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Zur Prüfung der Härte kleiner Probestücke eines Materials oder bei der Prüfung kleiner
Bereiche oder einzelner Bestandteile des Mikro- gefüges eines solchen sowie für die Durch- führung mineralogischer Untersuchungen u. ähnl. werden Mikrohärtemesser verwendet.
Ein gebräuchliches Verfahren zur Ausführung einer derartigen Messung bedient sich des statischen Eindruckes, indem ein Messkörper aus hartem Stoff, z. B. ein Diamant, unter dem
Einfluss eines bestimmten und bekannten Druckes senkrecht zur Prüffläche in den Stoff eingepresst wird. In bekannten Mikrohärtemessern, die nach diesem Prinzip gebaut sind, sind die Belastung und die Einrichtungen zur Bestimmung der Belastung mit dem Eindruckkörper oder seinem Halter vereinigt.
Damit ein Mikrohärtemesser, der für metallographische oder mineralogische Zwecke bestimmt ist, zweckmässig ist, muss die Bedingung erfüllt werden, dass die Treffsicherheit gut ist, so dass ein vorbestimmter Punkt oder Gefügebestandteil durch den Eindruckkörper genau getroffen wird. Bei der Verwendung eines mit der Belastung und den Belastungsmitteln verbundenen beweglichen Eindruckkörpers und während des Prüfens stillstehenden Probestückes sind ganz besondere Einrichtungen erforderlich, um eine genügende Treffsicherheit zu erreichen. Ein solcher Messer ist daher von komplizierter Bauart.
Die vorliegende Erfindung bezweckt einen Mikrohärtemesser zu schaffen, der nach dem Eindruckverfahren arbeitet, aber bei dem die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten. Die Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass das zu prüfende Probestück beweglich gelagert ist und durch die zur Bewirkung des Eindruckes dienende Belastung gegen den ruhenden Eindruckkörper zu bewegt wird. Dies kann auf einfache Weise erfolgen und bedingt keine verwickelten oder teuren Einrichtungen. Der Eindruckkörper braucht dann mit Mitteln zur Erzeugung oder Messung der Eindruckbelastung nicht vereinigt zu sein.
Ein weiterer aus der Erfindung herrührender Vorteil besteht darin, dass der Apparat ohne irgendwelche grosse Änderungen an jedes Auflichtmikroskop angeschlossen werden kann.
Als Eindruckkörper eignet sich ein gewöhnlicher sogenannter Vickersdiamant der bei gewöhnlichen
Härteprüfungen benutzten Gattung ; der Eindruckkörper kann daher abwechselnd bei Mikrohärte- messungen und bei gewöhnlichen Härteprüfungen benutzt werden. Dies ist von nicht geringer
Bedeutung, da solche Diamanten verhältnismässig teuer und bisweilen schwer zu beschaffen sind.
In der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Die Fig. 1 und 2 stellen je ein Ausführungsbeispiel in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, dar.
Es bezeichnet in Fig. 1 die Ziffer 1 den Eindruckkörper, der sich unterhalb einer Öffnung 2 des Objekttisches 3 eines im übrigen nicht dargestellten Mikroskops befindet, u. zw. weist seine diamanttragende Spitze nach oben. Es sei angenommen, dass der Tisch des Mikroskops heb-und senkbar angeordnet und ausserdem im Verhältnis zum Eindruckkörper waagrecht verstellbar ist. Auf dem Tisch 3 ruht ein portalförmiges Gestell 4. In diesem Gestell ist ein Halter 5 für das Probestück 6 heb-und senkbar gelagert. Der Halter 5 besteht beispielsweise aus einem oben offenen, vorzugsweise zylindrischen Behälter, der im Boden eine Öffnung aufweist.
