Werkstoffprüfung : Von Explosionen, Brüchen und Prüfungen

157 Pages·1983·17.482 MB·German

by  Gernot Krankenhagen, Horst Laube

Zu der Buchreihe
«Kulturgeschichte der Naturwissenschaften und
der Technik»
Naturwissenschaftliche und technische Gegenstände sind nicht eindeutig,
sondern vieldeutig. Ihre humanen, sozial- und geistesgeschichtlichen Be­
ziehungen zeigen sich nicht in Funktionsbeschreibungen. Ebenso sagt die
rein fachliche Darstellung der Geschichte von Naturwissenschaft und Tech­
nik nichts aus über deren gesellschaftliche, wirtschaftliche und allgemein
geistesgeschichtliche Voraussetzungen und über die sich ergebenden Kon­
sequenzen. Demgegenüber versucht die gemeinsam vom Deutschen Museum
und dem Rowohlt Taschenbuch Verlag herausgegebene neue Buchreihe
Kulturgeschichte der Naturwissenschafen und der Technik» auch jene Be­
züge, welche die Fachgebiete übergreifen, zu beschreiben und durch Bilder
zu veranschaulichen.
Die Bände richten sich an Lehrer und Ausbilder; doch sind sie so gestaltet,
daß jeder interessierte Laie sie verstehen kann. Es zeigt sich, daß der Weg
durch die Geschichte nicht eine zusätzliche Erschwerung des Lehr- und
Lernstoffes bedeutet, sondern das Verständnis der modernen Naturwissen­
schaften und der Technik erleichtert.
Gernot Krankenhagen
Horst Laube
Werkstoffprüfung
Von Explosionen,
Brüchen und Prüfungen
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Deutsches Museum Rowohlt
Die Buchreihe der Kulturgeschichte der Naturwissenschaften und der
Technik entstand im Rahmen zweier Projekte am Deutschen Museum.
Projektmitarbeiter: Günter Gottmann, Bert Heinrich, Friedrich Klemm,
Gernot Krankenhagen, Helmuth Poll, Jürgen Teichmann, Jochim Varchmin.
Technikgeschichtlicher Berater: Friedrich Klemm
Redaktion im Deutschen Museum: Bert Heinrich und Michael Matthes
Bildredaktion: Ludvig Vesely
Die dieser Veröffentlichung zugrunde liegenden Entwicklungsarbeiten wur­
den mit Mitteln des Bundesministers für Bildung und Wissenschaft und der
Stiftung Volkswagenwerk gefördert. Die Interpretation der Fakten gibt die
Meinung des Autors, nicht die des Deutschen Museums wieder.
Originalausgabe
Umschlagentwurf: Werner Rebhuhn
(Fotos Deutsches Museum: Lokomotive nach Kesselexplosion, v. J.,
Sondersammlungcn/Zerreißmaschine,
der Firma Mohr & Federhaff, um 1870)
Redaktion: Jürgen Volbeding
Layout: Edith Lackmann
Veröffentlicht im Rowohlt Taschenbuch Verlag GmbH,
Reinbek bei Hamburg, Mai 1983
Copyright © 1983 by Rowohlt Taschenbuch Verlag GmbH,
Reinbek bei Hamburg
Satz Times (Linotron 404)
Gesamtherstellung Clausen & Bosse, Leck
Printed in Germany
980-ISBN 3 499 17710 2
Gernot Krankenhagen
Horst Laube
Werkstoffprüfung
Inhalt
Vorwort 9
Zeittafel 11
1. Werkstoffprüfung: Aufgaben und Bedeutung 17
Analyse der Explosion - Aufgaben der Werkstoffprüfung 18
Bedeutung der Werkstoffprüfung 22
2. Die Anfänge: Erfahrungen sammeln, auswerten und überliefern 24
3. WerkstofTeigenschaften: Von der Erfahrung zur
mathematischen und experimentellen Überprüfung 28
Galileo Galilei, der Begründer moderner Werkstoffprüfung 33
Die Entwicklung mathematischer Ansätze 36
Die Frühzeit der experimentellen Werkstoffprüfung 37
4. Eisen und Stahl: Neue Probleme entstehen 39
Die Herstellung von Eisen und Stahl 40
Die Bedeutung von Eisen und Stahl stieg mit Beginn
der industriellen Revolution 55
Verbraucherprobleme: die Rolle der Eisenbahn 63
Eisenbahnunfälle und das Sicherheitsbedürfnis der Öffentlichkeit 65
5. Wege zur Lösung:
Normung, staatliche Überwachung, neue Verfahren 69
Die Denkschrift zur Klassifikation von Eisen und Stahl 69
Von der Klassifikation zum Normenwerk 72
6. Die Prüfung von Bauteilen: Zerstörungsfreie Prüfverfahren 78
Die Prüfung mit Röntgenstrahlen 78
Die Prüfung mit Ultraschall 87
7. Zusammenfassung 89
8. Prüfverfahren im Deutschen Museum 90
Überblick 90
Biegeversuch 93
Zugversuch 99
Kerbschlagbiegeversuch 109
Tiefungsversuch (nach Erichsen) 112
Härteprüfung 114
Funkenprobe 121
Röntgenprüfung 122
Ultraschallprüfung 126
Anhang
Anmerkungen 129
Literaturverzeichnis 130
Anregungen für die U msetzung in die Ausbildung 134
Transparentreihe zu diesem Buch 137
Die «Denkschrift...» und die durch sie ausgelöste
Diskussion im Wortlaut 139
Personen- und Sachregister 151
Bildquellen 153

