TÄTIGKEITS-BERICHT DER MATERIALPRÜFUNGS-ANSTALT AN DER TECHNISCHEN HOCHSCHULE ZU DARMSTADT. IV. Jahresbericht 1910/11. Tätigkeits-Bericht der Materialprüfungs-Anstalt an der Techn. Hochschule zu Darmstadt. Inhaltsübersicht. Der Bericht bringt nächst dem Arbeitsprogramm der Anstalt eine Uebersicht über eine größere Zahl interessanter Untersuchungen auf dem Gebiete der Materialprüfung. Hervorzuheben sind namentlich die Festigkeitsprüfungen von Werkzeugstahl, Temperstahlguß, Eisenbronze, deutschem und englischem Gußeisen, Stahldraht, Beton usw. für die verschiedensten Verwendungszwecke. –––––––––– Die Materialprüfungs-Anstalt an der Technischen Hochschule zu Darmstadt befaßt sich mit der mechanisch-technischen Prüfung von Metallen, Hölzern, Seilen, Ketten, Riemen, Zement, Beton, natürlichen und künstlichen Steinen, Oel, Petroleum und ähnlichen Materialien. Die Anstalt erledigte in der Zeit vom 1. Oktober 1910 bis zum 30. September 1911. 171 Anträge gegenüber 160 Anträgen im Vorjahre. Von den Prüfungen seien hier folgende besonders hervorgehoben, die allgemeineres Interesse beanspruchen dürften: Eine Sorte Werkzeugstahl ergab bei der Kerbschlagprobe mit dem Normal-Pendelhammer eine spezifische Schlagarbeit von 12,5–13,8 mkg/qcm. Kettenglieder von einem Personen-Paternoster-Aufzug, bei denen auf Verlangen der Baupolizei bei fünffacher Sicherheit eine Festigkeit von mindestens 19000 kg an der schwächsten Stelle (Bolzenlöcher) nachzuweisen war, konnten bis 24700 kg belastet werden, ohne daß ein Bruch der Kettenglieder auftrat. Bei dieser Belastung fand ein erhebliches Durchbiegen der verwendeten Nickelstahlbolzen statt, so daß eine höhere Belastung nicht möglich war. Als Ersatz für Stahlguß-Ventile in einer Heißdampfleitung sollten Ventile aus Temperstahlguß verwendet werden, deren Festigkeitseigenschaften angeblich denjenigen der erstgenannten Ventile gleichkommen sollten. Die Festigkeit des Temperstahlgusses erwies sich an den einzelnen Stellen des Ventils als sehr verschieden. Die Zerreißfestigkeit schwankte von 16,9–35,4 kg/qmm und die Dehnung von 0,0–0,6 v. H. Das Material erschien demnach in keiner Weise zur Verwendung von Ventilen für Heißdampfleitungen geeignet. Bemerkt sei, daß die Materialvorschriften der Deutschen Kriegsmarine für Temperstahlguß eine Zerreißfestigkeit von mindestens 35 kg/qmm und eine Dehnung von mindestens 5 v. H. verlangen. Eisenbronze im halbharten Zustande ergab eine Zerreißfestigkeit von 47,8 kg/qmm bei einer Dehnung von 31,6 v. H. Zwei aus verschiedenen Weichguß-Fittings (Winkel, T-Stücke, Muffen) zusammengebaute Versuchsstücke wurden auf inneren Wasserdruck geprüft. Das erste Versuchsstück, das aus Fittings von ¼''–¾'' Innendurchmesser bestand, hielt bis zu einem Wasserdruck von 410 at vollständig dicht. Eine weitere Erhöhung des Druckes war bei den Abmessungen der Pumpe nicht möglich. Das zweite Versuchsstück, das aus Fittings von ⅜''–3'' zusammengebaut war, hielt bis zu einem inneren Wasserdruck von 200 at vollständig dicht. Bei 250 at trat an einem Doppelnippel ein feiner Wasserstrahl aus, so daß keine weitere Drucksteigerung mehr möglich war. Eine Firma ließ englisches Gußeisen und das Gußeisen einer an ihrem Wohnorte ansässigen Gießerei miteinander vergleichen. Es wurden sowohl Zerreißversuche wie auch Biegeversuche ausgeführt. Die Ergebnisse sind nachstehend wiedergegeben und lassen erkennen, daß das deutsche Gußeisen dem englischen Gußeisen erheblich überlegen war. Material Zerreiß-festigkeitkg/qmm Biegungs-festigkeitkg/qmm