Das Probestück wird gegen den eingezogenen Flansch des Bodens mit Hilfe der Schraube 7, die durch eine Schiene 8 hindurchragt, festgespannt. Die Schiene 8 ist lose im Behälter gelagert und stützt sich gegen die untere Seite zweier Wandansätze des Behälters. Auf der Kante des Behälters 5 ruht eine Platte 9, die zum Tragen des die Belastung darstellenden Gewichtes 10 dient. Der Behälter 5 ist am unteren Ende einer bügelartigen Führung 11 befestigt, die durch einen in dem oberen Querstück des Bügels festsitzenden Stift 12 und ein darin befestigtes Seil oder Band 13 mit dem einen Ende eines Hebels 14 verbunden ist, der bei 15 oben im Gestell 4 gelagert ist und an seinem anderen Ende ein Gegengewicht 16 trägt.
An dem mit dem Bügel 11 verbundenen Ende des Hebelarmes 14 ist eine mit der Achse 15 konzentrische Zylinderfläche 17 vorgesehen, auf der das Seil oder Band abrollen kann. Hiedurch wird erreicht, dass die Drehung des Hebels um
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die Achse 15 keine seitliche Verschiebung des Bügels 11 oder der davon getragenen Teile verursacht.
Der Stift 12 gleitet in einer Öffnung im oberen Teil des Gestelles 4. Nebst zwei waagrechten Führungsstiften 18, 19 unten im Gestell, die in senkrechten Nuten in der Wand des Behälters eingreifen, dient der Stift 12 zur Führung des Bügels 11 mit dem Halter 5 in senkrechter Richtung. Eine noch bessere senkrechte Führung des Bügels 11 kann erreicht werden, wenn man statt der Führungsstifte 18, 19 sorgfältig gelagerte Führungsrollen verwendet. Die Lagerung des Bügels 11 ist übrigens so ausgeführt, dass sich das Probestück 6 gerade über der Öffnung 2 im Tische des Mikroskops befindet. Durch das Gegengewicht 16 kann das Gewicht des Probe- stückes und des Halters 5 ausbalanciert werden.
Jede gewünschte Eindruckbelastung kann dann durch. Auflegen eines entsprechenden Gewichtes auf die Platte 9 erreicht werden.
Härteprüfungen können aber auch ohne Verwendung einer Aus- balancierung durchgeführt werden ; in diesem
Falle ist die Eindruckbelastung gleich der Summe des aufgelegten Gewichtes und des Gewichtes des Probestückhalters und des Probestückes. Wenn eine geringere Eindruckbelastung als die aus dem Probestück und dem Probestückhalter sich zusammensetzende Belastung erwünscht ist, dann kann eine Ausbalancierung nur eines Teiles des Gewichtes in Betracht kommen.
In Fig. 2 ist der Halter 5 für das Probestück im wesentlichen so ausgebildet wie oben beschrieben, er ist aber hier unmittelbar an einem Arm eines Hebels 20 befestigt, der mittels des Zapfens 21 auf einer an dem Tisch 3 des Mikroskops befestigten Platte 22 gelagert ist. An seinem anderen Arm trägt der Hebel 20 ein fest angeordnetes Gegengewicht 23 und ein verstellbar angeordnetes Gegengewicht 24. Mit Hilfe dieser beiden Gegengewichte kann das Gewicht des Probestückhalters und des Probestückes ausbalanciert werden. Die Prüfbelastung erhält man durch Auflegen eines Gewichtes 10 gewünschter Grösse auf die auf dem Halter ruhende Platte 9.
In diesem Falle muss sich bei jeder Prüfung das Gewicht 10 gerade oberhalb der Spitze des Eindruckkörpers befinden. Die Einstellung des Gewichtes in die richtige Lage kann beispielsweise im Verhältnis zu einem von der Bewegung des Tisches des Mikroskops unabhängigen, in der optischen Achse des Objektivs befindlichen Zeiger 25 erfolgen. Der genaue Augenblick, in welchem sich der Halter des Probestückes während des Ausbalancierungsvorganges gerade hebt, kann beispielsweise dadurch abgelesen werden, dass der Hebel 20 bei 26 einen elektrischen Stromkreis öffnet, der dabei seinerseits ein optisches oder sonstiges Signal betätigt.
