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Festigkeitsprüfung bei schlagartiger Beanspruchung

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Part of the Handbuch der Werkstoffprüfung book series (HW, volume 2)

Zusammenfassung

Den ersten Anlaß zur Ausführung von Schlagversuchen gaben wohl die besonders in kalten Wintern an Stahl auftretenden spröden, d. h. verformungslosen Brüche, die vor allem auf stoßweise Beanspruchung zurückgeführt wurden. Wenn auch heute erkannt ist, daß derartige Brüche auch bei statischer Beanspruchung auftreten können, so wird die Neigung des Werkstoffes zu solchen Trennungsbrüchen (vgl. Abschn. A 1, c) doch fast ausschließlich durch Schlagversuche geprüft1. Diese Versuche, die heute das wichtigste Anwendungsgebiet der Schlagversuche sind, haben, wie noch näher ausgeführt wird, auch Bedeutung, wenn die aus den untersuchten Werkstoffen hergestellten Teile bei ihrer Verwendung nicht stoßweise beansorucht sind.

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Notes

Referenzen

  1. 1.
    Erst in neuerer Zeit spielen verformungslose, meist interkristallin verlaufende Brüche an Stahl, die bei höherer Temperatur unter ruhender Last auftreten und deren Wesen mit entsprechenden Versuchsbedingungen erforscht werden muß, eine größere Rolle.Google Scholar
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  23. 7.
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    Vgl. Fußnote 3, S. 134.Google Scholar
  38. 2.
    Derartige in der Bruchfläche aufeinanderfolgende verschiedenartige Brüche werden auf wechselnde Verformungsgeschwindigkeit (Schwingungen, vorübergehende Entlastung infolge des plötzlichen Trennungsbruches) zurückgeführt und als Schwingungsstreifen bezeichnet.Google Scholar
  39. 3.
    Messing zeigt zwischen 300 und 5000 ebenfalls eine ausgeprägte Warmsprödigkeit (vgl. Abschn. 6, e); es ergibt j edoch in diesem Temperaturbereich Trennungsbrüche (nach Korngrenzen und Spaltflächen), während bei höheren und tieferen Temperaturen Verformungsbrüche eintreten (vgl. auch Fußnote 1, S. 129).Google Scholar
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    Vgl. Fußnote l, S. 134.Google Scholar
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    Vgl. Fußnote l, S. 134.Google Scholar
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    Vgl. Fußnote 1, S. 133.Google Scholar
  54. 7.
    Mailänder, R.: Krupp. Mh. Bd. 4 (1923) S. 39.Google Scholar
  55. 1.
    Vgl. Fußnote i, S. 131.Google Scholar
  56. 2.
    Vgl. Fußnote 1, S. 132.Google Scholar
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  62. 1.
    Vgl. Fußnote 7, S. 139.Google Scholar
  63. 2.
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  66. 2.
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  67. 1.
    Vgl. Fußnote i, S. 139.Google Scholar
  68. 2.
    Vgl. Fußnote 7, S. 139.Google Scholar
  69. 3.
    Vgl. Fußnote 6, S. 140.Google Scholar
  70. 4.
    Hatt, W. K.: Proc. Amer. Soc. Test. Mater. Bd. 4 (1904) S. 282.Google Scholar
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  72. 6.
    Vgl. Fußnote 7, S. 131.Google Scholar
  73. 7.
    Vgl. Fußnote 2, S. 138.Google Scholar
  74. 8.
    Vgl. Fußnote 3, S. 138.Google Scholar
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  76. 10.
    Vgl. Fußnote 4, S. 135.Google Scholar
  77. 11.
    Vgl. Fußnote 7, S. 140.Google Scholar
  78. 12.
    Vgl. Fußnote 4, S. 138.Google Scholar
  79. 1.
    Vgl. Fußnote 2, S. 142.Google Scholar
  80. 2.
