Neuzeitliche Gußeisen-Prüfmaschinen. Von Dr.-Ing. H. Kalpers. KALPERS, Neuzeitliche Gußeisen-Prüfmaschinen. Die Verwendung des Gußeisens in seiner Eigenschaft als Werkstoff hängt lediglich von seinen Eigenschaften ab; diese kann man nicht allein auf Grund seiner chemischen Zusammensetzung beurteilen, vielmehr spielen der Gefügeaufbau und die physikalischen Eigenschaften eine zum mindesten ebenso große Rolle wie die Analyse. Nachdem man in den letzten Jahren mit Erfolg hochwertiges Gußeisen – namentlich in Deutschland – mit erhöhten Festigkeitseigenschaften herzustellen angefangen hat, ist damit Hand in Hand die Bedeutung der Maschinen zur Prüfung der mechanischen Eigenschaften gestiegen, und zwar kommen bei der Untersuchung von Gußeisen hauptsächlich die Zerreißmaschine, die Härteprüfmaschine, das Pendelschlagwerk, das Dauerschlagwerk und die Biegemaschine in Frage. Textabbildung Bd. 341, S. 240 Abb. 1. Textabbildung Bd. 341, S. 240 Abb. 2. Textabbildung Bd. 341, S. 240 Abb. 3. Durch den Zerreißversuch stellt man die Zerreißfestigkeit, die Dehnung, Elastizitätsgrenze und die Querschnittsverminderung fest. Die hierfür in Gebrauch befindlichen Maschinen können auch als sogenannte Universalmaschinen gebaut werden, die dann außerdem auch noch zur Bestimmung der Biegefestigkeit und der Kugeldruckhärte dienen. Bei den von den deutschen Lieferwerken vertretenen Maschinensystemen (Losenhausenwerk, Düsseldorf, A. Spieß, Siegen, Mohr & Federhaff, Mannheim, Schopper, Leipzig, Abb. 1, 2 u. 3) werden die Prüfergebnisse bei der Kraftmessung durch Laufgewichtswage, Meßdose oder Skalascheibe oder gleichzeitig durch Laufgewichtswage und Meßdose bzw. Laufgewichtswage und Skalascheibe abgelesen. Die doppelte Kraftmessung erscheint besonders geeignet für wissenschaftliche Arbeiten. Textabbildung Bd. 341, S. 240 Abb. 4. Bei einer einfachen Bedienung und schnellen Ausführbarkeit der Versuche besitzen diese Maschinen einen ziemlich hohen Genauigkeitsgrad. Ihr Antrieb richtet sich nach der betreffenden Leistungsfähigkeit; bis zu 5000 kg Kraftleistung wird man mit Handantrieb auskommen, darüber hinaus bis zu 12000 kg wird man Riemenantrieb oder einen Elektromotor und über 12000 kg hinaus hydraulischen Druck wählen. Von dem Kraftverbrauch ist zu sagen, daß beispielsweise bei einer Spies-Maschine von 50000 kg ein Motor von nur 3 PS erforderlich ist. Die Einspannköpfe zum Einspannen der Versuchsstäbe sind dabei so ausgeführt, daß sie ganz aneinander gebracht werden können, um auch kurze Probestäbe untersuchen zu können. Für Probestäbe ohne Kopf hat sich eine Schnelleinspannung bewährt, bei der die an den Einspannköpfen sitzenden Hebel die Einspannkeile betätigen, wodurch ein schnelles Einspannen der Proben ermöglicht wird. Nach Vornahme des Versuches und nach erfolgtem Bruch werden die Bruchstücke der Probe einfach durch einen Druck auf die Hebel aus den Einspannkeilen entfernt. Hinsichtlich der Theorie des Zerreißversuches und seiner Bedeutung für die Untersuchung von Gußeisen sei auf das einschlägige Schrifttum hingewiesen. Die Berechnung der Härte auf Grund des Kugeldruckversuches nach Brinell erfolgt bekanntlich nach der Formel H=\frac{P}{\frac{\pi\,D^2}{2}-\frac{\pi\,D}{2}\,\sqrt{D^2-d^2}} wobei P die angewendete Druckkraft in kg, D den Durchmesser der Eindruckkugel in mm und d den Durchmesser des Kugeleindruckes in mm bedeutet. Es würde natürlich zu weit führen, wollte man nach jedem Versuch die genannte Berechnungsart durchführen. Man hat daher Tabellen aufgestellt, mit deren Hilfe man die jeweilige Härte auf Grund des Eindruckdurchmessers