[go: up one dir, main page]

EP2422180A1 - Method and device for determining the pressure-manipulatable properties of a specimen - Google Patents

Method and device for determining the pressure-manipulatable properties of a specimen

Info

Publication number
EP2422180A1
EP2422180A1 EP10719911A EP10719911A EP2422180A1 EP 2422180 A1 EP2422180 A1 EP 2422180A1 EP 10719911 A EP10719911 A EP 10719911A EP 10719911 A EP10719911 A EP 10719911A EP 2422180 A1 EP2422180 A1 EP 2422180A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
test
specimen
axis
pressure
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10719911A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Beck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM
Original Assignee
Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM filed Critical Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM
Publication of EP2422180A1 publication Critical patent/EP2422180A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/16—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces applied through gearing
    • G01N3/165—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces applied through gearing generated by rotation, i.e. centrifugal force
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0032—Generation of the force using mechanical means
    • G01N2203/0037—Generation of the force using mechanical means involving a rotating movement, e.g. gearing, cam, eccentric, or centrifuge effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/04—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils
    • G01N2203/0464—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils with provisions for testing more than one specimen at the time

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a device for its implementation.
  • test technology is completely different dimensions. So that the measurement is not falsified, the test technique must withstand a multiple of the test loads, ie a sufficient sys- have stiffness.
  • This test is always a test of a sample using a special indenter geometry (e.g., Vickers, Brinell,
  • elastic surface changes are detected during and / or after the pressure application, as well as to provide an apparatus for carrying out this method, which allow a low expenditure in terms of equipment, the examination of a relatively large number of specimens within a short time, the forces to be applied in a wide Range can be varied. Also different test conditions, for example, due to increased or lowered temperatures or an aggressive atmosphere can be easily produced.
  • the compressive force is a centrifugal force generated by rotation of the test body about an axis
  • the test body is radially movably guided for application of the compressive force and arranged with respect to the radially fixed test object between the latter and the axis, the following deficits of the previous hardness test can Compression testing machines are eliminated:
  • Centrifugal force eliminates the need for mechanical propulsion systems to generate power. This simplifies the tester significantly.
  • test system With the use of centrifuge technology, a test system is available for the first time, which enables the simultaneous testing of several test pieces (also with different indenter geometries such as Vickers, Brinell, etc.).
  • test load results solely from the rotational speed of the rotor, the distance of the acting center of mass of the test specimen from the axis of rotation and the
  • the speed control of the centrifuge also makes it possible in a very simple manner to realize almost any test ramps (force increase rate or force change) and programmable test cycles, which is an invaluable advantage, especially for long-term and fatigue tests.
  • the method according to the invention thus considerably simplifies the test and the test device.
  • the test becomes significantly faster, more reliable and comparable with a simultaneously extended test range.
  • test specimen is a plate made of plastic, for example, it can be compressed to its yield point in order to obtain desired information about the material properties.
  • the test head In the hardness test there is always a (standardized) indentor (Vickers, Brinell, etc.) on the test head, while in the test for tensile, tear and shear strength, the test head is provided with a smooth pressure surface, e.g. in the form of a cylinder is preferably formed in the case of shear strength or a hemisphere, preferably in the case of tensile and tear strength.
  • the diameter of the test head has to be adapted to the hole in the specimen holder so that the test head acting radially on the inside can optimally load the specimen.
  • the test area can also be influenced by adapting the test head or test stamp mass to the respective task.
  • Fig. 1 a device for testing the extensibility of a film in a schematic representation
  • Fig. 2 shows a device for testing the hardness of a rigid specimen in a schematic representation.
  • Fig. 1 shows the axis of rotation of a drum rotor, not shown, for example, a table centrifuge.
  • a jig 2 On the inner wall of the drum rotor is a jig 2 with two annular jaws, see between which a plastic film 3 is clamped attached. The clamping takes place around a circular region of the film 3 around. The film 3 is clamped so that it extends parallel to the axis of rotation 1.
  • a plurality of clamping devices 2 can be fastened next to one another and also one above the other both in the circumferential direction. They must be arranged so that there is no imbalance in the rotation of the drum rotor.
  • Each clamping device 2 is in clamping-free
  • the sleeves 4 are mounted within the drum rotor so that their longitudinal axis is horizontal.
  • the associated jig 2 facing end of each sleeve 4 is open.
  • the sleeves 4 each serve to receive a test body which is adapted to the inner diameter of the respective sleeve 4 in such a way that it can move freely but without great play in its longitudinal direction.
  • the test specimen consists of a test head 5 whose shape is adapted to the respective specimen or the type of test.
  • the tensile strength of the plastic film 3 is to be determined. the. Therefore, the film-facing surface of the test head 5 is smooth over its entire diameter and has approximately the shape of the shell of a hemisphere.
  • the film 3 can therefore be stretched until it reaches its elongation at break, without it being previously torn by a sharp edge in the test head surface.
  • a cylindrical test head is preferably used.
  • the test piece furthermore has a cylindrical test punch 6, which is arranged radially on the inside of the test head 5 and serves to increase the mass of the test piece and thus the centrifugal force and to stabilize the guided movement of the test piece in the sleeve 4.
  • the test stamp 6 is the same in shape for all test pieces and all types of test. However, the material of the strigstempeis 6 can be chosen differently to increase the range of centrifugal forces to be generated.
  • a locking device 7 for the test specimen On the axis of rotation 1 facing the end of the sleeve 4 is a locking device 7 for the test specimen. During the start-up phase of the drum rotor, the specimen is passed through the locking device
  • Sensors mounted on the sleeve 4 can detect the respective position of the test body in the sleeve 4.
  • the corresponding signals are transmitted wirelessly to an evaluation unit.
  • the device according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 1 essentially in that the test object is not a foil but a plate-shaped rigid body 8 whose hardness is to be measured.
  • the tensioning device 2 can be modified such that the area of the body 8 exposed in FIG. 2 is also supported on the side facing away from the sleeve 4.
  • the test specimen is provided with a test head 9, which at the end facing the body 8 carries, for example, a conical or pyramidal indentor 10. This penetrates after the release of the test specimen by the locking device 7 in the body 8 and from the penetration depth obtained at a certain speed, the hardness of the body 8 can be determined.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for determining the pressure-manipulatable plasto-elastic properties of a specimen (3), wherein a test object (5, 6) is pressed against the surface of the specimen with defined force. The plasto-elastic changes of the surface resulting therefrom are registered during and/or after the pressure impact. The centrifugal force generated by pivoting the test object around an axis (1) is utilized as pressure force, wherein for the generation thereof, the test object is movable guided radially, and relative to the radially fixed specimen, is arranged between said specimen and the axis.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von durch Druck beeinflussbaren Eigenschaften eines Prüflings Method and device for determining pressure-influenceable properties of a test object

