Kerbschlag-Biegeversuch

Johann Dortmann

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung  2

2. Grundlagen  3
2.1. Brucharten  4

3. Versuchsaufbau  5
3.1 Versuchsanordnung  5
3.2 Versuchsbedingte Einflüsse  8
3.2.1 Probenform und Einfluß der Kerbzahl  8
3.2.1 Schlaggeschwindigkeit  12
3.2.2 Temperatur  12

4. Versuchsdurchführung  13
4.1 Meßwerttabelle  14
4.2 Probenabmessungen  15

5. Graphische Darstellungen  15

6. Versuchsdikussion  16

7. Fehlerbetrachtung  17

8. Anhang  19

A. Literaturverzeichnis  19

B. Kerbschlagarbeit-Temperatur-Diagramm   20

C. Versuchsprotokolle  21

1 Einleitung

- Der Kerbschlagbiegeversuch nach DIN 50 115 -

Der Kerbschlagbiegeversuch gehört zu den wichtigsten Versuchen mit schlagartiger Werkstoffbelastung. Er dient zum Nachweis der Versprödungsneigung unter verschärften Beanspruchungsbedingungen. In diesem Zusammenhang sei auch auf die große Zahl von Schadensfällen durch verformungslose Brüche (Trenn-, Sprödbrüche) ohne warnende Anzeichen hingewiesen. Als wesentliche Einflußgrößen erwiesen sich dabei

a) tiefe Temperaturen

b) hohe Verformungsgeschindigkeit

c) mehrachsige Spannungszustände
(s. S.47 [4])

Der Zweck des Versuchs ist es, die Zähigkeit des Werkstoffes zu beurteilen. Damit kann man die Wärmebehandlung überwachen und feststellen, ob ein Werkstoff zum Trennbruch neigt, d.h., ob er ohne vorherige Verformung zu Bruch geht.

Bei Stählen ermöglicht der Kerbschlagbiegeversuch die Neigung zum Trennbruch (Sprödbruch) und die Anfälligkeit für Alterung oder andere Einflüsse1 zu erkennen. Von besonderem Interesse ist für einen bestimmten Werkstoff oder Werkstoffzustand der Zusammenhang zwischen Kerbschlagzähigkeit und Temperatur.

Die Ergebnisse der Kerbschlagbiegeversuche sind nur untereinander vergleichbar2, wenn sie an gleichen Probenformen und unter gleichen Versuchsbedingungen erzielt wurden. Es gibt keine allgemeingültige Beziehung zu anderen Festigkeitseigenschaften. Man kann jedoch sagen, daß hohe Kerbschlagzähigkeit im allgemeinen auch gute Dehnung und Einschnürung bedeutet.

2 Grundlagen

Der Kerbschlagbiegeversuch hat für die Zähigkeitsprüfung metallischer Werkstoffe und schlagzäher Kunststoffe eine besondere Bedeutung erlangt. Er dient aber in gleichem Maße zur Kontrolle der Qualität und Gleichmäßigkeit von Gefüge- und Behandlungszuständen. Nicht zuletzt hat die einfache Versuchsdurchführung und der geringe Materialaufwand zu der weiten Verbreitung beigetragen.

Nach DIN 50115 wird das Bruchverhalten eines Werkstoffes geprüft, das dieser bei einer plötzlichen Biegebeanspruchung an einer eingekerbten Stelle aufweist. Es handelt sich hierbei nicht wie beim Zugversuch um eine statische Belastung, sondern um eine dynamische Prüfung.

Mit Hilfe eines Pendelschlagwerkes3 wird eine gekerbte Normprobe zerschlagen (Bild 2.1 und 2.2).

[Bild 2.1 und 2.2 in Downloaddatei enthalten]

Der Pendelhammer fällt mit vorgegebener kinetischer Energie auf die der Kerbe gegenüberliegende Seite der Probe. Als Zähigkeitsmaß des zu prüfenden Werkstoffes bzw. Werkstoffzustandes wird die Kerbschlagarbeit Av angesehen, die zum Bruch der Probe erforderlich ist.

[....]

1 Hier können weitere Ursachen wie z.B. Warmversprödung, Anlaßversprödung, Kaltverhärtung oder verschiedene Materialfehler angeführt werden.

2 Da uns keine Vergleichswerte vorliegen beschränken wir uns auf eine allgemeine Beschreibung der Vorgänge und beziehen uns auf einschlägige Literatur.

3 Definition der Pendelschlagwerke in DIN 51222