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Materialprüfung

[425] Materialprüfung (hierzu Tafel »Materialprüfung I u. II«), die Feststellung der Eigenschaften von Materialien, von denen ihre Brauchbarkeit, Anwendbarkeit, Dauer, Haltbarkeit oder der Gebrauchswert in gesundheitlicher, ökonomischer und konstruktiver Hinsicht abhängt. Hiernach ist die M. eine mechanische, chemische, optische, mikroskopische etc. Sehr häufig handelt es sich um Nachweisung von Verunreinigungen, bez. Verfälschungen, wozu selbst in Fabriken geeignete Verfälschungsmittel hergestellt werden, z. B.: gesiebter und gefärbter Sand zur Verfälschung von Sämereien (besonders Kleesaat) und wertlose Mischungen verschiedener Art zur Verfälschung von Gewürzen (s. Matta). In weitaus den meisten Fällen gelingt es dem Chemiker und Mikroskopiker leicht, solche Verfälschungen und Verunreinigungen nachzuweisen und ihre Menge zu bestimmen. Daneben spielt aber die Untersuchung durch Auge, Zunge, Nase eine große Rolle, und anderseits bedarf es genauer Kenntnisse der Geschäftsverhältnisse, um die Bedeutung der Untersuchungsergebnisse richtig zu beurteilen. Zur größern Sicherung gegen Verfälschungen sind auch durch Gesetze, Verordnungen und Vereinbarungen vielfach Normen aufgestellt worden, nach denen die verschiedenen Waren zu beurteilen sind (Nahrungsmittelgesetz, Verordnung über den Petroleumhandel, Vereinbarung der Zementtechniker, der bayrischen Chemiker etc.); desgleichen wurden Prüfungsanstalten errichtet, mit der Aufgabe, neben Versuchen im allgemeinen wissenschaftlichen und öffentlichen Interesse für Behörden und Private Prüfungen vorzunehmen.

Von besonders großer Bedeutung wurde seit der Mitte des 19. Jahrh. die Prüfung der Baumaterialien (Eisen, Stein, Zement, Holz etc.) und daher Veranlassung zur Errichtung staatlicher Prüfungsanstalten in Berlin (Großlichterfelde), München, Zürich, Nürnberg, Dresden, Stuttgart, Wien etc., verbunden mit den Technischen Hochschulen, an denen nunmehr auch die Studierenden im Prüfungswesen unterrichtet werden. Überdies haben zahlreiche Großbetriebe (Walzwerke, Maschinenfabriken, Eisenbahnverwaltungen, Schiffswerfte etc.) solchen Zwecken dienende Anstalten errichtet. Große Verdienste um das Baumaterialprüfungswesen haben sich Bauschinger in München, Martens in Berlin und Bach in Stuttgart erworben. Auf Anregung des erstern treten seit 1384 Beteiligte von Zeit zu Zeit zu Beratungen über die Einheitlichkeit des Prüfungsverfahrens zusammen; aus diesen Zusammenkünften ist der deutsche Verband für die Materialprüfungen der Technik hervorgegangen, der nunmehr Grundsätze für die einheitlichen Materialprüfungen aufgestellt hat, nach denen Prüfungsmethoden, Prüfungsmittel, Beschaffenheit der Probestücke etc. geregelt sind. Auf der fünften internationalen Konferenz 1895 in Zürich wurde ein Internationaler Verband für die Materialprüfungen der Technik gegründet, dessen erste Versammlung 1897 in Stockholm stattfand.