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zu dessen Durchführung.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a device for its implementation.

Im Bereich der automatisierten Materialprüfung zur Bestimmung der plasto-elastischen Eigenschaften in der Beanspruchung auf Druck (auch Härteprüfung genannt) ist weltweit derzeit ausschließlich Prüftechnik im Einsatz, bei der die Krafteinbringung über mechanische Vortriebssysteme, z.B. auf hydraulischem Wege (große Kräfte) oder über z.B. Piezosteller (kleine Kräfte) , realisiert wird.In the field of automated material testing for the determination of the plasto-elastic properties in the stress on pressure (also called hardness test) is currently only testing technology in use, in which the introduction of force via mechanical jacking systems, e.g. hydraulically (large forces) or via e.g. Piezosteller (small forces), is realized.

Notwendigerweise ist die Prüftechnik vollkommen unterschiedlich dimensioniert. Damit die Messung nicht verfälscht wird, muss die Prüftechnik ein Mehrfaches der Prüfkräfte aushalten, d.h. eine hinreichende Sys- temsteifigkeit aufweisen.Necessarily, the test technology is completely different dimensions. So that the measurement is not falsified, the test technique must withstand a multiple of the test loads, ie a sufficient sys- have stiffness.

Bei dieser Prüfung handelt es sich immer um die Prüfung einer Probe unter Verwendung einer speziellen Eindringkörpergeometrie (z.B. Vickers, Brinell,This test is always a test of a sample using a special indenter geometry (e.g., Vickers, Brinell,

Knoop, Berkovich, Rockwell, Würfelecke, "Fiat Punch" z.B. als Zylinder) . Sowohl die Probe als auch der Eindringkörper im Prüfkopf müssen während der Prüfung fest arretiert sein. Es sind somit zwei Aufnahmeein- richtungen (für die Probe und den Eindringkörper mit Prüfköpf) notwendig. Dies erfordert einen gewissen Justageaufwand (feste Arretierung der Probe und des Eindringkörpers mit Prüfkopf sowie deren Ausrichtung zueinander) , insbesondere wenn mehrere Proben ver- gleichend oder mit unterschiedlichen Eindringkörpern (notwendiger Wechsel des Prüfköpfes) geprüft werden sollen.Knoop, Berkovich, Rockwell, Cube Corner, "Fiat Punch" e.g. as a cylinder). Both the sample and the indenter in the probe must be firmly locked during the test. Thus, two receiving devices (for the sample and the indenter with test head) are necessary. This requires a certain adjustment effort (firm locking of the sample and the indenter with probe and their orientation to each other), especially if several samples are to be compared or with different indenters (necessary change of the probe) to be tested.

Beide Aufnahmeeinrichtungen und deren feste mechani- sehe Verbindung müssen die maximalen Prüfkräfte sicher aushalten. Bei hohen Prüfkräften (Härteprüfung im Makrobereich) machen die absoluten notwendigen Prüfkräfte (kN bis MN) eine Überdimensionierung der Prüftechnik erforderlich. Bei kleinen Prüfkräften (Härteprüfung im Mikrobereich) liegen die Prüfkräfte zwar deutlich niedriger (mN bis N) , gleichzeitig werden aber an die absolute Genauigkeit der Prüfung deutlich erhöhte Anforderungen (μN bis mN) gestellt, was wiederum eine Überdimensionierung der Prüftechnik erfordert. Oft ist kraftabhängig eine Korrektur der Messung bezogen auf die Systemsteifigkeit erforderlich, wobei Kraft- und Wegmessdosen eingesetzt werden. Das macht die Prüftechnik aufwendig.Both receiving devices and their fixed mechanical connection must reliably withstand the maximum testing forces. At high test loads (hardness testing in the macro range), the absolute necessary test loads (kN to MN) necessitate an oversizing of the test technique. For small test loads (hardness testing in the micro range), the test loads are significantly lower (mN to N), but at the same time significantly higher requirements (μN to mN) are imposed on the absolute accuracy of the test, which in turn requires an oversizing of the test technique. Often a force-dependent correction of the measurement based on the system rigidity is required, with force and displacement measuring cans being used. This makes the testing technology consuming.