ohne weiteres ablesen kann. Zur Messung des Eindruckdurchmessers dient eine Mikrometerlupe. Es ist aber auch möglich, mit Hilfe einer Meßlupe die Härtezahl unmittelbar abzulesen. Die Schopper-Härtemeßlupe (D. R. P. von Louis Schopper, Leipzig) besitzt eine feine Lupe, eine Grundplatte mit Taster und Zeiger und eine Skala. Der Ausschnitt der Grundplatte unterhalb der Lupe wird über den Kugeleindruck gebracht, dieser mit dem festen Taster und dem beweglichen Tasterhebel genau umfaßt, wobei sich der lange Arm des Tasterhebels über die Skala bewegt und die Härtezahl angibt. Es lassen sich dabei Genauigkeitswerte von 5/100 mm messen. Textabbildung Bd. 341, S. 241 Abb. 5. Textabbildung Bd. 341, S. 241 Abb. 6. Einige der bekanntesten Härteprüfmaschinen sind folgende: Bei der Schoppermaschine dient ein zwischen den Seitenwänden des Gestellkopfes liegender Belastungsbalken als Druckgeber. Die mittlere Schneide des Balkens drückt auf den Druckstempel, auf dessen unteres Ende die auswechselbaren Kugelfassungen mit 5 oder 10 mm Druckkugel gesteckt werden. Der Spindelbock vorne ist mit verstellbarer Spindel, Gegenmutter und mit Auflegeplatte und Kugelplatte zur Aufnahme des Probestabes ausgerüstet, während auf der hinteren Seite des Balkens das Gehänge mit dem Belastungsgewicht sitzt. Durch Drehen an der Kurbel wird der Druckbalken freigelegt und der statische Druck auf das Probestück ausgeübt. Bei dieser Maschine sind durch entsprechendes Aufsetzen von Gewichten sechs Belastungen möglich, nämlich von 250, 500, 750, 1000, 2000 und von 3000 kg. Textabbildung Bd. 341, S. 241 Abb. 7. Textabbildung Bd. 341, S. 241 Abb. 8. Bei der Brinellpresse KW 3 von Mohr & Federhaff mit Hebelwage dienen ebenfalls Anhängegewichte zur Kraftmessung. Zwecks schneller Kontrolle der Uebersetzungsverhältnisse der Wage ist der Gegengewichtshebel der Wage als Kontrollhebel ausgebildet, so daß man in der Lage ist, durch Anhängen von Kontrollgewichten sowohl am Druckstempel und dem Gegengewichtshebel als auch am Gegengewichtshebel und am eigentlichen Wagbalken die gesamte Uebersetzung zwischen Druckstempel und Belastungsgewicht zu prüfen. Von Interesse ist auch die fahrbare Brinellpresse (Mohr & Federhaff), die vor allem auf dem Materiallagerplatz oder im Betrieb mit Erfolg Anwendung finden kann. Die Prüfkraft wird hier am Flüssigkeitsdruck im Arbeitszylinder gemessen, indem sich der vom Versuchsstück auf den Kolben ausgeübte Druck in hydraulische Pressung ohne Flüssigkeitsverlust und Reibungwiderstände umsetzt. Die Maschine kann leicht von Hand gefahren oder durch einen Kran überallhin gefördert werden, wobei der Handgriff der Leitstange als Einhängeöse für den Kran benutzt wird. Bei der Losenhausen-Kugeldruckprüfmaschine mit Kraftmessung durch Laufgewichtswage wird das Laufgewicht auf die für den Kugeldruck in Frage kommende Laststufe eingestellt, der Drucktisch in die erforderliche Prüfhöhe gebracht und festgestellt und schließlich das Versuchsstück zwischen Druckstempel und Druckkugel eingeschoben. Durch wenige Umdrehungen an der Handkurbel wird der eingestellte Druck erreicht. Bei dem Handkugeldruckapparat von Losenhausen handelt es sich um einen kleinen tragbaren Apparat, der in die linke Hand genommen und durch Drehen der Gewindespindel mit der rechten Hand an das Prüfstück angeklemmt wird. Die Druckerzeugung erfolgt durch ein Handrädchen, durch dessen Drehen solange Druck gegeben wird, bis die Meßuhr die gewünschte Belastung anzeigt. Größere Stücke, die sich nicht oder nur schwierig wegfördern lassen, können durch diese Handmaschine gleich an Ort und Stelle