DE1773008B2

DE1773008B2 - TEST DEVICE FOR INDIRECT DETERMINATION OF TENSILE STRENGTH OF MATERIALS

Info

Publication number: DE1773008B2
Application number: DE19681773008
Authority: DE
Inventors: Rudolf Leoben-Göß Ebner (Österreich)
Original assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG (VEW), Wien Niederlassung Vereinigte Edelstahlwerke AG (VEW) Verkaufsniederlassung Büderich, 4005 Meerbusch
Priority date: 1967-04-13
Filing date: 1968-03-20
Publication date: 1976-09-02
Also published as: FR1559519A; DE1773008A1; GB1154778A; AT283779B; SE348287B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Prüfgerät zur indirekten Bestimmung der Zugfestigkeit von Werkstoffen durch Ermittlung der Keildruckfestigkeit, wobei die Keildruckfestigkeit eines Prüfplättchens durch den nach seinem Einsetzen zwischen zwei Schneiden ausgeübten Druck ermittelt wird mittels eines ein Auflager und einen Stempel enthaltenden Prüfgerätes.The invention relates to a test device for the indirect determination of the tensile strength of materials by Determination of the wedge compressive strength, the wedge compressive strength of a test plate by the after its onset of pressure exerted between two cutting edges is determined by means of a support and a tester including a stamp.

Zur Feststellung der Werkstoffqualität ist es üblich, die Zugfestigkeit zu ermitteln. Hierzu werden Probestäbe hergestellt, die zum Einspannen in die Zerreißmaschine mit Gewindeköpfen ausgestattet sind. Der Aufwand für die Herstellung solcher Prüfstäbe ist groß, da einerseits hierzu verhältnismäßig viel Material benötigt wird und andererseits, weil das zu prüfende Material zur Formgebung als Prüfstäbe eine aufwendige Bearbeitung erfordert.To determine the quality of the material, it is common to determine the tensile strength. To do this will be Test bars are produced which are equipped with threaded heads for clamping in the tearing machine are. The effort for the production of such test rods is great because on the one hand it is proportionate to this a lot of material is required and, on the other hand, because the material to be tested is used as test rods for shaping requires extensive processing.

Es ist bekannt, daß die Kraft, die notwendig ist, um ein Werkstück mit planparalleler Oberfläche zwischen zwei Schneiden zu zertrennen, in unmittelbarer Beziehung zur Zugfestigkeit steht, so daß sich aus dieser mit Keildruckfestgkeit bezeichneten Eigenschaft die Zugfestigkeit des Prüfmaterials berechnen läßt. (Siehe »Bestimmung der Zugfestigkeit von Gußeisen mittels der Keildruckprobe« von P. Ludwig und J. Krystof, Wien, Zeitschrift »Die Gießerei«, 1934, Heft 41/42.) Versuche haben ergeben, daß sich dieses Verfahren tatsächlich zur indirekten Bestimmung der Zugfestigkeit sehr gut eignet, wenn der Prüfwerkstoff spröde ist und etwa eine maximale Dehnung von 1,3 bis 1,5% besitzt, wie dies besonders bei Grauguß der Fall ist. Bei den bekannten, die Keildruckfestigkeit bestimmenden Geräten wird das Prüfplättchen zwischen zwei Schneiden eingesetzt und der Druck ermittelt, der aufgewendet werden muß, um das Prüfplättchen zu durchtrennen.It is known that the force which is necessary to produce a workpiece with a plane-parallel surface to separate between two cutting edges, is in direct relation to the tensile strength, so that calculate the tensile strength of the test material from this property, known as wedge compressive strength leaves. (See "Determination of the tensile strength of cast iron using the wedge pressure test" by P. Ludwig and J. Krystof, Vienna, magazine »Die Gießerei«, 1934, issue 41/42.) Experiments have shown that this process is actually indirect Determination of the tensile strength is very suitable if the test material is brittle and has a maximum Elongation of 1.3 to 1.5%, as is particularly the case with gray cast iron. The well-known the wedge compressive strength-determining devices, the test plate is inserted between two cutting edges and determines the pressure which must be applied to cut through the test wafer.

