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Einrichtung zum Prüfen von kleinen, mittels eines Bohrers ans einem
großen Prüfstück entnommenen Scheiben. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Prüfen " von kleinen Metallteilen, die mittels eines Bohrers aus einem großen Prüfstück
entnommen sind. Die Neuerung besteht im wesentlichen darin, daß in die mittlere
Bohrung der aus dem zu prüfenden Stück ausgebohrten Scheibe ein kegelförmiger Dorn
hineingepreßt wird und ;die dadurch entstehenden Veränderungen der Form der Scheibe
gemessen werden.
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Auf der Zeichnung sind versehiedene Einrichtungen zur Herstellung
der zu prüfenden Scheiben und zum Prüfen selbst dargestellt.
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A.bb. i und 2 zeigen im Grundriß bzw. im Querschnitt eine zusammengeschweißte
Platte, aus welcher ein Prüfstück entnommen werden soll.
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Abb. 3 und 4 sind ähnliche Zeichnungen, welche die Anwendung der Erfindung
auf ein dickeres Stück darstellen.
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Abb. 5 stellt einen Fräser und eine Lehre dar, die sich in Arbeitsstellung
an einer zu prüfenden Platte befinden.
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Abb. 6 zeigt ein ähnliches Schneidwerkzeug in Arbeitsstellung.
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Abb. 7 ist die Endansicht des in Abb. 6 dargestellten Fräsers.
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Abb. 8 und 9 sind eine Vorderansicht bzw. ein Querschnitt durch die
;Mittellinie eines ausgebohrten Prüfstückes.
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Abb. io ist ein mittlerer OOuerschnitt durch eine andere Ausführungsform
des Prüfstückes. Abb. ii zeigt einen Dorn, der zur Prüfung der Festigkeit eines
Stückes, nach Abb. 6 und 9 angesetzt ist.
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Abb. 12 zeigt eine andere Ausführungsform der Prüfung eines Stückes.
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Abb. 13 und 14 sind eine Seitenansicht (teilweise im Querschnitt)
und ein Grundriß eines zur Bearbeitung von größeren zu prüfenden Teilen geeigneten
Fräsers.
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A:bb. 15 und i 5a sind eine Seitenansicht bzw. eine .Unteransicht
eines Werkzeuges, welches .dazu dient, das mittels :des in A ib:b. 13 und. 14 dargestellten
Werkzeuges zum Teil ausgeschnittenen Stückes ganz heraus7uschneiden.
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Abb. 16 und 17 sind Vorder- bzw. Seitenansichten einer Prüfvorrichtung.
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Abb. 18 ist ein Querschnitt :durch Abb. 16 auf der Linie 1$-18, in
der Richtung der Pfeile gesehen.
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A:bb. i9 und 2o sind ein Grun.driß bzw. eine Seitenansicht einer Vorrichtung
zum Messen der Dehnbarkeit .des zu prüfenden Stoffes zur Verwendung mit der in Abb.
16 ' bis I8 dargestellten Prüfungsmaschine.
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In Abb. i und 2 sind Teile von Metallplatten i und :2 dargestellt
mit abgeschrägten Kanten 3 und 4, diese Platten sind aneinandergestoßen und stumpf
miteinander verschweißt, indem Metall 5 in den Raum zwischen den abgeschrägten Kanten
3 und .4 hineingeschweißt worden ist, wodurch eine stoßgeschweißte
Plattenkonstruktion
üblicher Form gebildet wird.
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Falls eine derart geschweißte Platte z. B. in einen Druckbehälter
oder in den Rumpf eines Schiffes eingebaut werden soll, ist es natürlich sehr wünschenswert,
die Festigkeit der Schweißstelle durch eine Prüfung der Schweißnaht selbst zu bestimmen
anstatt durch Prüfung eines weiteren, für die Prüfzwecke besonders hergestellten
Stückes. Anderseits müssen die Prüfstücke dem fertigen Stück, z. B. einer Schiff=swand,
ohne Beeinträchtigung der Festigkeit des Stoffes entnommen werden oder unter Vermeidung
von Beschädigungen, die ihre Verwendbarkeit bei wirklichem .Gebrauch wesentlich
herabsetzen.