    Hierbei ist aber zu beachten, daß bei gleicher Schlaggeschwindigkeit die Verformungsgeschwindigkeit in der gekerbten Probe wesentlich höher ist als in der nichtgekerbten Probe.Google Scholar
  81. 3.
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  82. 4.
    Vgl. Fußnote 3, S. 139.Google Scholar
  83. 1.
    Vgl. Fußnote 2, S. 142.Google Scholar
  84. 2.
    Vgl. Fußnote 1, S. 132.Google Scholar
  85. 3.
    Vgl. Fußnote 2, S. 138.Google Scholar
  86. 4.
    Vgl. Fußnote 3, S. 138.Google Scholar
  87. 5.
    Vgl. Fußnote 4, S. 139.Google Scholar
  88. 6.
    Vgl. Fußnote 5, S. 139.Google Scholar
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    Vgl. Fußnote 7, S. 139.Google Scholar
  90. 8.
    Vgl. Fußnote 2, S. 141.Google Scholar
  91. 9.
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    Vgl. Fußnote 1, S. 139.Google Scholar
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  153. 3a.
    Schule, F. u. E. Brunner: Stahl u. Eisen Bd. 29 (1909) S. 1453.Google Scholar
  154. 3b.
    Moser, M.: Stahl u. Eisen Bd. 45 (1925) S. 1879; vgl. ferner Fußnote 3, S. 158.Google Scholar
  155. 3c.
    Sauerwald, F. u. H. Wieland: Z. Metallkde. Bd. 17 (1925) S. 358, 392.Google Scholar
  156. 3b.
    Hanemann, K. u. H. Hinzmann: Stahl u. Eisen Bd. 47 (1927) S. 1651.Google Scholar
  157. 1.
    Fischer, F. P.: Stahl u. Eisen Bd. 48 (1928) S. 541.Google Scholar
  158. 1.
    Fischer, F. P.: Krupp. Mh. Bd. 9 (1928) S. 53 vgl. auch Fußnote 2, S. 159.Google Scholar
  159. 2.
    Bei der Anordnung nach Abb. 26 a müssen Höhe und Länge der Probe, Stützweite und Winkel der Hammerschneide so aufeinander abgepaßt sein, daß die Probe, ohne zu klemmen, zwischen den Widerlagern durchgezogen werden kann.Google Scholar
  160. 3.
    Durch diese Kerblage soll die ganze Blechdicke im Prüfquerschnitt erfaßt werden. Andererseits entspricht aber die Biegung in der Blechebene nicht der Art der Beanspruchung im Betrieb. Auch die Prüfung der äußeren Randschicht selbst läßt sich mit den in Zahlentafel 3 aufgeführten Probenformen nicht vornehmen. Von Kuntze (vgl. Fußnote 4, S. 158) ist zu diesem Zweck eine Probe vorgeschlagen worden, die an zwei gegenüberliegenden Seiten gekerbt ist und auf eine der anderen zwei parallel zur Walzoberfläche liegenden Seitenflächen geschlagen wird.Google Scholar
  161. 4.
    In Richtung der Kerbachse gemessen.Google Scholar
  162. 5.
    Bei Proben aus Blechen wird die Breite B gleich der Blechdicke, aber höchstens gleich 30 mm. Dabei muß auf mindestens einer Seitenfläche — senkrecht zur Kerbrichtung— die Walzhaut erhalten bleiben.Google Scholar
  163. 6.
    Vgl. Abb. 26 b.Google Scholar
  164. 1.
    Mailänder, R.: Arch. Eisenhüttenw. Bd. 10 (1936/37) S. 53.Google Scholar
  165. 2.
    Steccanella, A.: Metallurg, ital. Bd. 27 (1935) S. 81.Google Scholar
  166. 3.
    Dupuy, E., J. Mellon u. P. Nicolau: Rev. Metall. Bd. 33 (1936) S. 55, 133.Google Scholar
  167. 4.
    Vgl. Fußnote 3, S. 158. u Baumann, R.: Z. VDI Bd. 56 (1912) S. 1311.Google Scholar
  168. 6.