Die Härteprüfung bei hohen oder tiefen Temperaturen oder unter aggressiven Umgebungsbedingungen (z.B. korrosive Gase) ist nur sehr aufwendig möglich, weil dazu die Probenumgebung speziell abgeschirmt werden müsste, was wegen der Proben- und Prüfköpf -Aufnahme- einrichtungen nicht vollständig möglich ist. Setzt man andererseits das ganze Prüfgerät der Prüfatmosphäre aus, müsste es dagegen beständig sein. In jedem Falle ändert sich aber mit der Temperatur die Systemsteifigkeit. De facto ist deshalb die Härteprüfung unter aggressiven Umgebungsbedingungen derzeit nicht möglich.The hardness test at high or low temperatures or under aggressive environmental conditions (eg corrosive gases) is only very expensive because the sample environment would have to be specially shielded, which is not completely possible because of the sample and Prüfköpf recording devices. On the other hand, if the entire testing device is exposed to the test atmosphere, it would have to be stable. In any case, however, the system stiffness changes with temperature. De facto, therefore, hardness testing under aggressive environmental conditions is currently not possible.

Im Bereich der Dehnungs- und Reißfestigkeitsprüfung, insbesondere von Folien, kommen bisher ausschließlich Zugprüfmaschinen zum Einsatz, bei denen das zu prü- fende Material beidseitig eingespannt werden muss und dann die Zugkraft sukzessive erhöht wird, bis das zu prüfende Material reißt. In der Regel sind solche Prüfmaschinen instrumentiert und das gesamte Span- nungs-Dehnungs-Diagramm wird aufgenommen (elastischer Bereich, plastischer Bereich, Fließen, Bruch) .In the field of tensile and tensile strength testing, especially of films, hitherto exclusively tensile testing machines are used in which the material to be tested must be clamped on both sides and then the tensile force is increased successively until the material to be tested ruptures. As a rule, such testing machines are instrumented and the entire stress-strain diagram is recorded (elastic range, plastic range, flow, breakage).

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung der durch Einwirkung von Druck beeinflussbaren plasto-elastischen Eigenschaf- ten eines Prüflings, bei dem ein Prüfkörper mit einer definierten Kraft gegen eine Oberfläche des Prüflings gedrückt wird und die sich hieraus ergebende plasto- elastischen Veränderungen der Oberfläche während und/oder nach der Druckeinwirkung erfasst werden, so- wie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, die mit geringem gerätemäßigem Aufwand die Prüfung einer relativ großen Anzahl von Prüflingen innerhalb kurzer Zeit ermöglichen, wobei die aufzubringenden Kräfte in einem weiten Bereich variiert werden können. Auch sollen unterschiedliche Prüfungsbedingungen beispielsweise aufgrund erhöhter oder erniedrigter Temperaturen oder einer aggressiven Atmosphäre leicht hergestellt werden können.It is therefore the object of the present invention to provide a method for determining the plasto-elastic properties of a test specimen which can be influenced by pressure, in which a test specimen is pressed against a surface of the test specimen with a defined force and the resulting plasto-elastic properties. elastic surface changes are detected during and / or after the pressure application, as well as to provide an apparatus for carrying out this method, which allow a low expenditure in terms of equipment, the examination of a relatively large number of specimens within a short time, the forces to be applied in a wide Range can be varied. Also different test conditions, for example, due to increased or lowered temperatures or an aggressive atmosphere can be easily produced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfah- ren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung ergeben sich aus den jeweils zugeordneten Unteransprüchen .This object is achieved by a method with the features of claim 1 and a device having the features of claim 8. Advantageous developments of the method and the device will become apparent from the respective associated subclaims.

Dadurch, dass die Druckkraft eine durch Drehung des Prüfkörpers um eine Achse erzeugte Zentrifugalkraft ist, der Prüfkörper zur Aufbringung der Druckkraft radial beweglich geführt und in Bezug auf den radial fixierten Prüfling zwischen diesem und der Achse angeordnet ist, können die folgenden Defizite der bisherigen Härteprüfung mit Druckprüfmaschinen beseitigt werden:Due to the fact that the compressive force is a centrifugal force generated by rotation of the test body about an axis, the test body is radially movably guided for application of the compressive force and arranged with respect to the radially fixed test object between the latter and the axis, the following deficits of the previous hardness test can Compression testing machines are eliminated:

1. Die Zentrifugalkraft macht mechanische Vortriebs- systeme zur Krafterzeugung überflüssig. Dies vereinfacht das Prüfgerät wesentlich.1. Centrifugal force eliminates the need for mechanical propulsion systems to generate power. This simplifies the tester significantly.

