DE2016118C3

DE2016118C3 - Verfahren zur Messung von Eigenspannungen in Bauteilen des Maschinen- oder Apparatebaues und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2016118C3
Application number: DE2016118A
Authority: DE
Inventors: W Bohm; H Wolf
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1970-04-04
Filing date: 1970-04-04
Publication date: 1978-09-28
Also published as: GB1351859A; DE2016118B2; JPS539112B1; FR2089129A5; AT315533B; SE373941B; DE2016118A1; CH554538A; US3765230A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Eigenspannungen in Bauteilen des Maschinenoder Apparatebaues, wie Rotoren, Scheiben, Balken, Behältern oder Gehäusen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Messung von Eigenspannungen, d. h. Spannungen in Bauteilen, die ohne Einwirkung von äußeren Kräften und Momenten auftreten, werden im allgemeinen zerstörungsfreie oder teilweise zerstörende Verfahren angewendet, bei denen Bohrungen oder Einschnitte an den zu untersuchenden Bauteilen vorgenommen werden. Dabei isi es bei dem Bohrlochverfahren nach Mathar (Zeitschrift »Meßtechnische Briefe« der Fa. Hottinger Baldwin Meßtechnik, März 1968, S. 37 bis 42) bekannt, an der Stelle des Bauteils, an dem die Eigenspannungen bestimmt werden sollen, ein Loch zu bohren, dessen Durchmesser und Bohrtiefe sich nach der Probendicke richtet. Durch diese Bohrung wird ein Teil der im Material

vorhandenen Eigenspannungen ausgelöst, wodurch in der Nähe des Bohrungsrandes meßbare Verformungen auftreten. Durch Messen dieser Verformungen im Bereich des Bohrloches kann dann auf die wirkenden Eigenspannungen geschlossen werden. Es müssen dazu beispielsweise durch Aufbringen von drei Dehnungsmeßstreifen, die um das Bohrloch gruppiert sind, die Dehnungen in drei verschiedenen Richtungen ermittelt werden. Bei diesem Verfahren können jedoch nur relativ kleine Dehnungsmeßstreifen verwendet werden, da nur in der unmittelbaren Umgebung des Bohrloches die weitgehende Analogie zwischen der Differenzdehnung und den ausgelösten Eigenspannungsanteilen besteht. So wird in einer anderen Literaturstelle (K. F i η c k : »Grundlagen und Anwendungen des Dehnungsmeßstreifens«, 1952, Verlag Stahleisen Düsseldorf, S. 187 bis 199) empfohlen, bei dem Bohrlochverfahren nach M a t h a r mit Dehnungsmeßstreifen möglichst kurzer Meßlänge zu arbeiten und diese in unmittelbarer Nähe des Lochrandes in drei radialen Richtungen aufzukleben. Darüber hinaus muß bei dem Bohrlochverfahren nach M a t h a r relativ tief gebohrt werden, um Rückwirkungen der nicht angebohrten Werkstückschichten zur Meßstelle zu vermeiden. Ferner können in unmittelbarer Nähe des Bohrlochrandes durch große Spannungsgradienten unter Umständen plastische Verformungen auftreten.

Bei einem von R. Gunnert entwickelten Verfahren (R. Gunnert, Dissertation, 1955. Verlag Almquist und Wiksell, Stockholm. S. 23 bis 30) werden in Platten und plattenförmige Werkstücke unter Zuhilfenahme einer tragbaren Ringfräseinrichtung 6 bis 8 mm tiefe Ringnuten eingebracht, wobei der Durchmesser des stehenbleibenden Kingkernes ungetan r Io mm beträgt. Es sind aber aucu schon Kmgnuicn mit Durchmessern von Λ) mm bekanntgeworden, weiche ebeniails nut hilie von tragbaren Kingiraseinrichtungen hergestellt werden (Zenschrüt »Das Industriebau«, Okt. 1961, S. 655 und 656). Die durch das Auslösen der Eigenspannungen bewirkten Veriormungt-n an der Oberfläche des stehenbleibenden Kingkeines weraen in vier Richtungen aurch Dehnungsmeßstreifen oder durch mechanische Meßgeräte erfaßt, worauf mit Hilfe der erfaßten Meßwerte unter Anwendung des Mohrschen Spannungskreises und des einfachen zweidimensionalen Hookeschen Gesetzes die über die gesamte Tiefe der Ringnut als konstant zugrundegelegten Hauptspannungen O₁ und o₂ nach Größe und Richtung berechnet werden. Das V erfahren nach Gunnert erlaubt also keine tiefenabhängige Bestimmung der Eigenspannungsverteilung. Außerdem kann dieses Verfahren zu falschen Ergebnissen führen, wenn sich die Hauptspannungen mit zunehmender Tiefe nach Größe und/oder Richtung ändern.

Aus der eingangs genannten Literaturstelle (Zeitschrift »Meßtechnische Briefe« der Fa. Hottinger Baldwin Meßtechnik, Mäiz 1968, S. 37 bis 42) ist auch das Verfahren nach Vancrombrugge und Kelsey bekannt, nach dem der Eigenspannungsverlauf über die Probendicke bestimmt wird. Bei diesem Verfahren wird im wesentlichen schichtweise gebohrt und die Dehnungsänderungen in der Nähe des Bohrlochrandes entsprechend den jeweiligen Vertiefungen gemessen. Dieses erweiterte Bohrlochverfahren dient gemäß Kelsey zur Ermittlung des in jeder Schicht herrsche.iden zweiachsigen Eigenspan nungszustandes, wobei die Dehnungen e_x, c_y, die Eigenspannungen o_x, o_y und die Umrechnungsiunklionen K₁, K₂ für beliebige, aufeinander senkrecht stehende Richtungen ermittelt werden. Für dieses Verfahren gelten jedoch ebenfalls die für das Verfahren nach M a t h a r aufgezeigten Nachteile.

Bei teilweise zerstörenden Verfahren ist es aus der eingangs genannten Litcraiurstelle (Teilschritt »Meßlechnischc Briefe« der Fa. Hottinger Baldwin MeB- technik, März 1968, S. 37 bis 42) ebenfalls bekannt, mn einer vollständigen Auslösung der Eigenspannungen zu arbeiten, indem ein Teilstück aus dem Prülling ausgeschnitten wird. Das ausgeschnittene Stück nimmt dann einen spannungsfreien Zustand an,

•5 so daß die dem Eigenspannungszustand entsprechenden Verformungen vollständig meßbar sind. Dazu müssen kreisförmige Stücke aus dem plattenförmigen Werkstück ausgefräst und auf die auszuschneidende Stelle eine dreiteilige Rosette aus Dehnungsmeß streifen geklebt werden. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nur für relativ flache, plattenförmige Bauteile.

Zu den teilweise zerstörenden Verfahren gehört

auch die Ringmethode nach M i 1 b r a d t, welche in der bereits genannten Literaturstelle von K. F i η c k

^a5 beschrieben wird. Nach dieser Methode werden drei Dehnungsmeßstreifen innerhalb eines Ringes am Meßstellenrand auf die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes geklebt, worauf der Ring vollständig ausgebohrt und die dabei ausgelöste Dehnung ge messen wird. Hierbei kann vorausgesetzt werden, daß der ausgebohrte Ring vollständig spannungsfrei ist. Die Ringmethode nach M i I b r a d t eignet sich jedoch ebenfalls nur für relativ flache, plattenförmige Bauteile.

Es sind darüber hinaus auch Verfahren bekanntgeworden, bei denen am zu untersuchenden Bauteil entsprechende Materialzugaben in Form von Anformungen oder Nocken beim Guß vorgesehen werden, und die zur Auslösung der in ihnen herrschenden

♦° Eigenspannungen vom übrigen Bauteil abgetrennt werden müssen. (Sogenanntes Nockenverfahren nach B Q h 1 e r und Mitarbeiter; vgl. Zeitschrift »GieSsrci, techn.-wiss. Beih.«, 1966, Heft 3, S. 179 bis 187.) Dieses Verfahren arbeitet zwar hinsichtlich des Werk- Stückes zerstörungsfrei, seine Genauigkeit und prak tische Anwendbarkeit sind jedoch begrenzt. Fernei bedeutet diese Materialzugabe in Form der Nocken oder Warzen einen zusätzlichen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand. Außerdem kann das Verformungsgeschehen bei Vergütungs- und Abkühlvorgängen in den vorkragenden Nocken, die ein« größere Angriffsfläche pro Volumen als der eigentliche Bauteil aufweisen, abweichend von dem Verformungsgeschehen des eigentlichen Bauteils sein, so daß untci Umständen die Analogie zwischen dem Eigenspannungszustand im Nocken und dem im dgcntlicheti Bauteil beeinträchtigt werden kann.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgab« zugrunde, ein praktisch zerstörungsfreies Verfahre«

zur Messung voc Eigenspannungen anzugeben, da: genauer und einfacher in der Anwendung ist als da; Nockenverfahren und das Bohrlochverfahren. Be dem neuen Verfahren sollen insbesondere keine gesonderten Materialzugaben benötigt werden, die Ge-

⁶S nauigkeit soü aber auch weit besser als beim Bohrlochverfahren sein, und es soll die Notwendigkeit entfallen, Scheibenstücke aus der Werkstückoberfläch« herauszuschneiden.