    Stribeck, R.: Stahl u. Eisen Bd. 42 (1922) S. 405.Google Scholar
  169. 7.
    Mailänder, R.: Stahl u. Eisen Bd. 45 (1925) S. 1607. Krupp. Mh. Bd. 5 (1924) S. 16.Google Scholar
  170. 8.
    Charpy, G. u. A. Cornu-Thénard: Rev. Metall. Bd. 14 (1917) Bd. 84.Google Scholar
  171. 9.
    Mailänder, R.: Stahl u. Eisen Bd. 46 (1926) S. 1752.Google Scholar
  172. 9a.
    Mailänder, R.: Krupp. Mh. Bd. 7 (1926) S. 217.Google Scholar
  173. 10.
    Docherty, J. G.: Engineering Bd. 133 (1932) S. 645; Bd. 139 f(1935) S. 211.Google Scholar
  174. 1.
    Vgl. Fußnote 9, S. 162.Google Scholar
  175. 2.
    Vgl. Fußnote 3, S. 162.Google Scholar
  176. 3.
    Petrenko, S. N.: Techn. Pap. Bur. Stand. Bd. 19 (1925) Nr. 289, S. 315.Google Scholar
  177. 3a.
    Mailänder, R.: Stahl u. Eisen Bd. 55 (1935) S. 749, 779.Google Scholar
  178. 4.
    Auf der Verschärfung der Versuchsbedingungen durch Vergrößern der Probenbreite beruht der Vorschlag von Moser (vgl. Fußnote 3, S. 158), den Stahl mit 2 Proben zu prüfen, deren Breiten sich wie 1:2 verhalten. Brechen beide Proben zäh mit Schlagarbeiten, die der Probenbreite annähernd proportional sind, so ist die Neigung zum Trennungsbruche geringer als bei einem Stahl, von dem die schmale Probe zähe, die breitere Probe mit Misch- oder gar Trennungsbruch bricht. 5 Vgl. Fußnote 3, S. 158.Google Scholar
  179. 6.
    Vgl. Fußnote 3, S. 160.Google Scholar
  180. 7.
    Vgl. Fußnote 5, S. 162.Google Scholar
  181. 8.
    Vgl. Fußnote 7, S. 162.Google Scholar
  182. 1.
    Vgl. Fußnote 2, S. 133.Google Scholar
  183. 2.
    Vgl. Fußnote 8, S. 162.Google Scholar
  184. 3.
    Vgl. Fußnote 9, S. 162.Google Scholar
  185. 4.
    Diese Beobachtung hat mehrfach dazu geführt, die Gesamtarbeit in zwei Teile zu zerlegen, von denen der eine dem Probenquerschnitt, der andere dem Volumen proportional ist, und hieraus Gleichungen zur Umrechnung der Schlagarbeit von einer Probengröße auf eine andere abzuleiten [Fillunger, P.: Z. öst. Ing- u. Archit.-Ver. Bd. 70 (1918) S. 329. Schweiz. Bauztg. Bd. 82 (1923) S. 265, 284].Google Scholar
  186. 5.
    Vgl. Fußnote 3, S. 156. 6 Vgl. Fußnote 10, S. 162.Google Scholar
  187. 7.
    Eine im Verhältnis zur Maschinengröße hohe Schlaggeschwindigkeit hat der rotierende Hammer nach Guillery. Wie Mann (vgl. Fußnote 2, S. 142) gezeigt hat, lassen sich mit ähnlichen Apparaten außerordentlich hohe Schlaggeschwindigkeiten erreichen.Google Scholar
  188. 8.
    Hadfield, R. A. u. S. Main: Min. Proc. Instn. civ. Engrs. Bd. 211 (1921) S. 127. — Engineering Bd. 110 (1920) S. 808. — Stahl u. Eisen Bd. 41 (1921) S. 1503; Bd. 43 (1923) S. 79.Google Scholar
  189. 9.
