Die praktische Werkstoffabnahme in der Metallindustrie

224 Pages·1935·8.221 MB·German

by  Dr. phil. Ernst Damerow (auth.)

Die praktische
Werkstoffabnahme
in der Metallindustrie
Von
Dr. phil. Ernst Damerow
Vorsteher der Werkstoffprtifung der A. Borsig Maschinenbau-A.G.
Mit 280 Textabbildungen
und 9 Tafeln
Berlin
Verlag von Julius Springer
1935
ISBN-13:978-3-642-89617 -0 e-ISBN- 13:978-3-642-91474-4
DOl: 10.1007/978-3-642-91474-4
Aile Rechte, insbesondere
das der Obersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1935
Vorwort.
Dieses Buch verdankt seine Entstehung der Anregung jener Her
stellerkreise, denen die Werkstoffabnahme nicht fremd sein darf. Es
will insbesondere dem Bediirfnis Rechnung tragen, iiber die Abnahme
und ihre Priifungen aufklarend zu wirken. Es will dem Abnehmer und
Erzeuger den besonderen Dienst erweisen, beiderseitige MiBverstand
nisse zu beseitigen, urn so an dem Wiederaufbau der deutschen Industrie
in einem geringen Teil mitzuarbeiten.
An dieser Stelle sei der Leitung der Fa. A. Borsig Masch.
Bau-A.G. Berlin-Tegel, vor aHem dafUr gedankt, daB sie es mir in
ihrem auBerordentlich vielseitigen Betriebe ermoglichte, mannigfaltige
Werkstoffkenntnisse und abnahmetechnische Erfahrungen zu sammeln.
Meinem ehemaligen Assistenten Herrn Got s c h sei fUr die mir gewahrte
Unterstiitzung bei zeichnerischen Darstellungen meine Anerkennung
ausgesprochen.
Berlin-Tegelort, im Oktober 1934.
Dr. E. Damerow.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2. Hersteller und Abnahme ........... . 2
3. Einstiges und Gegenwartiges in der Werkstoffabnahme . 3
4. Die Probeentnahme 4
a) Vorbereitung ..... . 5
b) Die Auswahl. . . . . . 5
c) Die Probeanstempelung . 6
d) Die Probenlage. 7
5. Probenherstellung 11
6. Probenabmessung . 12
7. Der Zugversuch 14
a) Versuchsdurchfiihrung im Spannungs-Dehnungs-Schaubild 15
b) Die Proportionalitatsgrenze . 16
c) Die Streck- bzw. Flie.Bgrenze 17
d) Die 0,2-Grenze. . . . . . . 18
e) Streckgrenzenbeeinflussungen 20
f) Die Zugfestigkeit. . . . . 22
8. Zugversuch mit Feinmessung 24
a) Die Apparatur ..... . 24
b) Richtlinien fiir die Beniitzung der Martenschen Spiegelapparate . 27
9. Andere FeinmeBgerate ..... 31
a) Martens-Kennedy . . . . 31
b) Dehnungsmesser von Amsler 32
c) Tensometer Huggenberger 33
10. Das Formanderungsvermogen 37
a) Die Dehnung ..... 37
b) Die Dehnungsmessung 37
c) Die Me.Blange . 40
d) Die Kontraktion . . . 42
e) Die Giiteziffer . . . . 44
11. Das Bruchaussehen, eine Festigkeitskennzeichnung 45
12. Die Warmfestigkeit und ihre friifung 48
13. Der Scherversuch. . . . . . 53
14. Die Hartepriifung ......... . 55
15. Abhangigkeiten der Hartezahl . . . . 57
16. Ersatz- und Hilfsgerate zur Ermittlung der Brinellschen Kugeldruck-
harte .............................. . 62
Differenzialbestimmung, Shoreharte (Riickprallversuche), Roc k w e 11-
priifer bzw. Priifer mit Vorlast 63
Ritzharteverfahren nach Martens ................ . 64
Inhaltsverzeichnis. V
Selte
17. Kerbziihigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
18. Bruchaussehen der Kerbschlagbiegeproben als Erganzungspriifung 70
19. Beeinflussungen der Kerbschlagarbeit 72
20. Der Schlagzugversuch 74
21. Die Dauerversuche . . . 75