7 8

Es wird dabei ausgegangen von einem Verfahren Die Vorrichtung zur Durchführung des anmeldungs-

zur Messung von Eigenspannungen in Bauteilen des gemäßen Verfahrens unter Verwendung von Deh-

Maschinen- oder Apparatebaues, bei denen der Bau- nungsmeßstreifen besteht erfindungsgemäß darin, daß

teil mit Ausnehmungen begrenzter Oberfläche und die in etwa einen Rechteckgrundriß aufweisenden

Tiefe versehen wird und die sich dadurch ergebenden 5 Meßstreifen mit ihrer Längs- und Symmetrieachse

Dehnungen de_z -abhängig von der Tiefe ζ der Aus- durch den Mittelpunkt des Ringkerns laufen,

nehmungen, die den durch das Anbringen der Aus- Weitere Ausgestaltungen des crfindungsgcmäßcn

nehmungen freigemachten Eigenspannungsteilen ana- Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung

log sind, durch Dehnungsmeßelemente an den die des Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrie-

Ausnehmungen begrenzenden Materialschichten ge- ίο ben und in der Figurenbeschreibung näher erläutert,

messen und die — bei gegebener Meßstellengeometrie Das Verfahren und die Vorrichtung zum maß-

sowie Art und Anordnung der Meßelemente — von gerechten Einarbeiten der Ringnuten sind im folgenden

der Ausnehmungstiefe abhängige Abklingfunktion an Hand von mehreren Prinzipsskizzen, Diagrammen

und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei

K = f( F* ¹ ^de'*-\ »5 ^zeiS^l

\ σ * ' dz ι F i g. 1 a das Prinzin des Verfahrens an Hand des

einachsigen Eigenspannungszustandes einer im Grund

ermittelt werden, mit deren Hilfe die den gemessenen und Aufriß im Ausschnitt dargestellten Scheibe, die Dehnungen de_z analogen, an einer beliebigen Stelle an ihrer Oberfläche an einer Meßstelle mit einem längs der Tiefenkoordinate ζ des Bauteils herrschende ao Dehnungsmeßstreifen versehen ist,
Eigenspannung F i g. 1 b ein Diagramm, in welchem in qualitativer / l de_z\ Darstellung über der z-Koordinate (Abszissenachse) ^ff*(^z) =/|£. —--3 ,1 verschiedene zur Ermittlung der Eigenspannung in ^ ^z ' dem Bauteil nach Fig. la ermittelte Größen aufermittelt wird. as getragen sind, und zwar die gemessene Oberflächen-

Die Erfindung besteht dabei darin, daß in Original- dehnung e_z, die Abklingfunktion K_z, die Ableitung

messungen am zu untersuchenden Bauteil nach Ab- der Dehnung d e_z\dz, und die an einer beliebigen

tragen von Materialschichten der Tiefe dz, die die mit Stelle längs der Tiefenkoordinate ζ der Scheibe herr-

Dehnungsmeßelementen versehene Meßstelle um- sehende Eigenspannung σ_ζ (ζ),

schließen, die Oberflächendehnungen d t_z des stehen- 30 Fig. Ic schematisch im Grundriß und Ausschnitt bleibenden Meßstellenkerns gemessen werden und in eine Eichmaterialprobe für einen ebenen Eichversuch einem einmaligen Eichversuch an einer Eich-Material- mit einer Nut in einem gleichförmigen Spannungsfeld, probe unter Anlegen einer äußeren Kraft P, durch welcher zur Ermittlung der Abklingfunktion K_z füi die σζ* bestimmt ist und unter Verwendung derselben die Messung gemäß F i g. 1 a dient,
Meßstellengeometrie durch gleiches schichtweises Ab- 35 F i g. Id die bei einer Eichanordnung nach F i g. Ic tragen und jeweiliges Messen der Oberflächendeh- aufgenommenen Oberflächendehnungen ε_ζ* in Ahnungen«/ε₂* des Kerns und der zugehörigen Schicht- hängigkeit von der Einstechtiefe Z, wobei drei vertiefen dz die Abklingfunktion K₁ ermittelt wird. schiedene e₂»-Kurven in Abhängigkeit von drei ver-

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreich- schiedenen Zugspannungen σ_ζ* bzw. auf die Eichbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß mit 40 materialprobe aufgebrachten Zugkräften P* aufge einer erheblichen Genauigkeit auf schnelle und ein- nommen sind,

fache Weise beliebige Oberflächeneigenspannungen F i g. 1 e in einem weiteren Diagramm den Verlaul des zu untersuchenden Bauteiles ermittelt werden der Abklingfunktion K_z abhängig von der Einstechkönnen. An dem zu untersuchenden Bauteil sind tiefe z, welche durch Umrechnung aus dem Diagramrr keinerlei Vorausplanungen oder Vorarbeiten erforder- 45 der F i g. 1 d ermittelt worden ist,
lieh. Es muß lediglich an der zu untersuchenden Meß- F i g. 2a das eigentliche Meßprinzip des Ring stelle Material von etwa 1 bis 3 mm Tiefe auf einem Kern-Verfahrens im Grundriß, wobei in dem im Aus Abstand bzw. Durchmesser von etwa 25 mm zur schnitt dargestellten Bauteil ein zweiachsiger Eigen Verfügung stehen. Das Verfahren ist sowohl für ebene spannungszustand mit beliebigen Hauptspannungs Oberflächen als auch für gekrümmte Oberflächen 50 richtungen herrscht und die Meßstelle eine um einer anwendbar, wobei bei Durchmessern von Rotor- Ringkern mit Dehnungsmeßstreifen-Rosette gelegt« körpern größer als etwa 1000 mm eine Korrektur Ringnut aufweist,

der Meßergebnisse praktisch nicht erforderlich ist. F ig. 2 b den Schnitt längs der Ebene Ilfc-IIi» au!

Durch stufenweises Einfräsen ist es mit dem Ver- F i g. 2a,

fahren möglich, auch ungleichmäßige Eigenspannungs- 55 F i g. 2c in im Vergleich zu F i g. 2b vergroßertei

Verteilungen über eine gewisse Tiefe des Bauteils zu Darstellung und schernatisch die Zuordnung dei

bestimmen. Das Verfahren gilt für bekannte und un- Richtungen und Winkel der Dehnungsmeßstreifet

bekannte Hauptspannungsrichtungen. in der Ebene ζ = 0 zu den in der Ebene ζ = ζ herr-

Besonders zweckmäßig ist dabei, wenn bei der sehenden Eigenspannungen. Dieses Schema dient zui

Originalmessung und beim Eichversuch die Deh- 60 Ableitung der Grundgleichungen des zweiachsiger

nungsmeßelemente auf einer kreisförmigen Meßstelle Eigenspannungszustandes,

angeordnet und um letztere kreisringförmige Material- F i g. 2d in einem Koordinatensystem die Zuschichten abgetragen und die Oberflachendehnungen Ordnung der Meßrichtungen α, b, c zur Richtuni des stehenbleibenden Ringkerns und die zugehörigen der Hauptspannung σ_χ — Omax, entsprechend dei Ringnuttiefen bzw. Schichttiefen jeweils gemessen 65 Meßstellengeometrie nach F i g. 2 a,
werden. Hierbei stellt der Ringkern eine günstige Fig. 2e ein Diagramm, in welchem (in Verbin-Raumform für die Meßstellenanordnung dar, und dung mit der Eichung) Ober der Einstechtiefe bzw die Ringnut läßt sich leicht einarbeiten. Koordinate Z qualitativ die zur Ermittlung der Eigen

spannungen eines zweiachsigen Eigenspannungszu- Oberfläche der Scheibe I auf, und fräst im Absland D

Standes interessierenden Größen aufgetragen sind, je eine Nut der Breite / und der Tiefe z, so mißt man

und zwar die Abklingfunktionen K₁, K₂, die in dem j_m Dehnungsmeßstreifen — nachfolgend vereinfacht

Eichversuch simulierte Haupteigenspannung _a|_s dms bezeichnet — eine Dehnung r_z. Diese Deh-

_a * __ _σ * ⁵ nungfj ist in erster Linie eine Funktion der Größen z,

¹ D, Ci₁ (die in der Scheibe I in der Nuttiefe ζ und über

die im Eichversuch gemessenen Dehnungen e„* und _die Schichtdicke dz vorhandene Eigenspannung) und

E_b* sowie die Ableitungen der letztgenannten beiden _E (Elastizitätsmodul des Bauteilwerkstoffes). Ganz

Größen nach z, d, h, άε_α*\άζ und de_b*\dz, allgemein kann man aus Gleichgewichtsgründen

Fig. 2f eine Eichmaterialprobe für den räum- io folgenden Ansatz machen:

liehen Eichversuch zur Ermittlung der Abklingfunk- _{Wenn in der Tiefe} _z _{in e}j_{nem noch nicnt ange}. tionen, wobei letztere für die Auswertung einer mit stochenen Bereich dz die vorerwähnte mittlere Eigender Meßstellenanordnung nach F i g. 2a durchge- spannung a_z vorhanden ist, so erhält man beim Ausführten Messung erforderlich sind, f_räsen dieses Bereiches dz in dem DMS eine Ober-

F ig. 2g ein Diagramm, in welchem die im Eich- 15 flachendehnungi/^, wobei in erster Näherung d t:_z

versuch gemessenen Oberflächendehnungen ε_ο* und proportional dem Produkt a_z · dz ist. In Anlehnung

Eb*. d. h. die Längs- und die Querdehnungen über _ _n ., ,

der Einstechtiefe aufgetragen sind, ^{an das} Hookesche Gesetz e = _£ g.lt damit:

F i g. 2h ein Diagramm, in welchem die aus 1

Fig. 2g abgeleiteten Abklingfunktionen K₁ und K₂, 20 de._z ^ K_z ■ ■ (T₁ · d ζ (1)
abhängig von der Einstechtiefe, aufgetragen sind,

Fig. 3a im Aufrißquerschnitt und in einem Vor- Für den nachfolgend als Abklingfunktion bezeich-

stadium die für eine Meßstellenanordnung gemäß neten Faktor K_z gilt allgemein, daß er bei gegebener