2. Mit dem Einsatz der Zentrifugentechnik steht erstmals ein einheitliches Prüfsystem für kleine2. With the use of the centrifuge technology is the first time a uniform test system for small

Kräfte (geringe Drehzahlen) und große Kräfte (große Drehzahlen) zur Verfügung.Forces (low speeds) and large forces (high speeds) available.

3. Mit dem Einsatz der Zentrifugentechnik steht erstmals ein PrüfSystem zur Verfügung, das die gleichzeitige Prüfung mehrerer Prüflinge (auch mit unterschiedlichen Eindringkörpergeometrien wie Vickers, Brinell, etc.) ermöglicht.3. With the use of centrifuge technology, a test system is available for the first time, which enables the simultaneous testing of several test pieces (also with different indenter geometries such as Vickers, Brinell, etc.).

4. Mit dem Einsatz der Zentrifugentechnik wird nur noch eine und deutlich vereinfachte Aufnahmevor- richtung, d.h. die für den Prüfling) benötigt. Der Prüfkörper muss lediglich in einer Führung laufen. Eine feste mechanische Verbindung zwischen Prüfling und Prüfkörper, die die Prüfkraft aufnehmen muss, entfällt.4. With the use of the centrifuge technology, only one and significantly simplified recording direction, ie that for the examinee) needed. The test piece only has to run in a guide. A fixed mechanical connection between the test specimen and the test specimen, which must absorb the test load, is eliminated.

5. Kraftmessdosen sind nicht mehr erforderlich. Die Prüfkraft ergibt sich allein aus der Drehzahl des Rotors, dem Abstand des wirkenden Massenmittel- punktes des Prüfkörpers von der Drehachse und der5. Load cells are no longer required. The test load results solely from the rotational speed of the rotor, the distance of the acting center of mass of the test specimen from the axis of rotation and the

Masse des frei beweglichen Prüfkörpers.Mass of the freely movable specimen.

6. In einer Zentrifuge sind Prüfungen bei erhöhten oder erniedrigten Temperaturen und speziellen, z.B. aggressiven Umgebungsbedingungen leicht realisierbar, da es sich bei dem Rotorraum um ein gekapseltes bzw. leicht kapselbares System handelt.6. In a centrifuge, tests are carried out at elevated or reduced temperatures and special, e.g. Aggressive environmental conditions easily feasible, since it is in the rotor chamber to an encapsulated or easily capsuled system.

7. Die Drehzahlsteuerung der Zentrifuge erlaubt es überdies in sehr einfacher Weise, nahezu beliebige Prüframpen (Kraftzunahmerate bzw. Kraftwechsel) sowie programmierbare Prüfzyklen zu realisieren, was insbesondere für Langzeit- und Ermü- dungsprüfungen ein unschätzbarer Vorteil ist.7. The speed control of the centrifuge also makes it possible in a very simple manner to realize almost any test ramps (force increase rate or force change) and programmable test cycles, which is an invaluable advantage, especially for long-term and fatigue tests.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden somit die Prüfung und das Prüfgerät wesentlich vereinfacht. Die Prüfung wird deutlich schneller, zuverlässiger und vergleichbarer bei gleichzeitig erweitertem Prüfbereich.The method according to the invention thus considerably simplifies the test and the test device. The test becomes significantly faster, more reliable and comparable with a simultaneously extended test range.

Die vorstehenden, die Härteprüfung betreffenden Ausführungen gelten für die Prüfung auf Dehn-, Reiß- und Scherfestigkeit (z.B. von Folien) sinngemäß. Im Unterschied zur Härteprüfung ist bei der Prüfung auf Dehn- und Reiß- bzw. Scherfestigkeit der Prüfling im Bereich der Führung des Prüfköpfes zumindest teilweise nicht unterstützt (z.B. durch ein entsprechendes Loch in der Prüflingsaufnähme) .The above statements concerning the hardness test apply mutatis mutandis to the test for tensile, tear and shear strength (eg of films). In contrast to the hardness test is in the test on Tensile and tear or shear strength of the specimen in the field of leadership of the probe at least partially unsupported (for example, by a corresponding hole in the Prüflingsaufnähme).

Anstelle einer Dehnung bis zur Streckgrenze bei dünnen Folien kann auch, wenn der Prüfling eine Platte beispielsweise aus Kunststoff ist, dieser bis zu seiner Fließgrenze gestaucht werden, um erwünschte In- formationen über die Materialeigenschaften zu erhalten.Instead of stretching to the yield point in the case of thin foils, if the test specimen is a plate made of plastic, for example, it can be compressed to its yield point in order to obtain desired information about the material properties.

Bei der Härteprüfung befindet sich immer ein (genormter) Eindringkörper (Vickers, Brinell, usw.) am Prüf- köpf, bei der Prüfung auf Dehn-, Reiß- und Scherfestigkeit ist dagegen der Prüfkopf mit einer glatten Druckfläche versehen, wobei er z.B. in Form eines Zylinders vorzugsweise im Falle der Scherfestigkeit oder einer Halbkugel vorzugsweise im Falle der Dehn- und Reißfestigkeit ausgebildet ist. Der Prüfkopf - durchmesser ist im Durchmesser an das Loch in der Prüflingsaufnahme anzupassen, damit der radial von innen einwirkende Prüfkopf den Prüfling optimal beanspruchen kann.In the hardness test there is always a (standardized) indentor (Vickers, Brinell, etc.) on the test head, while in the test for tensile, tear and shear strength, the test head is provided with a smooth pressure surface, e.g. in the form of a cylinder is preferably formed in the case of shear strength or a hemisphere, preferably in the case of tensile and tear strength. The diameter of the test head has to be adapted to the hole in the specimen holder so that the test head acting radially on the inside can optimally load the specimen.