Vorwort
Ist Werkstoffprüfung nur für den Fachmann interessant? Sicherlich nicht,
wenn man sich erst einmal klarmacht, wie sehr unser tägliches Leben mit
diesem Teilbereich der Technik zusammenhängt: Ob beim Auto, in der Kü­
che, beim Hausbau oder im Kleiderschrank, überall begegnen uns Hinweise
wie: Korrosionsfeste Karosserie! Unzerbrechliches Geschirr! Wärmeisolie­
rende Glasfenster! Gardinen absolut knitterfrei! Wie anders sollten diese
Hinweise entstanden sein, als durch vorherige Prüfung des jeweils verwende­
ten Werkstoffs.
Stoffe, die in der Natur vorkommen, wurden schon immer von Menschen
für ihre Werkzeuge, Bauten usw. ausgewählt und dann planmäßig bearbeitet.
Damit wurden sie zum Werkstoff. Der Begriff Werkstoff ist also im Zusam­
menhang mit der Produktionstätigkeit des Menschen entstanden.
Entsprechend den vorgegebenen Zwecken wählt man bestimmte Werk­
stoffe aus. Genügen sie aber den voraussehbaren Anforderungen? Haben sie
die entsprechende Festigkeit, Zähigkeit, Steifigkeit, Härte oder Biegsam­
keit? Ist der Werkstoff fehlerfrei? Das sind die Grundfragen für jede Werk­
stoffprüfung. Dazu kommt dann manchmal noch die Frage: Warum ist das
Werkzeug zerbrochen, das Dach eingestürzt?
Früher, bei einer überschaubaren Anzahl von Werkstoffen und bei relativ
einfachen Beanspruchungen genügte die Erfahrung des Handwerkers, seine
Vertrautheit mit dem Werkstoff. Mit der industriellen Entwicklung im 18.
und 19. Jahrhundert und der mit ihr verbundenen sprunghaften Zunahme
von Maschinen, Bauwerken usw. stiegen die Anforderungen an die Werk­
stoffeigenschaften, vergrößerte sich der Zwang zur sparsamen Verwendung
von Werkstoffen immer mehr. Damit wurde die Systematisierung von Werk­
stoffprüfungen unerläßlich.
Mit dem folgenden Buch, das im Rahmen einer Serie von Texten entstand,
die im Deutschen Museum für die Weiterbildung der Ausbilder im Betrieb
erstellt wird, soll der geschichtlichen Entwicklung dieses Bereichs nachge­
spürt werden. Dabei wird vor allem auf das Wechselspiel zwischen Naturwis­
senschaft und Technik, zwischen verschiedenen Gebieten der Technik, aber
auch auf die Bedeutung der Werkstoffprüfung für die industrielle Entwick­
lung insbesondere im 19. Jahrhundert eingegangen. Es zeigt sich, daß ein
direkter Zusammenhang zwischen der geschichtlichen Entwicklung und dem
heutigen technischen Stand besteht. Damit wird Geschichte notwendige
Voraussetzung für das Verständnis der gegenwärtigen Situation. Der heutige
Stand der Werkstoffprüfung kann im Rahmen dieses Buches nur exempla­
risch behandelt werden. Hierzu wurden die wichtigsten Versuche zur Prü-
9
fung von Metallen ausgewählt. Diese sind auch im Deutschen Museum zu
sehen und können vorgeführt werden.
Die weitgehende Einschränkung auf die Prüfung von Metallen ergab sich
aus drei Gründen: Zum einen läßt sich an der Entwicklung dieses Bereichs
die Bedeutung der Werkstoffprüfung für den industriellen Aufschwung im
19. Jahrhundert besonders gut darstellen. Zum anderen spielen diese Ver­
fahren nach wie vor für die Prüfung von Werkstoffen (und nicht nur von
Metallen) eine wichtige Rolle. Der dritte Grund ist mehr pragmatischer Na­
tur: Da diese Verfahren im Deutschen Museum vorgestellt werden, ist im
Falle eines Museumsbesuchs die Veranschaulichung am Objekt möglich.
Dort können auch die naturwissenschaftlichen Grundlagen in den Abteilun­
gen Physik und Chemie erarbeitet oder aufgefrischt werden.
Wenn die folgenden Inhalte zunächst nur für den Ausbilder im Betrieb
zusammengestellt wurden, der den Bereich Werkstoffprüfung zu behandeln
hat, so dürfte das Buch doch auch für jeden an Technik und vor allem an
Technikgeschichte Interessierten Informationen und Anregungen bringen.
Dies gilt insbesondere auch für Berufsschullehrer, die das Thema Werkstoff­
prüfung in ihrem Lehrplan haben. Für Leser, die dieses Buch nicht nur aus
persönlichem Interesse an der Technikgeschichte lesen, sondern die Inhalte
auch weitervermitteln wollen, wurde der dritte Teil mit Anregungen, Über­
sichten und weiterführenden Texten zusammengestellt.