a) Ermiidung. . . . . . 75
b) Schwingungsfestigkeit . 77
c) Dauerwechselschlagversuch. 78
22. Technologische Priifungen . . 79
Der Biegeversuch (Kaltbiegeprobe) 79
23. Abgeanderte Biegeversuche. 85
a) Kerbbiegeprobe 85
b) Gewindebiegeprobe . . . 86
c) Hin- und Her-Biegeprobe 86
d) Verwindungsprobe 87
e) Wickelprobe . . . . 88
f) Schlagbiegeprobe . . 88
g) Winkelbiegeprobe 88
h) Die Doppelfaltprobe 89
i) Die GuBbiegeprobe . 89
k) Die Rohrbiegeprobe 89
1) Kopfschlagbiegeprobe 90
m) Warmbiegeprobe . . 90
n) Abschreckbiegeprobe 90
0) Schlagbiegeprobe (Versuchseinrichtung) 91
24. Der Stauchversuch 93
25. Schmiedeproben. . . . . . . 95
a) Die Lochprobe. . . . . . 96
b) Die Warmkopfschlagprobe 97
c) Die Ausbreitprobe . . . . 97
d) Horndelprobe . . . . . . 97
e) Aufweitprobe . . . . . . 97
(Aufdornversuch, Zughakenaufweitung, Polterprobe) S.98-100
26. Die Bordelprobe . . . . . . . . . 100
27. Die Fallprobe (Erschiitterungsprobe) . . . . . . . . . . . . . 102
28. Die Klangprobe ...................... 103
29. Die Druckprobe (Wasserdruckprobe, Dichtheitsprobe, Ammoniakprobe,
Luftdruckprobe unter Wasser, Oldichtheitsprobe) 103
30. Die Tiefungsprobe. . . . . . . . . 105
31. Die Hii.ufigkeit (GroBzahlforschung) . 106
32. Einsatzhiirtung und ihre Priifung 106
33. Korrosion und ihre Priifung . . . . 113
34. SchweiBpriifung. . . . . . . . . . 117
35. Ketten und Kettenbaustoffpriifung . 128
36. Priifung von Federn und Federbaustoffen . 130
37. Priifung von GuBeisen. . . . . . . . . . 132
38. Priifung des mechanischen Alterns . . . . 137
39. Priifung der Eigenschaftsanderung durch Rekristallisation. 141
40. Priifung des Werkstoffes durch die Fryschen Kraftwirkungsfiguren 143
41. Der Rotbruchversuch 145
42. Die Blaubriichigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 147
VI Inhaltsverzeichnis.
Selte
43. Werkstattmal3ige Untersuchungen. . . . . . . . . . . . . . . 148
a) Unterscheidung der Stahlsorten (FeiIprillung, Funkenprillung) 148
b) Untersuchung der Stahle auf Zahigkeit 149
c) Prillung auf Seigerung . . . . . 150
d) Priifung auf Rot- und Kaltbruch . . 150
e) Prillung auf Schwei.6barkeit. . . . . 150
f) Untersuchung auf Risse ...... 150
g) Untersuchung auf "unganze" Stellen . 150
h) Prillung metallischer "Oberziige 151
i) Prillung auf Siemens-Martin-FluBstahl und SchweiBeisen . 151
44. Rontgenographische Prillung . . . . . . . . . . . . . . 151
45. Beeinflussung der Priifeigenschaften durch die Verformung 156
a) Die Kaltverarbeitung . . . . . . . . . 156
b) Die Warmverarbeitung . . . . . . . . 157
46. Anderung der Werkstoffeigenschaften durch Gliihen 160
47. Gliihwirkungen beim StahlguB . . . . . . 171
48. Eigenschaftsanderungen durch Vergiitung . 174
49. Die Werkstoffverunreinigung als Eigenschaftsfaktor 180
50. Prillmaschinen fUr Abnahmeprillungen . . . . . . 190
a) Priifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . 192
b) Eichung bzw. Kontrolle von Festigkeitsmaschinen . 196
c) MeBdose zur Kontrolle von Festigkeitsmaschinen 196
51. Einspannung . ... . 198
52. Werkstoffvorschriften 202
Sachverzeichnis 205
1. Einleitnng.
Die berufene Vermittlerin zur Beseitigung des gegenseitigen MiB
trauens zwischen Erzeuger und Verbraucher ist die Werkstoffabnahme.
