Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Härte an Prüflingen aus plastisch verformbaren Stoffen. Es gibt Werkstücke, bei denen die Härte sich örtlich verändert, so zum Beispiel nach dem Einsatzhärten, Schneiden, Schweissen, Pressen und dergl. Die Prüfung der Härte an Prüflingen derartiger Werkstücke mit unterschiedlichen Härten macht bei den übli chen Verfahren (gugeldruckhärte-, Roci,-- wellhärte-, Vickershärte-, Rückprallhärte-, Fallhärte-,
Pendelhärte- und dergl. Prüfver fahren) deshalb Schwierigkeiten, weil die Härte punktweise bestimmt wird. Auf diese Weise ist es aber nicht möglich, ein unmittel bar zusammenhängendes Bild über den Ver lauf der Härte an den Stellen zu gewinnen, wo sie durch technologische Verarbeitung be einflusst ist.
Es bereitet besonders Schwierig keiten, zum Beispiel in der Einflusszone einer Schweissnaht die härteste Stelle aufzufinden Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Härteprüfung durch Ritzen des Prüflings vorzunehmen. Bei einer solchen Behandlung zum Beispiel von Farb-, Firnis- und Lack anstrichen sowie Metallen wurde die Be- lastung eines an sich starren, an einem Hebel gelagerten Ritzkörpers während des Ritzens stetig und zwangläufig verändert, um auf diese Weise einen Ritz von veränderlicher oder verschiedener Breite zu erzeugen mit dem Ziele,
zum Beispiel bei Anstrichfarben die Trocknungs- und Erhärtungsdauer oder die Grösse und Dauer ihrer Erweichung bei Unter wasserlagerung zu ermitteln. Bei der Unter suchung der Härte von Metallen, zum Bei spiel deren Alterung, wirkte das Ritzwerk- zeug wie eine Pflugschar und erzeugte eine Furche.
Die damit verbundene starke Ver formung des Metalles ist aber derart, dass die Ritzbreite vielfach kein zuverlässiges Mass für die zu bestimmende Härte des Me- talles ist, zum Beispiel bei einem Gefüge im Vergütungszustand. Zudem erlitt der Ritzkörper eine baldige Abstumpfung, durch welche die Messergebnisse ungenau und zum Vergleich nicht mehr geeignet waren.
Um dem abzuhelfen, wurde an Stelle des starren Ritzkörpers ein Rädchen örtlich gelagert, auf welches die Kräfte, die bei nicht genau senk recht zur Achsrichtung stehender Bewe- gungsrichtung auftraten sowie die Rei bungskräfte in dessen Lagern bei verhält- nismässig; geringer Prüflast einen ungünsti- ben Einfluss ausübten.
Es wurde dann das R.illenwalzverfahren mittels einer Kugel ent wickelt, die an einem gewichtsbelasteten, einerseits beweglich belagerten Hebel in einer Pfanne ruht. Auch hierbei wirken die Rei hungskräfte zwis-chen der Kugel und der Lagerfläche in der Pfanne nachteilig.
Erfindungsgemäss wurde gefunden, dass sich die Härte eines Prüflings am besten unter Zuhilfenahme eines Eindrinbkörpers bestimmen lässt, welcher beim Erzeugen der Rille im Prüfling nicht nur an der Prüf fläche, sondern auch an der Crebenfliiche zum Abrollen gebracht wird.
Vorzugsweise fin det, wie bei der Brinellhärteprüfung, eine Ku gel Anwendung, die jedoch nicht wie dort nur senkrecht in die Prüffläche einbedrückt, son dern unter einer bleichmässigen Belastun- reibungsfrei über die Prüffläche geführt wird, indem der Prüfling verschoben wird.
Bei Anwendung einer sehr kleinen Kugel von etwa 1,7 mm Durchmesser und weniger können auf diese Weise örtlich eng begrenzte Härtespitzen im Prüfling ermittelt werden. Zum Unterschied gegen andere Prüfverfah ren kann ein ununterbrochenes Bild über den Verlauf der Härte an Stellen, wo sie örtlich durch äussere Einflüsse verändert wurde, ge wonnen werden.