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Damit die Entnahme eines Prüfstückes die Verwendbarkeit des fertigen
Gegenstandes möglichst wenig beeinträchtigt, wird erfindungsgemäß ein Prüfstück
von solch kleinen Abmessungen verwendet, daß die durch Entnahme des Prüfstückes
in den Gegenstand verursachte Öffnung ohne weiteres wieder zugeschweißt werden kann.
So wird z. B. in dem Plattenstück Abb. i ein Ring 6 mittels eines geeigneten Werkzeuges
ausgeschnitten, wobei der Durchmesser des Ringes bei Stahlplatten gewöhnlicher Stärke
etwa q.5 nim beträgt, worauf das durch Entnahme des Ringes 6 entstandene zylindrische
Loch in der Plattenkonstruktion ohne weiteres durch ein Niet wieder geschlossen
werden kann und die ganze Konstruktion im wesentlichen in derselben Beschaffenheit
bleibt, in der sie sich vor Entnahme des Prüfstückes befand. .Das Prüfstück 6 kann
dann zur Bestimmung seiner Festigkeit oder anderer Eigenschaften geprüft werden
oder evtl. aufbewahrt werden, um späterhin mit anderen Prüfstücken verglichen ztt
werden, die dem Gegenstand entnommen werden, nachdem er in Verwendung gewesen ist.
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Die Entnahme von Prüfstücken wird vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise,
mittels drehbarer Schneidwerkzeuge bewirkt, die leicht transportabel und daher besonders
.geeignet sind, Prüfstücke aus irgendeiner Stelle einer großen fertigen Konstruktion
zti eiltnehmen. Wie in Abb. 5 und 6 ersichtlich, werden geschweißte Platten, wie
die oben beschriebenen Platten 1 und 2, finit einem gewöhnlichen Bohrer ausgebohrt,
um ein durch die Platte hindurchgehendes Loch 7 Herzustellen. Falls es beabsichtigt
ist, Prüfstücke normaler Stärke herzustellen, wird ein Fräsen 8 mit einem Führungsstift
9 verwendet, wobei .der letztere in das vorher gebohrte Loch 7 eingeführt wird.
Zunächst wird eine glatte Fläche 1o auf einer Seite der Platten leergestellt, dann
wird der Fräsen 8 umgedreht, uni auf der gegenüberliegenden Seite der Platten gleichfalls
eine glatte Fläche i i herzustellen, wodurch das Metall in der für das Prüfstück
jeweils erforderlichen Stärke und mit parallelen Außenflächen stehenbleibt.
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Bei dem vorliegenden Beispiel wird die Stärke des für die Herstellung
des Prüfstückes bestimmten Metalls mittels einer Lehre festgestellt, «-elche auf
der rechten Seite in Abb. 5 dargestellt ist. Die Lehre besitzt einen Stift 12 von
geeigneter Form, der mit dem Führungsstift des Fräsers 8 zusammenstößt, sobald der
Fräsen bis zur richtigen Tiefe in das Material eingedrungen ist. Wie aus der Abbildung
ersichtlich, ist der Stift 12 in einem Halter 13 befestigt, welcher isolierte Füße
14 besitzt zur Auflage auf der vorher gedrehten Fläche io. Dieser Halter ist mittels
geeigneter Schrauben 15 an einem Griff 16 befestigt, durch «-elchen der Handgriff
17 hindurchgeht. Der letztere ist mit einer geeigneten Mikrometereinrichtung zur
Einstellung des Stiftes 12 versehen, welche jedoch hier weder in rler Zeichnung
dargestellt, noch auch im einzelnen beschrieben ist. Sobald der Fräsen 8 die Fläche
i 1 bis auf den gewünschten Abstand von der Fläche 1o fertiggestellt hat, berühren
sich die Stifte 9 und 12, wodurch ein elektrischer Stromkreis über Element 18, Leitung
i9, Stifte 12 und 9, Platte 2 und Leitung 2o geschlossen und ein in dem Stromkreis
befindlicher Wecker 21 in Tätigkeit gesetzt wird, der anzeigt, daß .die erforderliche
Materialstärke erzielt ist.
