Kerbschlagversuch

Kerbschlagversuche

Der Kerbschlagversuch dient dazu, die Tragfähigkeit des Schraubenwerkstoffes bei einer bestimmten Prüftemperatur zu ermitteln. Im Regelfall der Nachweis der Zähigkeit eines Materials bei sehr tiefenTemperaturen. Der Schlagenergieverbrauch wird in Joule angegeben. Bei dieser verbrauchten Schlagenergie handelt es sich um eine Maßnahme für, die Widerstandsfähigkeit der Materialien gegen abrupte Belastung schützt.

Kerbschlagversuche - Werkstoffkunde 1

Beim Kerbschlagversuch handelt es sich um ein Materialprüfverfahren, das die Belastbarkeit von metallischen und polymeren Materialien erforscht. Von einem anderen Standpunkt aus lassen sich Schlüsse auf die Neigung eines Materials zur Versprödung bei tiefen Temperaturen ziehen. Temperatursprödigkeit bei sehr tiefen Temparaturen, Spannungssprödigkeit durch ähnliche, mehrachsige Belastungen, Geschwindigkeitssprödigkeit durch hohe Dehnungsgeschwindigkeit. Ein gekerbtes Exemplar eines Materials wird in eine Vorrichtung[Skizze] gelegt, in der es durch Abutments an den Stirnseiten befestigt wird.

Dann wird die zu untersuchende Substanz mit einem Hammer aus einer vorher festgelegten Tiefe gebrochen oder durch die Abutments geschleudert. Es kann die Schlaggeschwindigkeit des Pendelhammers auf die Proben berechnet werden: Anhand dieses Wertes kann dann die Kerbschlagfestigkeit bestimmt werden: Dabei steht $ A_K $ für den Kerbschlagquerschnitt.

Bei Bruch der Proben kann eine zusätzliche Untersuchung auf die Art des Bruchs durchgeführt werden, um Aussagen über die Festigkeit zu treffen. Eine Mischfraktur entspricht beiden oben erwähnten Phänomenen.

Kerbschlagzähigkeit nach DIN EN 10045

Im Kerbschlagversuch wird eine Kerbschlagprobe mit ihren Stirnseiten an zwei Anschlägen in einer Schlagmaschine mit einem Hammer abrupt belasten. Dabei wird die Kerbschlagarbeit und der Querschnitt der Proben so angepasst, dass die Proben entweder brechen oder durch die Abutments hindurchgezogen werden. Es wird die von der Stichprobe absorbierte Aufprallenergie bestimmt.

Es wird als Kerbschlagkraft in Joule bezeichnet. Aufgrund der plötzlichen Beanspruchung hat das Material nur eine sehr geringe Deformationszeit -> innere Vereinzelungen sind einfacher zu erreichen. Durch die Einkerbung ist das deformierte Material nur im Bereich der Einkerbung begrenzt. Die Kerbschlagprüfung wird in einem Pendelschlagprüfgerät durchgeführt, bei dem ein Hammer aus einer bestimmten Bauhöhe h fällt.

An seinem niedrigsten Ort schlägt das Pfeifenpendel auf die Hinterseite einer Einkerbung. Nur ein Teil der Hammerarbeit wird beim Durchstanzen oder Ziehen durch das Abutment aufgebraucht -> dies führt zum Rückprall des Hahns. Der Kerbschlagarbeitswert ist nur dann zu vergleichen, wenn er an Probekörpern der gleichen Geometrie bestimmt wurde und nicht für die Bauteilberechnung und -bemessung als Festigkeitsparameter (Re und Rm) verwendet werden kann.

Allerdings sind sie ein wesentliches Beurteilungskriterium für das Zähigkeitsverhalten eines Werkstoffes, so dass aus den Resultaten des Kerbschlagbiegeversuchs nur Rückschlüsse auf die Materialqualität gezogen werden können! Der Kerbschlagprobenkörper wird transversal oder longitudinal zur Korngröße des zu prüfenden Werkstoffes genommen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass sich daraus verschiedene Größen für die Schlagarbeit der Kerbschlagleisten ergaben.

Daher müssen die Kerbschlagbiegeproben nach DIN-Vorschriften aus dem Material genommen werden! Scharfkantige Kerbungen verhindern die Deformation im Kerbsockel mehr und führen zu kleineren Messwerten. Kerbschlagzähigkeiten sind nur miteinander zu vergleichen, wenn sie an gleich geformten Probekörpern errechnet wurden. Mit zunehmender Umformgeschwindigkeit kann die Trennkraft früher als die kritischen Schubspannungen erzielt werden, so dass das Material auch bei geringer Umformung zerbricht.

Die Befestigung der Einkerbung an der Probenoberfläche führt zunächst zu einer deutlichen Verschärfung der Prüfbedingungen durch die Erhöhung der Spannung im Kerbfuß. Eine schärfere Kerbung erhöht die Spannung im Sockel. Der Verformungseffekt liegt auf einer geringeren Fläche (im Kerbgrund), was zu einer höheren Deformationsgeschwindigkeit im Kerbboden führt. Die Kerbschlagzähigkeit sprüfung wird normalerweise bei 20 C ( 2 K) ausgeführt.

Die Methode eignet sich jedoch besonders gut zur Untersuchung des Werkstoffverhaltens bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen, um den übergang vom duktilen (zähen) zum spröden Zustand in Funktion der Erwärmung zu bestimmen. In einem K-T-Diagramm werden die bei unterschiedlichen Temperaturwerten am gleichen Material bestimmten Betriebswerte oberhalb der Solltemperatur aufgedruckt. Kubische flächenzentrierte Materialien (z.B. austenitischer Stahl, Ni, Kupfer, Alu ) sind auch bei niedrigen Außentemperaturen widerstandsfähig.

Kubisch raumzentrierte Materialien (z.B. alle un- und niedrig legierten Stahlsorten, Cr, Molybdän) und Materialien mit sechseckigem Geflecht weisen bei hohen Außentemperaturen eine gute Festigkeit (hohe Schicht) auf. Sie sind bei niedrigen Außentemperaturen brüchig. Bei Sprödbruch ist die Bruchoberfläche nahezu eben und weist weiche Kanten -> Sprödigkeitsspuren auf. Bei einem Deformationsbruch wird die Bruchoberfläche zerbrochen.

Anzeichen von Erschütterungen und Zugluft -> Anzeichen von Härte. Nachdem die Prüflinge gebrochen sind, wird die Aufprallenergie K an der Waage ablesbar. Die Scherbruchfraktion (Deformationsbruch) einer Bruchoberfläche kann mitbestimmt werden.