Die mechanische Untersuchung der Materialien beschäftigt sich wesentlich mit Festigkeitsprüfungen,[425] und zwar nach dem Grundsatz, die Materialien in dem Maßstab und unter den Umständen (z. B. auch in der Hitze oder Kälte) zu prüfen, unter denen sie in Anspruch genommen werden, oder wenigstens diesen Verhältnissen möglichst nahezurücken. Da es hierbei darauf ankommt, das Material künstlich so zu beanspruchen, wie es in der Praxis stattfindet, und diese Beanspruchung bis zum Bruch zu treiben, um die äußerste Grenze der Belastung etc. in Erfahrung zu bringen, so bedingt die M. oft den Aufwand sehr bedeutender Kräfte, die in den sogen. Prüfungsapparaten und Festigkeitsmaschinen zur Wirkung gebracht werden. Diese Maschinen zerfallen, soweit es sich nur um Hervorbringung ruhen der Belastungen handelt und die Prüfung durch einfach angehängte Gewichte ausgeschlossen wird, in drei Klassen, je nachdem die Hervorbringung der Druckkräfte mittels Gewichte nebst Hebeln und Hebelverbindungen, oder durch Kraftschrauben oder durch hydraulischen Druck erfolgt. Neben der Krafterzeugung ist von besonderer Wichtigkeit die zuverlässige und kontrollierbare Kraftmessung, also die Anzeige der Belastungsgröße. Man benutzt dazu Hebel (Wagebalken) mit Gewichten. Spannfedern oder hydrostatische Meßvorrichtungen, bei denen der Druck von einer Flüssigkeit (Quecksilber, Glyzerin, Öl) aufgenommen und an einem Manometer abgelesen wird. Außerdem sind die Festigkeitsprüfungsmaschinen mit unter Umständen höchst empfindlichen Apparaten zur Beobachtung des Vorganges und Bestimmung der stattfindenden Formänderungen sowie mit Registriervorrichtungen ausgestattet, die den ganzen Verlauf der Prüfung aufschreiben, die Festigkeitsschaulinie zeichnen.

Bei der Anwendung von Gewichten und Hebeln zur Krafterzeugung kommen ein- und zweiarmige Hebel, in der Regel mit großen Kraftübersetzungen, vor, z. B. mit drei übereinander liegenden Hebeln und 600facher Übersetzung, mit Kraftleistungen bis 100 Tonnen = 100,000 kg. Die Gewichte sind gewöhnlich Laufgewichte, mitunter Schalengewichte, beide nach Anordnung von Hebelwagen. Sehr häufig dient eine Schraube zur Krafterzeugung, weil damit sehr einfache Konstruktionen ermöglicht werden; namentlich zieht man für Maschinen zur Prüfung leichter, zerreißbarer Stoffe (Gespinst, Gewebe, Draht, Papier u. dgl.) die Schraube als Kraftmittel vor wegen der bequemen Handhabung. Für große Ausführungen mit Kraftschrauben (die bis 50,000 kg vorkommen) sind die Maschinen an Transmissionen, Elektromotoren oder Wassermotoren anzuschließen. Für die größten Kraftäußerungen stehen hauptsächlich hydraulische Pressen in Verwendung, weil sie sich besonders zur Hervorbringung stoßfreier Kraftübertragung eignen und namentlich in Verbindung mit Akkumulatoren bequem zu handhaben sind. Infolge der Möglichkeit, die verschiedenen Organe zur Hervorbringung der Kraft mit den ebenso verschiedenen Vorrichtungen zur Kraftmessung zusammenzusetzen, sind sehr zahlreiche Materialprüfungsmaschinen entstanden, die außerdem noch in vielen Fällen für besondere Prüfungsaufgaben eingerichtet werden.

Ein in Deutschland vielfach verwendeter Hebelapparat (nach Frühling) zum Zerreißen von Zement (Textfig. 1) besteht im wesentlichen aus zwei Hebeln l und m, die gehörig auf Schnei den gestützt und mittels der Zugstange g verbunden sind und so eine Wage mit 50 facher Übersetzung und einer Zerreißkraft bis 500 kg bilden. Durch Verschieben des Gewichts k wird der Hebel l vor Beginn der Arbeit horizontal hergestellt. Das geformte Probestück A wird von der durch die Schraube c einzustellenden Klaue d festgehalten und mittels der Klaue d, an den Hebel m angehängt. Zur Aufnahme des Zerreißgewichts dient der an den Hebel l gehängte Eimer e, in dem man so lange aus dem Behälter s durch den Trichter h Bleischrot einlaufen läßt, bis der Bruch von A erfolgt. Das Gewicht des Bleischrots wird dann dadurch ermittelt, daß man den Schroteimer an den Haken a hängt und mit auf den Gewichtteller b gelegten Gewichten ausgleicht, deren Zehnfaches gleich dem Schrotgewicht ist. Die Stange h dient zur Sicherung des Hebels l.