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Der das Prüfstück ergebende Ring 6 wird dann mittels eines Fräsers
22 ausgeschnitten, wie solcher in Abb. 6 und 7 dargestellt ist. Der Fräsen 22 ist
mit einem Führungsstift 23 versehen, ähnlich wie der vorher beschriebene Stift 9,
und einer oder mehrere Schneideeinsätze 24 sind an den Fräserkörper, z. B. mittels
Schrauben 25, angeschraubt. Mittels dieses Fräsers 22 läßt sich ein Prüfstück 6
herstellen, welches nach Stärke und. Durchmesser genau einem besonderen Kaliber
entspricht, und welches dann allen erforderlichen Prüfurigen und Untersuchungen
unterworfen. werden kann.
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In Abb. 13 bis 15a sind Schneidewerkzeuge dargestellt, welche
dazu verwendet werden, Prüfstücke aus umfangreichen Gegenständen zu entnehmen, welche
zu stark sind, urn in der oben beschriebenen Weise -durchschnitten zu werden. Wie
in Abb. 13 und 14 ersichtlich, wird zunächst ein hohles zylindrisches Schneidewerkzeug
28 benutzt, welches an irgendeinen geeigneten transportablen Bohrapparat angeschlossen
«erden kann und mit einer Anzahl von Schneidezähnen 29 versehen st, welche bei Drehung
des Werkzeuges in lein @ler Prüfung zu unterwerfenden Stück einen ringförmigen Einschnitt
erzeugen. Der mittlere -zylindrische Teil oder Kern innerhalb
dieses
Einschnittes 3o wird dann von .dem Hauptteil mittels des in Abb. 15 und 15a dargestellten
Werkzeuges abgeschnitten, welches aus einem Zapfen 31, einem Kopf 32 und einem nach
unten hervorragenden hakenförmigen Schneidemesser 33 besteht, welches quer zur Längsrichtung
des Kopfes mittels eines Handrades 34 verstellbar ist. Das vorstehende Ende dieses
Schneidemessers 33 scheidet nach Einführung in den Einschnitt 30 aus dem
Stoff den Kern 6a (Abb. 8 bis io) in der für das Prüfstück gewünschten Form ab.
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Wenn ein solcher Ring der Einwirkung radial nach außen wirkender Kräfteunterworfen
wird, läßt sein Verhalten auch seine Zu:gfestigkeit zuverlässig erkennen. Abb. i
i stellt einen Ring 6 dar, der auf eine Matrize 45 gelegt ist. Diese Matrize besitzt
eine mittlere Bohrung 46, und die Achsen ,dieser Bohrung sowie der Bohrung 7 in-
dem zu prüfenden Ring müssen zusammenfallen. Ein nach unten spitz zulaufender .Dorn
q.7, vorzugsweise mit einem ringförmigen Einschnitt 48 an seinem Kopfende, wird
durch die Öffnung 7 des Prüfstückes 6 hindurchgesteckt. Jetzt wird eine meßbare
Kraft als Druck von oben auf den Dorn ausgeübt, um die Wirkung der dadurch ausgeübten
bestimmbaren Spannungen auf das Prüfstück festzustellen. Falls erforderlich, wird
die Öffnung innerhalb .des Ringes 6 auch kegelförmig gemacht, so daß die.kegelige
Bohrung 7" (Abb. io) der kegeligen Form des Dornes 47 entspricht. In diesem
Falle hat der Dorn weniger die Neigung, die Seitenwände der Bohrung zu zerdrücken,
wenn er in den Ring hineingetrieben wird. Wie in Abb. 12 gezeigt, können auch eine
Anzahl von Kreisabschnitten 49, deren Außenflächen zylindrisch gewölbt und deren
flache Innenflächen sich der Form eines vielkantigen, nach unten spitz zulaufenden
Dornes 47a anpassen, zwischen den Ring 6 und den Dorn eingesetzt werden, wodurch
vermieden wird, daß der Dorn die Innenwände des Prüfstückes 6 beschädigt, und wodurch
auch.. die Reibung erheblich verringert wird.
