DE534158C - Verfahren zur Feststellung der Richtung und zum Messen der Oberflaechenspannung an Konstruktionsteilen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Feststellung der Richtung und zum 1Vlessen der Oberflächenspannung an Konstruktionsteilen Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, an Konstruktionsteilen, insbesondere an Formübergangsstellen bei Schubstangen, Kurbelwellen, Motorgehäusen, Motorzylindern u. dgl., die Oberflächenspannung nach Richtung und Größe festzustellen.
• Es ist in der Materialprüfung bekannt, zur Feststellung der Formänderung (Dehnung) eines Materials auf die Oberfläche eines für die Prüfung besonders hergerichteten Probestabes oder einfacher Maschinenteile Instrumente aufzusetzen, welche die Änderung in der Meßlänge unter entsprechender Last anzeigen. Hierher gehören u. a. die bekannten Instrumente von Martens und Bauschinger. Solche Instrumente sind an den Enden der Meßstrecke mit Schneiden o. dgl. versehen, die in das Material des Probestabes eingedrückt werden. Die Längenänderung der Meßstrecke wird unter entsprechender Übersetzung mittels eines Zeigers auf einer Skala angezeigt, oder es wird auch, z. B. bei dem Martensschen Spiegelapparat, die Ablenkung eines reflektierten Lichtstrahles festgestellt, der auf einen am Instrument angebrachten und sich bei Längenänderung drehenden Spiegel geworfen wird.
• Bei allen diesen Materialprüfungsverfahren i'st entweder die Richtung der Spannung bekannt, so daß das Instrument in dieser Richtung aufgesetzt und der Höchstwert gemessen werden kann. Wenn dies jedoch, wie in vielen Fällen, insbesondere aber bei Teilen mit verwickelter Formgebung und starken Ouerschnittsübergängen, nicht der Fall ist, gab es bisher keine Möglichkeit der sicheren Messung der höchsten Spannung, denn durch die bisher bekannt gewordenen, besonderen Hilfsmittel (z. B. Erzeugung der Darfschen Oxydschicht) konnte der Verlauf nur bei Beanspruchungen über die Elastizitätsgrenze hinaus festgestellt werden. Die größte Formänderung bei Beanspruchung über der Elastizitätsgrenze- liegt aber in fast allen Fällen nicht an der dynamisch, sondern an der statisch höchstbeanspruchten Stelle. Außerdem wird in diesen Fällen stets das zur Feststellung des Spannungsverlaufs dienende Stück durch den Versuch unbrauchbar.
• Hier setzt die Erfindung ein, die ermöglicht, an jeder beliebigen Stelle eines nach dem Versuch wieder zu verwendenden Konstruktionsteiles, z. B. in den Hohlkehlen einer Kurbelwelle oder an den Ausbuchtungen einer Pleuelstange, wo mit den bisherigen Mitteln eine Messung nicht möglich war, die größte Oberflächenspannung unter normaler Belastung nach Richtung und Größe festzustellen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß die Oberfläche des Konstruktionsteiles mit einer Masse überzogen, die bei Beanspxuchungen unterhalb der Elastizitätsgrenze des Konstruktionsmaterials quer zum jeweiligen Spannungsverlauf -reißt. Auf solche Weise ist dann zunächst die Richtung des Spannungsverlaufes festgestellt. Weiterhin kann erfindungsgemäß zur alleinigen Befestigung des'-zur Messung benötigten.Meßinstrumentes, das an den Enden der Meß'strecke aufgeklebt -wird,. die.Über= zugsinasse als Klebemittel dienen. Es ist zwar schon früher vorgeschlagen worden, Dehnungsinstrumente aufzukleben. Dies geschieht hierbei jedoch nur zum Zwecke-pro=.. visorischer Anbringung. Vor Aufbringen der Last werden aber. dann die Schneiden dieser Instrumente in der üblichen Weise an die Oberfläche des Probestücks gepreßt. -Bei dem zur Ausführung des vorliegenden Verfahrens benötigten Meßinstrument ist dies nicht erforderlich.
