Materialprüfung

[zero K]

Hallo Anwofis

Nur eine Randbemerkung ...

Endschalter sind sicher schick und nützlich.
Die erste Priorität sollte dem Schutz Deiner Kraftmessdose gelten.

Der Antrieb der Fahrtraverse muss sofort nach überschreiten der Nennlast der Kraftmessdose gestoppt werden.
Das heißt Zugkraft an der Probe plus Gewichtskraft die die Probenaufnahme an der Kraftmessdose erzeugen müssen kleiner als die Nennkraft der Lastzelle plus der Sicherheit gegen Überlastung sein.
Den Zahlenwert der Sicherheit gegen Überlastung sollte im Manual zu finden sein.

Stoppen des Antriebes heißt nicht einfach mit einen Notaus die gesammte Anlage spannungsfrei zuschalten.

Du brauchst eine Möglichkeit die Maschine im sogenannten Einricht- oder Handbetrieb lastfrei zufahren.

Gruß zero K

[anwofis]

@ zero K:

Einen Not-Aus bei Überschreiten einer maximalen Zugkraft kann ich noch einprogrammieren.
Das sollte aber nicht passieren, weil die Proben sehr wahrscheinlich keine 500 N aushalten werden.

Die Endlagenschalter sollen nur verhindern, dass man über die Endpositionen fahren kann.

Zum Einrichten kann ich das Messgerät im Programm - sofern der jeweilige Endstop nicht aktiv ist - eine beliebige Distanz rauf oder runter fahren lassen.

Ich würde vor jeder Messung erst einmal die Home-Position anfahren, die Probe einspannen und dann die Probe bei fester Dehnrate lang ziehen.
Der Stepper fährt bis zum oberen Endstop oder bis man vorher manuell abbricht. Die Messdaten kann man dann in Excel, etc. exportieren.

-

Mir geht's bei der ganzen Sache vor allem um den Spass beim "Tüfteln".

[DDDHM]

Hallo,

habe heute mal nur zum Spaß eine Zugprobe zerissen, um zu sehen, wo und wie sie reißt... Dazu habe ich Aufnahmen gedruckt und mit einem Ratschenzug die Zugprobe auseinander gezogen.
Die Zugprobe aus ABS hat eine Wand 0,4 mm, je drei Boden- und Deckenlagen 0,2 mm, 100% Füllung und ist 4 mm dick. Damit Cura die Probefüllung (4,2 mm breit und 2,8 mm hoch, 2 Wände, keine Boden- und Deckenlagen, 20 % Füllung) unabhängig behandelt, musste sie um 0,6 mm angehoben werden. Diese Funktion übernimmt ein Stab mit einem Durchmesser von 0,1 mm. Bei einer Schweißkonstruktion läßt man Zugkräfte spitz auslaufen, dadurch verteilt man die Kraft auf eine größere Fläche. Deshalb habe ich die Probefüllung mit Spitzen gemalt. Auch wenn das so wahrscheinlich falsch ist, hat es funktioniert.

Zugprobe8.jpg

Zugprobe6.jpg

Zugprobe7.jpg

Zugprobe9.jpg

Zugprobe10.jpg

Zugprobe12.jpg

Zugprobe13.jpg

Zugprobe14.jpg

Gruß
DDDHM

[DDDHM]

... und so schaut das aus, wenn die ganze Zugprobe drei Wände und 20 % Füllung hat...

Zugprobe11.jpg

Zugprobe15.jpg

Zugprobe16.jpg

Zugprobe17.jpg

[zero K]

Hallo DDDHM

Toll gemacht !!!
Du siehst in den Proben der Vorrichtung genau wo die Spannungsspitzen auftreten und für die gplanten Versuche Optimierungsbedarf besteht.

Schauen wir mal was AtlonXP zu dem Bauteilverhalten sagt.

Die Probenform kommt mir bekannt vor.
Der Radius an der 45°-Ecke muss wohl noch größer.
Genauso der Radius im Übergang von "paralelen Anteil der Probe zum Kopf" - der Minimalradius wie er in der Norm angegeben ist reicht nicht.
Die erste und sehr deutliche Streckmarke ist genau zwischen Parallen Anteil des Prüfquerschnitts und dem Bogen des Übergangs zum Kopf.
Das kann auch an einer axialen Fehllage liegen - muss.

Eine zusätzliche Spannungsspitze erzeugst Du durch die Konstruktion der Füllung.

Die Vorrichtung an den Enden der Basis des Trapezes muss mehr Volumen Haben.
Diese Vorrichtung wirst Du wenn, nicht mehr oft verwenden können.

Die verriegelung der Proben, wie ich sie in der Vorrichtung oben angedacht habe, mehrere Vorteile.
1. nimmt sie die Kraft auf das "Mutter" unter Zug nach außen treibt. Streckmarke an der Trapezbasis
2. zentriert sie die Probe genau in der Zugachse.
3. stabilisiert die Wand der Bohrung die Auflagefläche des Trapezes.

Das solle s erst mal gewesen sein, ich muss noch was tun

Gruß zero K

[DDDHM]

Hallo zero K,

ich hätte natürlich noch erwähnen sollen, dass ich für die Zugprobe Dein 3D-Modell 1BA-Trapez.stl als äußere Form, abgeändert auf 4 mm Dicke verwendet habe...
Ja, dass der Radius an der 45°-Ecke nachgiebt, hätte ich auch nicht erwartet... Meine Aufnahmen haben ja zum spielen gehalten, eine Prüfvorrichtung werde ich aber nicht bauen..

