ist es zweckmäßig, daß
der Rand des -äußeren Rohres als Meßschneide ausgebildet ist, die mit einer in Längeneinheiten
geteilten Skala auf .dem inneren Rohr zusammenarbeitet.
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Bei an sich bekannter Hintereinanderschaltung mehrerer Werkstoffproben
wird jeder Werkstoffprobe ein Keramikrohr zugeordnet. In diesem Fall zeigt sich
die Zweckmäßigkeit der Erfindung in vollem Umfang. Werden nämlich mehrere Proben
hintereinandergeschaltet, so muß die Längenänderung jeder
Probe
für sich ermittelt werden. Das ist aber bei Anwendung bekannter Meßschienen praktisch
unmöglich. Denn bereits das Hindurchführen einer beweglichen Meßschiene durch die
Ofenwand ist wegen der erforderlichen Dichtung schwierig, um so weniger ist das
Hindurchführen mehrerer b-ctveglicher Meßschienen bei der zu fordernden Dichtung
praktisch zu verwirklichen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Abbildungen
schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung mit
beispielsweise zwei hintereinandergeschalteten Werkstoffproben, teilweise im Schnitt,
Fig. 2 eine Einzelheit der Einrichtung gemäß Fig. 1 in größerer Darstellung und
im Schnitt.
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Ein Ofen bildet eine allseits geschlossene luftdichte und temperaturisolierende
Kammer. In die Seitenwand l des Ofens ist eine Heizung 2, z. B. in Form von elektrischen
Heizspiralen, eingebaut. In die Dekken 3, 4 des Ofens ragen bewegliche Einspannköpfe
5, 6 der Prüfmaschine hinein. Sie sind luftdicht in den Decken geführt. Zur Erzielung
der luftdichten Führung sind federnde Dichtringe 7, 8 vorgesehen. Die Einspannköpfe5,
6 erfassen je ein Ende einer Werkstoffprobe 9, 10. Jede Werkstoffprobe besteht aus
einem metallischen Rundstab mit verdickten Gewindeenden. Die einander zugekehrten
Enden der Werkstoffproben sind durch eine Kupplungsmuffe 11 miteinander .gekuppelt.
Im Bereich der Enden jeder Werkstoffprobe ist ein Bund 12, 13 vorgesehen. An jedem
Bund ist ein Keramikrohr 14 bzw. 15 befestigt. Die infolge der Bunde 12,13 an einem
Ende geschlossenen Rohre jeder Probe überdecken sich einander mit gerings.tmöglichem
radialem Spiel und sind teleskopartig gegeneinander verschiebbar. Im äußeren Rohr
ist eine Elektrode 16 gehalten, die über ein Stromzuführungskabe118 an eine Spannungsquelle
außerhalb des Ofens anschließbar ist. Das Stromzuführungskabe118 ist durch die Ofenwand
luftdicht hindurchgeführt. Im Bereich der Elektrode 16 befindet sich auf dem inneren
Rohr 15 ein Film 19 aus hochhitzebeständigem, elektrisch leitendemWerkstoff, z.B.
ein aufgedampfter dünner Manganfilm. Der Film liegt an Masse. Der Rand des äußeren
Keramikrohres ist als Sahneide20 ausgebildet, die mit einer in Längeneinheiten geteilten
Skala21 auf dem inneren Rohr zusammenarbeitet. Schneide und Skala können durch ein
Fenster .des Ofens von außen beobachtet werden.
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Ist zu Beginn des Versuches der Ofen auf die zum Versuch erforderliche
Temperatur aufgeheizt und haben die Keramikrohre und die Probestäbe diese Temperatur
angenommen, so werden die Elektroden jedes Probestabes kurzzeitig an Spannung gelegt.
Auf dem Film 19 wird je eine Marke erzeugt, durch welche die Ausgangslänge des jeweiligen
Probestabes geken:nzeichnet wird. Nun werden die Probestäbe über die Einspannköpfe
belastet und erfahren .durch die Belastung eineLängenänderung. Während des Belastungsvorgangs
verschieben sich die Rohrteile jedes Keramikrohres in Richtung der Längsachsen der
Proben relativ zueinander. In festgelegten Zeitabständen werden die Elektroden wieder
an Spannung gelegt, und die erzeugten Marken auf den Filmen stellen die Länge -der
Probe zum jeweiligen Zeitpunkt dar. Die am Ende der Belastung erzeugten Marken stellen
die maximale Probenverformung dar. Wenden die Proben im Anschluß an die Belastung
entlastet, so können Marken erzeugt werden, die die bleibende Verformung der jeweiligen
Probe kennzeichnen. Nach dem Versuch werden die Proben ausgebaut und die Marken
auf den Filmen der inneren Keramikrohre ausgewertet. Während des Versuches geben
die Anzeigen der Schneiden 20 auf den Skalen 21 ein angenähertes Bild .von .den
Längenänderungen der Proben.
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Dehnen sich die Proben während eines Versuches in erheblichem Maß,
so ist für jede Probe mit .einer Elektrode auszukommen, da die Marken auf den Filmen
mit einem für die Auswertung ausreichenden Abstand in Längsrichtung der Proben auseinanderliegen.
Dehnen sich .die Proben jedoch nur um ein geringes Maß, so daß die Marken zu dicht
für eine Auswertung beieinanderligen, werden für jede Probe mehrere Elektroden mit
den zugehörigen Filmen vorgesehen, die in Umfangsrichtung der Keramikrohre gegeneinander
versetzt sind. Die Elektroden werden abwechselnd an Spannung gelegt, so daß die
verschiedenen Längen der Proben während des Versuches auf verschiedenen Filmen gekennzeichnet
werden. Die Auswertung der Markenabstände in Längsrichtungder Proben kann dann gegebenenfalls
am Ende der Versuche mikroskopisch erfolgen.
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Sollen die Keramikrohre für mehrere Versuche Anwendung finden, so
bildet der Film einen geschlossenen Zylinder auf dem inneren Keramikrohr, der nur
im Bereich der Skala 21 unterbrochen ist. Vor einem neuen Versuch wird dann .das
innere Keramikrohr gegenüber dem äußeren Keramikrohr um seine Längsachse gedreht,
so daß zum Aufbringen der Marken ein unbenutzter Filmteil zur Verfügung steht.
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Die Keramikrohre können gegebenenfalls noch mit zusätzlichen Heizelementen
versehen sein, so daß verschiedene Prüftemperaturen für die einzelnen Proben erzeugt
werden können. Besonders in diesem Fall ist es zweckmäßig, die Filme auswechselbar
mit den Keramikrohren zu verbinden, so da.B die gleichen Keramikrohre unabhängig
vom Zustand der Filme immer wieder Anwendung finden können.