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Vorrichtung für die Schlagreißprüfung von Papier und ähnlichen Werkstoffen
Zur Durchführung der Schlagreißprüfung von Papier und ähnlichen Werkstoffen werden
Vorrichtungen benutzt, bei denen ein streifenförmig ausgebildeter Prüfling durch
ein Fallgewicht schlagartig beansprucht und aus der gegen die Schwerkraft geleisteten
Hub arbeit eines Gewichtes auf den Zerreißwiderstand geschlossen wird. Bei dieser
bekannten Vorrichtung wird der Prüfkörper zwischen einer ortsfesten Einspannstelle
und einer mit einem Gewichtspendel in der Nähe des Drehpunktes verbundenen rollenförmigen
Einspannstelle angeordnet.
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Die Prüfung wird so durchgeführt, daß das Gewichtspendel auf eine
vorgegebene Höhe angehoben und dann fallengelassen wird. Aus der gegen die Schwerkraft
aufgebrachten Hubarbeit des Pendelgewichtes nach dem Zerreißen des Prüfkörpers,
das etwa beim Nulldurchgang des Pendels eintritt, wird auf die Zerreißarbeit geschlossen.
Hierbei erfolgt die Beanspruchung des Prüfkörpers in seiner Längsrichtung.
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In der Praxis tritt aber sehr häufig der Fall auf, daß Papier beispielsweise
für Verpackungszwecke oder ähnliche Werkstoffe einer schlagartigen Belastung ausgesetzt
sind, welche etwa senkrecht zur Oberfläche angreift. Diese Beanspruchungsart des
Prüfkörpers läßt sich mit der bekannten Vorrichtung nicht realisieren.
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Weiterhin sind Vorrichtungen zur Schlagreißprüfung bekannt, bei denen
ein frei fallendes, an der Berührungsfläche mit dem Prüfkörper abgerundetes Gewicht
senkrecht auf den horizontal angeordneten Prüfkörper aufschlägt. Hierbei wird aus
der Anzahl der Schläge, welche zum Durchreißen des Prüfkörpers führen, auf die Festigkeit
geschlossen. Eine unmittelbare Bestimmung der Zerreißarbeit ist nicht möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für die Schlagreißprüfung
von Papier oder ähnlichen Werkstoffen, bei der ein streifenförmig ausgebildeter
Prüfling durch ein Fallgewicht schlagartig beansprucht und aus der gegen die Schwerkraft
geleisteten Hub arbeit eines Gewichtes auf den Zerreißwiderstand geschlossen wird,
mit einfachen Mitteln so auszubilden, daß auch bei senkrechter Einwirkung der Belastung
eine exakte Ermittelung des Zerreißwiderstandes bei einmaliger Schlagbeanspruchung
ermöglicht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung ein Hebel angeordnet,
dessen einer Hebelarm eine an sich bekannte Rolle bzw. ein Rollenpaar für die Aufnahme
des in an sich bekannter Weise schlaufenförmig ausgebildeten Prüflinks trägt und
dessen anderer Hebelarm sich gegen das Hubgewicht abstützt. Der Prüfschlag wird
bei der Vorrichtung nach der Erfindung ebenfalls durch ein unten abgerundetes, frei
fallendes Fallgewicht ausgeführt, während zum Halten des Prüfkörpers wie bei der
bekannten Vorrichtung rollenförmige Halteglieder benutzt werden.
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Durch diese Ausbildung unter Zusammenfassung teilweise an sich bekannter
Mittel wird eine große Meßgenauigkeit erreicht, die es insbesondere auch erlaubt,
nicht nur einzelne Schlagreißprüfungen durchzuführen, sondern auch eine Reihe solcher
aufeinanderfolgend am selben Prüfling, um dadurch desen Ermüdungsfestigkeit festzustellen.
Die Halterung des Prüflings mittels Rollen ermöglicht es, geringen, in ihm auftretenden
Spannungs- und Dehnungsänderungen zunächst nachzugeben, so daß die Zerreißbeanspruchung
bis zuletzt gleichmäßig über die ganze Breite des Prüflings ausgeübt wird und das
falsche Ergebnisse liefernde Einreißen von einer Seite des Prüflings her verhindert
ist.
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Es ist zweckmäßig, in an sich bekannter Weise die Vorrichtung mit
einer Skala zum Ablesen der Steighöhe des Hubgewichtes zu versehen oder mit photoelektrischen
Mitteln zum Betätigen einer Anzeige-oder Druckeinrichtung auszugestalten. Die Führung
des Fallgewichtes kann pendelnd ausgebildet werden, um es stets in gleicher Weise
und unbeeinflußt von Reibungen oder Klemmungen niederfallen zu lassen.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung erlaubt nicht nur sehr genaue
und von Fehlerquellen weitgehendst unbeeinflußte Prüfungen durchzuführen, sondern
sie benutzt auch einfache Mittel, so daß ihre Anfertigung und ihr Betrieb geringe
Kosten verursachen.
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Wesentlich ist bei ihr, daß jeder Schlag von Metall auf Metall vermieden
ist und die ausgeübte Schlagwirkung ausschließlich unmittelbar auf das Prüfstück
wirksam wird.
