imported>Thomas Dresler: Kommasetzung

2024-08-02T10:23:37Z

Kommasetzung

Neue Seite

[[Datei:Kerbschlagbiegeversuch Maschine.jpg|mini|hochkant|Gerät für den Kerbschlagbiegeversuch]]
[[Datei:Charpy impact test sketch.svg|mini|hochkant|Skizze zum Kerbschlagbiegeversuch]]
[[Datei:Eprouvette charpy.svg|mini|hochkant|Probe mit V-Kerbe]]

Der '''Kerbschlagbiegeversuch''' ist ein 1905 vom französischen [[Werkstoffwissenschaft]]ler [[Georges Charpy]] eingeführtes Verfahren der [[Werkstoffprüfung]], um relativ schnell und einfach die [[Zähigkeit]] von Werkstoffen zu charakterisieren, speziell die [[Kerbschlagzähigkeit]] bei hoher Verformungsgeschwindigkeit.
Dazu wird ein länglicher Quader, der einseitig [[Kerbe|gekerbt]] ist (meist V-, seltener U-Kerbe), bei unterschiedlichen Temperaturen einer [[Beanspruchung (Technische Mechanik) | Schlagbeanspruchung]] ausgesetzt.
Die üblichste Variante ist der Charpy-Kerbschlagbiegeversuch nach [[DIN]] [[Liste von DIN-Normen#DIN 10000-14999|EN ISO 148-1]] (für metallische Werkstoffe) bzw. DIN [[Liste von DIN-Normen#DIN 10000-14999|EN ISO 179-1]] (für Kunststoffe). Daneben existieren weitere Vorschriften, wie die Prüfung nach Izod (ISO 180) oder nach Dynstat (DIN 53435).

== Versuchsablauf ==
Der Versuch besteht darin, dass ein [[Pendelhammer]] mit einer bestimmten [[Kinetische Energie|kinetischen Energie]] auf die ungekerbte Rückseite der Probe trifft und sie dabei zerschlägt. Dabei wird im Moment des Aufschlagens auf die Probe ein Teil der kinetischen Energie des Hammers durch Verformungsprozesse in der Probe absorbiert. Der Betrag dieser Energie ist je nach Material und Temperatur unterschiedlich. Entsprechend der Energie, die während des Zerschlagens von der Probe absorbiert wird, schwingt der Pendelhammer auf der anderen Seite weniger hoch. Würde er ohne eingelegte Probe durchschwingen, würde er nahezu dieselbe Höhe wie am Startpunkt erreichen. Ermittelt wird somit die Kerbschlagarbeit <math>W</math> in [[Joule]], für einen bestimmten Werkstoff bei einer bestimmten Temperatur.

: <math> W = {m \, g \, (h' - h)} </math>
: <math>W</math>: Kerbschlagarbeit in <math>\mathrm{J}</math>
: <math>m</math>: Masse des Pendelhammers in <math>\mathrm{kg}</math>
: <math>g</math>: [[Fallbeschleunigung]] - auf der Erde: <math>9{,}81 \; \mathrm{m/s^2}</math>
: <math>h' - h</math>: Fallhöhe abzüglich der Steighöhe des Pendelhammers (Siehe Skizze zum Kerbschlagbiegeversuch)

Die Zähigkeit eines Werkstoffs kann auch ohne Messung durch eine Untersuchung der Bruchfläche einer Probe beurteilt werden. Es werden zwei Grenzfälle unterschieden:

* Verformungsbruch - zerklüftete Bruchflächen, die Ränder haben Stauchungen und Einschnürungen, ein Zeichen für Zähigkeit.
* Trennbruch - ebene Bruchfläche mit unverformten und glatten Rändern, ein Zeichen für Sprödigkeit.

Das Verformungsvermögen eines [[Werkstoff]]es kann unter unterschiedlichen [[Beanspruchung (Technische Mechanik)|Beanspruchung]]sbedingungen verschieden sein. Deshalb ist die Kenntnis über das Verformungsverhalten des Werkstoffs ein wichtiges Kriterium für die Werkstoffbeurteilung bzw. Werkstoffauswahl. In zahlreichen Fällen hat es sich gezeigt, dass vor allem Werkstoffe mit [[Kubisches Gitter|krz-Gitter]], die bei der üblichen Festigkeitsprüfung im (statischen) [[Zugversuch]] die Anforderungen erfüllen, in der Praxis zum Beispiel bei mehrachsiger Beanspruchung und tieferen Temperaturen durch [[Sprödbruch]] versagen können. Vor Kenntnis der möglichen starken Temperaturabhängigkeit der Zähigkeit sind wiederholt Schiffe (wie z. B. die [[Liberty-Frachter]]) bei niedriger Temperatur auf ruhiger See spröde auseinandergebrochen.