Dieses Prüfverfahren hat jedoch bisher keine praktische Anwendung finden können, weil die Prüfgeräte durch die Anordnung der beiden zueinander weisenden Schneiden ein Verkanten zuließen und auf die Einhaltung einer bestimmten Schneidenrundung nicht genügend geachtet wurde. Dadurch wurden die damit ermittelten Werte ungenau. Darüber hinaus war die Anwendung dieses Verfahrens für Betriebe, die keine eigene Zerreißmaschine oder Druckprüfmaschine besitzen, nicht möglich.However, this test method has not yet been able to find practical application because the Test devices allowed tilting due to the arrangement of the two cutting edges facing each other and not enough attention was paid to maintaining a certain cutting edge rounding. Through this the values thus determined became imprecise. In addition, this was the application of this procedure Not possible for companies that do not have their own tearing machine or compression testing machine.

Der ermittelte Wert der Keildruckfestigkeit ist um so höher, je größer der Schneidenradius ist. Demgemäß gelten für verschiedene Schneidenradien verschiedene Formeln zur Umrechnung der Keildruckfestigkeit in die Zerreißfestigkeit. Bei einer etwaigen Abnutzung der Schneide von beispielsweise nur 0,05 mm würde der Fehler des mit derselben Formel berechneten Festigkeitswertes etwa 0,4 kp/mm² betragen. The determined value of the wedge compressive strength is higher, the larger the cutting edge radius is. Accordingly, different formulas for converting the wedge compressive strength into the tensile strength apply to different cutting edge radii. With a possible wear of the cutting edge of, for example, only 0.05 mm, the error of the strength value calculated using the same formula would be approximately 0.4 kp / mm ² .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angeführten Nachteile zu vermeiden und ein Prüfgerät zu schaffen, das die Bestimmung der Keildruckfestigkeit spröder Werkstoffe in einfacher Weise, eventuell sogar ohne Zuhilfenahme einer eigenen Zerreiß- oder Druckprüfmaschine gestattet.The invention is based on the object of avoiding the stated disadvantages and a testing device to create that the determination of the wedge compressive strength of brittle materials in a simple Way, possibly even without the aid of a separate tear or pressure testing machine.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Prüfgerät der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß in das Auflager und den Stempel je ein prismatischer, einen quadratischen Querschnitt aufweisender Schneidenkörper, der an seinen Kanten für die Prüfung Schneiden besitzt, derart eingesetzt ist, daß die Symmetrieebenen der im Einsatz befindlichen Schneiden fluchten und in der vertikalen Achse des Prüfgerätes liegen, daß die Schneiden leicht gerundet sind und einen Schneidenkrümmungsradius von 0,3 bis 0,4 mm aufweisen.According to the invention this is achieved in a test device of the type mentioned in that in the support and the punch each have a prismatic cutter body with a square cross-section, which has cutting edges on its edges for testing, is used in such a way that the Planes of symmetry of the cutting edges in use are aligned and in the vertical axis of the testing device lie that the cutting edges are slightly rounded and have a cutting radius of curvature of 0.3 to 0.4 mm.

Ist eine Schneide abgenutzt, so kann durch Drehen des prismenförmigen Schneidenkörpers um 90° die Prüfung mit einer anderen Schneidkante fortgesetzt werden. Obwohl das erfindungsgemäße Prüfgerät in seinem Aufbau wesentlich einfacher ist als die zur direkten Bestimmung der Zugfestigkeit dienenden bekannten Geräte, sind die mit seiner Hilfe ermittelten Festigkeitswerte so genau wie durch direkte Bestimmung der Zugfestigkeit von Zerreißstäben ermittelte Festigkeitswerte.If a cutting edge is worn, the prism-shaped cutting edge can be turned around 90 ° the test can be continued with a different cutting edge. Although the inventive Test device is much simpler in its structure than that for direct determination of tensile strength used known devices, the strength values determined with its help are as accurate as by direct determination of the tensile strength of tensile bars determined strength values.