Englisches Gußeisen 13,5 29,4 Deutsches Gußeisen 15,3 38,3 Verzinkter federharter Stahldraht von 3 mm ∅ ergab eine Zerreißfestigkeit von 159 kg/qmm bei einer Dehnung von 3,5 v. H., gemessen auf 100 mm Meßlänge. Das Material eines im Betriebe gebrochenen gußeisernen Mutternbockes einer großen Bohrmaschine ergab folgende Festigkeitswerte: Druckfestigkeit 42 kg/qmm Zerreißfestigkeit   9,4    „ Biegungsfestigkeit 20,7–23,5 kg/qmm. Die Biegeversuche wurden an Stäben ausgeführt, deren Seiten teilweise Gußhaut besaßen. Das Förderseil einer Braunkohlengrube besaß zahlreiche, erheblich verletzte Drähte. Die Drähte waren dadurch beschädigt, daß sie sich teilweise aneinander gerieben hatten und teilweise stark angerostet waren. Der Querschnitt war bei einer großen Anzahl von Drähten bis auf etwa ⅔ des ursprünglichen Querschnittes herabgesetzt. Die Bruchlast dieses Seiles ergab sich zu 13140 kg, während bei einem derartigen Seile in unbeschädigtem Zustand eine Bruchlast von etwa 30000 kg zu erwarten gewesen wäre. Die Bruchlast dividiert durch den gesamten Eisenquerschnitt der Seildrähte ergab sich zu 57,9 kg/qmm, während dieser Wert bei normalen Seilen dieser Art etwa 120–130 kg/qmm beträgt. Wiederholt wurde das Material von Dampfturbinen-Schaufeln auf Zerreißfestigkeit und Dehnung geprüft. Hierbei ergaben Bronzeschaufeln eine Zerreißfestigkeit von 55,4–65,6 kg/qmm bei Dehnungen von 21,3–31,2 v. H. Schaufeln aus Nickelbronze ergaben eine Zerreißfestigkeit von 54,7 kg/qmm bei einer Dehnung von 29,3 v. H. Schaufeln aus Monelmetall, einer Nickelkupfer-Legierung, wiesen eine Zerreißfestigkeit von 60,4 kg/qmm und eine Dehnung von 27,1 v. H. auf. An Aluminiumdraht von 4,5 mm ∅ wurden Zerreißversuche, Verdrehungsversuche und Hin- und Herbiegeversuche bei Temperaturen von etwa – 10 bis – 12° C ausgeführt. Die Versuche sollten feststellen, ob etwa der Einfluß der niederen Temperaturen im Winter der Verwendung des Aluminiums als Material für elektrische Freileitungen hindernd im Wege steht. Die Versuche ließen keinen schädlichen Einfluß dieser Temperaturen auf die Festigkeit des Aluminiumdrahtes erkennen. In einem anderen Falle wurde ein Stück Aluminiumblech zur Prüfung eingesandt, in dessen Oberfläche zahlreiche, sehr kleine Metallsplitter eingewalzt waren. Es sollte die Natur dieser Splitter, deren Abmessungen etwa nur 1/10 bis 2/10 mm betrugen, festgestellt werden. Die mikroskopische Untersuchung ließ erkennen, daß die Splitter aus Flußeisen mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,3 v. H. bestanden. Ein Betonbau-Unternehmer ließ aus drei verschiedenen Sorten Zement und dem gleichen Zuschlagsmaterial Beton im Mischungsverhältnis 1 : 5 herstellen. Es sollte dabei festgestellt werden, welche Zementsorte unter sonst gleichen Umständen den besten Beton lieferte. Die nachstehende Uebersicht zeigt das überraschende Ergebnis, daß der billigste Zement den festesten Beton ergab: Zementsorte Druckfestigkeitdes Betonskg/qcm Preis des Zementsfür 10000 kgM A 323 370 B 243 390 C 191 385 Mehrfach wurde Beton in einem sehr mageren Mischungsverhältnis, wie es für Fundamente in Verwendung kommt, auf Druckfestigkeit geprüft. Der Beton zeigte dabei wiederholt eine außerordentlich geringe Druckfestigkeit, welche erheblich niedriger war, als bei dem betr. Mischungsverhältnis zu erwarten gewesen wäre. So wies ein Beton im Mischungsverhältnis 1 : 10 im Alter von 16 Tagen eine Druckfestigkeit von nur 21,4 kg/qcm, ein Beton im Mischungsverhältnis 1 : 9 im Alter von 28 