Die Prüfung findet für beide Ausführungsformen in folgender Weise statt :
Während der Eindruckkörper entfernt ist, stellt man mit Hilfe des Fadenkreuzokulars des Mikroskops die zu prüfende Stelle, wie z. B. ein
Gefügeelement, in die Mitte des Gesichtsfeldes ein. Das Objektiv des Mikroskops wird dann entfernt und durch den Eindruckkörper mit seinem Halter ersetzt. Das Probestück und der
Eindruckkörper werden dann soweit gegen- einander bewegt, bis sie miteinander in Eingriff kommen und der Probestückhalter zufolge des
Eingriffes von seiner Unterlage gerade abgehoben ist. Diese Stellung wird während einer gewissen Zeit, z. B. 15-30 Sekunden, aufrechterhalten.
Man entfernt dann das Probestück und den Eindruckkörper voneinander und tauscht den Eindruckkörper nebst seinem Halter gegen ein Objektiv aus, so dass man den Eindruck beurteilen oder messen kann.
Die gute Treffsicherheit wird beispielsweise - wie bekannt-durch die Wahl einer solchen Bauart für den Halter gesichert, dass er auf den Platz des Objektives in das Mikroskop eingesetzt und dabei derart eingestellt werden kann, dass die optische Achse des Objektives und die Spitze des Eindruckkörpers genau die gleiche Lage einnehmen, wenn sie im Mikroskop eingesetzt sind. Dies lässt sich bei den meisten Mikroskopen mit Hilfe der an den Objektivfassungen bereits vorhandenen Einstellmittel durchführen. Es hat sich bei praktischen Versuchen herausgestellt, dass der Eindruckkörper genau in die Mitte von im voraus ausgewählten Gefügebestandteilen des mikroskopischen Gesichtsfeldes getroffen hat, die eine Ausdehnung von nicht mehr als etwa 0'005mm hatten.
Bei Ausführungen der Erfindung zur Verwendung bei Mikroskopen, die an den Objektivfassungen keine Einstellungsmöglichkeiten aufweisen, kann man den Eindruckkörper und das Objektiv auf einem Schlitten lagern, der sich zwischen zwei Endlagen bewegen kann, die beispielsweise mit Hilfe von Halteschrauben derart festgelegt werden, dass sich in der einen Lage die Spitze des Eindruckkörpers und in der anderen Lage die optische Achse des Objektivs in ein und derselben Geraden im Raume befinden.
Man kann aber auch ein Objektiv mit einem fest an dem Objektiv oder dessen Fassung sitzenden Eindruckkörper verwenden. In beiden Fällen erreicht man eine wesentliche Vereinfachung des Prüfverfahrens.
Mit dem in Fig. 2 dargestellten Apparat lassen sich auch Ritzhärteprüfungen vornehmen, die derart vor sich gehen, dass der Eindruckkörper zunächst belastet wird, wonach der Objekttisch des Mikroskops verschoben wird. Der Eindruckkörper erzeugt dann im Probestück eine Ritzung, deren Breite ein Mass für die Härte verschiedener Teile des Probestückes darstellt.
Nach einer weiteren Abänderung kann die Eindruckbelastung durch Federdruck anstatt durch Gewichtsdruck erzeugt werden.
Die Erfindung lässt sich nicht nur auf Mikroskope mit aufwärts gerichtetem Objektiv verwenden, wie in Fig. 1 und 2 vorausgesetzt wird, sondern auch bei Mikroskopen mit abwärts gerichtetem Objektiv. Der Probestückhalter ist dann an dem
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einen Arm eines Hebels befestigt, dessen anderer Arm so schwer belastet wird, dass das Probestück im Halter mit dem gewünschten Druck auf den an der Stelle des Objektivs sitzenden Eindruckkörper wirkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mikrohärtemesser, dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Eindruckkörper hin und von diesem weg beweglicher und der zur Erzeugung des Prüfeindruckes dienenden Belastung ausgesetzter Halter für das Probestück von einem Waagebalken getragen wird, der unter dem Einfluss der Eindruckbelastung den Halter mit dem Probestück gegen den Eindruckkörper bewegt.
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