Bei dem erfindungsgemäßen Prüfgerät können zwei prismenförmige Schneidenkörper mit quadratischem Querschnitt verwendet werden, die an allen vier Kanten für die Prüfung geeignete Schneiden besitzen. Diese prismenförmigen SchneidenkörperIn the test device according to the invention, two prism-shaped cutting bodies with square Cross-section should be used with cutting edges suitable for testing on all four edges own. This prism-shaped cutter body

werden auf geeignete Art, beispielsweise durch Kleben oder mittels Klemmschrauben, in je einer Ausnehmung der Auflage bzw. des Stempel* befestigt. Ist eine Schneide abgenutzt, kann durch Drehen des prismenförmigen Schneidenkörpers um 90° mit einer anderen Schneidkante die Prüfung fortgesetzt werden. Der ganze Schneidenkörper kann cus Hartmetall bestehen.are made in a suitable manner, for example by gluing or by means of clamping screws, fixed in a recess in each of the support or the stamp *. If a cutting edge is worn, you can turn the prismatic cutting body by 90 ° with a the test can be continued on the other cutting edge. The entire cutting body can be made of hard metal exist.

Genaue Prüf werte können nur dann erzielt werden, wenn einereeits die beiden Schneiden völlig genau übereinanderliegen und andererseits ein Verkanten der Schneidenkörpjr während eines Prüfverfahrens mit Sicherheit verhindert wird. Hierzu muß eine genaue Führung des Schneidenträgers im Zylinder sowie eine feste und winkelrichtige Lage der Schneidenkörper gewährleistet sein. Es muß hierbei bedacht werden, daß die Schneiden der Prismenk-inten beim Prüfen keine Schenvirkung, sondern eine Druckwirkung ausüben sollen. Zur Justierung des Stempels und des Auflagers wird vor dem Einlegen der Schneidenkörper in die Ausnehmung des Stempels bzw. der Auflage ein Rundstab eingelegt.Exact test values can only be achieved if both cutting edges are completely accurate on the one hand lie on top of one another and, on the other hand, tilting of the cutting bodies during a test process will certainly be prevented. For this purpose, the cutter carrier must be precisely guided in the cylinder as well as a fixed and angularly correct position of the cutter body must be guaranteed. It must be considered here be that the cutting edges of the prismatic inten Check not a shear effect, but should exert a pressure effect. For adjusting the stamp and the support is placed in the recess of the punch before the cutting body is inserted or a round rod inserted into the support.

Zur Prüfung werden vorzugsweise kreisförmige oder quadratische Scheiben mit planparallelen Oberflächen verwendet. Um diese rasch und sicher in die Mittellage zwischen den zwei Schneiden einzuführen, ist es zweckmäßig, sich einer Einlegevorrichtung zu bedienen, die auf den unteren Schneidenkörper aufgesetzt wird.Circular or square disks with plane-parallel surfaces are preferred for testing used. In order to insert this quickly and safely into the middle position between the two cutting edges, it is advisable to use an insertion device that is placed on the lower cutter body is put on.

Um auch kleinen Betrieben, die über keine Zerreißmaschine oder Druckprüfmaschine verfügen, die Anwendung dieses Verfahrens zu ».rmöglichen, kann das Prüfgerät mit einem Hydraulikzylinder versehen und der Prüfwert von einem Manometer abgelesen werden. Die Drucksteigerung erfolgt hierbei mittels einer Kurbel oder eines Handrades.Even small businesses that do not have a tearing machine or compression testing machine Use this procedure to make it possible Equip the test device with a hydraulic cylinder and read the test value from a manometer will. The pressure is increased by means of a crank or a handwheel.

