Beim Kerbschlagbiegeversuch wird das Bruchverhalten von Werkstoffen bei unterschiedlichen Temperaturen untersucht. Ermittelt wird die Kerbschlagarbeit. Das ist die Kraft, die benötigt wird, um eine definiert gekerbte Probe durchzuschlagen. Die Ermittlung der Kraft erfolgt über den Energieerhaltungssatz.
In vielen Fällen unterliegen die Werkstoffe in ihrem Einsatz dynamischen Beanspruchungen. Aus diesem Grund ist es unerlässlich, für den Einsatz der Materialien bei schlagartigen und schwingenden Belastungen Werkstoffkennwerte zu ermitteln, die Aussage über dieses Werkstoffverhalten machen können.
Vor Versuchsbeginn wurde eine Leerprüfung zur Eichung und zur Messung der Gerätereibung durchgeführt. Die besagte Gerätereibung muss bei den Messwerten abgezogen werden, damit das Messergebnis nicht verfälscht wird. Nach einer kurzen Einweisung für den sicheren Umgang mit dem Pendelschlagwerk konnte die Versuchsdurchführung selbstständig begonnen werden.
Inhaltsverzeichnis
1. Kerbschlagbiegeversuch
1.1. Ziel
1.2. Randbedingungen
1.3 Versuchsvorbereitung
1.4 Versuchsdurchführung
1.5 Versuchsprotokoll
1.6. Diskussion-Deutung der Ergebnisse
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Bruchverhaltens verschiedener Werkstoffe unter dynamischer Belastung bei unterschiedlichen Temperaturen. Durch die Bestimmung der Kerbschlagarbeit mittels eines Pendelschlagwerks soll das zähe beziehungsweise spröde Materialverhalten analysiert und mit theoretischen Erwartungswerten abgeglichen werden.
- Methodische Grundlagen des Kerbschlagbiegeversuchs nach dem Energieerhaltungssatz
- Einfluss der Prüftemperatur auf die Kerbschlagarbeit
- Vergleichende Analyse von Baustahl (S235), austenitischem Stahl und gehärtetem C45
- Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Gefügestruktur und Zähigkeit
- Diskussion der Versuchsergebnisse anhand von Bruchflächenmerkmalen
Auszug aus dem Buch
1.4. Versuchsdurchführung
Alle Proben sind vor Prüfung mit einem Messschieber auf Maßhaltigkeit überprüft und die Messwerte sind dokumentiert. Anschließend werden sie in die Prüfmaschine eingelegt und zentriert. Der Hammer wird mechanisch von Hand in definierte Hochlage gebracht und gesichert, damit sich niemand mehr verletzen kann. Nach Auslösung zerschlägt der Hammer die Probe und mit Hilfe des Schleppzeigers kann die benötigte Kerbschlagarbeit abgelesen werden.
Erwärmte Proben werden mit Hilfe des Tiegelofens auf die gewünschte Temperatur gebracht. Die kalten Proben werden mit Hilfe von Trockeneis auf die gewünschte Temperatur heruntergekühlt.
Vor Versuchsbeginn wurde eine Leerprüfung zur Eichung und zur Messung der Gerätereibung durchgeführt. Die besagte Gerätereibung muss bei den Messwerten abgezogen werden, damit das Messergebnis nicht verfälscht wird.
Nach einer kurzen Einweisung für den sicheren Umgang mit dem Pendelschlagwerk konnte die Versuchsdurchführung selbstständig begonnen werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Kerbschlagbiegeversuch: Einführung in die grundlegende Thematik der Werkstoffprüfung unter schlagartiger Belastung.
1.1. Ziel: Definition des Untersuchungsziels, das Bruchverhalten von Werkstoffen temperaturabhängig zu ermitteln.
1.2. Randbedingungen: Erläuterung, warum die Ermittlung von Werkstoffkennwerten für dynamisch beanspruchte Bauteile essenziell ist.
1.3 Versuchsvorbereitung: Auflistung der verwendeten Proben (S235, X5CrNi18-10, C45), ihrer Vorbehandlung und der Prüfbedingungen.
1.4 Versuchsdurchführung: Detaillierte Beschreibung des Versuchsablaufs von der Probenvermessung bis zur eigentlichen Schlagprüfung.
1.5 Versuchsprotokoll: Dokumentation der gemessenen Kerbschlagarbeit für alle sieben durchgeführten Versuche in Tabellenform.
1.6. Diskussion-Deutung der Ergebnisse: Analyse der Kurvenverläufe und Vergleich der experimentellen Daten mit metallkundlichen Erkenntnissen.
Schlüsselwörter
Kerbschlagbiegeversuch, Werkstoffprüfung, Kerbschlagarbeit, S235, Pendelschlagwerk, Tieftemperaturbruch, duktiles Verhalten, sprödes Bruchverhalten, austenitischer Stahl, C45, Gefügezustand, dynamische Beanspruchung, Bruchfläche, Energierhaltungssatz
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit dem Kerbschlagbiegeversuch, einem klassischen Verfahren der Werkstoffprüfung, um das Bruchverhalten verschiedener Metalle unter variablen Temperaturen zu untersuchen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die Bestimmung der Kerbschlagarbeit, der Einfluss der Temperatur auf die Zähigkeit sowie die Interpretation der Bruchbilder bei unterschiedlichen Stahlsorten.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, Kenngrößen für das Werkstoffverhalten zu ermitteln, um Aussagen darüber treffen zu können, wie sich Materialien bei schlagartigen Belastungen im industriellen Einsatz verhalten.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wird ein Pendelschlagwerk genutzt, bei dem die zur Zerstörung der gekerbten Probe benötigte Energie über den Energieerhaltungssatz berechnet wird.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die detaillierte Vorbereitung der unterschiedlichen Proben, die methodische Durchführung am Versuchsstand sowie die Auswertung der Messergebnisse mittels Diagrammen.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Die wichtigsten Begriffe sind Kerbschlagarbeit, Duktilität, Sprödigkeit, kfz-Gitter, martensitische Umwandlung und Temperaturabhängigkeit.
Wie lässt sich das abweichende Ergebnis bei der 200°C-Probe erklären?
Der Autor vermutet, dass organisatorische Hektik während des Versuchs dazu führte, dass die Probe bei der Platzierung auf dem Auflieger durch die Umgebungstemperatur unerwünscht abgekühlt wurde.
Warum unterscheidet sich das Bruchverhalten von C45 deutlich von den anderen Proben?
Der C45-Stahl wurde gehärtet und vergütet, wodurch er ein martensitisches Gefüge aufweist. Dies führt zu einer hohen Härte und Sprödigkeit, was sich in einer sehr geringen Kerbschlagarbeit widerspiegelt.
- Arbeit zitieren
- Franz Xaver (Autor:in), 2017, Der Kerbschlagbiegeversuch im Labor, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/518529
