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Protokoll
Ingenieurwissenschaft

Universität, Schule

Hamburger Fern-Hochschule - HFH

Note, Lehrer, Jahr

2010

Autor / Copyright
Alfred S. ©
Metadaten
Preis 5.80
Format: pdf
Größe: 0.65 Mb
Ohne Kopierschutz
Bewertung
sternsternsternsternstern_0.25
ID# 9293







Protokolle Labor Werkstofftechnik HFH  

Zugversuch, Magnetpulververfahren,
Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy und Härteprüfung


Inhaltsverzeichnis

1 Zugversuch nach DIN EN ISO 6892. 2

1.1 Ziel3

1.2 Randbedingungen. 3

1.3 Versuchsvorbereitung. 3

1.4 Versuchsdurchführung. 4

1.5 Auswertung. 5

2 Magnetpulververfahren. 6

2.1 Ziel6

2.2 Randbedingungen. 6

2.3 Versuchsvorbereitung und -durchführung. 7

2.4 Auswertung. 8

3 Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy (DIN EN 10045)10

3.1 Ziel10

3.2 Randbedingungen. 10

3.3 Versuchsvorbereitung. 10

3.4 Versuchsdurchführung. 11

3.5 Auswertung. 11

4 Härteprüfung (Makrohärtemessung)13

4.1 Ziel13

4.2 Randbedingungen. 13

4.3 Versuchsvorbereitung. 14

4.4 Versuchsdurchführung. 14

4.5 Auswertung. 15


1 Zugversuch nach DIN EN ISO 6892

1.1 Ziel

Es werden Zugversuche an metallischen Werkstoffproben durchgeführt, um Festigkeits- und Verformungskenngrößen zu ermitteln. Ermittelt werden sollen der Elastizitätsmodul (an einer Werkstoffprobe), die Ersatzstreckgrenze bei stetigem bzw. die obere und untere Streckgrenze bei unstetigem Verlauf der Spannungs-Dehnungs-Kurve, die Zugfestigkeit, die Bruchdehnung sowie die Brucheinschnürung und das Streckgren.....[Volltext lesen]

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1.4 Versuchsdurchführung

Die Proben werden nacheinander längs zur Zugrichtung in die Prüfmaschine eingespannt und zum Zwecke einer einheitlichen Prüfbasis mit einer geringen Vorlast von 500 N beansprucht. Anschließend wird computergesteuert das Prüfprogramm gestartet. Die Probe wird längs mit ansteigender Zugbeanspruchung zunächst elastisch und anschließend plastisch bis zum Bruch gedehnt (siehe Abbildung 1).


Textfeld: BruchflächeTextfeld: MesseinheitTextfeld: hydraulische Spanneinheit

Abbildung 1: Rundzugprobe nach dem Bruch


Die Maschine ist mit einem Computer verbunden und der Versuch wird direkt in Form eines Spannungs-Dehnungs-Diagramms dokumentiert. Die ansteigende Kraft in N lässt sich beim Versuch fortlaufend ablesen. Die Umrechnung vom Kraft-Weg- zum Spannungs-Dehnungs-Diagramm - als grundlegende Voraussetzung für aussage-kräftige Werte beim Zugversuch -  erfolgt hier direkt durch die Prüfsoftware.


1.5 Auswertung

Es zeigt sich, dass bei der 3. Probe ein stetiger Verlauf der Spannungs-Dehnungs-Kurve und hieraus resultierend keine ausgeprägte Streckgrenze vorliegt. Es wird die Ersatzstreckgrenze Rp0,2 festgelegt.


Die 1. Probe im normalisierten Zustand hat im Vergleich zu den beiden gehärteten, vergüteten Proben eine deutlich geringere Streckgrenze ReH (= 350 N/mm²) und Zugfestigkeit Rm (= 615 N/mm²). Die Bruchdehnung A liegt als Kennwert für die Duktilität, d.h. die Fähigkeit zur plastischen Verformung, aufgrund der geringeren Festigkeit mit A = 25,63% unter allen drei Proben im Vergleich am höchsten.

Das Material hat von den drei geprüften Materialien die höchste Elastizität und d.....

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2 Magnetpulververfahren


2.1 Ziel

Das Magnetpulververfahren als zerstörungsfreie Prüfung hat das Ziel Risse und oberflächennahe Fehler (Lunker) optisch darzustellen. Es wird unterschieden zwischen Trocken- und Nassverfahren. Bei den vorliegenden Versuchen handelt es sich um Nassversuche, da das Pulver (in Form von Eisenpartikeln) gelöst in einer Emulsion auf Öl-Basis verwendet wird.


2.2 Randbedingungen

Es werden zwei verschiedene Versuche durchgeführt:


1.    Magnetisierung über Handjoch bei Tageslicht mit nichtfluoreszierendem Pulver


Abbildung 2: Prüfaufbau bei Magnetisierung mit Handjoch


2.    Magnetisierung über Universalmagnetisierungsanlage mit UV-Beleuchtung und fluoreszierendem Pulver


Abbildung 3: Universalmagnetisierungsanlage mit UV-Beleuchtung


Als Voraussetzung für die Prüfung gilt, dass die Prüflinge aus magnetisierbaren Metallen bestehen. Dies sind in der Regel die Werkstoffe Nickel, Kobalt und Eisen (Achtung: austenitische Stähle sind nicht magnetisierbar).