Für geringere Belastung, zum Zerreißen von Garn, Papierstreifen, Zeugproben, dünnem Draht, konstruierte Hoyer einen Zerreißapparat mit Ausdehnungsanzeiger, bei dem der Druck durch eine Zugschraube hervorgebracht und durch eine Quecksilbersäule gemessen wird, indem die durch die Schraube erzeugte Spannung auf einen Kolben übertragen wird, der in einer mit Quecksilber gefüllten Dose (Meßdose) spielt. Mit letzterm steht eine Röhre, wie bei einem Manometer, in Verbindung, in der das Quecksilber je nach der Druckgröße mehr oder weniger aufsteigt und durch den Höhenstand den Druck angibt (hydrostatische Meßvorrichtung). Auch im großen ist dieses Prinzip zur Anwendung gekommen, z. B. in dem Prüfungsamt zu Großlichterfelde, und zwar zu Pressungen bis zu 30,000 kg.

Fig. 1. Frühlings Hebelzerreißapparat.

Eine Materialprüfungsmaschine mit Schraubenkraft von der Elsässischen Maschinenfabrik in Grafenstaden für Zug-, Druck-, Biegungs- und Abscherungsproben ist auf Tafel II in Fig. 6 perspektivisch und in Fig. 7 konstruktiv so dargestellt, daß die eingeschriebenen Buchstaben denselben Teil bedeuten. An dem Gußeisengestell G befindet sich oben die Spannschraube S, deren Mutter durch die Stirnräder 1,2, Schneckenwelle w, Schneckenrad 3 von der Schnecke 4 gedreht wird, die ihrerseits ihre Bewegung von einem Riemenvorgelege r, der Handkurbel h oder einem an die Welle angekuppelten Elektromotor erhält. An der Schraube S sitzt der Schlitten s mit dem Einspannkopf a zur Aufnahme des Probestückes p, das mit dem andern Ende von dem Einspannkopf b aufgenommen wird. Im untern Teile der Maschine befindet sich ein Hebel CD mit einem Laufgewicht P, das längs des Hebels mit Hilfe der Schraube u verschoben werden[426] kann, die ihre Drehung von dem Handrädchen c durch Winkelräder erhält. Der Hebel CD hat den Zweck, die an dem Probestück p einwirkende Kraft auszugleichen und zu messen, weshalb er mit der Schneide x sich auf die Pfanne des Spannkopfes stützt. Wird letzterer gehoben, so verschiebt man das Gewicht P mit der Schraube u nach rechts, damit der Hebel CD stets ein spielt. Nach Bruch des Probestückes zeigt die Stellung von P auf der Skala am Hebel CD die Bruchbelastung ohne weiteres nach Teilungen von je 500 kg bis 40,000 kg an. Einer solchen Teilung entspricht eine Schraubenumdrehung und eine Umdrehung des Handrades c. Da nun der Umfang des letztern noch in 50 Teile geteilt ist, so kann man 10 kg ablesen. Das Gewicht Q dient zum Ausbalancieren des Hebels CD, und das angedeutete Gewicht R wird angehängt, wenn die Zerreißkraft voraussichtlich 40,000 bis 50,000 kg beträgt. Die Anspannung ist unausgesetzt von einer Scheibe abzulesen, die von u aus mittels Schnecke und Rad e in Drehung versetzt wird. Um diese Maschine für Druckproben zu verwenden, werden nur die Einspannköpfe a und b gegen die in Fig. 8, 2 gezeichneten o und q ausgewechselt, wovon o an dem Kopf der Spindel S und q an dem Laufgewichtshebel CD angehängt ist.

Fig. 2. Werdersche Maschine.