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In Abb. 16 und 17 ist eine Dornprüfvorrichtung dargestellt, die zwischen
den sich gegenüberliegenden Druckstücken 50 und 51 einer Prüfmaschine angeordnet
ist. Die Prüfeinrichtung als solche ruht auf der Unterlage 52, welche in ihrer oberen
Fläche eine Vertiefung 53 besitzt, worin eine Matrize 45 untergebracht ist von der
Art, wie mit Bezug auf Abb. i i beschriehen. Mehrere Ständer 5-1 gehen, von dem
unteren Druckstück 5i nach oben und tragen einen Kreuzkopf 55, welcher
. ai -if diesen Ständern sich bewegen kann und eine zylindrische Nabe 56
zur Aufnahme des kegeligen Dornes 47 besitzt. Die Öffnung der Nabe 56, .der kegelige
Dorn 47 und die Bohrung 46 in der Matrize 45 mit ihren Achsen liegen ,genau in einer
Linie, wodurch erreicht wird, daß die Spannungen. beim Eintreiben des Dornes 47
in den Ring 6 den letzteren gleichmäßig beanspruchen. An .dem oberen. Druckstück
50 -der Prüfmaschine ist eine Kappe 57 mit einer Vertiefung 58 angebracht. Diese
Vertiefung entspricht in ihrer- Form dem Kopf 48 des kegeligen Dornes 47. Die Kappe
57 ist an dem Druckstück 5o so angebracht, daß die auf der Unterlage 52 als Ganzes
aufgebaute Prüfvorrichtung leicht zwischen die Druckstücke 5o und-51 hineingeschoben
und wieder heraus-geschoben werden kann. Ein Mikrometer 59 ist an dem Kreuzkopf
55 angebracht, und sein Körner 6o (Abb. 16) legt sich gegen ein feststehendes Lineal
61, welches in geneigter Richtung nach unten sich .erstreckt und; an der von dem
Körner berührten Kante genau gerade ist, so daß das Mikro-1 meter den Betrag der
senkrechten Bewegung des Kreuzkopfes und folglich auch des Dornes beider Ausführung
der Prüfung anzeigt. Das Lineal 61 ist vorzugsweise an eine Abschlußplatte 62 am
oberen Ende .des Führungsträgers i 54 drehbar angebracht und läßt sich in seiner
Neigung verstellen, und; zwar mittels: einer Stellschraube 63, welche durch einen
Schlitz 64 in dem unteren umgebogenen Ende des Lineals 61 hindurchgeht und in die
Unterlage 52 hineingeschraubt wird. Wenn das zu prüfende Stück von großer Dehnbarkeit
ist, ergibt sich eine verhältnismäßig große Bewegung .des Dornes 47 bei seinem Eindringen
in das Prüfstück, so daß das Lineal mittels der oben beschriebenen Stellschraube
63 mit geringer Neigung eingestellt werden kann; falls das Prüfstück sehr spröde
ist, wird eine große Neigung des Lineals 61 erforderlich sein, um die Ablesung an
dem Mikrometerzifferblatt 59 deutlich sichtbar zu machen, auch bei einer verhältnismäßig
,geringen Bewegung des kegeligen Dornes 47 bei seinem Eindringen in das Prüfstück.
Nötigenfalls kann die Bewegung des kegeligen Dornes 47 nach unten auch an einer
Anzahl von Anzeigestäben 65 ablesbar gemacht werden, wie in Abb. 16 dargestellt
ist. Über diese Stäbe schiebt sich ein am Kreuzkopf 55 angebrachter Ableseschieber
66. Die Ablesungen auf jedem Anzeigestab ergeben die Größe der Bewegung des Dornes
47 nach unten bei einem Kegel .desselben von, bestimmter Form für die entsprechende
Stellung des Kreuzkopfes 55.