Fig. 2a gewählte Anbringungsart der Dehnungs- Meßstellengeometrie von der Ausnehmungstiefez

meßstreifen und besonders günstige Abmessungen; »5 abhängig ist. Die Meßstellengeometrie ist charakteri-

der Dehnungsmeßstreifen-Träger ist auf eine Kleb- siert durch den Ausnehmungsgrundriß, die verwen-

stoffschicht aufgebracht, deten Meßelemente und die getroffene Meßelement-

F ig. 3 b die Meßstellcnanordnung nach Fig. 3a, anordnung, d.h. im vorliegenden Falle durch die

wobei jedoch noch eine Schutzschicht und hierauf Größen D, /, sowie Type und Anordnung der Deh-

ein Lötstützpunktträger auf die Dehnungsmeßstreifen 30 nungsmeßstreifen. Man kann deshalb schreiben:

aufgebracht sind; das Schneidwerkzeug ist ange- /T₂ =/(z, D,/, Type und Anordnung der DAiS (2)

deutet, Die Abklingfunktion ist also in der gewählten

F i g. 3c die Meßstellenanordnung gemäß F i g. 3 b Dajstellung keine Funktion der Eigenspannung a_z

in Draufsicht in vereinfachter Darstellung, und des gewählten Werkstoffes. Bei gleicher Meß-

F i g. 4a eine vorteilhafte Vorrichtung zum maß- 35 Stellengeometrie gelten deshalb im Eich- und Originalgerechten Einarbeiten einer Ringnut um eine kreis- versuch dieselben /G-Kurven mit den aus dem Diaförmige Meßstelle, geeignet zur Durchführung des gramm der F i g. 1 b erkennbaren Zusammenhängen, erfindungsgemäßen Verfahrens, in einem Schnitt längs Die Abklingfunktion K_z muß im Eichversuch erder Ebene IVa-I νΌ aus F i g. 4c, mittelt werden, damit aus obiger Formel 1 bei be-

F ig. 4b die mit der Vorrichtung nach F i g. 4a 40 kannten Werten für ζ, ε_ζ bzw. dt_z, dz, £ die Eigenzusammenwirkende Spanneinrichtung, spannung a_z an einer bestimmten Stelle ζ ermittelt

F i g. 4c eine teilweise Außenansicht der Vorrich- werden kann. Will man die Größe der Eigenspannung

tung gemäß F i g. 4a im Aufriß, zum Teil im Schnitt, nur an einer bestimmten Stelle ermitteln, so würde

F i g. 4d eine Seitenansicht der Spanneinrichtung es an sich genügen, den Wert der Funktion K_z für

nach Fig. 4b, 45 diese eine Einstechtiefe zu ermitteln und dement-

F i g. 4e die Gesamtansicht der in der F i g. 4a, sprechend im Originalversuch nur eine Größe ζ und 4c dargestellten Vorrichtung mit befestigter Hand- die zugehörige Dehnung e_z zu messen. Praktisch ist bohrmaschine und in Stellung gebracht auf der es jedoch erwünscht, den Verlauf der Oberflächenäußeren Oberfläche eines Rotor-Rohlings für Turbo- eigenspannung innerhalb einer gewissen Tiefe festgeneratoren, 50 zustellen, so daß stufenweise die in F i g. 1 a darge-

F i g. 4f schließlich den Lagerbock der Vorrich- stellten Nuten 2 vergrößert werden, was durch die

tung nach F i g. 4e, vergrößert und bei herausgenom- eingetragene Materialschieht 2' mit der Stärke dz

mener Stellhülse, wobei die installierte Meßanordnung zum Ausdruck gebracht ist. Es werden also im Ori-

der Dehnungsmeßstreifen ersichtlich ist. ginalversuch Nutschichten der jeweiligen Stärke dz

aw ν α r a 1 · u „™„ ⁵⁵ stufenweise abgetragen, und es wird nach dem je-

Ableitung der Gmndgle,chungen. ^^ _Abtra|_en J_{5 Dehnung e>>
die Nuttiefe} _z _bz^.

Einachsiger Eigenspannungszustand. _die _Tiefe _{der gerade} abgetragenen Schicht dz gemessen. Zur Erläuterung des Meßprinzips und der theoreti- Entsprechend wird im Eichversuch gemäß den Fig. Ic, sehen Grundlagen sei angenommen, daß in der 1 d vorgegangen. F i g. 1 c zeigt eine scheibenförmige Scheibe 1 in Fig. la ein einachsiger Eigenspannungs-^6o Eich-Materialprobe 3, welche aus einem für spanzustand herrscht. In Richtung der Tiefenkoordinate ζ nungsoptische Untersuchungen geeigneten Kunststoff, sei der dargestellte und mit σ_ζ (ζ) bezeichnete Eigen- und zwar einem Epoxidharz mit dem £-Modul Spannungsverlauf gegeben, d. h., es seien nur Span- E* ^ 3,0 -10* kp/cm² und der Querkontraktionsnungen senkrecht zu ζ vorhanden (Hauptspannungen). zahl μ.* «s 0,33 besteht. Diese im Ausschnitt darge-Die Scheibe 1 habe die Breite y\ weiche sehr klein ⁶5 stellte Eich-Materialprobe 3 wird einer äußeren Besei gegenüber ihrer Längenausdehnung x' und ihrer lastung mittels Zugkräften P* unterworfen, was über Tiefenausdehnung z. Bringt man nun einen Dehnungs- den Querschnitt zu einer gleichförmigen Zugspanmeßstreifen DMS in der dargestellten Weise auf der nung σ_ζ* führt, die wiederum eine über den Quer-

schnitt gleichmäßige Dehnung f» verursacht. Die 4. Berechnung n_:(z) aus den bekannten K₂- und Größe der Normaklehnungf,, bzw. der zugehörigen «'<■-.- _\y_erten

äußeren Belastung P* wurde geändert, um festzu- <l:

stellen, ob der Verlauf der zu ermittelnden Abkling-

funktion K_z (vgl. F i g. Ie) von der absoluten Größe 5 Ableitung der Grundgleichungen;

der Normaldehnungf,, abhängt. In F i g. 1 d sind zweiachsiger F.igenspannungszustand

drei verschiedene äußere Belastungen, ausgedrückt

durch ihre Normaldehnungen *·„ 226 μί), 465 μϋ Das an Hand der F i g. I a bis I b erläuterte Ver-

und 700 μθ zugrunde gelegt. Die Bezeichnung \W ^ fahren zur Bestimmung eines einachsigen Eigenspan-Mikrodehnung ist in der Spannungsoptik üblich; io nungszustandes läßt das Grundprinzip des erfindungshierbei entsprechen 1000 μO einer Zugspannung von gemäßen Verfahrens zwar deutlich erkennen, tritt 20 kp/mm^s bei Stahl und einer Zugspannung von _a|_Der j_{n se}iner Bedeutung zurück gegenüber dem Ver-0,3 kp/mm^a bei Kunststoff im einachsigen Span- fahren zur Bestimmung eines mehrachsigen Eigennungszustand. Die Meßstellengeometrie beim Eich- spannungszustandes, da letzterer in den meisten versuch ist genauso wie beim Originalversuch gemäß 15 Fällen bei den wirklichen Bauteilen des Maschinen-F i g. 1 a; auch jetzt werden stufenweise nacheinander _otj_er Apparatebaues, wie Rotoren, Scheiben, Balken, Matenalschichten der Stärke dz abgetragen und die Gehäusen od. dgl. auftritt. In diesen Bauteilen herrscht zugehörigen Dehnungen mittels DMS gemessen. Diese nämlich im allgemeinen ein dreiachsiger Eigenspan-Dehnungen sind mit e_z* bezeichnet, um zum Aus- nungszustand, wobei angenommen werden kann, daß druck zu bringen, daß es sich hierbei um Dehnungen »o _in j_{er Näne} f_rej_er oberflächen eine Hauptspannung des Eichversuches handelt. Aus der oben angegebenen ;„ _erster Näherung senkrecht zur Oberfläche liegt. Formel 1 ergibt sich, daß man nach durchgeführtem |_n Ebenen parallel zur Oberfläche herrscht dann ein Eichversuch die Abklingfunktion K_z ermitteln kann zweiachsiger Spannungszustand mit im allgemeinen nach der Formel beliebigen Hauptspannungen und Hauptspannungs-

E* dez* ^a5 richtungen. Zur vollständigen Bestimmung eines

Ks ~ - ^- (2a) solchen zweiachsigen Spannungszustandes muß bei

^σζ bekannten Hauptspannungsrichtungen in zwei und

bei unbekannten Hauptspannungsrichtungen in drei

Hierbei sind im Eichversuch bekannt bzw. zu Richtungen gemessen werden. In bevorzugter Ausmessen die Größen 2, E*, a_z*, ε_ζ*, und abzuleiten 30 führung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird desist die Größe dε_ζ *\dz. Es kann deshalb der Verlauf _ha|_{b gem}äß den nachstehend erläuterten F i g. 2a der Abklingfunktion K₁ in Abhängigkeit von der _bj_{s 4}f _so vorgegangen, daß bei der Originalmessung Einstechtiefe ζ gemäß F i g. 1 b, Ie ermittelt werden. _{und beim} Eichversuch die Dehnungsmeßelemente, Die Abklingfunktion K_z ist unabhängig vom Span- allgemein mit DMS bezeichnet, auf einer kreisförmigen nungszustand bei der Eichung. Nachdem also die 35 Meßstelle 4 des räumlichen Bauteils 5 angeordnet Abklingfunktion ermittelt ist, kann man auf Grund _(vg| insbesondere Fig. 2a, 2b) und um letztere des Originalversuches, wie oben bereits angedeutet, kreisringförmige Matenalschichten der Tiefe dz abgedie Eigenspannung (T₂(Z) nach folgender Beziehung _{tragen werdern} wobei jeweils die Oberflächendehnunermitteln: _{gen des ste}h_enbleibenden Ringkerns 4' und die zuge-