2.3 Versuchsvorbereitung und -durchführung

1.    Magnetisierung über Handjoch

     Oberfläche des Prüflings (Rohrsegment aus Baustahl mit Schweißnah.....

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     Entmagnetisierung (je nach Magnetfeldstärke ggfs. schrittweise)


Der Magnetfluss ist richtungsgebunden. Die Prüfschritte der Magnetisierung bis zur Analyse sollten aufgrund der Fehlerorientierung zur Magnetisierungsrichtung (Fehler: quer zum Magnetfeld) bei der Prüfung mit Handjoch in unterschiedlichen Versetzungen wiederholt werden. Im vorliegenden Versuch wurde der Ablauf einmalig durchgeführt.

Die Universalmagnetisierungsanlage erzeugt simultan ein Magnetfeld in Quer- und Längsrichtung, so dass hier das einmalige Prüfen ausreicht.


2.4 Auswertung


An allen Prüflingen konnten feine Risse, sog. Haarrisse, bei der optischen Analyse festgestellt werden, die ohne Anwendung des Verfahrens mit dem menschlichen Auge nicht erkannt werden können.


1. Versuch:

-       Rohrsegment à Haarriss (siehe Abbildung 4)

Abbildung 4: Risserkennung mit Handjoch und nichtfluoreszierendem Pulver


2. Versuch:

-       Welle mit Zahnrädern à tiefe Haarrisse im Zahngrund

-       Pleuel-Stange (siehe Abbildung 5) à Haarriss über gesamte Bauteillänge

-       Stahlplatte mit Schweißnaht à Haarriss entlang der gesamten Schweißnaht


Abbildung 5: Pleuel-Stange vo.....

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Die Prüfung erfolgt auf Grundlage der DIN EN 10045.


3.2 Randbedingungen

Zum Einsatz kommt ein Pendelschlagwerk der Fa. RK Amsler vom Typ PSW 750 AF. Die Maschine hat einen maximalen Leistungsbereich von 750J. Die folgenden Prüfungen werden mit 450J durchgeführt.


Es sollen jeweils drei Proben mit V-Kerb der Materialien C45 (unbehandelter Vergütungsstahl mit einem C-Gehalt von 0,45%) und X5CrNi 1810 (austenitischer Stahl, 0,05% C, 18% Cr, 10% Ni) bei den drei Temperaturen RT, 250°C und -196°C bzw. RT, 250°C und -30°C zerschlagen werden.


3.3 Versuchsvorbereitung

Die insgesamt 18 Proben sind mittels Messschieber vor der Versuchsdurchführung auf maßliche Einhaltung der Norm zu überprüfen und die Messwerte zu dokumentieren. Anschließend werden die Proben im Klimaschrank auf 250°C erwärmt bzw. alternativ auf -30°C abgekühlt. Das Abkühlen auf -196°C erfolgt kurz vor der Durchführung in flüssigem Stickstoff.


Es wird ein Leerversuch am Pendelschlagwerk durchgeführt, um den Reibkraftverlust zu ermitteln. Im vorliegenden Versuch beträgt der Verlust 3 Joule.


3.4 Versuchsdurchführung

Die erste Probe wird mit einer Zange auf das Widerlager gelegt und mittels Hilfsvorrichtung zentriert. Nach dem Versuch bewegt die Prüfmaschine den Hammer wieder in die Ausgangsposition, so dass sie für den nächsten Versuch bereit ist. Die Kerbschlagarbeit der zerbrochenen Probe wird vom Schleppzeiger abgelesen und unter Berücksichtigung des Reibkraftv.....

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Abbildung 7: Kerbschlagzähigkeits-Temperatur-Diagramm X5CrNi 1810


Um zu den beiden Werkstoffen eine fundiertere Aussage treffen zu können, wäre die Prüfung einer deutlich höheren Anzahl an Proben erforderlich (ca. 30 Proben je Temperatur).

4 Härteprüfung (Makrohärtemessung)


4.1 Ziel

Die Härte ist definiert als der Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines härteren Prüfkörpers (Eindringkörpers) entgegensetzt. Die Härte eines Werkstoffes kann durch unterschiedliche Kennwerte in Abhängigkeit vom jeweiligen Prüfverfahren und der zugehörigen Auswertemethodik ausgedrückt werden.

Im Folgenden sollen die Härtekennwerte für verschiedene Metalle durch das Verfahren nach Rockwell (nach DIN EN ISO 6508) und Vickers (nach DIN EN ISO 6507) bestimmt werden.


4.2 Randbedingungen

Beim Rockwell-Verfahren erfolgt die Härteermittlung durch die vom Eindringkörper hinterlassene Eindringtiefe. Es sind verschiedene Eindringkörper einsetzbar. Hier wird mit einem Diamantkegel mit einem Öffnungswinkel von 120° gearbeitet (HRC: Hardness Rockwell Cone). Der Diamantkegel wird mit einer Vorlast von 98,07 N und der Prüfkraft 1.471 N in die Probenoberfläche gedrückt.

Mit der Vorlast soll eine Beeinflussung des Härtewertes durch Oberflächeneinflüsse (Rauhigkeit, Schichten) ausgeschlossen werden. Eine Messuhr ermittelt die Eindringtiefendifferenz zwischen der Tiefe nach Ansetzen der Vorlast und Ansetzen der Prüfkraft und .....

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