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Ein Gegengewicht 67 (.Abb. 17), das mit dem Kreuzkopf 55 mittels einer
Schnur 68 verbunden ist, welche über Rollen 69 und 70 läuft, ermöglicht bei .den.
Ablesungen der an dem Prüfstück zur Wirkung gelangenden Kräfte eine .größere Genauigkeit,
da es den Ring während seiner Prüfung von dem Gewicht des
Kreuzkopfes
entlastet und zugleich ein plötzliches Herunterfallen des Kreuzkopfes verhindert.
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Es hat sich herausgestellt, daß das Verhalten eines Ringes, welcher
der oben beschriebenen Prüfung mittels eines Dornes unterworfen wird, eine sehr
genaue Angabe der Zugfestigkeit des den. Ring bildenden Stoffes ermöglicht, und
die mittels Dorn- und Ringprüfung erhaltenen Werte stehen im wesentlichen in einem
konstanten Verhältnis zu jeden Werten. die sich aus einer Prüfung des Stoffes mittels
der üblichen Zerreißproben durch eine Prüfungsmaschine ergeben.
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Abb. 18 stellt ein ringförmiges Prüfstück dar, welches auf einer Matrize
4.5 aufliegt (Abb. 16), und eine darauf angebrachte Lehre 71, die dazu dient, die
Formveränderung des Prüfstückes während des Hineintreibens des Dornes 47 zu messen.
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Wie in Abb. i9 im einzelnen gezeigt, besteht die Lehre 71, welche
man eine Dehnbarkeitslehre nennt, aus einer ringförmigen Platte 72, welche geeignet
geformt ist, um den Ring 6 in sich aufzunehmen. An der Lehre sind Einrichtungen
getroffen, um das zu prüfende Stück in der Lehre zu zentrieren. In der dargestellten
Form wirkt eine Erhöhung 73 zusammen mit einem Paar unter Federdruck stehenden Kolben
7q., welche mittels Stellschrauben 75 so eingestellt werden können, daß <las
Prüfstück 6 in der Lehre genau zentriert «erden kann. Wie aus Abfi.2o ersichtlich,
dienen mehrere Schrauben 76 oder ähnliche Vorrichtungen dazu, die ringförmige Platte
72 der Dehnbarkeitslehre in .einer Ebene mit der Prüfmaschine zu halten. Eine Stütze
77 (Abb. 16 und 17) trägt den mit Teilstrichen versehenen Arm 78, .der sich an den
ringförmigen Teil 72 anschließt. Stellschrauben 79 sind vorgesehen, um den Arm 78
in eine wagerechte Lage zu bringen. Ein Bügel 8o (Abb. i9) gleitet auf dem Arm 78,
wie bei Schublehren üblich, und trägt eine illikrotneterscheil}e 81 mit einem Zeiger
82, welcher durch einen hin und her gehenden. Kolben 83 bewegt wird. rin biegsames
Band 8:1 ist in, geeigneter Weise mit fleni Koll:en 83 verbunden und geht um das
Prüfstück 611 derart herum, daß, sobald sich der Ouerschnitt des Prüfstückes verändert,
die Größe dieser Veränderung auf der Scheibe 81 registriert wird. Wie ersichtlich,
besteht das Band 84 aus einer dünnen Stahlfeder, welche durch einen Schlitz 85 in
dem Ringteile 72 der Lehre hindurch und um das Prüfstück herumgeht, wobei das freie
Ende des Bandes in geeigneter Weise in einem Schlitz 86 befestigt ist, der in einer
Richtung mit dem vorher beschriebenen Schlitz 85 liegt. Das äußere Ende des Mikrometerkolbens
83 wird mittels einer Feder 87 nach außen gepreßt, welche .das Band 84 während der
Verwendung der Lehre gespannt hält und, bewirkt, daß jeder Wechsel in der Form des
zu prüfenden Stückes mit Sicherheit und. genau angezeigt wird.