geprüft werden. Textabbildung Bd. 341, S. 242 Abb. 9. Eine neuartige Härte-Prüfmaschine stellt der Losenhausen-Fallhärteprüfer (D. R. P., Bauart Wüst und Bardenheuer, Abb. 4) dar, bei dem ein Fallkörper mit Stahlkugel von bestimmtem Arbeitsinhalt durch freien Fall in der Probe einen Kugeleindruck erzeugt, dessen Abmessungen zur Härteberechnung dienen. Diesem neuen Härteprüfer werden folgende Vorzüge nachgerühmt: einfachere und leichtere Ausführung gegenüber der Presse, bessere Kennzeichnung der Widerstandsfähigkeit des Probestückes gegen dynamische Beanspruchung durch diesen dynamischen Härteversuch als durch den statischen, Möglichkeit der Prüfung bei hohen Temperaturen, besonders schnelle Ausführbarkeit des Versuches. Die Pendelschlagwerke (Abb. 5) der verschiedenen Lieferfirmen werden nach den Vorschriften des Deutschen Verbandes für die Materialprüfung der Technik hergestellt und zeigen in ihrer Ausführung keine grundsätzlichen Unterschiede. Sie dienen zur Feststellung der spezifischen Schlagarbeit, der Kerbzähigkeit, d.h. des Verhaltens gegen Stoßbeanspruchung. Die Hauptteile für derartige Pendelschlagwerke sind: das Gestell, der Pendelhammer und der in 0–160° Winkelgrade eingeteilte Skalabogen. Durch Auffallenlassen des Pendels von 10 mkg Arbeitsinhalt auf den Probestab nach Auslösen der Klinke wird der Stab durchgeschlagen, an der Skala der Ausschlagwinkel, die Steighöhe, abgelesen, dann die verbrauchte Schlagarbeit ermittelt (in der Praxis aus Tabellen entnommen) und die spezifische Schlagarbeit in mkg/cm2 errechnet (S=\frac{V}{Q}, wobei V die verbrauchte Schlagkraft und Q den Querschnitt des Probekörpers bedeutet). Beträgt z.B. der Ausschlagwinkel 18° und der Querschnitt des Probekörpers 0,8 cm2, so ist die verbrauchte Schlagarbeit (nach der Tabelle von Schopper) V = 9,746 und die spezifische Schlagarbeit S=\frac{9,746}{0,8}=12,18\mbox{ mkg/cm}^2. Für die Prüfung von Sonderguß eignet sich auch das Dauerschlagwerk (System Krupp, Hersteller Mohr & Federhaff). Es ist dies eine neuartige Maschine, bei der der Probestab von dem Fallbären getroffen und nach jedem Schlag um 180° selbsttätig gedreht wird, so daß die Schlagrichtung jedesmal sich ändert. Ein Zählwerk zeigt die Schlagzahl an. Mit dieser Maschine ist man in der Lage, sich einen guten Anhaltspunkt über die Schlagbiegefestigkeit des Gusses im Vergleich zu anderen Sorten zu verschaffen, namentlich bei einem Vergleich von hochwertigem mit gewöhnlichem Guß. Eine in der Eisengießerei sehr übliche Versuchsmaschine ist die zur Ausübung des Biegeversuches, bei der man eine Kraft die Mitte eines auf Stützen gelegten Probestabes angreifen läßt. Die zur Herbeiführung des Bruches erforderliche Belastung (in kg) ist der Maßstab für die Errechnung der Biegefestigkeit. Wohl eine der ältesten Maschinen auf diesem Gebiete ist die „Bruchfestigkeits-Prüfungswage“ von Kircheis, Aue i. S. (Abb. 6), bei der die Druckregulierung während der Belastung des Versuchsstückes stattfindet, also ohne Unterbrechung des Versuches und ohne Erschütterungen. Sowohl die Bruchbelastung kann direkt abgelesen als auch die Durchbiegung mit Hilfe eines auf einem Zifferblatt beweglichen Zeigers ermittelt werden. Die Maschine ist genau so einfach wie zweckmäßig. Eine neuartige Gußstabbiegemaschine (Bauart Mohr & Federhaff), ist ebenfalls mit Laufgewichtswage ausgerüstet. (Abb. 7 u. 8.) Vermittels Handkurbel wird die Belastungswage gesenkt und so der Druck auf die Mitte des Probestabes ausgeübt. Bei der Losenhausen-Biegemaschine (Abb. 9) erfolgt die Kraftmessung durch hydraulische Meßdose und Manometer.