Zwischen beiden liegt das Probestück p von 15 cm Kubus auf einem Teller mit kugelförmig angedrehter Unterfläche, um sich genau einzustellen. Zur Vornahme von Biegungsproben wird (Fig. 8,1) an die Schraubenspindel S ein Querbalken F mit zwei, die Stützpunkte für das Probestück p bildenden, 1 m voneinander entfernten Schneiden y y gehängt und statt des untern Spannkopfes ein Bügel mit der Schneide s angebracht, der mit der Hauptschneide des Gewichtshebels zusammenhängt. Für Abscherungsproben bedient man sich dreier Platten 1,2,3 (Fig. 8,3), wovon 1 mit der Spindel S, 2 und 3 mit dem Gewichtshebel verbunden sind, und die zur Aufnahme des zylindrischen Probestückes 4 korrespondierende runde, für flache Stäbe, Blechstreifen etc., flache Löcher zum Durchschieben der Probestücke besitzen.

Zur Beurteilung des Verhaltens, welches das Probestück während des Versuches zeigt, kann ein selbsttätiger Registrierapparat angebracht werden, der auf einer Trommel eine Schaulinie (Diagramm) auszeichnet, deren Verlauf dieses Verhalten vollkommen erkennen läßt. Er besteht (Tafel I, Fig. 9) der Hauptsache nach aus einer Trommel t zur Aufnahme des Diagrammpapiers und dem Schreibstift i an der Stange t, die durch den Arm K (Tafel II, Fig. 6) mit dem Kopf der Spannschraube S verbunden ist, so daß i die Bewegung von S, also die Dehnung des Probestückes, auf die Trommel überträgt. Letztere ruht nun auf einer Scheibe d, die durch Schneckenantrieb von derjenigen Handkurbel c gedreht wird, die auf dem Gewichtshebel durch Drehung der Schraube u (Fig. 7) das Laufgewicht verschiebt, so daß die Trommeldehnung der Belastung folgt: dadurch bildet sich die auf dem Papier entstehende Linie infolge der Dehnung und des Kraftaufwandes, so daß auf dem entsprechend eingeteilten Papier durch die Ordinaten die Dehnung und die Abszissen die Belastungen angegeben werden und durch den Verlauf der Linie einzelne Erscheinungen zutage treten. Die Teilung auf der Trommel e gibt Belastungsteile, und zwar in 10 kg, wie oben bemerkt.

Eine der wichtigsten Prüfungsmaschinen nach dem System Werder (Textfig. 2) ist wegen ihrer wagerechten Ausstellung besonders geeignet, die Prüfung an Stücken von beliebigen Längen und Dicken zu prüfen, lange Eisenträger zu zerbrechen, Säulen zu zerknicken, Achsen zu zerdrehen, Steine, Holz, Zementblöcke zu zerdrücken, Stangen, Ketten, Riemen, Seile zu zerreißen etc. Auf einem entsprechend schweren Gestell F ruht ein starker Zylinder B, in dem sich der Kolben A bewegt. Zugleich ist zwischen dem Zylinder B und dem Maschinenbett GG eine feste Verbindung vorhanden. Der in dem Druckzylinder B gehörig abgedichtete Kolben A ist ferner durch die Querstücke D, D und vier Stangen e, e mit dem starken Querstück EE so verbunden, daß das letztere die Kolbenbewegung mitzumachen hat. Seitwärts von dieser Maschine befindet sich nun eine hydraulische Presse, die eine Flüssigkeit, z. B. Glyzerin, in den Zylinder B, also gegen den Kolben A, drückt und letztern mit dem Stück EE nach rechts verschiebt. Mit diesem Stück EE wird nun auf den zu untersuchenden Körper die Kraft übertragen, und zwar, je nachdem derselbe zerdrückt, zerrissen, verbogen, verdreht, zerknickt oder abgeschert werden soll, durch verschiedene Zwischenmittel. Zum Zerreißen z. B. werden die genau zugearbeiteten Probestücke zwischen den für Aufnahme derselben passend eingerichteten Spannkluppen u und u₂ eingespannt, wovon die Kluppe u₂ vermittelst der bei s sichtbaren Schraube richtig eingestellt wird. Zum Zerdrücken wird die Kluppe u fortgenommen und die rechte Seite von E mit einer Platte bedeckt, um das Prüfungsobjekt zwischen das Querstück E und den Zylinder B zu bringen etc. Eine besonders gut ausgedachte Wage dient zur Bestimmung der Druckgröße und ist folgendermaßen eingerichtet: Mit dem Querstück r sind verbunden mehrere Tragarme a, die eine horizontale Welle (in der Zeichnung gestrichelt) aufnehmen, an der in Ringen der Hebel H hängt, der sich mittels der Schneiden o, p so gegen den Kolben A stützt, daß er die ganze Pressung des Kolbens aufnimmt und auf die Wagschale W überträgt, und zwar in einem Verhältnis von 1: 500. Eine Wasserwage auf dem Hebel H zeigt dessen horizontale Lage an, so daß das auf der Wagschale W liegende Gewicht, mit 500 multipliziert, den Druck auf[427] den Kolben angibt. Die ganze Maschine ruht auf den Schrauben f und kann auf das genaueste horizontal eingestellt werden. Zum Abmessen des Druckes dient bei kleinen Pressungen oft ein Federmanometer. Diese Werdersche Maschine läßt in der Regel eine Kraftentwickelung bis zu 100,000 kg zu, wird aber bis zu einer Kraftleistung von 500,000 kg gebaut.