£ dez *° hörigen Ringnuttiefen ζ bzw. Schichttiefen dz ge-

^σΛζ) = ■ -~ (3) messen werden. Der Bauteils in den Fig. 2a, 2b

^{z z} stellt den aus legiertem Stahl bestehenden Rohling

eines Turbogeneratorläufers dar, an dessen zylindri-

In dieser Formel sind alle Größen auf der rechten _scher oberfläche 5' die übliche Materialzugabe der Seite bekannt bzw. meßbar und ableitbar, d. h. z, E, 45 stärke 6 vorhanden ist. Im Tiefenbereich dieser Ma- K_z sowie ε_ζ. Der Faktor ^rfE;" kann entweder gemessen terialzugabe kann die Ringnut 7 stufenweise, d.h.

jeweils unter Abtrag eines Schichtelementes der

oder aus der Kurve ε_ζ =/(z) abgeleitet werden. Die _Tiefe _d _{um den Ringkern} 4' _gei_egt werden, nachdem vorstehend genannten gemessenen bzw. abgeleiteten _{auf der kreisförm}j_gen Meßstelle 4 die DMS installiert Großen sind qualitativ im Diagramm nach Fig. Ib 50 _{worden sind Wje} ersichtlich, sind drei einander im dargestellt, wobei entsprechend zu F ig. la, Ib das Zentrum Λ/ des Ringkernes 4' bzw. der Meßstelle 4 wandernde Schichtelementrfz, in dem die jeweils _{sich kreuzende} Dehnungsmeßstreifen/!, B und C auszulösende und zu ermittelnde Eigenspannung σ_ζ _{vorgeseheni wobei die zuge}hörigen Längs- und Symherrscht, angedeutet .st. Zusammenfassend ergeben _melrieachsen a, b, c dieser in ihren äußeren Umrissen sich die folgenden Schritte zur Bestimmung der Eigen- 55 _{jeweils e}twa einen Rechteckgrundriß aufweisenden spannungsverteilunga_z(z) im Originalwerkstoff des _Meß_sireifen durch den Mittelpunkte des Ringkerzu untersuchenden Bauteils: _nes4- ]_aufen. _Die Längs- und Symmetrieachsen α,

1. Bestimmung von K_z = /(z) in einem Eichversuch b, c sind identisch mit den gewählten drei Meßrichunter Verwendung derselben Meßstellengeometrie tungen (die deshalb erforderlich sind, weil im allgewie beim Originalversuch; meinen die Hauptspannungsrichtungen unbekannt

2. Bestimmung von e_z im Original als Funktion ^d) Hierbei stehen die Meßrichtungen α b aufder Ausstechtiefez, wobei J gemäß F ig. Ib ^^a"4^e _t ^r ^sen*™^ht\^Wf™f *^le Meßnchtungr in eine mit zunehmender Ausstechtiefe ζ sich ftetig ^ ^-^w ν ΐ ^le,^Meßnch^^un8^en ?,^u"^d *^ge'^ ändernde Oberflächendehnung ist; _6s f ^u"^{d lhr} _n ™"[ demgemäß zur Meßnchtunga

^{ö 5} bzw. b jeweils 45 betragt. Aus aen drei Mcßstreifen A,

3. Bildung von ~- (z.B. graphisch) an jeder Ä, C wird demnach eine ΟΛ/S-Rosette gebildet, welche

^dz spiegelsymmetrisch bezüglich zweier durch den Mittel-

Stelle der Funktion c_z =/(z); punktM des Ringkernes 4' laufender Symmetrie-

achsen c und d' (punktiert dargestellt) ist. Wenn, wie in F i g. 2b dargestellt, die Ringnut 7 um die Tiefe dz vertieft wird, so wird in der Meßrichtung α eine entsprechende Dehnungsän-ierungdfa mit dem Dehnungsmeßstreifen A gemessen entsprechend den in der Tiefe ζ ausgelösten Eigenspannungen σ_α. σ^, a_c. Letztere werden dabei über die Tiefe dz als konstant angenommen. Bei stufenweisem Abtrag läßt sich, wie Fig. 2b zeigt, der Verlauf der Eigenspannungσ_α(ζ) über die Tiefe ζ des Bauteils, in der Meßrichtung α »« ermitteln, wobei jedoch vorher noch entsprechende Meß- und Rechenoperationen unter Berücksichtigung des zweidimensionalen Hookeschen Gesetzes, d. h. der Querdehnungen, und ein zweidimensionaler Eichversuch durchgeführt werden müssen, was weiter unten noch erläutert wird. Entsprechendes gilt für die Meßrichtungen b. c mit ihren resultierenden Dehnungen et, und F_r bzw. Dehnimgsänderungen de^ de_r und ihren in einer bestimmten Tiefe des Bauteils herrschenden, bei einer bestimmten Ringnuttiefe ζ so ausgelösten mittleren Eigenspannungen σ& bzw. a_c. Im Eich versuch müssen, wie bereits angedeutet, Messungen zur Ermittlung der für zwei aufeinander senkrecht stehende Richtungen geltenden Abklingfunktionen K₁. K₁ durchgeführt werden. Im folgenden »5 werden zunächst die zum Verständnis der Messung und Auswertung beim Originalversuch und beim Eichversuch erforderlichen theoretischen Grundlagen erläutert.

Hierzu wird zunächst auf F i g. 2 c Bezug genommen. in welcher der Übersichtlichkeit wegen die Ringnut in der Tiefe ζ tiefer als normal dargestellt ist, damit Platz zur Darstellung des Koordinatensystems 0 in der Ebene ζ -- 0 und eines Koordinatensystems 0' in der Ebene ζ - ζ bleibt, wobei diese Koordinatensysteme aus der Ebene der Meßstelle 4 in die Papierebene herausgeklappt sind. Gleiche Teile zu Fig. 2a, 2b sind im übrigen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Voraussetzungen zur Durchführung des Ringkern-Verfahrens an dem Bauteil 7 sind, wie bereits angedeutet, die folgenden:

1. Die z-Richtung sei im gesamten untersuchten z-Bereich eine Hauptrichtung;

2. senkrecht zur Koordinate ζ herrsche ein beliebiger zweiachsiger Eigenspannungszustand, wobei als Funktion von ζ sowohl die Größe als auch die Richtung der Eigenspannungen veränderlich sein können;

3. die dritte Hauptspannung parallel zur Ko-Ordinate r sei Null bzw. ihr Einfluß auf den Spannungszustand in den Ebenen senkrecht zu ζ vernachlässigbar klein.

Gesucht ist nun ein Zusammenhang zwischen den an der Oberfläche (Ebene r = 0) gemessenen Dehnungen und den Hauptspannungen σ, = a_max, O₁ = a_m<_n in der Ebene ζ = z. Bei bekannter Hauptspannungsrichtung würde eine Messung in zwei Richtungen a, b genügen; bei unbekannter Hauptspannungsrichtung ist dagegen zusätzlich zur Bestimmung des Winkels α zwischen der Richtung der Hauptspannung σ, und einer gegebenen Bezugsrichtung an der Oberfläche eine weitere Messung in Richtung c erforderlich. Unter Berücksichtigung der Gleichung 1 erhält man die folgenden Zusammenhänge:

Gegeben sei in der Tiefe ζ im Bereich eines Schichtelementes der Schichttiefe dz ein konstanter ebener Spannungszustand in einer Ebene senkrecht zur Koordinate ζ mit den Hauptspannungen σ, = a_maz und σ, = a_mi„ sowie dem Winkel λ der Hauptrichtung 1-1 gegen die Bezugsrichtung a. Hierbei mögen die Normalspannungen σ_α, oo sowie a_c, σα in den Richtungen o, b, c, d auftreten. Diese Lokalisierung des ebenen Spannungszustandes in der Tiefe ζ auf den Ursprung des Koordinatensystems 0' ist zweckmäßig und zulässig. Die Spannungen σ_α, σ& und a_c, ad bilden dabei JR ein rechtwinkliges Achsenkreuz, wobei beide Achsenkreuze um den Winkel^ gegeneinander verdreht sind. Wird nun die Schicht dz mit der Ringbreite t in der Tiefe ζ entfernt, so entsteht in der Ebene ζ = (0) ein ebener Dehnungszustand. Im dargestellten Fall der Rotationssymmetrie des Ringkerns und unter der Annahme, daß die ausgelösten Spannungen bzw. gemessenen Dehnungen innerhalb des elastischen Bereiches bleiben, gilt:

1. Die in der Ebene ζ = (0) gemessene Dehnungsänderung de ist eine Folge der Entfernung des »Spannungsvolumens« σ ■ dz, wobei σ die jeweilige mittlere Normalspannung über der Schichtdicke dz ist.

2. Die Hauptdehnungsrichtungen in der Ebene ζ — (0) sind r>arailel zu den Hauptspannungsrichtungen in der Ebene ζ = (z)durchUrsprungO'.

3. Jede »Spannungskomponente« in einer beliebigen Richtung χ innerhalb der Ebene durch 0', d. h, σ_ζ · dz, liefert eine zugehörige »Dehnungskomponente« de_x in Richtung 3c innerhalb der Ebene durch den Ursprung 0 und außerdem über die Querdehnung eine »Dehnungskomponente« de_y in Richtung y (ebenfalls in der Ebene durch 0); χ ist dabei parallel zu χ und y senkrecht zu x.

4. Für den Zusammenhang zwischen »Spannungskomponenten« und den »Dehnungskomponenten« gilt immer die Grundgleichung (1) und für die Transformation der Spannungskomponentea_x ■ dz in die in der gleichen Richtung liegende Dehnungskomponente de._x eine andere Abklingfunktion, nämlich K₁ = K₁, als für die Transformation der Spannungskomponente a_x · dz in die Dehnungskomponente de,, der dazu senkrechten Richtung, nämlich in diesem Falle K_z = K₂.