Ach ja, warum die von mir eingefügten Bilder im Bildbetrachter nicht gleich behandelt werden, weis ich nicht...

Gruß
DDDHM

[anwofis]

@DDDHM:

Sieht toll aus, was du da machst
Der Unterschied zwischen den 2 Proben ist deutlich.
Das muss ich mir auch noch überlegen, ob und wie ich verschiedene Füllmuster und Fülldichten teste.

Ich nehme eigentlich immer Gyroid oder Tri-Hexagon, weil mir das optisch sehr gut gefällt

-

Bei mir ist gestern noch eine Bestellung vom Reichelt eingetrudelt : die Schaltbox + Steckkontakte für das Prüfgerät.
Die Riemenräder + Zahnriemen von dold-mechatronik sind auch da und passen super.

Bis auf die Klemmen der Proben ist jetzt alles angekommen.
Ich schau mal, ob ich am Wochenende den Zusammenbau und eine erste Inbetriebnahme schaffe.

[AtlonXP]

Hallo DDDHM,
das hast prima gemacht.

Du hast hier sogar mein Geschwätz von Vorgestern umgesetzt
und den optimalen Kunststoff hast du auch verwendet.

ABS hat sehr lange Molekülketten und ist Teilkristallin.
Überall wo der Kunststoff einen weißstich bekommt, fangen die Molekülketten an zu reisen.
Ich denke, diese ungefähre Konstruktion ist in Ordnung.

Man muss sich nun den Kräftefluss gedanklich mit Pfeilen vorstellen,
wo die weißen Stellen entstanden sind.
Und sich auch fragen: Warum diese so entstanden sind?

Unter dem Strich, bedeutet das, die Kräfteverhältnisse müssen günstiger bei den Aufnahmen werden.
Hier sollte also massiv gedruckt werden und die Querschnitte noch vergrößert werden.
Man könnte auch den Zerreiß Körber des Prüflings schwächer gestalten.

Ein Vergrößern der Radien wird nicht viele bringen.
Wir arbeiten hier mit Kunststoff und nicht mit Metall.

Was noch fehlt:
Sind die Aufnahmelöcher oben wie unten in der Aufnahme,
auch weiß geworden zu der Kraft Seite?

Ich habe mein Pulver nun verschossen, jetzt liegt es bei den Kraftmaschinen Bauern,
wie sie ihren Prüfling gestallten möchten.

LG AtlonXP

[anwofis]

Also ich habe mal alles zusammengebaut:

Erstmal wurde der Motor mit einer Platte und einer Übersetzung am Messstand befestigt:

motor.JPG

Dann kam die Steuerbox dran: da habe ich erstmal alles verkabelt und mit Stecker und Buchsen versehen:

box.JPG

Die Kamera ist erstmal provisorisch an einem Glas mit Klebeband befestigt worden:

setup.JPG

Hier eine Nahaufnahme von der ersten Probe, ein PP-Rest:

test.JPG

Leider ist die Probe beim ersten Testlauf natürlich am Haken eingerissen und ich habe keine Änderung der Dehnung rausbekommen

Die Kraft ist aber schön langsam bis zum Bruch hochgegangen bei sehr geringer Dehnrate von 0,01 mm/Sek.
Das Programm funktioniert bis auf ein paar kleine Bugs schon ganz gut.
(Nach 15 Min. wurde z.B. die Oberfläche nicht mehr korrekt neu gezeichnet ?!)

Werde im Laufe der Woche mal einen ersten Testlauf mit einer gedruckten Probe machen
Dann kann ich auch mal erste Messdaten oder ein Video zeigen.

[anwofis]

So gerade bin ich dazu gekommen. Die Maschine das erste Mal zu testen:

Da die Klemmen zum Einspannen immer noch nicht da sind, habe ich schnell 2 kleine Miniproben gedruckt zum Einhängen:

proben.JPG

Als Material dient Iglidur I150-PF von IGUS mit 100% Infill, 3 Perimeter, 0,25 layers und etwas Überextrusion.
Die Löcher habe ich etwas aufgebohrt. Der Querschnitt beträgt 5 x 2 mm^2.

Das erste Messergebnis ist etwas ernüchternd:

programm.png

Man sieht im Plot nur alle Messpunkte. Gute Werte sind das noch nicht...

Weil ich vergessen habe eine Vorspannung zu wählen, ist die Probe etwas gewandert und dadurch stimmt der Nullpunkt nicht...

probe_done.JPG

Das Hauptproblem ist, dass die Kamera standardmäßig nur auf 640x480 eingestellt ist
Also beträgt die Änderung der Dehnung nur wenige Pixel in der Aufnahme...
Und bei ~1px Messfehler kommt da nicht viel Sinnvolles raus

plot.png

Das Einzige, was man vllt. sehen kann, ist, dass die Spannung bei ~ 280 N (schon ~30kg für so eine kleine Probe ) das Maximum erreicht, was auf ~28 MPa Zugfestigkeit hindeutet.

Als Nächstes werde ich erstmal die Kameraauflösung etwas hochschrauben und außerdem für die Picamera eine Halterung drucken, dass ich die Position genau einstellen kann. Außerdem kommt noch ein Strahler zur Beleuchtung ran