Sie ist die Basis, auf der sich Kaufer und Verkaufer finden und ver
standigen konnen. Mag die Werkstoffabnahme als qualitatsfordernd
oder als produktionshindernd angesehen werden: eine hochentwickelte
Industrie wird sie als offizielle Bestatigung ihrer qualitativenLeistungen
begriiBen. Der einsichtige Verbraucher weiB zwar, daB heute gute
technische Arbeit bewuBt angewendete Wissenschaft ist; er ist von der
Forderung und strengen Uberwachung aller Erzeugnisse durch moderne
Werkstofforschungsstatten iiberzeugt, allein den Nachweis mochte er
doch durch eine genaue Abnahmepriifung gefiihrt wissen.
In der Erkenntnis dieser unabanderlichen Tatsache ist das vorliegende
Buch entstanden. Es wird unter dem Titel "Die Werkstoffabnahme
metallischer Erzeugnisse" versucht, die mechanischen Vorgange bei
der Priifung zu beleuchten, ohne jedoch in eine erschopfende wissen
schaftliche Erorterung einzutreten. Hierbei wurde, soweit dies not
wendig, besonderer Wert auf die Klarstellung der die Eigenschaften
beeinflussenden Faktoren gelegt. Eine ausgiebige wissenschaftliche
Durchdringung aller die Werkstoffpriifung beriihrenden Fragen konnte
dem Titel und Umfang des Buches entsprechend nicht zweckmaBig
erscheinen. Wenn ich mich manchmal nur mit der Feststellung der
Erscheinungen ohne weitere Begriindung begniige, so verge sse man
nicht, daB viele alte und neue Fragen noch der endgiiltigen Beant
wortung harren. Auf Grund meiner vieljahrigen Tatigkeit in einer
deutschen Fabrikationsstatte mannigfaltigster Industrieerzeugnisse habe
ich mich eingehend mit dem in- und auslandischen Abnahmewesen
beschiiftigen miissen. Aus diesen Erfahrungen heraus sind die nach
folgenden Gedanken und Feststellungen geboren, die sowohl dem Her
steller als dem Kunden dienen sollen.
DaB die Funktionen der Festigkeit und Elastizitat eingehend be
sprochen und aIle fiir die Abnahme wichtigen Priifarten im Lichte der
Werkstoffabnahme kritisch behandelt wurden, ist erklarlich; denn in der
einschlagigen Literatur sind abnahmetechnische Einzelheiten nur wenig
beriicksichtigt worden. Ich bin mir aber dariiber klar, daB deswegen
dem vorliegenden Buche gewisse Unvollkommenheiten anhaften miissen,
da es eingehende Uberpriifungen an der Hand autoritativer Belege
nicht enthalt.
Damerow. Werkstoffabnahme. 1
2 Einleitung. Hersteller und Abnahme.
Ebenso geht es weit iiber den Rahmen des vorliegenden Buches
hinaus, unwesentliche und problematische Fragen zu besprechen.
Andererseits werden manche priiftechnischen Fragen mit einer scheinbar
iiberfliissigen Griindlichkeit erortert. Dies geschah jedoch in der Ab
sicht, erlaubte Vorteile und abstellbare Nachteile ins rechte Licht zu
riicken.
Der Leser dieses Buches solI ein die Werkstoffabnahme behan
delndes Nachschlagewerk in die Hand bekommen. Der Ein- und
Verkaufer benotigt eine schnelle Orientierung iiber abnahmetechnische
Ausdriicke, Vorschriften und Umrechnungen. Dem Konstrukteur solI
das langwierige Suchen in Abnahmevorschriften und Abhandlungen
nach einzelnen Zahlen und Faktoren erspart bleiben; ihm soll gleich
falls ein "Oberblick iiber die Werkstoffanderungen, iiber gewisse Voraus
setzungen der Brauchbarkeit irgendeines Werkstoffes gegeben werden.
Fiir den Werkstattingenieur, die Abnahmestelle oder die Laboratorien
werden zur glatten Abwicklung der Abnahmegeschafte unentbehrliche
Fingerzeige geboten, da es gilt, die Werkstoffe "abnahmefahig" zu
machen, sie den Abnahmevorschriften anzupassen.