Zum Messen der Längenveränderung (Dehnung) dient ein Spiegelapparat, dessen Wesen aus Fig. 1, Tafel I, hervorgeht. Auf den Prismen r r sitzen die Spiegel s s. Die eine Schneide der Prismen legt sich an das Probestück A am Ende der Meßlänge l an. An dem andern Ende der Meßlänge l sind mit A zwei Federn ff festgeklemmt, die gegen die Prismen r r wirken, so daß diese sich infolge einer Verlängerung oder Verkürzung von A durch Zug oder Druck drehen und damit auch die Spiegel in andre Lagen bringen. Diese Lagen entsprechen deshalb den Längenveränderungen, und indem man sie mittels zweier Fernrohre FF mit Hilfe der Spiegel auf dem Maßstabe w w abliest, erhält man die wirklichen kleinen Änderungen in starker, z. B. 50facher Vergrößerung angegeben. Weil die liegende Anordnung dieser Maschinen sehr viel Platz beansprucht, so wird neuerdings die stehende Anordnung (wie sie bereits die oben beschriebene Maschine [Fig. 7] kennzeichnet) vielfach vorgezogen.

Eine der vorzüglichsten Zerreißmaschinen mit Flüssigkeitsdruck von Amsler-Laffon in Schaffhausen ist in Fig. 2 dargestellt. Auf einem starken Bock à befinden sich zwei Stahlsäulen S S, die zur Führung der Einspannköpfe a und b, dann zur Aufnahme des Druckzylinders C dienen und derart bemessen sind, daß sie den größten geforderten Druck, z. B. 50,000 kg, ertragen können. Aus dem Druckzylinder C ragt die Kolbenstange c hervor, die durch eine Traverse d mit den Stangen e e verbunden ist, die den obern Einspannkopf a aufnehmen und durch einen in C vorhandenen Flüssigkeitsdruck in die Höhe ziehen. Der untere Einspannkopf b sitzt auf einer Schraube t, die ihre Mutter in dem Bock A bekommt und durch Drehung mittels Kurbel auf und ab steigt, um b schnell in die richtige Höhenlage zu bringen. Neben dieser Maschine steht das Pumpwerk B, in dem eine langsam rotierende Pumpe von Hand, Riemenscheibe r oder einem Elektromotor mit Schneckenantrieb angetrieben wird und Öl aus dem Vorratsbehälter D durch das Rohr f unten in den Zylinder C preßt, wodurch dessen Kolben gehoben wird, und zwar mit einer Kraft bis 50,000 kg. Die Ablesung der Druckkraft erfolgt an dem Quecksilbermanometer M, das durch das Rohr g und einen sogen. Reduktor oder Druckverminderer h mit dem Zylinderraum in C in Verbindung steht und an einer Skala den Druck in der Weise angibt, daß ein Teilstrichintervall 100 kg, eine Quecksilbersäule von 1,5 m Höhe also einem Druck von 50,000 kg entspricht. Der Reduktor gestattet zugleich eine Umstellung in der Art, daß die ganze Steighöhe der Quecksilbersäule einem Druck von nur 10,000 kg und ein Teilstrichintervall 10 kg entspricht. Für eine Zugprobe wird das Probestück p zwischen den Spannköpfen a b befestigt und zu dem Zweck mit zwei Endverdickungen a a (Fig. 3, 1, 2, Tafel I) versehen. Da es sehr wichtig ist, daß die Probestücke sich in die Kraftrichtung stellen, um Klemmungen und unbeabsichtigte Biegungen zu vermeiden, so dienen zum Einspannen derselben (Fig. 3 a) runde, kugelförmig abgedrehte Platten a, die seitwärts in die Aufspannbacken B eingeschoben und auf Kugelschalen gelegt werden, auf denen sie sich frei bewegen können. Für eine Druckprobe besteht die Einrichtung aus den zwei Platten 1 und 2 (Fig. 2), zwischen die man das Probestück legt und wovon 2 einen Teil des Spannkopfes a bildet und sich mit diesem bewegt, während 1 sich