• Es hat sich herausgestellt, daß- diesen Anforderungen ein natürliches oder künstliches Harz am besten genügt: Es ist bekannt, daß z. B. Lacküberzüge im Lauf der Zeit springen und reißen, wenn die Unterlage, auf der sie angebracht sind, sehr viel elastischer oder sehr viel weniger elastisch ist als der getrocknete Lack. In ähnlicher Weise zeigt sich bei dem erfindungsgemäßen Harzüberzug eine Rißbildung, wenn der Konstruktionsteil der Beanspruchung unterworfen wird. Die Risse verlaufen natürlich quer zur Beanspruchungsrichtung.
• Nachdem die Belastung wieder aufgehoben ist, wird dementsprechend das Meßinstrument in der Richtung senkrecht zu den Rissen aufgeklebt und nun neu belastet.
• Dazu ist es nötig, ein besonders kleines und außerordentlich leicht ansprechendes Instrument zu verwenden. Damit eine möglichst genaue Messung erfolgt und im besonderen auch zur Erzielung eines entsprechend kleinen Instruments soll die Meßstrecke verhältnismäßig kurz sein. Ihre dementsprechend kleine Längenänderung wird unter übersetzung durch den Zeiger auf einer Mikroskala. angezeigt. Zur Ablesung dieses immer noch absolut kleinen Weges auf der Skala dient ein Mikroskop, das an beliebiger Stelle aufgestellt sein kann. Das Instrument kann unter bekannten Verhältnissen geeicht und dann zur direkten Ablesung der Beanspruchung verwandt werden.
• Nach diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, kleinste Längenänderungen an einer beliebigen Stelle der Oberfläche eines Konstruktionsteiles nach Richtung und Größe festzustellen, was bisher vielfach angestrebt aber noch nie gelöst wurde. Unter Benutzung des Verfahrens lassen sich die Spannungsverhältnisse der Konstruktionsteile unter ihren normalen Belastungsverhältnissen durch Ausführung entsprechender Versuche ermitteln, und zwar vor allem auch an denjenigen Stellen, wo eine Feststellung durch Rechnung nicht möglich ist. Auch kann das Verfahren u. a. z. B. dazu Verwendung finden, einen Konstruktionsteil mehrfach zu prüfen unter Abänderung seiner Form oder Abmessungen, um festzustellen, welche Änderungen in den Spannungen dadurch auftreten. -All diese Möglichkeiten der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bedeuten einen außerordentlichen Fortschritt in der Erfassung der tatsächlich auftretenden Spannungen, besonders auch an Stellen, die bisher allen solchen Versuchen unüberwindliche Schwierigkeiten boten. Damit sind den Konstrukteuren auf den verschiedensten Gebieten, besonders z. B. auch im Automobilbau, neue erfolgversprechende Wege eröffnet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Feststellung der Richtung und zum Messen der Oberflächenspannung an Konstruktionsteilen, insbesondere an Formübergangsstellen bei Schubstangen, Kurbelwellen, Motorgehäusen, Motorzylindern udgl., dadurch gekennzeichnet, daß die betreffenden Stellen zunächst mit einer unterhalb der Elastizitätsgrenze des Konstruktionsmaterials reißenden Masse überzogen werden, daß der Konstruktionsteil dann der gewünschten Belastung unterworfen wird, wobei der Überzug quer zur Beanspruchungsrichtung Rißbildung zeigt, daß nach Entlastung senkrecht zum Rißverlauf ein Meßinstrument mit besonders kurzer Meßlänge aufgebracht wird, und daß bei nochmaliger Belastung die eintretende Längenänderung unter Verwendung einer an sich bekannten Übersetzungseinrichtung auf einer Mikroskala angezeigt und dort durch ein Mikroskop abgelesen wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die überzugsmasse für die Oberfläche des Konstruktionsteiles sowohl zur Kennzeichnung der Richtung des Spannungsverlaufes als auch in bekannter Weise zum Aufkleben des Meßinstrumentes dient, beispielsweise durch Verwendung von natürlichen oder künstlichen Harzen.