Mit diesem Prüfgerät kann die Zugfestigkeit des Prüflings über die Keildruckfestigkeit auf einfache Art ermittelt werden. Für kreisrunde Prüfplättchen aus Grauguß (dessen Zugfestigkeiten 14 bis 40 kp/mm² betragen) mit 6 bis 7 mm Dicke und einem Durchmesser von 20 mm läßt sich die Zugfestigkeit bei Schneidenkörper mit einem Schneidenradius von 0,35 mm aus dem Meßwert mittels der empirischen NäherungsformelWith this test device, the tensile strength of the test object can be determined in a simple way via the wedge compressive strength. For circular test plates made of gray cast iron (whose tensile strengths are 14 to 40 kp / mm ² ) with a thickness of 6 to 7 mm and a diameter of 20 mm, the tensile strength for cutting bodies with a cutting radius of 0.35 mm can be determined from the measured value using the empirical approximation formula

a_B = 1,88 PIF = 6,9 kp/mm² a _B = 1.88 PIF = 6.9 kgf / mm ²

errechnen, wobei P die Bruchlast, ausgedrückt in kp und F der Querschnitt des Prüfplättchens in mm² ist.Calculate, where P is the breaking load, expressed in kp and F is the cross-section of the test plate in mm ² .

Die erzielbare Genauigkeit des erfindungsgeniäßen Prüfgerätes liegt bei mittleren Fehlern von + 1,1 kp/mm², d. h., daß beim Messen großer Serien 68% aller Einzelwerte innerhalb dieses Bereiches liegen. Für 95 °/o der Messungen ist der Fehlerbereich + 2,2 kp/mm². Dieser Fehlerbereich ist für diese Messungen zulässig, da bei der direkten Zugfestigkeitsbestimmung mittels Prüfstäben der Fehlerbereich ebenfalls in dieser Größenordnung liegt.The achievable accuracy of the test device according to the invention is mean errors of + 1.1 kp / mm ² , ie that when measuring large series, 68% of all individual values are within this range. For 95% of the measurements the error range is + 2.2 kp / mm ² . This error range is permissible for these measurements, as the error range is also in this order of magnitude when the tensile strength is determined directly using test rods.

Der Gegenstand der Erfindung wird an Ausführungsbeispielen erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Fig. 1 zeigt ein Kerbdruck-Prüfgerät gemäß der Erfindung und die F i g. 2 eine abgeänderte Ausführung dieses Gerätes. Die F i g. 3 zeigt eine Vorrichtung zum Einlegen des Prüfplättchens in das Gerät im Aufriß, die F i g. 5 die gleiche Vorrichtung im Grundriß und die F i g. 4 diese Vorrichtune in der Seitenansicht.The subject matter of the invention is explained using exemplary embodiments shown in the drawings are shown. FIG. 1 shows a notch pressure testing device according to the invention and FIGS. 2 one modified version of this device. The F i g. 3 shows a device for inserting the test wafer in the device in elevation, FIG. 5 shows the same device in plan and FIG. 4 this device in side view.