unbeweglich am Boden des Preßzylinders befindet. Zum Zweck einer Biegeprobe sind an der Traverse d noch zwei Stangen h h angebracht, die unten zur Aufnahme des Probestückes eingerichtet sind und bei der Aufwärtsbewegung das letztere gegen eine Schneide an dem Kopfe 2 drängen. An der rechten Säule S befindet sich ferner ein verschiebbarer Träger T zur Anbringung des Registrierapparates, zu dem die vom Manometer M kommende Schnur s führt. Entleert wird nach jeder Probe der Zylinder durch Öffnen eines Absperrhahns, worauf der Einspannkopf sinkt und das Öl in den Behälter D zurückfließt.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten, auf dem Träger T befestigten Registrierapparat erfolgt die Auszeichnung einer Schaulinie (Diagramm) auf der sich drehenden, mit Papier überzogenen Trommel t in folgender Weise: von den zwei Schreibstiften a und b sitzt a fest und beschreibt eine gerade Vergleichslinie, während der Stift b mit dem Lineal c von der Rolle d mittels einer Reiberolle dadurch bewegt wird, daß eine von dem Manometer der Prüfungsmaschine ausgehende Schnur s die Rolle d dreht, indem das eine Ende dieser Schnur mit einem Gewichte g belastet und das andre Ende mit einem Eisenzylinder versehen ist, der auf dem Manometerquecksilber ruht und mit diesem steigt. Die von b beschriebene Linie bezeichnet demnach die Druckgrößen. Zum Aufzeichnen der Dehnung wird die Trommel t durch das Gewicht G und ein Räderwerk derart in Umdrehung gesetzt, daß diese Drehung der Dehnung proportional ist. Zu diesem Zwecke wird das Probestück p mit zwei Klammern umfaßt, wovon die untere e ein Stängelchen f aufnimmt, das durch eine kleine Kuppelung die Scheibe i festhält und das Räderwerk bremst, aber schon nach der kleinsten Dehnung des Probestabes freigibt und dadurch das Räderwerk auslöst und das Gewicht G in Tätigkeit setzt, bis nach Aufhören der Dehnung die Kuppelung wieder bremst.

Um auf dieser Zerreißmaschine Biegeproben vornehmen zu können, benutzt man als obern Einspannkopf den Querbalken A B A (Fig. 5, Tafel II), an dem zwei Bügel C C zur Aufnahme des Probestückes P auf zwei Schneiden E E hängen, und als untern Einspannkopf einen Bügel D mit runder Schneide O, die sich oben gegen das Probestück legt, das durch Ausziehen des Balkens in einer Länge gebogen wird, die von der Skala s zu messen ist.

Torsionsversuche, die bestimmen sollen, wieviel Umdrehungen ein Draht oder Seil auf eine bestimmte Länge bis zum Bruch aushält, führt man mit der Torsionsmaschine (Fig. 10) aus. Der Draht d ist in Kluppen a und b eingespannt, wovon b durch ein Gewicht G mit Hebelübersetzung angezogen wird, um dem Probestück eine gewisse Spannung zu geben, und a von der Handkurbel h und Zahnräderübersetzung so lange gedreht wird, bis der Bruch erfolgt. An einem Zählwerk c wird die Zahl der Verwindungen abgelesen. – Große Sorgfalt ist auf die Herstellung der Probestücke zu verwenden, damit z. B. Abmessungen und Veränderungen genau zu ermitteln sind. Darum bestehen die Probestücke zum Zerreißen aus langen, sorgfältig abgedrehten Zylindern. Um die bei der Zerreißprobe auftretenden Querschnittsänderungen und Dehnungen (s. Festigkeit, S. 467) zu vermeiden, ist vorgeschlagen, die Probestücke mit scharfen[428] Einkerbungen zu versehen; da aber trotzdem Verschiebungen eintreten, ist man davon wieder abgekommen.