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DieAbbildungen stellen schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung
dar, und zwar zeigen Abb. 1 eine solche dynamische Meßvornchtung, Abb. 2 eine andere
Ausführungsform der Prüflingshalterung und Abb. 3 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel
des Hubgewichtes und dessen Lagerung.
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Ein zu prüfender Papierstreifen 10 ist zu einem Ring zusammengeklebt,
der an eine Rolle 11 gehängt ist, welche an einem Arm eines in einem Lager 12 drehbaren
Hebels 13 drehbar gelagert ist.
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Der andere Arm dieses Hebels legt sich ohne merklichen Druck gegen
ein Hubgewicht 14, das an einem in einem Lager 15 drehbaren Pendel befestigt ist
und mit einem Zeiger 16 vor der ortsfesten Skala 17 spielt.
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Längs einer ortsfesten Führung 23 ist ein durch eine Halteeinrichtung
24 arretierbares Fallgewicht 25 senkrecht ohne merkbaren Widerstand gleitbar. Es
ist unten zylindrisch abgerundet. Wird die Halteeinrichtung 24 gelöst, so fällt
es frei hinab und schlägt mit seiner unteren Rundung in die Biegung des Papierstreifenringes
10. An einer Skala 26 kann die Fallhöhe abgelesen werden.
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Diese Fallhöhe, das Fallgewicht oder beide Größen werden so lange
vergrößert, bis der Papierstreifen durchgerissen ist. Beim Aufschlag des Fallgewichtes
wird nun der Hebel 13 plötzlich gedreht, wobei er das Hubgewicht 14 um das Lager
15 gegen die Schwerkraft anhebt. Dieser Hubweg wird an der Skala 17 abgelesen. Hieraus
bzw. aus der Hubhöhe proportionalen Hub energie wird die dynamische oder Schlagreißfestigkeit
des Papiers ermittelt.
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Soll festgestellt werden, ob ein Papier eine bestimmte Schlagreißfestigkeit
besitzt, so kann dies dadurch geschehen, daß ermittelt wird, ob der Zeiger 16 bis
zu einem bestimmten Skalenteil ausschlägt. Zu diesem Zweck ist an ihm eine Platte
18 vorgesehen, und auf einer mit der Skala 17 gleichachsigen Bogenschiene 19 sind
Fotozellen 20 verstellbar angeordnet, von denen Leitungen 21 zu einer Anzeige- oder
Registriereinrichtung 22 führen. Das Überdecken der unteren Fotozelle durch die
Platte 18 gibt an, daß das Papier mindestens die Schlagreißfestigkeit hat, die der
Einstellung der unteren Zelle entspricht. Wird auch die zweite Fotozelle überdeckt,
so zeigt dies an, daß die dynamische Festigkeit des Papiers größer ist als sie durch
die Einstellung der oberen Zelle festgelegt ist. Je nach Einstellung der beiden
Fotozellen kann mit großer Genauigkeit ermittelt werden, innerhalb welchen Meßintervalles
die dynamische Festigkeit der Werkstoffprobe liegt. Das beim Durchreißen des Papierstreifens
10 niederfallende Gewicht 25 wird in dem Kasten 27 aufgefangen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist den Vorteil auf, daß bei
dem Schlagreißen an keiner Stelle Metall auf Metall schlägt oder stößt, so daß eine
lange Lebensdauer ohne Nachlassen der Meßfeinheit gewährleistet ist. Dies wird,
wie oben beschrieben, dadurch erreicht, daß der Hebell3, der das Hubgewicht 14 bewegt,
dieses schon vor der Messung leicht berührt, wodurch ein harter Schlag vermieden
wird, da nur ein plötzliches Anschieben stattfindet.
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Führt das Zusammenfügen (z. B. Kleben oder Klammern) des Prüfstreifens
zu einem Ringe zu
Schwierigkeiten, so wird die bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.
2 veranschaulichte Halterungsweise gewählt. Hier sind beide Enden des Prüfstreifens
30 um Rollen 31 gelegt, die am Hebel 33 drehbar gelagert sind, welcher in einem
Lager 32 ruht.
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Die beiden Enden des Streifens 30 sind sodann in Klemmen 34 festgeklemmt,
die gleichfalls am Hebel 33 sitzen. Diese Klemmstellen sind durch die Rollen 31
teilweise entlastet; die Schlagreißspannung kann sich daher nur im abgeschwächten
Maße auf sie auswirken.
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Bei dem in Abb. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel schiebt der Hebelarm
41 mit seiner Spitze 42, die auch durch eine vertikale oder horizontale Schneide
ersetzt werden kann, eine Hubrolle 43 auf den eine schiefe Ebene bildenden, beispielsweise
dreikantig prismatischen, Laufschienen 44 aufwärts.
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Die Steighöhe der Rolle 43 kann an einer Skala 45 abgelesen werden.
Die hierbei auftretende rollende Reibung wird durch die Eichung des Gerätes berücksichtigt,
die z.B. mit einem Dynamometer erfolgen kann. Die Skala 45 ist geradlinig. Die Rolle
43 kann auch Kugelform haben.
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Die Führungsstange 23 ist vorzugsweise pendelnd aufgehängt, um insbesondere
während des Fallens des Gewichtes 25 eine stets vertikale Lage zu gewährleisten,
wodurch ein Verklemmen des Gewichtes vermieden wird.