Tagen eine Druckfestigkeit von nur 16,9 kg/qcm und ein anderer Beton im Mischungsverhältnis 1 : 9 im Alter von 28 Tagen eine Druckfestigkeit von nur 38,9 kg/qcm auf. Es müssen in diesen Fällen besondere Ursachen vorgelegen haben, welche die außerordentlich geringe Druckfestigkeit des Betons veranlaßt haben. Acht verschiedene Sorten Steinzeugplatten, welche als Bodenbelag für einen Maschinenraum dienen sollten, wurden auf Einwirkung von Oel untersucht. Die Platten zeigten eine wesentlich verschiedene Oelaufsaugefähigkeit. Auch war die Sichtbarkeit der Oelspuren, nachdem das auf die Platten aufgetupfte Oel durch Abwischen entfernt war, bei den einzelnen Plattensorten verschieden. Bei einem größeren Gebäudekomplex in höherer Gebirgslage war der Verputz infolge der Frostwirkung sehr stark abgefallen, so daß er vollkommen erneuert werden mußte. Die Schuld daran lag an den Hintermauerungsziegeln. Die Ziegel zeigten eine recht hohe, wenn auch allenfalls noch zulässige Wasseraufnahmefähigkeit. Diese war jedoch mit der unangenehmen Eigenschaft gepaart, daß die Ziegel infolge ihrer großen Porosität und des sehr schwachen Brandes das Wasser ganz besonders schnell aufnahmen und bei dem Trocknen nur sehr langsam wieder abgaben. Wassersatt gemachte Ziegel jener Sorte hielten nach der auf die Wasserlagerung folgenden Luftlagerung das Wasser außerordentlich lange zurück, so daß sie etwa 50 Stunden nach Beginn des Austrocknens 100 v. H. mehr Wasser enthielten als normale, zum Vergleich herangezogene Ziegel. Bei dieser Eigenschaft, das Wasser begierig aufzusaugen und lange festzuhalten, ist ein Abfrieren des Putzes von den Steinen leicht verständlich. Kunstsandsteine, deren Druckfestigkeit an Würfeln von etwa 7 cm Kantenlänge geprüft wurde, die aus den eingelieferten Kunststeinblöcken herausgesägt worden waren, ergaben im lufttrockenen Zustande eine Druckfestigkeit von 150–208 kg/qcm und im wassersatten Zustande eine Druckfestigkeit von 99–156 kg/qcm. Als außerordentlich verschieden erwiesen sich die Güte- und Festigkeitseigenschaften von verschiedenen Kalksorten, die einer Firma für einen Bahnbau als hydraulicher Kalk angeboten worden waren. In nachstehender Tabelle ist die Druckfestigkeit des Mörtels angegeben, der aus jenen Kalksorten im Mischungsverhältnis 1 : 3 mit Normalsand angemacht wurde. Die Proben lagerten zum Teil an feuchter Luft, zum Teil an feuchter Luft und danach unter Wasser. Die Prüfung fand im Alter der Proben von 28 Tagen statt. Man erkennt, daß die Sorte 3 wesentlich besser ist als alle anderen Sorten, während die Sorte 2 bei Lagerung an feuchter Luft nur eine sehr geringe Druckfestigkeit ergab und die Proben dieser Sorte bei Lagerung unter Wasser zerfielen. Diese Kalksorte kann also, trotzdem sie vom Lieferanten als „hydraulischer Kalk“ angeboten wurde, überhaupt nicht als „hydraulischer Kalk“ bezeichnet werden. Druckfestigkeit von Kalkmörtel. SorteNr. Lagerung 28 Tagean feuchter Luftkg/qcm Lagerung 7 Tage an feucht. Luft,danach 21 Tage unter Wasserkg/qcm 1 166 155 2      11,7 Treibrisse, Zerfallen der Proben 3 271 266 4 120 124 5 104   99 Verschiedene Versuche wurden an Wagenrädern aus einer Kunstholzmasse mit Eiseneinlagen ausgeführt. Die Prüfung erfolgte unter Nachahmung der im wirklichen Betriebe eintretenden Beanspruchung, indem durch die Achsbüchse ein Achszapfen gesteckt wurde. Auf diesen Achszapfen wirkte die Belastung, wobei der Radkranz gegen eine Platte gedrückt wurde. Ein Rad von 1300 mm ∅ und 80 mm Radreifenbreite hielt eine Bruchlast