Mit der Anpassung von Prüfköpf- bzw. PrüfStempelmasse an die jeweilige Aufgabenstellung kann der Prüfbe- reich ebenfalls beeinflusst werden.The test area can also be influenced by adapting the test head or test stamp mass to the respective task.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments illustrated in the figures. Show it:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Prüfung der Dehnfes - tigkeit einer Folie in schematischer Darstellung, und Fig. 2 eine Vorrichtung zur Prüfung der Härte eines starren Prüflings in schematischer Darstellung .1 a device for testing the extensibility of a film in a schematic representation, and Fig. 2 shows a device for testing the hardness of a rigid specimen in a schematic representation.

Fig. 1 zeigt die Drehachse eines nicht dargestellten Trommelrotors, beispielsweise einer Tischzentrifuge. An der Innenwand des Trommelrotors ist eine Einspannvorrichtung 2 mit zwei ringförmigen Spannbacken, zwi- sehen denen eine Kunststofffolie 3 eingespannt ist, befestigt. Die Einspannung erfolgt um einen kreisförmigen Bereich der Folie 3 herum. Die Folie 3 ist so eingespannt, dass sie sich parallel zur Drehachse 1 erstreckt. An der Innenwand des Trommelrotors können mehrere Einspannvorrichtungen 2 sowohl in Umfangs- richtung nebeneinander als auch übereinander befestigt sein. Sie müssen so angeordnet sein, dass bei der Drehung des Trommelrotors keine Unwucht auftritt.Fig. 1 shows the axis of rotation of a drum rotor, not shown, for example, a table centrifuge. On the inner wall of the drum rotor is a jig 2 with two annular jaws, see between which a plastic film 3 is clamped attached. The clamping takes place around a circular region of the film 3 around. The film 3 is clamped so that it extends parallel to the axis of rotation 1. On the inner wall of the drum rotor, a plurality of clamping devices 2 can be fastened next to one another and also one above the other both in the circumferential direction. They must be arranged so that there is no imbalance in the rotation of the drum rotor.

Jeder Einspannvorrichtung 2 liegt im einspannfreienEach clamping device 2 is in clamping-free

Bereich des jeweiligen Prüflings auf der der Drehachse 1 zugewandten Seite eine sich in radialer Richtung des Trommelrotors erstreckende Hülse 4 gegenüber. Die Hülsen 4 sind innerhalb des Trommelrotors so befes- tigt, dass ihre Längsachse horizontal verläuft. Das zur zugehörigen Einspannvorrichtung 2 weisende Ende jeder Hülse 4 ist offen.Region of the respective test object on the axis of rotation 1 side facing a sleeve 4 extending in the radial direction of the drum rotor. The sleeves 4 are mounted within the drum rotor so that their longitudinal axis is horizontal. The associated jig 2 facing end of each sleeve 4 is open.

Die Hülsen 4 dienen jeweils zur Aufnahme eines Prüf- körpers, der so an den Innendurchmesser der jeweiligen Hülse 4 angepasst ist, dass er sich frei, jedoch ohne großes Spiel, in deren Längsrichtung bewegen kann. Der Prüfkörper besteht aus einem Prüfköpf 5, dessen Form dem jeweiligen Prüfling bzw. der Art der Prüfung angepasst ist. Im vorliegenden Fall soll die Dehnfestigkeit der Kunststofffolie 3 ermittelt wer- den. Daher ist die zur Folie weisende Oberfläche des Prüfkopfes 5 über dessen gesamten Durchmesser glatt und hat etwa die Form der Schale einer Halbkugel. Die Folie 3 kann daher bis zum Erreichen ihrer Reißdeh- nung gestreckt werden, ohne dass sie vorher durch eine scharfe Kante in der PrüfköpfOberfläche eingerissen wird. Zur Ermittlung der Scherfestigkeit der Folie 3 wird vorzugsweise ein zylindrischer Prüfkopf verwendet .The sleeves 4 each serve to receive a test body which is adapted to the inner diameter of the respective sleeve 4 in such a way that it can move freely but without great play in its longitudinal direction. The test specimen consists of a test head 5 whose shape is adapted to the respective specimen or the type of test. In the present case, the tensile strength of the plastic film 3 is to be determined. the. Therefore, the film-facing surface of the test head 5 is smooth over its entire diameter and has approximately the shape of the shell of a hemisphere. The film 3 can therefore be stretched until it reaches its elongation at break, without it being previously torn by a sharp edge in the test head surface. To determine the shear strength of the film 3, a cylindrical test head is preferably used.