2. Hersteller nnd Abnahme.
In dem iiblichenZusatz "mitAbnahme" liegt eine von kaufmannischer
Seite wenig gewiirdigte Einschrankung einer Bestellung, eines Kauf
vertrages. Wenn der Lieferant leichtfertig iiber diesen Punkt hinweg
geht, so wird er den Schaden tragen. Auf eine nicht gelaufige Abnahme
bedingung darf nicht ohne Befragen des sachkundigen Herstellungs
betriebes eingegangen werden, solI nicht von vornherein in den
glatten Verlauf des Abnahmegeschaftes eine gewisse Unsicherheit
hineingetragen werden. Die Abnahme stellt die letzte Etappe im Ver
kauf eines Werkstiickes, die wichtigste Erfiillung eines Lieferungs
vertrages dar; denn der Besteller kann bei nicht vollstandig bedingungs
gemaBer Werkstofflieferung jederzeit zuriicktreten. Ja, es mag vor
kommen, daB durch die Unmoglichkeit der Erfiillung einer im guten
Glauben anerkannten Werkstoffvorschrift die liefernde Fabrik den
eigenen wirtschaftlichen Ruin herbeifiihrt. Es ist daher von groBter
Bedeutung, aile Unklarheiten derWerkstoff- und Konstruktionsvorschrift
vor Eintritt in die Hersteilung durch Besprechung oder eingehenden
Schriftwechsel zu beseitigen.
Nicht zuletzt ist auch ein festgewurzeltes Vertrauensverhaltnis
zwischen Lieferant und Abnehmer von unschatzbarem Wert. Dieser
will nicht nur Vertreter und Treuhander des Bestellers, sondern auch
williger Berater des Erzeugers sein. Man sollte es daher nicht unter
lassen, in allen denAbnehmer angehenden Fragen besonderer Natur seine
Ansichten und Wiinsche zu erfahren.
Einstiges und Gegenwartiges in der Werkstoffabnahme. 3
Der standige Abnehmer ist nicht selten bester Psychologe, das
selbe sollte auch der Lieferant oder sein Vertreter sein. Er sollte
eine Personlichkeit sein, die trotz mannigfaltiger Charaktereigentum
lichkeiten seiner Abnahmegaste stets die zufallige Situation zu be
herrschen weiB.
Wie bereits erwahnt, ist es eine wichtige Aufgabe des Lieferanten,
vor Fabrikationsbeginn Klarung aller schwebenden Fragen herbeizu
fUhren; denn spater wird es aussichtslos sein, den Abnahmebeauftragten,
der meistens von den mundlichen oder schriftlichen Auftragsverhand
lungen nichts weiB, von der Schwierigkeit oder gar Unmoglichkeit der
Aufrechterhaltung mancher Vertragspunkte zu uberzeugen. Ebenso ge
fahrlich und zwecklos ist es, nach Feststellung der Ergebnisse in eine
lebhafte Erorterung daruber einzutreten, ob ein Werkstoff als brauchbar
oder unbrauchbar angesehen werden solI. Werden die Vorschriften
durch die gewonnenen Prufungsergebnisse nicht erfullt, so wird durch
die meisten A bnahmevorschriften der A bnehmer an diese ge bunden
sein. Sollte er dennoch Rucksichten uben wollen, dann sollte der
Lieferant dafUr Sorge tragen, daB er den Abnehmer nur selten in diese
fur ihn immer schwierige Lage bringt.
3. Einstiges und Gegenwartiges in der
Werkstoffabnahme.
In einer Zeit, als man noch die Bewahrung oder Nichtbewahrung
der Werkstoffe abwarten konnte, war die rein praktische Erfahrung
die beste Werkstoffprufung. Man konnte sich mit der einseitigen Fest
stellung begnugen, daB ein Werkstuck oder eine ganze Anlage einem
bestimmten Zweck entsprochcn habe und daher jeder Neubau wieder so
ausgefUhrt werden konne. Andererseits ist es eine bevorzugte Tatigkeit
des menschlichen Geistes, schon vor dem Erwerb eines Gegenstandes
nach seinem tatsachlichen Wert und seiner besonderen Eignung zu
fragen. Mogen ihm dazu auch die geeigneten Prufmittel fehlen, so
empfindet er in einer dem Erwerb vorangegangenen grundlichen Be
sichtigung eine wohltuende Beruhigung. Ein hohes MaB praktischer
Erfahrung vorausgesetzt, wird die Besichtigung stets eine brauchbare
AbnahmeprUfung bleiben, wenn sie durch andere bewahrte PrUfmethoden
eine Erganzung erfahrt.