    Vgl. Fußnote 5, S. 130.Google Scholar
  190. 10.
    Bartel, J.: 3. Int. Schienentagg. 1935. Budapest 1936, S. 107.Google Scholar
  191. 11.
    Vgl. Fußnote 3, S. 131.Google Scholar
  192. 1.
    Vgl. Fußnote 10, S. 145.Google Scholar
  193. 2.
    Übel, F.: Gießerei Bd. 24 (10) (1937) S. 413.Google Scholar
  194. 3.
    Vgl. Fußnote 5, S. 162.Google Scholar
  195. 4.
    Die Kurven sind in ihrer Höhenlage untereinander nicht vergleichbar, da verschiedene Probenformen verwendet wurden.Google Scholar
  196. 5.
    Vgl. Fußnote 7, S. 131.Google Scholar
  197. 6.
    Vgl. Fußnote 1, S. 157.Google Scholar
  198. 7.
    Zum Beispiel Langenberg, F. C.: Iron Steel Inst., Carnegie Schol. Mem. Bd. 12 (1923) S. 75.Google Scholar
  199. 7a.
    Zum Beispiel Langenberg, F. C.: — Engineering Bd. 115 (1923) S. 758–788. — Stahl u. Eisen Bd. 43 (1923 S. 1016.)Google Scholar
  200. 8.
    Greaves, R. H. u. J. A. Jones: J. Inst. Met. Bd. 34 (1925) S. 85. — Engineering Bd. 120 (1925) S. 308.Google Scholar
  201. 9.
    Bunting, D.: Engineering Bd. 117 (1924) S. 350; Bd. 119 (1925) S. 368.Google Scholar
  202. 1.
    Vgl. Fußnote i, S. 144.Google Scholar
  203. 2.
    Vgl. Fußnote 8, S. 165.Google Scholar
  204. 3.
    Zusammenfassende Darstellungen über Dauerversuche siehe: Mailänder, R.: Werkst.-Aussch. Ver. dtsch. Eisenhüttenleute, Ber. Nr. 38 (1924).-— Moore, H. F. u. J. B. Kommers: The fatigue of Metals. London: McGraw Hill Book Co. 1927.Google Scholar
  205. 3.
    Gough, H. J.: The fatigue of metals. London 1926.Google Scholar
  206. 3a.
    Föppl, O., E. Becker u. G. v. Heydekampf: Die Dauerprüfung der Werkstoffe. Berlin: Julius Springer 1929.Google Scholar
  207. 3a.
    Herold, W.: Wechselfestigkeit metallischer Werkstoffe. Wien: Julius Springer 1934.Google Scholar
  208. 4.
    Die Schlagzahlen werden zweckmäßig in logarithmischem Maßstab aufgetragen.Google Scholar
  209. 5.
    Das Dauerschlagwerk von Amsler gibt bis zu 600, das nach Maybach bis zu 4000 Schläge in der Minute. Bei vielen Dauerschlagwerken ist auch die für die Aufnahme der Wöhler-Kurve nötige Veränderung der Schlagstärke nicht oder nur umständlich möglich.Google Scholar
  210. 1.
    Nach A. Thum u. H. Uhde [Z. VDI Bd. 74 (1930) S. 257] auch für Gußeisen.Google Scholar
  211. 2.
    Der Dauerbruch folgt aber im allgemeinen nicht den Grenzen oder Spaltflächen der Kristalliten sondern geht durch die Körner. Ausnahmen hiervon wurden bei Messing, Blei und unbehandeltem Stahlguß beobachtet.Google Scholar
  212. 3.
    Vgl. Fußnote 2, S. 131.Google Scholar
  213. 4.
    Mailänder, R.: Techn. Mitt. Krupp Bd. 3 (1935) S. 1–8Google Scholar
  214. 5.
    Fremont, C.: Bull. Soc. Enc. Ind. nat. Paris 1909 I, S. 857.Google Scholar
  215. 6.