Der Prüfkörper weist weiterhin einen zylindrischen PrüfStempel 6 auf, der radial auf der Innenseite des Prüfköpfs 5 angeordnet ist und dazu dient, die Masse des Prüfkörpers und damit die Zentrifugalkraft zu er- höhen sowie die geführte Bewegung des Prüfkörpers in der Hülse 4 zu stabilisieren. Der Prüfstempel 6 ist in der Form für alle Prüflinge und alle Arten der Prüfung gleich. Das Material des Prüfstempeis 6 kann jedoch unterschiedlich gewählt werden, um den Bereich der zu erzeugenden Zentrifugalkräfte zu vergrößern.The test piece furthermore has a cylindrical test punch 6, which is arranged radially on the inside of the test head 5 and serves to increase the mass of the test piece and thus the centrifugal force and to stabilize the guided movement of the test piece in the sleeve 4. The test stamp 6 is the same in shape for all test pieces and all types of test. However, the material of the Prüfstempeis 6 can be chosen differently to increase the range of centrifugal forces to be generated.

Am der Drehachse 1 zugewandten Ende der Hülse 4 befindet sich eine Arretierungsvorrichtung 7 für den Prüfkörper. Während der Anlaufphase des Trommelrotors wird der Prüfkörper durch die ArretierungsvorrichtungOn the axis of rotation 1 facing the end of the sleeve 4 is a locking device 7 for the test specimen. During the start-up phase of the drum rotor, the specimen is passed through the locking device

7 in seiner inneren Lage gehalten und erst nach Erreichen einer wählbaren Drehzahl von dieser freigegeben, so dass er nach außen schnellt und gegen die Folie 3 drückt. Durch nachfolgende Erhöhung der Dreh- zahl des Trommelrotors kann die auf die Folie 3 einwirkende Kraft bis zu deren Reißgrenze gesteigert werden.7 held in its inner position and released only after reaching a selectable speed of this, so that it jumps outward and presses against the film 3. By subsequently increasing the rotational speed of the drum rotor, the force acting on the film 3 can be increased up to its tear limit.

Es ist jedoch auch möglich, auf die Arretierungsvor- richtung zu verzichten. Der Prüfkörper wird dann durch die Schwerkraft bzw. Reibungskraft in seiner Lage in der Hülse gehalten und bewegt sich schon bei geringen Drehzahlen zum Prüfling hin.However, it is also possible to dispense with the locking device. The specimen is then by gravity or frictional force in his Position held in the sleeve and moves even at low speeds to the DUT out.

An der Hülse 4 angebrachte Sensoren können die jewei- lige Lage des Prüfkörpers in der Hülse 4 erfassen. Die entsprechenden Signale werden drahtlos zu einer Auswerteeinheit übertragen.Sensors mounted on the sleeve 4 can detect the respective position of the test body in the sleeve 4. The corresponding signals are transmitted wirelessly to an evaluation unit.

Die Vorrichtung nach Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 im Wesentlichen dadurch, dass der Prüfling keine Folie, sondern ein plattenförmiger starrer Körper 8 ist, dessen Härte gemessen werden soll. Die Spannvorrichtung 2 kann so verändert werden, dass der in Fig. 2 freiliegende Bereich des Kör- pers 8 auch auf der der Hülse 4 abgewandten Seite gestützt wird. Weiterhin ist der Prüfkörper mit einem Prüfköpf 9 versehen, der am dem Körper 8 zugewandten Ende einen beispielsweise kegel- oder pyramidenförmigen Eindringkörper 10 trägt. Dieser dringt nach der Freigabe des Prüfkörpers durch die Arretierungsvorrichtung 7 in den Körper 8 ein und aus der bei einer bestimmten Drehzahl erhaltenen Eindringtiefe kann die Härte des Körpers 8 ermittelt werden.The device according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 1 essentially in that the test object is not a foil but a plate-shaped rigid body 8 whose hardness is to be measured. The tensioning device 2 can be modified such that the area of the body 8 exposed in FIG. 2 is also supported on the side facing away from the sleeve 4. Furthermore, the test specimen is provided with a test head 9, which at the end facing the body 8 carries, for example, a conical or pyramidal indentor 10. This penetrates after the release of the test specimen by the locking device 7 in the body 8 and from the penetration depth obtained at a certain speed, the hardness of the body 8 can be determined.

Bei Verwendung einer handelsüblichen Tischzentrifuge kann ein Kraftbereich zwischen ON und einigen 10 kN abgedeckt werden. When using a standard table centrifuge, a force range between ON and a few 10 kN can be covered.

