Stift Dehnung mittels DMS messen

[Sulo S. (Firma: Student) (sulo)]

Schönen guten Abend,

bezüglich meiner Abschlussarbeit beschäftige ich mich derzeit mit den 
Auswerferstiften eines Spritzgusswerkzeugs. Hierbei möchte ich gerne die 
Dehnungen am Stift mittels DMS messen, die während der Kavitätsfüllung 
entstehen, um daraus die Spannungen abzuleiten. Dabei neigen die 
zylindrischen Stifte neben einer Stauchung, auch zu einer möglichen 
Querauslenkung. Die Führung des Stiftes kann nach dem 4. Eulerfall 
betrachtet werden.

Meine Frage: Wie könnte ich am besten die DMS am Stift installieren, 
sodass ich die Hauptspannungsrichtungen nahezu abbilde? Dazu würde ich 
auch vom Hersteller HBM, nach Absprache mit meinem Betreuer, DMS 
bestellen.

Freundliche Grüße

Sulo

[ths (Gast)]

Neben HBM gibt es vor allem Vishay als Hersteller von DMS. Hier findest 
du ein großes Know-How in der experimentellen Spannungsanalyse.

Vishay Measurements Group GmbH. Tatschenweg 1. 74078 Heilbronn. Germany. 
Tel.: [phone]

[Joe F. (easylife)]

Wenn am Stift DMS angebracht sind kann der Stift aber nicht mehr zum 
Auswerfen dienen. Nur so am Rande...

[Lurchi (Gast)]

Man die Überlagerung der homogenen Stauchung und der ggf. vorhandenen, 
aber in der Richtung meist nicht bekannten Querauslenkung. Mit 2 DMS je 
gegenüber könnte man die beiden Teile trennen - mit nur eine DMS hat man 
die Summe oder Differenz der beiden Beiträge und kann damit nichts 
anfangen.

[Joe F. (easylife)]

Welche Dimensionen (Höhe, Durchmesser) hat der Stift eigentlich und mit 
welcher Auslenkung rechnest du theoretisch?
Und dann noch aus Interesse: wie kommt es denn zu der asymmetrischen 
Belastung des Stiftes? In der Form herrscht doch gleichmäßiger Druck, 
oder ist im eingespritzten Material ein so großer Druckgradient zu 
erwarten?

[Sulo S. (Firma: Student) (sulo)]

In der Regel herrschen unterschiedlich lokale Druckgradienten, natürlich 
nicht groß, aber sie sind vorhanden. Es gab bereits von Mitarbeitern 
Messungen mit der Messuhr, dass der Stift sich quer auslenkt (ca. 2/10 
mm). Ich habe selber noch nichts gemessen und muss das so annehmen.

Kurz noch die benötigten Stift-Angaben:
Höhe: 350 mm
Durchmesser: 12 mm

Ich finde das selber so interessant, denn laut dem 4. Eulerfall müsste 
der Stift im Fülldruck (800 bar = 80 MPa) und Nachdruck (ca. 300 bar= 30 
MPa) immer noch nicht ausgelenkt sein.

Es wird mindestens (Fk= 4*Pi^2*E*I/Lk^2) 68,89 kN benötigt, dieser wird 
nicht annähernd im Fülldruck (ca. 9 kN) oder Nachdruck (ca. 3,4 kN) mit 
dem vorgegebenem Durchmesser erreicht.

Ich habe eine Messung im Internet gefunden, die den 2. Eulerfall 
darstellt. Hierbei wurde ein Stift mit der Höhe 450 mm, dem Durchmesser 
18 mm und E-Modul 71290 N/mm^2 zur Knickung gebracht. Es wird sehr 
erkenntlich, dass der Stift schon früh genug zum Auslenken neigt (s. 
Anhang).

Freundliche Grüße

[Joe F. (easylife)]

Sulo S. schrieb:
> Ich habe eine Messung im Internet gefunden, die den 2. Eulerfall
> darstellt.

Kommt eben auf die Lagerung an. Wenn die Einspannlänge des Stiftes im 
Werkzeug kurz ist oder Spiel hat, kommt eher Eulerfall 3 oder 2 in 
Frage.

> Hierbei wurde ein Stift mit der Höhe 450 mm, dem Durchmesser
> 18 mm und E-Modul 71290 N/mm^2 zur Knickung gebracht. Es wird sehr
> erkenntlich, dass der Stift schon früh genug zum Auslenken neigt (s.
> Anhang).

Was für ein Material ist das denn? Stahl läge eher so bei >200 kN/mm^2.

Die Idee mit der Messuhr ist doch eigentlich nicht so schlecht.
Gibt es auch mit digitaler Schnittstelle, 2 davon 90° versetzt, und du 
hast die Auslenkung sehr exakt.
Das schöne ist, es muss am Stift nichts verändert werden, und nach 
Entfernen der Messuhren funktioniert das Werkzeug wieder ganz normal.

https://www.industrie-messmittel.de/messtechnik/messuhren/digitale-messuhren.aspx

[Sulo S. (Firma: Student) (sulo)]

Ich habe die genannte PDF mal als Link beigefügt. Bitte beachten: der 
Download wird sofort ausgeführt 
(https://www.ems-ph.org/journals/show_pdf.php?issn=0013-6018&vol=65&iss=3&rank=3)


Danke für die Info. Das werde ich berücksichtigen.

[oszi40 (Gast)]

Sulo S. schrieb:
> Kurz noch die benötigten Stift-Angaben:
> Höhe: 350 mm
> Durchmesser: 12 mm

Zwischen Pudding, Alu und Baustahl sind da noch gewisse Differenzen 
möglich.https://de.wikipedia.org/wiki/Stahlsorte

[Lurchi (Gast)]

Bei der Festigkeit sind die Stahlsorten schon sehr verschieden - beim 
E-Modul ändert sich mit der Legierung nicht so viel. Nur wenn sich die 
Kristallstruktur etwa beim Edelstahl ändert, hat man deutlich andere 
Werte. Bei Material mit Textur hat man noch einen Abhängigkeit von der 
Richtung, d.h. einfach eine E-modul reicht ggf. nicht aus.

Die Seitliche Auslenkung hängt auch stark von anfänglichen Toleranzen ab 
- wenn das Teil ideal gerade wäre, würde es das auch bleiben und dann 
bei der Knicklast mehr oder weniger plötzlich versagen.

Neben mechanischen Toleranzen bei den Abmessungen, kann ggf. auch eine 
schräg zum Bauteil liegende Textur zu einer Auslenkung führen. Bei 
ferromagnetischem Stahl kann auch die Magnetisierung noch einiges 
durcheinander bringen - nur ein bisschen, aber ggf. genug um die 
Richtung vorzugeben.

[Sulo S. (Firma: Student) (sulo)]

Lurchi schrieb:
> Neben mechanischen Toleranzen bei den Abmessungen, kann ggf. auch eine
> schräg zum Bauteil liegende Textur zu einer Auslenkung führen.


Tendenziell tritt der Fehler bei Werkzeugführung parallel liegenden 
Stiften - also keine Schrägstifte, die aber eine schräge Werkzeugkontur 
abbilden. Dies führt meines Erachtens nach zu einer größeren 
angreifbaren Fläche.

Meistens handelt es sich um eine g6/H7 Passung, also 1 bis 2/100 mm 
Spiel zwischen Stift und Bohrung.