    Thum, A. u. W. Buchmann: Dauerfestigkeit und Konstruktion. Berlin: VDI-Verlag 1932.Google Scholar
  216. 7.
    Thum, A. u. S. Berg: Forsch. Ing.-Wes. Bd. 2 (1931) S. 345.Google Scholar
  217. 8.
    Thum, A. u. F. Debus: Z. VDI, Bd. 7 (1935), S. 917.Google Scholar
  218. 9.
    Stanton, F. T. u. L. Bairstow: [I. Inst. Mech. Engrs. Bd. 4 (1908) S. 889] kamen zu dem Ergebnis, daß die Dauerschlaghaltbarkeit proportional mit or£: E ist, worin a w die Wechselfestigkeit bei nicht stoßweiser Beanspruchung und E den Elastizitätsmodul bezeichnet. Wegen der oben erwähnten Arbeitsverluste wird eine solche Beziehung aber nur richtungsmäßig sicher festzustellen sein.Google Scholar
  219. 1.
    Preuss, E.: Z. VDI Bd. 58 (1914) S. 701.Google Scholar
  220. 1.
    Preuss, E.: Stahl u. Eisen Bd. 34 (1914) S. 1207.Google Scholar
  221. 2.
    Versuche auf diesem Schlagwerk wurden ausgeführt von K. Laute: Z. Metallkde. Bd. 28 (1936) S. 233.Google Scholar
  222. 3.
    Roos AF, Hjelmsäter, J.O.: Mitt. int. Verb. Mat.-Prüf. 1912 V, S. 2. — Stahl u. Eisen Bd. 32 (1912) S. 1755.Google Scholar
  223. 1.
    Schulz, E.H. u. W. Püngel: Werkst.-Aussch. Ver. dtsch. Eisenhüttenleute Ber. Nr. 40 (1924).Google Scholar
  224. 2.
    Müller, W. u. H. Leber: Z. VDI Bd. 65 (1921) S. 1089;Google Scholar
  225. 2.
    Müller, W. u. H. Leber: Z. VDI Bd. 66 (1922) S. 116, 543;Google Scholar
  226. 2.
    Müller, W. u. H. Leber: Z. VDI Bd. 67 (1923) S. 357. — Müller, W.: Forsch.-Arb. VDI Heft 247 (1922).Google Scholar
  227. 3.
    Kühle, A.: Einfluß des Alterns und Blaubruches auf die Dauerschlagprobe. Dr.-Ing.-Diss. Braunschweig 1927.Google Scholar
  228. 4.
    Vgl. Fußnote 1, S. 131.Google Scholar
  229. 5.
    Vgl. Fußnote 2, S. 131.Google Scholar
  230. 6.
    Beilhack, M.: Forsch.-Arb. VDI Heft 354 (1932).Google Scholar
  231. 7.
    Zu beachten ist, daß die Schlagwerke, bei denen der durch einen Hubdaumen angehobene Bär frei herabfällt, in der Schnelligkeit der Schlagfolge Beschränkungen nach oben und unten unterliegen.Google Scholar
  232. 8.
    Nusbaumer, E.: Rev. Metall. Bd. 11 (1914) S. 1133.Google Scholar
  233. 9.
    Guillet, L.: Rev. Metall. Bd. 18 (1921) S. 96, 755.Google Scholar
  234. 1.
    Ludwik, P.: Z. öst. Ing.- u. Archit.-Ver. Bd. 81 (1929) S. 403.Google Scholar
  235. 2.
    Vgl. Fußnote 2, S. 169.Google Scholar
  236. 3.
    Kändler, H.: Z. techn. Phys. Bd. 5 (1924) S. 150. — Kändler, H. u. E. H. Schulz: Werkst.-Aussen. Ver. dtsch. Eisenhüttenleute Ber. Nr. 48 (1924).Google Scholar
  237. 4.
    Sackmann, E.: Masch.-Bau Betrieb 1926, Sonderheft Zerspanung, S. 30.Google Scholar
  238. 5.