Als Beispiel einer Anordnung für einen besondern Zweck ist die in Fig. 11 vor Augen geführte hydraulische Federprüfungsmaschine von Mohr u. Federhaff in Mannheim zur Prüfung der Elastizität von Blatt- oder Spiralfedern für Eisenbahnfahrzeuge etc. gewählt. Sie besteht aus dem Druckzylinder C an dem Pfeiler S mit der Kolbenstange D, die durch Wasserdruck abwärts bewegt wird, und der Zentesimalwage W, welche (wie oben bei Fig. 7 erklärt ist) die Druckkraft auszugleichen und zu messen bestimmt ist. Die zu prüfenden Blattfedern F ruhen auf kleinen Rollwagen rr, um der Längsstreckung bequem Rechnung zu tragen, und stemmen sich gegen eine stumpfe Schneide des Kolbens D. Die Rollwagen rr werden von einem Schienenpaar tt getragen, das nach Art der bekannten Zentesimalbrückenwagen so auf ein Hebelsystem gelegt ist, daß es durch das Schiebegewicht der Wage W schwebend und im Gleichgewicht gehalten wird, wodurch dieses Schiebegewicht unmittelbar die Druckkraft in Kilogrammen anzeigt, die bis auf 16,000 kg gesteigert werden kann. Das Druckwasser kann je nach Bedürfnis durch Hand- oder Transmissionspumpe oder von einem Akkumulator vermittelst des Rohres d in den Zylinder C eingedrückt und mit Hilfe des Wechsels v aus demselben entlassen werden. Bei der Prüfung von Spiralfedern dient eine kleine Tischplatte, die auf die Längsbalken gesetzt wird, und eine zweite Platte an dem untern Ende der Kolbenstange D. Die Größe der Durchbiegung gibt ein Zeiger z an, der am Kolbenpreßkopf befestigt ist und an einer Skala s s entlang gleitet. Man erkennt leicht, daß diese Maschine ohne weiteres zur Bestimmung von Druckfestigkeit verwendbar ist.

Zur Prüfung des Materials auf seine Widerstandsfähigkeit gegen Stöße dient die Fallprobe unter den sogen. Fallwerken, bei dem ein schwerer, vertikal geführter Klotz durch Herabfallen aus einer bestimmten Höhe ein Probestück auf Biegen, Stauchen, Zerreißen, Abscheren etc. in Anspruch nimmt.

Von nicht geringerer Bedeutung ist die Prüfung der Materialien auf ihre Haltbarkeit, Dauerhaftigkeit und Abnutzung während und durch den Gebrauch, wozu auch Apparate entstanden sind. Zuerst gehört hierher eine Vorrichtung zum Untersuchen von Pflastermaterialien, um die Widerstandsfähigkeit derselben gegen Abnutzung zu bestimmen, woraus sich dann die Dauer berechnen läßt. Zu dem Zwecke werden auf eine in Drehung befindliche horizontale gußeiserne Scheibe zwei Würfel mit je 6 cm Kantenlänge unter einer Belastung von 30 kg aufgepaßt und mittels eines Rahmens an der Mitdrehung verhindert. In bestimmten Zwischenräumen werden vorgeschriebene Mengen von Naxosschmirgel Nr. 3 aufgegeben. Der eine dieser Würfel besteht aus dem Normalstein, der als Vergleichungseinheit bei allen Prüfungen angewendet wird, der andre Würfel aus dem zu untersuchenden Material. Nach 200 Umdrehungen der Scheibe wird jeder Würfel gewogen und aus dem Verhältnis der Abnutzungsgewichte die Dauer berechnet. Hierher gehört auch das Histometer (s. Gewebe, S. 778).