Claims

Patentansprüche claims 1. Verfahren zur Ermittlung der durch Einwirkung von Druck beeinflussbaren plasto-elastischen Eigenschaften eines Prüflings (3, 8), bei dem ein Prüfkörper (5, 6, 9) mit einer definierten Kraft gegen eine Oberfläche des Prüflings (3, 8) gedrückt wird, und die sich hieraus ergebenden plasto-elastischen Veränderungen der Oberfläche während und/oder nach der Druckeinwirkung er- fasst werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckkraft eine durch Drehung des Prüfkörpers (5, 6, 9) um eine Achse (1) erzeugte Zentrifugalkraft ist, der Prüfkörper (5, 6, 9) zur Aufbringung der Druckkraft radial beweglich geführt und in Bezug auf den radial fixierten1. A method for determining the influenceable by the action of pressure plasto-elastic properties of a test piece (3, 8), wherein a test body (5, 6, 9) with a defined force against a surface of the test piece (3, 8) is pressed , and the resulting plasto-elastic changes of the surface during and / or after the pressure action are detected, characterized in that the compressive force is a centrifugal force generated by rotation of the test body (5, 6, 9) about an axis (1) , the test body (5, 6, 9) for the application of the compressive force guided radially movable and with respect to the radially fixed Prüfling (3, 8) zwischen diesem und der Achse (1) angeordnet ist.DUT (3, 8) between this and the axis (1) is arranged. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper (5, 6, 9) während der Anlaufphase der Drehung arretierbar und nach Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl für eine radiale Bewegung freigegeben wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the test body (5, 6, 9) is released during the start-up phase of the rotation lock and released after reaching a predetermined speed for a radial movement. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Ablauf der ra- dialen Bewegung des Prüfkörpers (5, 6, 9) während der Druckeinwirkung auf den Prüfling (3, 8) erfasst wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the timing of the radial movement of the test body (5, 6, 9) during the pressure on the test specimen (3, 8) is detected. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindringtiefe des Prüfkörpers (6, 9) in einen starren Prüfling (8) erfasst wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the penetration depth of the test body (6, 9) in a rigid specimen (8) is detected. 5. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeich- net, dass die Dehnung eines elastischen Prüflings (3) unter der Druckeinwirkung erfasst wird.5. The method according to claim 3, characterized marked, that the elongation of an elastic specimen (3) is detected under the pressure. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfling (3) bis zum Erreichen der Streckgrenze gedehnt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the test piece (3) is stretched until reaching the yield strength. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfling (3) bis zum Erreichen der Fließgrenze gestaucht wird.7. The method according to claim 5, characterized in that the test piece (3) is compressed to reach the yield point. 8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Prüfling eine parallel zur Drehachse (1) eingespannte Folie (3) ist.8. The method according to claim 5 or 6, character- ized in that the specimen is a parallel to the axis of rotation (1) clamped film (3). 9. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentrifuge mit einem Trommelrotor vorgesehen ist, an dessen zylindrischer, zur Drehachse (1) konzentrischer Innenwand mehrere Einspannvorrichtungen (2) zur Fixierung jeweils eines Prüflings (3, 8) derart, dass eine von dessen Oberfläche zur radialen Richtung senkrecht angeordnet ist, in Umfangs- richtung verteilt und/oder in Richtung der Drehachse (1) übereinander befestigt sind.9. A device for carrying out a method according to one of claims 1 to 8, characterized in that a centrifuge is provided with a drum rotor, on whose cylindrical, to the rotation axis (1) concentric inner wall a plurality of clamping devices (2) for fixing each of a test piece (3 , 8) such that one of its surface is arranged perpendicular to the radial direction, distributed in the circumferential direction and / or in the direction of the axis of rotation (1) are mounted one above the other. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Einspannvorrichtung (2) ei- ne sich in radialer Richtung erstreckende Hülse10. The device according to claim 9, characterized in that each clamping device (2) one ne ne extending in the radial direction sleeve (4) zur radialen Führung eines aufgenommenen Prüfkörpers (5, 6, 9) auf der Seite der Drehachse (1) gegenüberliegt.(4) for radial guidance of a recorded Test object (5, 6, 9) on the side of the rotation axis (1) opposite. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Hülse (4) an ihrem der Ein- Spannvorrichtung (2) entgegengesetzten Ende eine11. The device according to claim 10, characterized in that each sleeve (4) at its the clamping device (2) opposite end of a Arretierungsvorrichtung (7) für den Prüfkörper (5, 6, 9) aufweist.Locking device (7) for the test body (5, 6, 9). 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannvor- richtung (2) zur Einspannung einer Folie (3) und/oder eines starren plattenförmigen Körpers (8) ausgebildet ist.12. Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the Einspannvor- direction (2) for clamping a film (3) and / or a rigid plate-shaped body (8) is formed. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Prüfkörper aus einem radial inneren, für alle Prüfkörper formgleichen PrüfStempel (6) und einem radial äußeren, zur Anpassung an die jeweils durchzuführende Prüfung auswechselbaren Prüfköpf (5, 9) besteht .13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that each test body consists of a radially inner, for all test specimens form-like PrüfStempel (6) and a radially outer, replaceable for adaptation to each test to be performed Prüfköpf (5, 9) , 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfköpf (9) an seinem radial äußeren Ende einen sich nach außen verjüngenden Eindringkörper (10) trägt.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the test head (9) carries at its radially outer end an outwardly tapering indenter (10). 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Eindringkörper (10) pyrami- den- , kegel- oder kugelförmig ist oder die Form einer Würfelecke hat.15. Device according to claim 14, characterized in that the indenter (10) is pyramidal, conical or spherical or has the shape of a cube corner. 16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkopf (5) an seinem radial äußeren Ende eine glatte Oberfläche aufweist. 16. The apparatus according to claim 13, characterized in that the test head (5) has a smooth surface at its radially outer end.
EP10719911A 2009-04-24 2010-04-21 Method and device for determining the pressure-manipulatable properties of a specimen Withdrawn EP2422180A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009019303A DE102009019303B4 (en) 2009-04-24 2009-04-24 Method and device for determining pressure-influenceable properties of a test object
PCT/EP2010/002614 WO2010121837A1 (en) 2009-04-24 2010-04-21 Method and device for determining the pressure-manipulatable properties of a specimen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2422180A1 true EP2422180A1 (en) 2012-02-29