5. Aus 1 bis 4 folgt in Verbindung mit dem zweidimensionalen Hookeschen Gesetz und dem Mohrschen Spannungskreis, daß die Ausgangsrichtung bezüglich der Hauptspannungsrichtungen beliebig sein kann.

Bestimmung der Abklingfunktionen für den
zweiachsigen Eigenspannungszustand

Die Bestimmung der Abklingfunktionen K₁ und K₁ erfolgt analog zum einachsigen Eichverbrauch (nach den F i g. 1 a und 1 b) mit der gleichen Meßstellengeometrie (gleicher Ausnehmungsgrundriß, dieselben verwendeten Meßelemente und dieselbe Meßelement-Anordnung) wie beim Originalversuch nach den Fig. 2a, 2b. Im Hinblick darauf, daß der hier vor allem interessierende Originalwerkstoff ein legierter Stahl ist, wurde als Eichwerkstoff im zweiachsigen Eichversuch gleichfalls Stahl der gleichen Querkontraktionszahl verwendet — da — wie erwähnt — K₂ von μ* abhängt und um alle möglichen Fehlerquellen hinsichtlich der Versuchstechnik auszuschließen, wie z. B. unterschiedliche Wärmeableitverhältnisse beim Fräsen. Dieser Eichstahl kann gleicher oder ähnlicher Zusammensetzung sein wie der Original-

»5 16

werkstoff, insbesondere weist er die gleiche Wärme- ε_α, Sb, e_c nach ζ und Berechnung von a_lt σ₂ und α

leitfähigkeit und Querkontraktionszahl auf. An der jeweils als Funktion von ζ und unter Zugrunde

Eichmaterialprobe wird jetzt ein zweiachsiger Span- legung der Gleichungen 18 bis 22 und der vor·

nungszustand simuliert (vgl. Fig. 2f), wobei die liegenden Original-Werkstoff-Kennwerte £ und μ

Richtung der Spannung σ_α* der Meßrichtung α mit 5 Die Auswertung kann grundsätzlich graphiscl der Richtung der außen aufgebrachten Hauptspan- und/oder rechnerisch bzw. über ein entsprechende!

nungff,* zusammenfällt. Die außen aufgebrachte, in Programm mit Hilfe eines Computers erfolgen.

Richtung der Hauptspannung σ,* fallende Belastung _ , „ ., , „ .

ist in F i g. 2f mit P* bezeichnet. Die äußere Belastung Dehnungsmeßstreifen-!nstallation

bewirkt eine gleichmäßige Nenndehnung ε« über den io Bei der getroffenen Auswahl der Dehnungsmeß-Querschnitt der Eichmaterialprobe 8 (s. sie in F i g. 2g streifen sowie der getroffenen Meßstellenanordnunj eingetragene horizontale Linie e„). Entsprechend der und -ausbildung beim Original und beim Eichversuci Tatsache, daß die Meßstellengeometrie in F i g. 2f sind folgende Gesichtspunkte maßgebend:
derjenigen der F i g. 2a, 2b entspricht, ist in Fig. 2f 1. Der Dehnungsmeßstreifen-Träger, d. h. die Korn-

die Ringnut mit 7, der Ringkern mit 4', der Ringkern- 15 bination der drei sich kreuzenden Dehnungsmeßdurchmesser wiederum mit D und die Ringnutbreite streifen, sollte möglichst kleine Abmessungen unc mit / bezeichnet. Die Dehnungsmeßstreifen der Meß- eine runde Form aufweisen, da die Einstechtiefe von: stelle 4 sind nicht näher in Fig. 2f dargestellt; sie Kerndurchmesser abhängt, mit anderen Worten: je sind so wie in Fig. 2a angeordnet und ausgebildet. kleiner der Ringkerndurchmesser um so besser ist be: Mit den Dehnungsmeßstreifen A und B werden somit 20 gegebener Ringnuttiefe der Auslösungsgrad,
die Dehnungen de_a* — άε_λ*, de/, = i/e₂* gemessen, bzw. 2. Die die Dehnungsmeßstreifen zusammenhaltende

die Summendehnungen e„* =—<fe_o* und «6* = 2'cfei,*. Trägersubstanz ist zweckmäßigerweise durchsichtig, Die gemessenen Längs- und Querdehnungen (f„* in damit während der Applikation eine gute Kontrolle Zugrichtung, d. h. positiv, und ει,* quer zur Zug- der Lage der Dehnungsmeßstreifen möglich ist. — Als richtung, d. h. negativ) sind in F i g. 2g über der 25 sehr günstig hat sich ein Ringkerndurchmesser von Einstechtiefe ζ aufgetragen. Daß die Dehnung ε_α* 14 mm herausgestellt, der entsprechend den Abnach einer bestimmten Einstechtiefe, von im vorliegen- messungen des Dehnungsmeßstreifenträgers (Durchden Falle etwa 4,5 mm, die Nenndehnunge_n über- messers 12 mm) festgelegt wurde. Es zeigt sich, dafi steigt, bedingt keine Verfälschung der Meßergebnisse, bei 14 mm Kerndurchmesser noch genügend Plat2 da dieser Umstand in den Abklingfunktionen λ",, K₂ 3° für einen guten Übergang des Klebstoffes, zum Grundmiterfaßt wird. Die in Fig. 2f als gleichmäßig über werkstoff des zu untersuchenden Bauteiles besteht, den Querschnitt dargestellte Spannungsverteilung a_a* F i g. 3a zeigt den Aufbau, wobei mit 9 der Klebstoff gilt damit streng nur für den noch nicht angestochenen und mit DMS die drei Dehnungsmeßstreifen ein-Zustand. schließlich ihrer Trägersubstanz bezeichnet sind.

F i g. 2e zeigt qualitativ den Zusammenhang zwi- 35 Durch die gewählten Abmessungen ist außerdem die sehen den verschiedenen aus dem Eichversuch ge- Gefahr von Beschädigungen des ZWS-Trägers und wonnenen Größen. σ_α* = σ,* ist dabei bekannt; seiner Anschlüsse beim Einarbeiten der Ringnut 1 ε_α* und £(,* werden gemessen und K₁, K₂ nach den wesentlich verringert. Ein besonders vorteilhaftes Gleichungen 23, 24 berechnet; die Ableitungen de_a*/dz Verfahren zum Aufbringen der Dehnungsmeßstreifen und de_b*ldz können z. B. graphisch gebildet werden. 40 auf die Meßstelle 4 besteht gemäß den F i g. 3a bis 3c K₁, K₂ sind, wenn μ = μ', auch hier analog wie beim darin, daß nach dem Anreißen der kreisförmigen einachsigen Eichversuch nur Funktionen der Form Meßstelle 4 auf der Bauteiloberflache und nach Aufdes Ringkerns und der Ringnut, d. h. Funktionen der kleben des Z>MS-Trägers gemäß Fig. 3a zunächst Größen D, t, ζ und der verwendeten Dehnungsmeß- eine Schutzschicht 10 (vgl. Fig. 3b) einer thermisch streifen, sowie ihrer Anordnung. Fig. 2h zeigt in 45 und elektrisch isolierenden (sowie plastischen und die quantitativer Darstellung die aus dem räumlichen Dehnungen der Meßstreifen DMS praktisch nicht Eichversuch gemäß F i g. 2f, 2g ermittelten Abkling- behindernden) Klebemasse auf den Z)AfS-Träger auffunktionen K₁ (positiv) und K₂ (negativ), aufgetragen gebracht wird; die Anschlußdrähte 11 der jeweiligen über der Einstechtiefe z. Meßstreifen ragen dabei durch die Schutzschicht 10.

_ . . . , „ , . , 50 Die Anschlußdrähte werden so ausgerichtet, daß

Zusammenfassung der einzelnen Schr.tte der _{hjerauf ein kre}i_sscheibenförmiger, an die Meßstellen-

Messung rundfläche 4 angepaßter Lötstützpunkt-Träger 12 mit-

Zusammenfassend ergeben sich damit zur Bestim- tels Bohrungen 12a auf die Anschlußdrähte 11 der mung der Eigenspannungsverteilung nach Größe und jeweiligen Meßstreifen aufgefädelt werden kann. Der Richtung ais Funktion von ζ bei einem räumlichen 55 Lötstützpunkt-Träger 12 wird sodann in die Schutz-Bauteil und der Meßstellengeometrie nach F i g. 2a, schicht 10 leicht eingedrückt und darauf seine Löt-2b die folgenden Schritte: Stützpunkte in Form dünner Plättchen aus Silber oder

1. Bestimmung der Abklingfunktionen K₁ = /, (z), versilbertem Kupfer 12t mit den Anschlußdrähten 11 ^₂ = Z₂(Z) in einem Eichversuch unter'analogen _K verlötet. Der Lotstutzpunkt-Trager 12 besteht aus Versuchsbedingungen wie beim Originalversuch, ^6o einem dektnsch gut isolierenden Material, ζ B. d h bei eleicher Meßstelleneeometrie Epoxid-Glasfaser. Zur Applikation der in den F 1 g. 2a, o.n. oei gie.cner Meusteiiengeometrie. _{2fa dargeste|lten} Meßstellenanordnung hat sich ein

2. Messung der Oberflächendehnungen ε_α, ft, f_r als Lötstützpunkt-Träger gemäß Fig. 3c als besonders Funktion von z; e„, ει,, e_c sind dabei die mit zu- vorteilhaft erwiesen. Dieser besteht aus vier jeweils nehmender Einstechtiefe ζ stetig sich verändern- _{6s %}i_crt_e|sektorförmigen Metallplättchen Ub₁, Ub₂, Hb₃ den Gesamtdehnungen in den drei Meßrichtimgen _uncj \ib_t, die einen achsenkreuzförmigen Isolierspalt 13 o, b, c. bilden. Das Metallplättchen 12A₄ dient als gemeinsamer