Zur Nachweisung von ung anzen, schieferigen Stellen in Eisenblech benutzt man den Ton, den Hammerschläge auf Blech hervorbringen, und der an solchen Stellen sich sehr merkbar ändert; hierauf beruht auch das jedoch nicht in Gebrauch gekommene Schiseophon von Place.

Bei Festigkeitsbestimmungen an sogen. festen homogenen Materialien (Metallen, Steinen etc.) kann die Widerstandsfähigkeit leicht auf eine Flächeneinheit, 1 qcm des Querschnitts, berechnet werden, da der letztere leicht auf das genaueste zu messen ist. Ist aber das Prüfungsobjekt faseriger Natur (Garn, Papier etc.), so ist die Abmessung des Querschnitts nicht möglich und man veranlaßt, andre Beziehungen aufzusuchen, um die Festigkeitsverhältnisse darzulegen und zu vergleichen. Man hat daher zweckmäßig die Numerierung, die bei Garn zum Bestimmen der Feinheit dient, auch hier zugrunde gelegt. Da nun eine Nummer die Zahl von Metern der Gespinstlänge angibt, die das Gewicht von 1 g besitzt, so berechnet sich diejenige Länge, die durch ihr Eigengewicht den Faden zerreißt, einfach dadurch, daß man die Nummer mit dem Zerreißgewicht multipliziert. Dieser Länge hat man den Namen Reißlänge gegeben und sie als Maß der absoluten Festigkeit des faserigen Materials angenommen. Wegen der hierdurch herbeigeführten Bequemlichkeit hat man die Reißlänge als Festigkeitsmaß bei Geweben, Papier und ähnlichen Stoffen eingeführt. Zugleich ist man in der Lage, mit Hilfe dieser Beziehung und entsprechender Prüfungsapparate selbst die Festigkeit der feinsten vegetabilischen und animalischen Organe zu untersuchen und in Vergleich zu setzen. Vgl. Papierprüfung.

Bei der mechanischen Prüfung der Materialien treten äußere Erscheinungen auf, die zur Erklärung gewisser Vorgänge und der Beschaffenheit der Stoffe beitragen, und so entwickelten sich in den Prüfungsanstalten neue Forschungszweige. Zur Beantwortung der Frage nach dem Verhalten von Eisen bei Erschütterungen (Brücken) kam eine besondere Maschine in Gebrauch, die Eisenprobestücke beliebig lange Zeit zitternder Bewegung aussetzte, nach der sie auf Festigkeit untersucht wurden. – Zur Erkennung etwaiger Strukturänderungen nach gewissen Einwirkungen, z. B. durch Schlag, Druck etc., fertigt man Schliffe für die mikroskopischen Untersuchungen mit auffallendem Licht, infolgedessen sich die Metallographie und die Siderologie (s. d.) ausgebildet haben. – Härtebestimmungen nimmt man nach der in der Mineralogie üblichen Ritzmethode oder durch Eindrücken besonders geformter Körper (Spitze, Kugel, Zylinder etc.) auf Maschinen vor. – Ein andres Prüfungsobjekt ist das Schmieröl, dessen Haupteigenschaften die Anhaftungsfähigkeit an die sich reibenden Flächen und die innere Reibung oder Kohäsion die Hauptbedingungen für die Reibungsverminderung bilden und auf sogen. Ölprüfungsmaschinen bestimmt werden, die derart angeordnet sind, daß sie den Verbrauch an Arbeit zwischen den sich reibenden, mit dem Probeöl geschmierten Flächen ermitteln. Einfachere Apparate bestimmen nur die Konsistenz oder Zähflüssigkeit (Viskosität). Vgl. Bauschinger, Beschlüsse der Konferenzen für die Feststellung einheitlicher Prüfungsmethoden (Münch. 1893); »Grundsätze für einheitliche Materialprüfungen, aufgestellt vom Deutschen Verband für die Materialprüfungen« (Berl. 1900); Martens, Handbuch der Materialienkunde für den Maschinenbau (das. 1898); Martens u. Guth, Das königliche Materialprüfungsamt der Technischen Hochschule Berlin (das. 1904); »Mitteilungen aus den königlichen Technischen Versuchsanstalten« (das.).