Zähigkeit und [[Sprödigkeit]] sind also Eigenschaften, die nicht allein vom Werkstoff abhängen, sondern auch von den Beanspruchungsbedingungen wie [[Spannungszustand]], Verformungsgeschwindigkeit und Temperatur (s. [[Übergangstemperatur]]). Wegen des Auftretens mehrachsiger und/oder schlagartiger Beanspruchung in der technischen Praxis ist es notwendig, neben [[Bruchdehnung]] und [[Brucheinschnürung]], die im Zugversuch bestimmt werden, das Werkstoffverhalten auch unter [[Sprödbruch]]bedingungen zu untersuchen.

Die im Kerbschlagbiegeversuch ermittelte Kerbschlagarbeit <math>W</math> geht ebenso wie die Verformungskennwerte <math>A</math> (Bruchdehnung) und <math>Z</math> (Brucheinschnürung) aus dem [[Zugversuch]] nicht direkt in die [[Festigkeitsberechnung]] ein. Daher ist mit Hilfe dieser Größen nur eine qualitative Aussage bzw. eine [[Klassifizierung]] bezüglich des Energieabsorptionsvermögens des Werkstoffs möglich.

== Messverfahren ==
[[Datei:Charpy-Kerbschlagprüfung.jpg|mini|hochkant|Probenanordnung für die Charpy-Schlagbiegeprüfung an Norm-Kleinstäben nach ISO 179]]
Grundsätzlich werden zwei Arten von Verfahren unterschieden:
* Prüfungen, bei denen der Prüfkörper an zwei Seiten gelagert ist und das Schlagpendel in der Mitte des Prüfkörpers auf Höhe der Kerbe auftrifft.
* Prüfungen, bei denen der Prüfkörper hochkant steht und das Pendel oberhalb der Kerbe auf das freie Ende der Probe auftrifft.

[[Datei:Izod.jpg|mini|Probenanordnung für die Izod-Kerbschlagbiegeprüfung nach ISO 180]]
In die erste Gruppe fallen die Prüfungen nach Charpy gemäß ISO 179 und die Schlagbiegeversuche mit Loch- und Doppel-V-Einkerbung gemäß DIN 53 753. Die zweite Gruppe umfasst die Prüfungen nach [[Edwin Gilbert Izod|Izod]] gemäß ISO 180 und die Prüfung nach Dynstat gemäß DIN 53435. Da für letztere nur sehr kleine Proben (10 mm × 15 mm) benötigt werden, ist sie insbesondere für Bauteilprüfungen geeignet, bei denen Teile geprüft werden, aus denen größere Proben für die anderen Prüfungen nicht entnommen werden können.

== Literatur ==
* E. Hornbogen, H. Warlimont: ''Metallkunde, Aufbau und Eigenschaften von Metallen und Legierungen.'' 2. Auflage. Springer-Verlag, 1991, ISBN 3-540-52890-3.
* [[Gernot Krankenhagen]], Horst Laube: ''Werkstoffprüfung, Von Explosionen, Brüchen und Prüfungen.'' rororo, 980, 1983, ISBN 3-499-17710-2.
* G. Charpy: ''Note sur l’essai des métaux à la flexion par choc de barreaux entaillés.'' Mémoire et compte-rendus de la Société des ingénieurs civils de France, 1901.
* Wolfgang Weißbach: Werkstoffkunde : Strukturen, Eigenschaften, Prüfung. Friedr. Vieweg & Sohn Verlag GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-8348-0295-8.

== Weblinks ==
{{commonscat|Notched bar impact test|Kerbschlagbiegeversuch|3=S}}
{{Wiktionary}}
* {{Webarchiv | url=http://www.bam.de/de/fachthemen/referenzverfahren/referenzverfahren_medien/503de.pdf | wayback=20160304113426 | text=Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung: Mechanisch-technologische Prüfung: Kerbschlagbiegeversuch}}
* [https://www.youtube.com/watch?v=Ll69bzegoNY Video zum Kerbschlagbiegeversuch]
* [http://werkstoffprüfer-blog.de/?p=230 Kerbschlagbiegeversuch nach DIN EN 10045] auf dem Werkstoffprüfer-Blog von Patrick Schilg

{{Normdaten|TYP=s|GND=4163592-9}}

[[Kategorie:Werkstoffprüfung]]

Kerbschlagbiegeversuch - Versionsgeschichte

imported>Thomas Dresler: Kommasetzung