    Vgl. Fußnote 1–3, S. 169.Google Scholar
  239. 6.
    Vgl. Fußnote 9, S. 167.Google Scholar
  240. 1.
    Rittershausen, F. u. F. P. Fischer: Krupp. Mh. Bd. i (1920) S. 93.Google Scholar
  241. 2.
    Zwischen dieser Abhängigkeit in Abb. 35 und der Zunahme der Schlagzahl mit abnehmender Schlagstärke (vgl. Abb. 32) besteht ein innerer Zusammenhang.Google Scholar
  242. 3.
    Moore, H. F. u. M. T. Jasper [Univ. Illinois. Engng. Exper. Stat. Bull. Nr. 124 (1921) u.Nr. 142 (1923)] fanden ebenfalls eine Zunahme der Schlagzahl mit steigender Zugfestigkeit. In allen Fällen, wo die Schlagzahl weit unter dem der Festigkeit entsprechenden Durchschnittswert lag, zeigte der Stahl auch eine wesentlich niedrigere Kerbzähigkeit als Stähle gleicher Festigkeit, deren Schlagzahl dem Durchschnittswert entspricht.Google Scholar
  243. 4.
    Vgl. Fußnote 2, S. 169.Google Scholar
  244. 5.
    Knowlton, H. B.: Trans Amer. Soc. Met. Bd. 25 (1937) S. 260.Google Scholar
  245. 6.
    Vgl. Fußnote 8, S. 169.Google Scholar
  246. 7.
    Greaves, R. H.: Metallurgist, 28. Juni 1929, S. 88.Google Scholar
  247. 8.
    Forcella, P.: Welt-Ing.-Kongreß Tokio 1929 HI 1, S. 583.Google Scholar
  248. 9.
    Bischof, W.: Arch. Eisenhüttenw. Bd. 8 (1935) S. 293.Google Scholar
  249. 1.
    Vgl. Fußnote 2, S. 131.Google Scholar
  250. 2.
    Vgl. Fußnote 3, S. 169.Google Scholar
  251. 3.
    Vgl. Fußnote 9, S. 169.Google Scholar
  252. 4.
    Ludwik, P. u. R. Scheu: Z. VDI Bd. 67 (1923) S. 122.Google Scholar
  253. 5.
    Wagner, R.: Ber. Inst. mech. Technol. u. Mat.-Kde. Techn. Hochsch. Berlin. Heft 1 (1928).Google Scholar
  254. 6.
    Vgl. Fußnote 1, S. 169.Google Scholar
  255. 7.
    Örtel, W.: Stahl u. Eisen Bd. 43 (1923) S. 494f.Google Scholar
  256. 8.
    Fry, A.: Krupp. Mh. Bd. 7 (1926) S. 17.Google Scholar
  257. 9.
    Vgl. Fußnote 2, S. 168.Google Scholar
  258. 10.
    Lessells, J.M.: Trans. Amer. Soc. Steel Treat. Bd. 4 (1923) S. 536.Google Scholar
  259. 1.
    Nicolau, P.: Rev. Metall. Bd. 31 (1934) S. 59.Google Scholar
  260. 2.
    Lehmann, R.: Die Dauerschlagfestigkeit der Schraubenverbindungen. Dr.-Ing.-Diss. Dresden 1931.Google Scholar
  261. 3.
    Staedel, W.: Forsch. Ing.-Wes. Bd. 3 (1932) S. 106.Google Scholar
  262. 3a.
    Staedel, W. u. A. Thum: Masch.-Bau Betrieb Bd. 11 (1932) S. 230, 915.Google Scholar
  263. 4.
    Vgl. Fußnote 9, S. 167.Google Scholar
  264. 5.
    Smith, J. H. u. F. V. Warnock: J. Iron. Steel Inst. Bd. 116 (1927) II, S. 323.Google Scholar
  265. 1.
    Vgl. Fußnote 8, S. 167.Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1939

Authors and Affiliations

  1. 1.EssenDeutschland

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