Vor etwa 200 Jahren stellte Reaumur durch Zerbrechen von Biege
proben die ersten systematischen Festigkeitsversuche an, um eine
klaffende Lucke in der Kenntnis der Werkstoffe auszufullen. Gerade
die Metalle gewahrten ihm zu wenig Einblick in ihre Eigenschaften. Jung
Siegfried mag recht getan haben, wenn er sein neu geschmiedetes
Schwert vor dem Gebrauch auf seine Haltbarkeit praktisch prufte;
desto mehr wird man dem Zeitalter der Technik eine genaue Prufung
1*
4 Die Probeentnahme.
der Werkstoffeigenschaften zubilligen miissen. Die (jffentlichkeit ver
langt Garantien fUr die Sicherheit technischer Anlagen. Dieser AnlaB
zu Abnahmevorschriften verpflichtete Behorden, Korperschaften und
sonstige Stellen, eingehende Eignungspriifungen vorzunehmen. Zwar
mogen solche Abnahmepriifungen an Werkstoffen die Sicherheit einer
Anlage nicht gewahrleisten, sondern nur eine Bestatigung oder Kon
trolle der durch eingehende Versuche erforschten Eigenschaftswerte des
Baumaterials einer Lieferfirma darstellen, aber ihr allgemein erzieheri
scher Wert ist nicht zu unterschatzen.
Um fiir eine technische Gesamtanlage ausreichende Sicherheits
faktoren zu gewinnen, sind verschiedene Wege eingeschlagen worden.
Zunachst versuchte man, solche Priifungen an Anlagen oder deren
einzelnen Tellen auszufiihren, die ihrer wirklichen Beanspruchungsart
entsprechen. So werden Hohlkorper, GefaBe, Kessel durch eine Wasser
druckprobe Beanspruchungen ausgesetzt, die aus Sicherheitsgriinden
weit iiber die Betriebsbeanspruchungen hinausgehen. Briicken, Waagen
u. dgl. werden Belastungen unterworfen, die rechnerisch als hochste
Belastungen auftreten .. StahlguBstiicke laBt man aus bestimmter Hohe
auf harte Unterlage fallen, um innere Spannungen oder verborgene
Inhomogenitaten festzustellen. Bei Werkstiicken, deren Hochstbean
spruchungen unkontrollierbar sind, pflegt man die Priifung, wenn sie
eine Massenabnahme ist, bis zum Bruch durchzufiihren. Achsen, Rad
reifen, Bremsklotze werden unter den wuchtigen Schlagen eines Fall
hammers bei genauen Messungen zerstort.
4. Die Probeentnahme.
Eine der wichtigsten Abnahmehandlungen ist die Probeentnahme.
Nicht nur deshalb, wei! sie eine urkundliche Bestatigung darstellt,
sondern well in der Hauptsache von ihr das Gelingen der Werkstoff
abnahmepriifung iiberhaupt abhangt. Daher pflegen auch die Abnahme
vorschriften dieser Grundlage jeder Abnahme besondere Bedeutung
beizumessen. Es diirfte deshalb von allgemeinem Interesse sein, die
Linien zu zeichnen, in deren Richtung sich die Probeentnahme be
wegen solI.
In rein wissenschaftlicher Hinsicht miiBten zur genauen Bestimmung
wichtiger Eigenschaften mehrere Proben herangezogen werden, da
del' Wert von Einzelversuchen durch eine groBe Anzahl das Ergebnis
beeinflussender Faktoren fraglich erscheint. Mit Riicksicht auf diese
Tatsache werden auch grundlegende, wissenschaftliche Versuche nur so
ausgefUhrt, daB moglichst alle Zufalligkeiten ausgeschaltet sind.
In der Abnahmepraxis begniigt sich der Abnehmer mit den aus
Einzelversuchen gewonnenen Eigenschaftswerten. Es hat sich gezeigt,