Auf einer Grundplatte 1 ist ein Zylinder 2 aufgesetzt in dem ein Auflager 3 befestigt ist. Dieses Auflager besitzt an seiner Stirnfläche eine rechtwinkelige Nut zur Aufnahme eines primatischen, im Querschnitt quadratischen Schneidenkörpers 4. Über dem Auflager ist im Zylinder ein längsverschiebbarsr Stempel 5 angeordnet, dessen untere Stirnfläche eine rechtwinkelige Nut zur Aufnahme eines oberen prismatischen Schneidenkörpers besitzt. Die beiden ίο übereinanderliegenden Schneidenkörper 4 und 6 sind derart ausgerichtet, daß die Ebenen, die durch die vertikalen Querschnittsdiagonalen gehen, völlig übereinstimmen und mit der Längsachse des Prüfgerätes zusammenfallen. Zur sicheren axialen Führung im Zylinder besitzt der Stempel 5 eine große Länge und zur Verhinderung eines Verdrehens des Stempels Führungsnuten 23, in die eine Feder 7 eingreift. Der Stempel ist über eine Kopfschraube mit einer Druckplatte 8 verbunden. Zwischen den Stirnflächen des Zylinders und der Druckplatte sind Dämpfungsringe 9 eingesetzt, um den Stempel nach dem Durchtrennen des Prüfplättchens elastisch abzufangen. Zur Durchführung einer Keildruckprüfung wird zwischen den Schneidkanten der übereinanderliegenden Schneidenkörper das Prüfplättchen 10 eingelegt. Zur leichteren Durchführung der Druckprüfung wird das Prüfplättchen mittels einer Einlegevorrichtung in das Prüfgerät eingebracht. Diese Einlegevorrichtung besteht aus einer Platte 11, die an ihrer Unterseite eine im Querschnitt keilförmige Nut 12 besitzt, deren gedachte Spitze die Oberfläche der Vorrichtung überragt. Auf die Oberfläche ist eine Blattfeder 13 mit einem Schlitz 14 derart aufgelegt, daß der Schlitz mit der öffnung an der Oberfläche der Vorrichtung übereinstimmt. Über die Blattfeder ist das Prüfplättchen 15 aufgelegt.A cylinder 2 in which a support 3 is attached is placed on a base plate 1. This support has a right-angled groove on its end face to accommodate a primatic, in cross-section square cutter body 4. Above the support, there is a longitudinally displaceabler in the cylinder Arranged punch 5, the lower face of which has a right-angled groove for receiving an upper has prismatic cutting body. The two cutting bodies 4 and 6 lying one above the other are aligned so that the planes that go through the vertical cross-sectional diagonals completely coincide and coincide with the longitudinal axis of the test device. For safe axial guidance in Cylinder, the punch 5 has a great length and to prevent the punch from twisting Guide grooves 23 in which a spring 7 engages. The punch is over a head screw with a pressure plate 8 connected. Damping rings 9 are inserted between the end faces of the cylinder and the pressure plate in order to secure the stamp after it has been severed to catch the test plate elastically. To carry out a wedge pressure test, between The test plate 10 is inserted into the cutting edges of the cutting bodies lying one above the other. For the easier The pressure test is carried out by inserting the test plate into the Test device introduced. This insertion device consists of a plate 11 which has a on its underside Has a wedge-shaped groove 12 in cross section, the imaginary tip of which protrudes beyond the surface of the device. A leaf spring 13 with a slot 14 is placed on the surface in such a way that the slot with corresponds to the opening on the surface of the device. The test plate is over the leaf spring 15 launched.

Der Vorgang bei der Durchführung einer Prüfung ist etwa folgender:The process of performing an exam is roughly the following:

Die Einlegevorrichtung wird bis zu einem Anschlag in das Prüfgerät derart eingeführt, daß die Grundplatte 11 mit der keilförmigen Nut 12 auf dem Schneidenkörper 4 aufsitzt und die Schneidenkante aus dem Schlitz 14 der Blattfeder 13 hervorragt. Nun wird das Prüfplättchen 10 auf die Blattfeder 13 aufgelegt und anschließend der Stempel 5 so weit gesenkt, bis auch die Schneidenkante des oberen Schneidenkörpers 6 auf dem Plättchen aufsitzt, wodurch das Plättchen von den Schneidenkanten 4 und 6 geklemmt wird.The insertion device is inserted up to a stop in the test device in such a way that the Base plate 11 with the wedge-shaped groove 12 rests on the cutting body 4 and the cutting edge protrudes from the slot 14 of the leaf spring 13. The test plate 10 is now placed on the leaf spring 13 and then the punch 5 is lowered until the cutting edge of the upper Cutting body 6 rests on the plate, whereby the plate from the cutting edges 4 and 6 is clamped.

Nun kann die Einlegevorrichtung durch Zusammendrücken der Blattfeder ausgezogen werden, ohne das Plättchen zu verschieben. In der Folge kann zur Durchführung der Prüfung der Stempel 5 gesenkt und der Druck ermittelt werden, der beim Trennen der Plättchen auftritt.Now the insertion device can be pulled out by compressing the leaf spring without to move the tile. As a result, the stamp 5 can be lowered to carry out the test and determining the pressure which occurs when the platelets are separated.