von 10,2 t aus, ein anderes Rad von 900 mm ∅ und 100 mm Radreifenbreite eine Bruchlast von etwa 22,5 t. Ein Bremsband aus imprägniertem Faserstoff wurde auf seine Bremsfähigkeit und Bremssicherheit untersucht. Die Prüfung des Bandes erfolgte auf gußeisernen Bremsscheiben, die eine Umfangsgeschwindigkeit von 2,4 bis 6,4 m/Sek. besaßen. Es wurde festgestellt, daß der Reibungskoeffizient des Bremsbandes mit zunehmender Temperatur und abnehmender Umfangsgeschwindigkeit der Bremsscheibe von 0,465 bis auf 0,512 anstieg. Eine Entzündung des imprägnierten Bremsbandes fand bei der Berührung mit dunkelrotglühendem Eisen nicht statt. Diese Feststellung war von Wichtigkeit, weil das Bremsband u.a. in schlagwetterreichen Gruben verwendet werden sollte. Eine als „Preßputz“ bezeichnete Verputzmasse, die zum Verputzen von Beton- und Mörtelflächen dient und bei der das gemusterte Relief durch Aufpressen eines Stempels erzeugt wird, wurde auf Abbindeverhältnisse, Zug- und Druckfestigkeit, Einfluß der Erwärmung und Frostwirkung sowie insbesondere auf den Einfluß der Biegungsbeanspruchung geputzter Platten und den Einfluß von Stoßwirkungen geprüft. Gegenüber den Stoßwirkungen erwies sich das Material als besonders zähe und widerstandsfähig. Eine Reihe von Sprengstoffen wurde zwecks Zulassung zum Post- und Bahnversand gemäß den reichsgesetzlichen Vorschriften auf Empfindlichkeit gegen Schlag mit einem Fallwerk unter Benutzung von Fallgewichten von 2 und 10 kg geprüft. Die auf einem Ambos liegenden Proben konnten im allgemeinen den Schlag eines Fallgewichtes von 10 kg aus 1 m Höhe aushalten, ohne daß Zersetzungen und Detonationen eintraten. In gleicher Weise und mit dem gleichen Erfolge wurden verschiedene Blitzlichtpulver für photographische Zwecke untersucht. Vergleichende Brandproben wurden an einem Holzhäuschen angestellt, das zum Schutze gegen leichte Entzündlichkeit mit einer besonderen Anstrichmasse imprägniert war, und an einem nichtimprägnierten Häuschen. Die Holzhäuschen wurden zu ⅔ ihres Rauminhaltes mit Hobelspänen, Holzwolle und Stroh angefüllt. Diese Stoffe wurden vor dem Anzünden mit je 4 l Petroleum getränkt. Bei dem imprägnierten Häuschen waren 15 Min. nach dem Anzünden die Hobelspäne, Holzwolle usw. vollkommen ausgebrannt; das Häuschen selbst war aber noch intakt. Die Stiele und Bretter waren nur auf der inneren Oberfläche angekohlt. 28 Min. nach dem Anzünden der Brennstoffe fing das Dach an einzufallen. Bei dem nichtimprägnierten Häuschen fing das Dach 1¼ Min. nach dem Anzünden des Brandherdes Feuer. 9 Min. nach dem Anzünden brach das Dach ein. Nach einer weiteren Minute fingen auch die Seitenwände an einzufallen. Zahlreiche Versuche wurden an Sonderkonstruktionen aus australischen Harthölzern nach System Meltzer ausgeführt, u.a. wurde ein ganzer Dachbinder aus australischem Yarrahholz von 5,16 m Spannweite auf Biegung geprüft. Vergleichende Biegeversuche wurden an vollem Nußbaumholz und Korksperrholz ausgeführt. Letzteres bestand aus einer Korkseele mit mehrfach darüber geleimten und abgesperrten Holzfurnieren. Die Probestäbe hatten quadratischen Querschnitt von etwa 5 cm Kantenlänge und wurden bei einem Auflagerabstand von 1 m durch eine in der Mitte zwischen den Auflagern angreifende Einzelkraft auf Biegung beansprucht. Das Sperrholz besaß ein Raumgewicht von etwa 0,39 g/ccm, das volle Nußbaumholz von etwa 0,63 g/ccm. Bei dem Biegeversuch hielt das Sperrholz eine Bruchlast von etwa 475 kg das volle Nußbaumholz eine Bruchlast von etwa 630 kg aus.