3. Bildung von dejdz, d. h. der Ableitungen von Lötstützpunkt und die anderen drei Metallplättchen

als Lötstützpunkte für die Anschlüsse der Meßstreifen tierbar, daß die Drehachse 22 eines Schneidkopfes 23 A, B, C (gestrichelt angedeutet), wobei die zugehörigen mit der Normalen M' des Ringkernzentrums M (vgl. Lötstellen der jeweiligen Meßstreifen mit Al, Bl, Cl Fig. 2a, 2 b) zusammenfällt. Die Wirkungsweise und die gemeinsame Anschlußstelle mit ABCl be- der Spanneinrichtung 21 wird weiter unten noch zeichnet sind. Für die Schutzschicht 10 wird eine 5 näher erläutert. Die Vorrichtung zum Einarbeiten der Klebemasse, die unter der Handelsbezeichnung AKIt Ringnut besieht ferner aus einer Stellhülse 24 (vgl. bekannt ist, verwendet. Durch die guten plastischen F i g. 4a, 4e), welche am Lagerbock 15 bzw. seinem Eigenschaften dieser Klebemasse, verbunden mit Grundkörper 15a höhenverstellbar bezüglich der Meßeiner guten Haftung auf dem .DAiS-Träger und dem stellenebene 4 des Ringkerns 4' gelagert und bei Lötstützpunkt-Träger 12, kann eine Behinderung der i° arretiertem Lagerbock 15 bezüglich des letzteren Spannungsauslösung durch den Lötstützpunkt-Träger herausnehmbar und wieder einfügbar ist. Ferner 12 praktisch vermieden werden. Die so erhaltene Meß- besteht die Vorrichtung aus dem schon erwähnten Stellenanordnung gewährleistet einerseits einen ein- Schneidkopf 23, welcher an Lagerflächen 24a der wandfreien mechanischen Schutz der DM^'-Anschluß- Stellhülse 24 drehbar um die durch das Ringkerndrähtchen 12a, andererseits können damit optimale ·5 Zentrum M verlaufenden Normale M' (d. h. die Dreh-Lötflächen für ein einfaches und sicheres Verlöten achse 22) gelagert ist. Gleichzeitig ist der Schneidkopf der Meßgerät-Zuleitungen erreicht werden. Die An- mit einem derart exzentrisch zu seiner Drehachse 22 Schlüsse der drei DMS, d. h. A, B, C sind durch die angeordneten Schneidwerkzeug 14 versehen, daß bei im Lötstützpunkt-Träger 12 vorhandenen Bohrungen Drehung des Schneidkopfes 23 das Schneidwerk-12a (vgl. F i g. 3 b) geführt und mit den Plättchen 12a 2° zeug 14 die Bahn der einzuarbeitenden Ringnut 7 um verlötet. Die bei dem Einschneiden der Ringnut 7 das Meßstellenzentrum M beschreibt. Der Lagerbockentstehenden Spänchen kommen dadurch mit den grundkörper 15a ist, wie ersichtlich, ein scheiben-Anschlußdrähten der DMS nicht in Berührung. In oder plattenartiger Körper mit einer zentralen Ge-F ig. 3 b ist noch ein Fräser 14 angedeutet, der zum windebohrung ISb (vgl. insbesondere Fig. 4f) zum maßgerechten Einarbeiten der Ringnut 7 dient. Zur 25 Einschrauben der ein entsprechendes Außengewinde Messung der jeweiligen Ausgangswerte der DMS TAb aufweisenden Stcllhülse; die Stellhülse ist mittels werden etwa 1,5 m lange Kupferleitungen an den der an einer Seitenfläche 15r des Lagerbockes 15 ein-Lötstützpunkten 126 befestigt bzw. nach der Messung geschraubten Arretierschraube 25(vgl. F i g. 4c) relativ gelöst, damit mit dem Schneidwerkzeug 14 ungehindert zum Lagerbock 15 arretierbar. Die Arretierschraube 25 die nächste Schicht abgetragen werden kann. Bei 3° ist, wie gestrichelt angedeutet, in einer Gewindesachgerechter Ausführung des An- und Ablötens bohrung 15i/ des Lagerbockes 15 gelagert, wobei am wird hierdurch das Meßergebnis nicht beeinträchtigt, Ende dieser durchgehenden Gewindebohrung 15a" ein da der vom Löten herrührende Temperaturgang nach Druckstück 25a längsverschieblich gelagert ist; letzetwa 2 Minuten Wartezeit vollkommen abgeklungen teres wird beim Eindrehen der Arretierschraube 25 ist. Da während einer Messung keine wesentlichen J5 gegen das Gewinde IAb der Stellhülse 24 gedrückt. Temperaturänderungen zu erwarten sind, genügt als Die Stellhülse 24 ist an ihrem äußeren Umfang mit Brückenergänzungszweig zu den gleichfalls in Brücken- einer Skalenteilung 26 versehen, welche 2 ■ 30 = 60 schaltung angeordneten DMS ein auf einen Stahlklotz Teilstriche, gleichmäßig über den Umfang verteilt, in gleicher Art installierter Dehnungsmeßstreifen. Zur aufweist, daß der Hub der Stellhülse bei einer UmMessung ist eine einfache statische Dehnungsmeß- 40 drehung 3 mm beträgt, führt die Stellhülse 24 bei Verbrücke, wie sie im Handel erhältlich ist, ausreichend. drehung um einen Teilstrich-Abstand s einen Hub .... , . , von ⁴/ioo mm aus. Der Skala 26 der Stellhülse 24 steht

Vorrichtung zum Einarbeiten der Ringnut _{nun eine feststeh}ende Skala 27, versehen mit 6 Teil-

und Arbe.tsablauf _{strjchen des Abstandsj}< gegenüber (vgl. den geson-

Eine vorteilhafte Vorrichtung zum maßgerechten 45 derten Grundriß der Skala 27 in Fi g. 4c), wobei Einarbeiten einer Ringnut um eine kreisförmige Meß- 5 Teilstriche gerade den Abstand s der Skala 26 überstelle ist in den F i g. 4a bis 4f dargestellt. Sie ist zur streichen. Somit ist mit Hilfe der Skalen 26, 27 eine Durchführung des beschriebenen Verfahrens beson- Ablesung auf '/ioo ^mm Höhendifferenz genau möglich, ders gut geeignet. Gemäß F i g. 4a besteht die Vor- Die Skala 27 ist auf einem Plättchen 27a, das als richtung aus einem Lagerbock 15, welcher auf den 50 Skalenträger dient, markiert, wobei das letztere, auf bei 5 mit seiner Kontur angedeuteten und zu unter- ein Metallplättchen 27b aufgeklebt, von einem in den suchenden Bauteil, beispielsweise den Rohling eines Lagerbock 15 vertikal eingeschraubten Gewindestift 28 Turbogenerator-Läufers, im Bereich der Meßstelle getragen wird. Es läßt sich somit mit Hilfe der Stellaufsetzbar und dort arretierbar ist. Dieser Lagerbock hülse 24 genau die Höhenlage des Schneidkopfes 23 weist für den dargestellten Anwendungsfall (der 55 und seines Schneidwerkzeuges 14 relativ zur Meß-Messung an einem eine zylindrische gekrümmte Ober- stelle 4 bzw. der Ringnut 7 einstellen. In einer exzenfläche aufweisenden Bauteil) zwei Stützbeine 16, 17 auf frischen Bohrung 23a des Schneidkopfes 23, welche (vgl. auch die Gesamtansichten der F i g. 4e, 4f). mit ihrer Achse 29 die Exzentrizität e zur Drehachse 22 Letztere sind jeweils um zwei zueinander parallele des Schneidkopfes aufweisl, ist eine Spindel 30 zum und etwa parallel zur Bauteilachse ausrichtbare 60 Befestigen des Schneidwerkzeuges 14 mittels eines Schwenkachsen 16', 17' des Lagerbock-Grundkör- Nadellagers 30a' drehbar gelagert, das Nadellager pers 15a schwenk-und feststellbar gelagert und mittels ist mittels einer am Schneidkopf 23 angeschraubten schwenkbarer und ebenfalls feststellbarer Stützfüße 18 Lagerkappe 31' und eines im letzteren befestigten an ihren Enden auf dem Bauteil 5 abstützbar. Der Sprengringes 33' gehalten. Der Spindelkopf weist Lagerbock ist in seiner arretierten Stellung gemäß den 65 _ej_ne Bohrung 30a zur auswechselbaren Aufnahme F i g. 4a, 4e, 4f mittels an den Stützbeinen 16, 17 an- einer nicht dargestellten Anreißnadel und des dargreifender Spannbänder 19, 20 einer in Fig. 4b, 4d gestellten Schneidwerkzeugs 14 in Form eines Dreinäher dargestellten Spanneinrichtung 21 derart arre- schneiden-Hartmetallfräsers auf, wobei die Arretierung