Family

ID=42536295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10719911A Withdrawn EP2422180A1 (en) 2009-04-24 2010-04-21 Method and device for determining the pressure-manipulatable properties of a specimen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8757015B2 (en)
EP (1) EP2422180A1 (en)
DE (1) DE102009019303B4 (en)
WO (1) WO2010121837A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1439453A1 (en) * 1987-06-18 1988-11-23 Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела Centrifugal installation for testing specimens of materials

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3736501A (en) * 1971-03-25 1973-05-29 Automation Ind Inc Rotatable test device having diametrically opposed sensors and counterweights interlinked for radial movement by centrifugal force
US4061019A (en) * 1976-03-16 1977-12-06 Blasetti David H Apparatus for generating forces in a specimen
US4325910A (en) * 1979-07-11 1982-04-20 Technicraft, Inc. Automated multiple-purpose chemical-analysis apparatus
SU1490574A1 (en) 1987-08-19 1989-06-30 Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела Centrifugal installation for impact tests of material specimens
SU1478091A1 (en) 1987-10-05 1989-05-07 Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела Centrifugal apparatus for impact testing of material specimens
US4886419A (en) * 1988-09-30 1989-12-12 The Boeing Company Elastomeric bearing for helicopter rotor having lead-lag damping
JP2000131201A (en) 1998-10-26 2000-05-12 Sumikin Kansai Kogyo Kk Centrifugal force load device capable of shot impact experiment
ITTO20020117A1 (en) * 2002-02-08 2003-08-08 Fiat Ricerche APPARATUS FOR TRIBOLOGICAL TESTS.
US6935159B2 (en) * 2003-11-19 2005-08-30 University Of Waterloo Centrifugal permeameter
DE102004055621B4 (en) 2004-11-11 2017-08-31 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Method and device for testing the strength of a connection
JP2006343125A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Shimizu Corp Penetration testing equipment

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1439453A1 (en) * 1987-06-18 1988-11-23 Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела Centrifugal installation for testing specimens of materials

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009019303A1 (en) 2010-10-28
WO2010121837A1 (en) 2010-10-28
DE102009019303B4 (en) 2013-07-04
US8757015B2 (en) 2014-06-24
US20120111122A1 (en) 2012-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010006406B4 (en) Method and device for determining the joining quality of a joint connection
DE4426405C1 (en) Textile wear resistance measuring device
DE102006015642B4 (en) Testing device for hull shells
DE102014018701A1 (en) Method and test device
DE102012014893B4 (en) Test system for dynamic and / or cyclic load testing of a sample
DE102013015965A1 (en) Testing apparatus for testing adhesion of coating on cylinder liner of cylinder bore, has activatable, controllable force and radially expandable expander arranged in test ring that is operatively coupled with force introduction device
DE102009019303B4 (en) Method and device for determining pressure-influenceable properties of a test object
DE102012011861A1 (en) Device for determining frictional coefficient of textile material, comprises friction element that is arranged and configured, such that frictional force of friction element is introduced into textile material receiving element
DE102013113768B4 (en) A sample, adapter and method for testing a delamination initiation of a fiber composite
DE102007058702A1 (en) Damping element for a test device
DE102012012764A1 (en) Method for adhesion testing of component coating for coated cylinder liner of internal combustion engine, involves monitoring moment of test tool and/or detecting change in moment during test process for removing coating from test lath
CH657704A5 (en) MEASURING HEAD FOR CARRYING OUT MICROMECHANICAL MEASUREMENTS ON THE SURFACES OF TEST OBJECTS.
DE202019005623U1 (en) Device for testing the durability and adhesive strength of adhesive tapes using the alternating load method
DE102014222386A1 (en) Diagnostic and test methods of force application points on fiber composite components
DE102006026528A1 (en) Solar cell or silicon wafer`s mono or polycrystalline silicon slices checking device, has drive arm highly movable and arranged at two locating pins, and retaining plate guided over equalizing springs at fastening plate
DE102016107552B4 (en) Pressure testing device for a material sample and pressure testing method
DE1900802U (en) DEVICE FOR TESTING THE BUMPING BEHAVIOR OF FILM, FABRIC AND SIMILAR FLATS.
DE102019006651A1 (en) Device and method for testing the durability and adhesive strength of adhesive tapes in the alternating load method
DE102016011421B4 (en) Arrangement and method for performing a bending test
DE102012014051A1 (en) Device for testing strength i.e. endurance limit, of segmented rotor of permanent excited synchronous motor, has expanding elements applying radially outwardly directed test load on rotor segments based on predeterminable test cycle
DE10228923A1 (en) Assembly to test the mechanical properties of paper, foil, fleece, carton and textiles has two clamps mounted in vertical plane and linked to drive system
DE102019113120A1 (en) Method and device for determining a mechanical characteristic value
DE102011002244B4 (en) High-speed pressure tester with integrated force measurement
DE19830350C2 (en) Method and device for testing the formability of materials for massive forming
WO2016128118A1 (en) Test procedure for recognition of a damage to a component due to hydrogen embrittlement

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20111124

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20181004

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20231101