Die Fig. 2 stellt eine abgeänderte Ausführung des Prüfgerätes der F i g. 1 dar. Sie zeigt eine Grundplatte 1 mit dem Zylinder 2 und das Auflager 3 mit dem Schneidenkörper 4 sowie den Stempel 5 mit dem Schneidenkörper 6. Nächst der oberen Stirnfläche des Stempels ist eine Ringnut für die Aufnahme eines Dichtungsringes 16 vorgesehen. Über dieser Stirnfläche des Stempels ist ein hydraulisches Druckmedium 17, z. B. öl, eingebracht. Dieser Raum ist über einen Kanal 18 mit einem Manometer 19 verbunden. Über dem Hydraulikmedium ist im Zylinder ein Kolben 20 angeordnet, der zur Abdichtung des Hydraulikraumes mit einem Dichtungsring 16 ver-FIG. 2 shows a modified version of the testing device of FIG. 1. It shows a base plate 1 with the cylinder 2 and the support 3 with the cutting body 4 and the punch 5 with the Cutting body 6. Next to the upper face of the punch is an annular groove for receiving a Sealing ring 16 is provided. A hydraulic pressure medium is located above this end face of the ram 17, e.g. B. oil, introduced. This space is connected to a pressure gauge 19 via a channel 18. Above the hydraulic medium, a piston 20 is arranged in the cylinder, which is used to seal the Hydraulic chamber with a sealing ring 16

sehen ist. Der Kolben ist mit einer Spindel 22 verbunden, die ein Handrad oder eine Kurbel 22 trägt. Zur Durchführung der Prüfung wird nach dem Einlegen des Prüf plättchens zwischen die Schneidenkörper 4 und 6 in der bereits geschilderten Art die Kurbel 22 und die Spindel 21 gedreht und damit der Kolben 20 nach abwärts bewegt. Dadurch wird da Öl zunehmend komprimiert und der Druck auf dei Stempel übertragen, bis die Sciineidenkörper da Prüfplättchen durchtrennen. Hin Schleppzeiger in Manometer zeigt den Druck an, der aufgewende werden mußte, um das Plättchen zu durchtrennensee is. The piston is connected to a spindle 22, which carries a handwheel or a crank 22. The test is carried out after inserting the test plate between the cutting body 4 and 6 in the type already described Crank 22 and the spindle 21 rotated and thus the piston 20 moves downwards. This becomes there Oil is increasingly compressed and the pressure is transferred to the stamp until the silk body is there Cut through the test plate. The drag pointer in the manometer shows the pressure that is being used had to be to cut through the plate

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Test device for the indirect determination of the tensile strength of materials by determining S the wedge compressive strength, the wedge compressive strength of a test plate by the after its onset of pressure exerted between two cutting edges is determined by means of a Test device containing supports and a stamp, characterized in that

in the support (3) and the punch (5) each a prismatic, a square cross-section having cutting edge body (4 and 6), which has cutting edges on its edges for testing, is used in such a way that the planes of symmetry of the cutting edges in use are aligned and lie in the vertical axis of the tester that the cutting edges are slightly rounded and have a cutting edge curvature radius of 0.3 to 0.4 mm.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cutting body (4 and 6) consist of hard metal.

3. Testing device according to claim 1, characterized in that the cutting body (4 and 6) fastened, preferably glued, in right-angled grooves of the support (3) or of the stamp (5) are.

4. Test device according to one of the preceding claims, characterized in that for precise axial guidance and to secure against rotation of the punch (5) and possibly the support (3) is or are guided in the cylinder with a groove (23) and tongue (7).

5. Testing device according to one of the preceding claims, characterized in that for Insertion of the test plate (10) into the test device with one to rest on the cutter body (4) suitable, wedge-shaped groove (12) provided insertion device is provided, which for Holding the plate (10) is used, and that a spring on the surface of the insertion device (13) is attached with a slot (14) which serves to receive the cutting edge.