19 20

durch Einschrauben von Arretierschrauben in die angeformt und weist eine dem Spannbandverlauf Radialbohrungen, von denen eine 30Λ ersichtlich ist. entsprechende Profilierung 37a auf. Die Rolle 38 ist erfolgt. Das andere Ende der Spindel 30 weist eine nun derart exzentrisch gelagert, daß bei zunehmender konische Aussparung 30c auf, in welche der Bohr- Höhe der Traverse 40 bzw. dementsprechend steigenfutterkegeI31a der Bohrmaschine 31 ünfügbar und 5 der Zugspannung der Spannbänder 19, 20 die Rolle 38 mittels Gewindestiften 31 b, welche in entsprechende reibschlüssig von dem Spannband 20 im Sinne einer Gewindebohrungen der Teile30, 31a einschraubbar Verringerung des Klemmspaltes44, d.h. in Richtung sind, mit der Spindel 30 kuppelbar ist. Der gegenüber des Pfeiles 45 gedreht wird. Die Spanneinrichtung 2i dem Kopf 31 c der Bohrmaschine 31 drehbare Bohr- ist damit selbsthemmend, so daß im arretierten futterkegel treibt somit das Schneidwerkzeug 14 an, »° Zustand keine Gefahr des Lockerns besteht. Die wobei zweckmäßigerweise die Bohrmaschine 31 stufen- Stützbeine 16, 17 können nach Lockerung der Lagerlos einstellbar ist, damit die günstigste Schnitt- schrauben 16a, 17a um ihre Schwenkachsen 16' bzw. geschwindigkeit des Schneidwerkzeugs 14 eingestellt 17' in die der jeweiligen Bauteilkrümmung entsprewerden kann. Der Bohrmaschinenkopf 31c ist in die chende Lage gebracht und danach durch Festziehen zugehörige Aufnahmebohrung 23c· des Schneidkopfes 15 ihrer Lagerschrauben 16a, 17a arretiert werden. In 23 eingefügt und mittels einer in die Aussparung 23d Verbindung mit der Spanneinrichtung 21 ergibt sich einfügbaren Spannschraube festspannbar. Auf letztere damit eine sehr stabile und bezüglich des Meßstellensind zwei nicht dargestellte, keilförmige Paßflächen Zentrums M genau zentrische Lage der Vorrichtung, eufweisende Druckstücke aufgeschoben, von denen Auch die Schwenklage der Stützfiiße 18 kann mit das eine auf dem Kopfende der Spannschraube lose 20 Hilfe ihrer Lageischrauben 18a genau an die Obersitzt und das andere, auf dem Gewindeende gelagerte, flächenkrümmiing des Bauteils 5 augepaßt werden, durch Drehen der Spannschraube zum erstgenannten wobei diese Füße 18 noch mit einer haftreibungs-Druckstück hin bewegbar ist, wobei die Paßflächen vergrößernden Folie ISb (vgl. F i g. 4f) versehen sein gegen den Bohrmaschinenkopf 31 c gepreßt werden. können. An Stelle der dargestellten Stützfiiße 18 Die Spannschraube 23d innerhalb ihrer Bohrung "lid 25 können zur Befestigung des Lagerbockes 15 bzw. der ist aus F i g. 4e zusammen mit der arretierten Bohr- gesamten Vorrichtung an ebenen Bauteiloberflächen maschine 31 ersichtlich. Am äußeren Umfang des Magnethaftfüße Verwendung finden, da auf ebenen Schneidkopfes 23 ist ein Kugelhandgriff 32 befestigt, Bauteiloberflächen durch eine satte, großflächige d.h. mit einem Gewindefonsatz 32a in eine ent- Anlage von Magnethaftfüßen die erforderlichen Haftsprechende Gewindebohrung 33 eingeschraubt. Dieser 3° kräfte erzielbar sind, ohne daß Spannbänder 19, 20 Handgriff 32 dient zur Erteilung einer langsamen mit der Spanneinrichtung 21 verwendet werden müßten Vorschubbewegung längs der Ringnutbahn 7 für das (nicht dargestellt). Für den Sonderfall des Einarbeitens Schneidwerkzeug 14 während des Fräsvorganges. Ein von Ringnuten in Bauteilen in Form schmaler Scheiben solcher Kugelhandgriff 32 ist besonders günstig, wenn ist weiterhin eine andere Modifizierung der Vorrichauch andere Handgrifformen grundsätzlich möglich 35 tung in der Weise möglich, daß an Stelle der Stützsind. Handgriffe sind ferner am äußeren Umfang der fuße 18 und der Spannbänder 19, 20 der Lagerbock 15 Stellhülse 24 zum Ein- und Ausschrauben letzterer mittels Abdrückschrauben seiner Stützbeine 16,17 sowie zur Einstellung der Eintauchtiefe des Schneid- gegen die Stirnflächen der Scheiben verspannt werden Werkzeuges 14 mit Hilfe der Skalen 26, 27 vorgesehen, kann (gleichfalls nicht dargestellt). Hierbei würen die. und zwar in Achsenkreuzanordnung 4 Kugelhand- 4° Abdrückschrauben entsprechender Länge an Stelle griffe 34 (vgl. F i g. 4e, woraus drei Handgriffe 34 er- der Stützfußschrauben 18a in die Stützbeine 16, 17 einsichtlich sind, wobei der letzte durch die Bohr- zuschrauben.

maschine 31 verdeckt ist). Erwähnt sei noch, daß der Schneidkopf 23 in die

insbesondere aus den F i g. 4a, 4e und 4f geht Paßflächen 24a der Stellhülse 24 zwecks gleitender hervor, daß an den Lagerwinkeln 35 der Stützbeine 16, 45 Lagerung von oben her eingefügt wird und sich mit 17, die mit entsprechenden Halteschrauben 36 ver- einer Schulter 23c an der Stellhülse 24 abstützt. An sehen sind, die Enden der Spa η η bänder 20 gelagert der Unterseite des Schneidkopfes 23 ist ein Haltcsind; letztere sind außerdem um die Halteschrauben 36 ring 46 festgeschraubt, der mit seinen äußeren Ringherumgelegt und zu einer Schlaufe vernietet. Die teilen 46a in die Gleilflächen 24c der Stellhülse 24 anderen Enden der beiden Spannbänder 19, 20 werden 5° übergreift. Der Schneidkopf 23 ist nach Befestigung zwischen Klemmbacken 37,38 der Spanneinrichtung21 des Ringes 46 damit sehr genau mit der Stellhülse 24 hindurchgeführt, wobei diese Klemmbacken 37, 38 an drehbar gekoppelt, was wegen genauer Einhaltung einer an Stützfüßen 39 höhenverstellbaren Traverse 40 der Tiefe der Nut 7 wichtig ist. Am Schneidkopf 23 angeordnet sind. Die Traverse 40 ist im Bereich ihrer ist ein Kugelöler-Element 47 mit Kanal 47a befestigt, beiden Enden an Stellschrauben 41, die durch ent- 55 wobei das öl in die ringförmige Tasche 48 fließt und sprechende Gewindebohrungen der Traverse 40 hin- somit alle Gleitflächen zwischen Gleitkopf 23 und durchgeführt sind, höhenverstellbar gelagert; die Stellhülse 24 geschmiert werden.
Stellschrauben sind frei drehbar an den Stützfüßen 39, Mit der beschriebenen Vorrichtung ist das Problem

wie dargestellt, gelagert. Durch Verstellen der Stell- der exakten Lage der Dehnungsmeßstreifen zur Ringschrauben 41 im Uhr- oder Gegenzeigersinn kann 60 nut 7 auf einwandfreie Weise lösbar, indem bei aufdamit die Traverse 40 abgehoben werden unter gespannter Vorrichtung die Meßstelle 4 mittels einer Spannen der Spannbänder 19, 20 bzw. kann auf den Anreißnadel, die in der Bohrung 30a befestigt ist, Bauteil abgesenkt werden unter Lockern der Spann- zunächst angezeichnet wird. Hierauf wird die Stellbänder 19, 20. Die eine Klemmbacke 38 ist hierzu als hülse 24 mit Schneidkopf 23 aus dem Lagerbock 15 eine exzentrisch drehbar an der Traverse 40 gelagerte 65 herausgeschraubt, und es können dann bei aufge-RoIIe ausgebildet mit ihrer Drehachse bei 42 und mit spanntem Lagerbock die Dehnungsmeßstreifen im einem Profil 43 zum Ansetzen von Drehschlüsseln. Bereich der Meßstelle 4 installiert werden. Nunmehr Die andere Klemmbacke 37 ist fest an der Traverse kann bei aneeschlossenen Meßleiltineen die erste

Messung mittels der Dehnungsmeßstreifen durchgeführt werden: anschließend erfolgl das abwechselnde lünfräscn b/\s. Tieferfräsen der Ringnut 7 bei eingespanntem Schneidwerkzeug 14 mit der Einheit 23-24-30-31 und das daran anschließende Messen bei herausgenommener Einheit 23-24-30-31 und angelöteten MnschluBleitungen tür die Dehnungsmelisirei-

ien. Die Vorrichtung bleibt damit vom Anzeichne der Mcßstelle 4 an bis zum Abschluß der Messung i unveränderter Aufspannung. Dadurch ist eine genai Mittellage der Dehnungsmeßstreifen auf dem Rinj kern 4' nur vom sicheren Aufkleben abhängig, nie! jedoch von der Ausrichtung der Vorrichtung, wodurc eine sehr gute Meßgenauigkeit erzielt wird.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Verfahren zur Messung von Eigenspannungen in Bauteilen des Maschinen- oder Apparatebaus, S wie Rotoren, Scheiben, Balken, Behältern oder Gehäusen, bei denen der Bauteil mit Ausnehmungen begrenzter Oberfläche und Tiefe versehen wird und die sich dadurch ergebenden Dehnungen άε_Σ — abhängig von der Tiefe ζ der Aüsnehmungen —, die den durch das Anbringen der Ausnehmungen freigemachten Eigenspannungsanteilen analog sind, durch Dehnungsmeßelemente an den die Ausnehmungen begrenzenden Materialschichten gemessen werden und die — bei gegebener Meß-Steilengeometrie sowie Art und Anordnung der Meßelemente — von der Ausnehmungsticfe abhängige Abklingfunktion

ermittelt wird, mit deren Hilfe die den gemessenen Dehnungen de_z analogen, an einer beliebigen Stelle längs der Tiefenkoordinate ζ des Bauteils herrschende Eigenspannung

