Kerbschlagbiegeversuch

Versuchsanordnung - Mechanik & Mechanik

Beim Kerbschlagversuch Charpy wird eine Kerbschlagprobe abrupt einer Biegespannung (mehrachsiger Spannungszustand) ausgesetzt. Der Prüfling ist in der Regel 55 Millimeter lang und hat einen viereckigen Durchmesser mit einer Randlänge von 10 Millimetern. Der Kerbschlagprobenkörper wird in den Anschlag eines Pendelschlagwerkes einspannt. Am tiefsten Ort der Kreisbewegung schlägt die Lamelle des Pendelhammers mit der vollen Kraft (Aufprallgeschwindigkeit in der Regel zwischen 5,0 und 5,5 m/s) auf die Kerbseite der Prüflinge.

Dabei wird die zu untersuchende Substanz zerkleinert und absorbiert einen Teil der kinetischen Energie des Schlages. Durch die absorbierte kinetische Energie durch die Proben gelangt sie jedoch nicht wieder auf ihre Anfangshöhe[Maus über das Bild bewegen und wieder entfernen]. Der Verformungseffekt und damit die erzielte Höhe hängt von der Festigkeit der Proben ab.

Erst nach dem Bruch der Prüflinge gelangt der Bohrhammer auf eine niedrige endgültige Höhe. Bei sehr spröden Prüflingen dagegen reißt es nahezu verformungsfrei und benötigt daher nur eine niedrige Deformationsenergie. Man spricht von der für das Spalten der Prüflinge erforderlichen Deformationsenergie als K-Schlagarbeit ( "Kerbschlagarbeit") (KV: Prüflinge mit V-Kerbe; KU: Prüflinge mit U-Kerbe). Damit kann die Kerbschlagkraft aus der Abweichung der Ausgangslagenenergie Wa von der Endlagenenergie We des Pendelschlagwerkes errechnet werden.

Die Kerbschlagkraft des Pendelschlagwerkes ist bei einer gegebenen Ausgangshöhe H und einer bestimmten Schwungmasse h nur von der erreichbaren Höhe h abhängt. Die Kerbschlagkraft kann über einen Pointer unmittelbar an der Meßuhr ab dem Moment des Schwingens des Hammerpendels durch den niedrigsten Wert ausgelesen werden. Die so bestimmte Kerbschlagkraft der Kerbe kommt auf den zu teilenden Probequerschnitt an.

Ein Zähigkeitsvergleich der Kerbschlagbiegeenergie ist daher nur möglich, wenn sie aus gleichen Prüflingsgeometrien errechnet wurde. Ist dies nicht der Fall, so ist ein Abgleich (falls vorhanden) nur möglich, wenn die Kerbschlagkraft \(K\) auf den zu teilenden Probequerschnitt \(A_K\) zurückgeführt wird. Die Menge nennt man Kerbschlagfestigkeit. Beachten Sie, dass die Schlagzähigkeit selbst kein rein materieller Parameter ist, da sie nicht vom Material allein abhängt.

Der Kerbschlagwiderstand und damit die Kerbschlagfestigkeit wird auch durch die Querschnittsform der Proben und insbesondere durch die Kerbform und die Schlaggeschwindigkeit der Hammerflosse beeinflußt (siehe auch Abschnitt Bruchformen). Kerbschlagbiegeenergie und Kerbschlagfestigkeit sind also reine technische Parameter, die in keiner Dimensionierungsberechnung berücksichtigt werden.