K₁ dz

30

ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Originalmessungen am zu untersuchenden Bauteil nacii Abtragen von Materialschichten der Tiefe dz, die die mit Dehnungsmeßelementen versehene Meßstelle umschließen, die Oberflächendehnungen ds_t des stehenbleibenden Mcßstellenkerns gemessen werden und in einem einmaligen Eichversuch an einer Eichmaterialprobe unter Anlegen einer äußeren Kraft P, durch die σ_ζ* bestimmt ist, und unter Verwendung der gleichen Meßstellengeometrie wie bei den Originalmessungen durch gleiches schichtweises Abtragen und jeweiliges Messen der Oberflächendehnungen f/fj* des Kerns und der zugehörigen Schichttiefen dz die Abklingfunktion Kz ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Originalmessung und beim Eichversuch die Dehnungsmeßelemente auf einer kreisförmigen Meßstelle angeordnet und um letztere kreisringförmige Materialschichten abgetragen und die Oberflächendehnungen des stehenbleibenden Ringkerns und die zugehörigen Ringnuttiefen bzw. Schichttiefen jeweils gemessen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung auf Eigenspannungsmessungen in Bauteilen mit zweiachsigem Eigenspannungszustand oder solchen dreiachsigem Eigenspannungszustand.beidemeinedritte Hauptspannung in der Nähe freier Oberflächen in erster Näherung senkrecht zur Oberfläche liegt und in parallel zur Oberfläche liegenden Ebenen ein praktisch zweiachsiger (von der dritten Hauptspannung praktisch nicht beeinflußter) Eigenspannungszustand mit beliebiger, in der Regel unbekannter Richtung der ersten und zweiten Hauptspannung herrscht, im Rahmen der Originalmessung in drei verschiedenen Meßrichtungen (α, h, c), wovon zwei (a, b) aufeinander senkrecht stehen, die in diesen Meßrichtungen auftretenden zugehörigen Oberflächendehnungen dε_α, dtu, Je_r des Ringkernes und die zugehörigen Schichttiefen dz bzw. Ringnuttiefen ζ gemessen werden, nachdem im Eichversuch unter Verwendung derselben Meßstellengeometrie mit den vorgegebenen Meßrichtungen (a, b, c) an der Eichmaterialprobe in einem simulierten zweiachsigen Spannungszustand, bei dem die Richtung der Spannung a_a* mit der Richtung der außen aufgebrachten Hauptspannung O₁* zusammenfällt, durch jeweiliges Messen der Oberflächendehnungen ds_a* der Meßrichtung (α) bzw. deb* der Meßrichtung(b) des Ringkerns und der zugehörigen Schichttiefen dz die Abklingfunktionen K₁, K₁ ermittelt sind, und daß aus den ermittelten Größen t/t_a, deb, K₁, K₂ die Größen σ_ο, σ&, a_c abgeleitet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßrichtung (c) zwischen die Meßrichtungen (a und b) gelegt wird und ihr Winkel zur Meßrichtung (α) 45 beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Eichversuch die zweite Hauptspannung σ₆* --- σ₂ zu Null gewählt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Eichwerkstoff ein auch für spannungsoptische Untersuchungen verwendbarer Kunststoff, z. B. ein Epoxidharz mit dem f-Modul E* * 3,0 · 10¹ kp/cm² und der Querkontraktionszahl μ* =& 0,33, verwendet wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 unter Verwendung von Dehnungsmeßstreifen (DMS), dadurch gekennzeichnet, daß die in etwa einen Rechteckgrundriß aufweisenden Meßstreifen (A, B, C) mit ihrer Längs- und Symmetrieachse durch den Mittelpunkt (M) des Ringkerns (4) laufen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine DA/S-Rosette aus drei sich im Mittelpunkt des Ringkernes (4) kreuzenden Meßstreifen (A, B, C) besteht, und daß die Meßstreifen (A, B, C) in den drei Meßrichtungen (a, b, f) liegen und demgemäß die DMS-Rosette spiegelsymmetrisch bezüglich zweier durch den Mittelpunkt des Ringkernes (4) laufender Symmetrieachsen (c'; d') ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des auf die Meßstelle (4) geklebten DA/S-Trägers eine Schutzschicht (10) aus einer thermisch und elektrisch isolierenden sowie plastischen, die Dehnungen der Meßstreifen (DMS) praktisch nicht behindernden Klebemasse auf den Träger aufgebracht ist, und die Anschlußdrähte (11) der jeweiligen Meßstreifen durch die Schutzschicht (10) geführt sind sowie oberhalb der Schutzschicht ein kreisscheibenförmiger, an die Meßstellengrundfläche angepaßter Lötstützpunktträger (12) der äußeren Meßleitungen der Dehnungsmeßeinrichtung mittels Bohrungen (12a) auf die Anschlußdrähte (11) der jeweiligen Meßstreifen gefädelt und in die Schutzschicht (10) leicht eingedrückt ist und hierauf seine Lötstützpunkte (126) mit den Anschlußdrähten (11) verlötet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Applizieren der

ΟΛ/S-Rosette aus drei einander kreuzenden Jvießstreifen der Lötstützpunktträger (12) vier jeweils viertelsektorförmige, einen achsenkreuzförmigen Isolierspalt (13) bildende Metallplättchen (12£_lbisl) aufweist, und daß eines der Plättchen (12A₄) als gemeinsamer Lötstützpunkt (A, B, Cl) und die anderen drei (12A₁Ks₃) als Lötstützpunki (A 1, öl, Cl) der Meßstreifen (A, B, C) der betreffenden Meßrichtung (a, b bzw. c) vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch einen Ringkern (4') mit einem Ringkerndurchmesser von etwa 14 mm bei einem DA/S-Rosettendurchmesser von etwa 12 mm und einer lichten Weite der Ringnut von etwa 4 mm.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum maßgerechten Einarbeiten einer Ringnut um eine kreisförmige Meßstelle die Vorrichtung aus einem Lagerblock (15) besteht, der auf den zu untersuchenden Bauteil (5) im Bereich der Meßstelle (4) aufsetzbar und dort arretierbar ist, aus einer Stellhülse (24), die am Lagerblock (15) höhenverstellbar bezüglich der Meßstellenebene gelagert ist und bei arretiertem Lagerblock (15) bezüglich des letzteren herausnehmbar und wieder einfügbar ist, sowie aus einem Schneidkopf (23) besteht, der an Lagerflächen (24a) der Stellhülse (24) drehbar um eine durch das Ringkernzentrum (M) verlaufende Normale (M') gelagert und mit einem derart exzentrisch zu seiner Drehachse (22) angeordneten Schneidwerkzeug

(14) versehen ist, daß bei Drehung des Schneidkopf«^) das Schneidwerkzeug (14) die Bahn der einzuarbeitenden Ringnut (7) um das Meßstellenzentrum (M) beschreibt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einarbeilen von Ringnuten in Bauteile mit zylindrisch gekrümmter Oberfläche, z. B. Rotoren der Lagerbock (15) zwei Stützbeine (16, 17) aufweist, die um zwei zueinander parallele und etwa parallel zur Bauteilachse ausrichtbare Schwenkachsen (16', 17') des Lagerblock-Grimdkörpers (15a) schwenk- und feststellbar gelagert und mittels schwenkbarer und ebenfalls feststellbarer Stützfüße (18) auf dem Bauteil (5) abstützbar sind, und der Lagerbock

(15) mittels an den Stützbeinen (16, 17) angreifender Spannbänder (19, 20) einer Spanneinrichtung (21), die da-:i Bauteil (5) umfassen, derart arretierbar ist, daß die Drehachse (22) des Schneidkopfes (23) mit der Normalen (M') des Ringkernzentrums (M) zusammenfällt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock-Grundkörper (15a) ein scheiben- oder plattenartiger Körper ist mit einer zentralen Gewindebohrung (ISb) zum Einschrauben der ein entsprechendes Außengewinde (24b) aufweisenden, relativ zum Lagerbock (15) arretierbaren Stellhülse (24), die an ihrem äußeren Umfang mit einer Skalenteilung (26) versehen ist, deren Stellung gegenüber einer feststehenden Markierung (27) des Lagerbockes (15) ein Maß für die Höhenlage der Hülse (24) und des Schneidkopfes (23) relativ zur Meßstelle (4) und damit ein Maß für die Schnitt-Tiefe des Schneidwerkzeuges (14) ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in einer exzentrischen Bohrung (23a) des Schneidkopfes (23) eine Spindel (30) zum Befestigen von Schneidwerkzeug (14), wie z. B. von Dreischneiden-HartmetaJlfräsern, und von Anreißnadeln drehbar gelagert ist, die mit dem Antriebskopf einer am Schneidkopf (23) festspannbaren stufenlos einstellbaren Handbohrmaschine (31) kuppelbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang des Schneidkopfes (23) ein Handgriff (32), insbesondere Kugelhandgriff befestigt ist, der zur Erteilung einer langsamen Vorschubbewegung längs der Ringnutbahn (7) während des Schneidvorganges dient.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß auch am äußeren Umfang der Stellhülse (24) Handgriffe (34) zum Ein- und Ausschrauben sowie zur Einstellung der Eintauchtiefe des Schneidwerkzeuges (14) befestigt sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der am Lagerbock (15) angreifenden Spannbänder (19, 20) zwischen Klemmbacken (37, 38) der Spanneinrichtung (21) hindurchführbar sind, und die Klemmbacken (37, 38) an einer an Stützfüßen (39) höhcnverstellbaren Traverse (40) angeordnet sind und zumindest die eine Klemmbacke (38) als eine exzentrisch drehbar an der Traverse (40) gelagerte Rolle (30) ausgebildet ist, die bei zunehmender Traversenhöhe bzw. steigender Zugspannung der Spannbänder (19, 20) mittels letzterer reibschlüssig im Sinne einer Verringerung des Kleminspaltes (44) drehbar ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einarbeilen von Ringnuten in Bauteile mit ebener Oberfläche ihr Lagerbock mit Magnetfüßen versehen ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einarbeiten von Ringnuten in Bauteile in Form schmaler Scheiben an Stelle der Stützfüße mit Spannbändern der Lagerbock mittels Abdrückschrauben seiner Stützbeine gegen die Stirnflächen der Scheiben verspannbar ist.