Das Verfahren lässt sieh natürlich gleich- but auch zum Feststellen einer gleichmässigen Härte an Prüflingen aus plastisch verform baren Stoffen anwenden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Halter für den Eindringkörper mit einer Abrollbahn für den Eindringkörper versehen ist. Der Halter kann an einem Hebel vorgesehen sein, der unter einer Gewichtsbelastung steht. Der je weils erforderliche Druck auf den Hebel kann in einfacher Weise entweder durch im mittelbare veränderliche Gewichtsbelastung, durch Gewichtshebelwirl:unb, eine Feder oder dergl. erzeugt werden.
Die Druckbe lastung ist so zu halten. dass sie sieh wäh rend des Verformungsvorganges an dem Pilifling nicht ändert.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs- beispiel der Vorrichtung gemäss der Erfin dung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 und \9 die Vorrichtung in Seiten- ansiebt und in Draufsicht: Fig. 3 zeigt schaubildlich einen Prüfling aus einem geschweissten Körper;
Fig. 4 lässt iii Drauf sieht dieEinzelheit einem weiterenAusbildun- derVorrichtun- ersehen. In den Fig. 1 und 2 ist 1 ein Stempel, der a ii einem Hebel ? angeordnet ist, dessen Achse 3 in den Lagern -1 leicht beweglich ruht.
Die Stempelbelastung besteht zweck- inässig aus einzelnen, auf den Hebel lose auf gesetzten Platten 5, die in ihrer Anzahl dem jeweils gewünschten Druck entsprechend ver- ringert oder vermehrt werden. 6 ist eine an der Stemlieluntcrf'1 < dehe vorgesehene rinneii- artige Abrollbalin für die. Kugel 7.
Der Hal ter 8 zum Einspannen des Prüflings 9 ist zweckmässig mit einer Platte 1.0 @in den Schlitten 11 lose eingesetzt. Der somit ab nehmbare Halter gibt die Möglichkeit, den Prüfling ausserhalb der Vorrichtung so einzu spannen, dass seine Priiffläehe genau waag recht berichtet ist.
Der Schlitten 1l. lässt sich mittels einer Kurbel 12 und Gewindespindel <B>13,</B> die an einer Platte 14 belagert sind, in der in Füg. \? ersichtlichen Pfeilrichtung ver- .sehieben. Dies hat zur Folge. dass der Ein spannhalter 8 mit dem Prüfling 9 gegenüber dem Stempel bewegt und durch die Kugel 7 unter Abrollen an der Stempelunterflä.che und an der Prüffläche in letzterer eine Rille <B>15</B> erzeugt wird.
Zum Verschieben des Schlittens 11 usw. kann statt einer Schrau benspindel und Kurbel ein beliebiger anderer Antrieb vorgesehen sein.
Statt die Kugel 7 unter Belastung ihres sie haltenden Stempels 1 auf den Prüfling 9 zur Wirkung zu bringen, kann auch umge kehrt der Prüfling unter Druck gegen die Kugel gehalten werden. Um die Kugel 7 (oder einen anders ge formten Roll- oder Wälzkörper) mit dem Stempel 1 in Verbindung zu halten, ist die ser zweckmässig magnetisch.
Die den Schlitten 11 tragende Platte 14 ist vorteilhaft quer zum Schlitten auf einem Unterteil 16 verschiebbar und mittels einer an dieser gelagerten Stellvorrichtung 17 zu betätigen. Der Platte 14 muss der Schlitten 11 mit dem Prüfling 9 folgen. Wenn die Erzeugung einer Rille 15 beendigt und eine weitere gleichgerichtete Rille erzeugt werden soll, wird zuerst die Platte 14 verschoben und dann der Schlitten 11 mittels der Kurbel 12 zurück-, also entgegen der gezeichneten Pfeil richtung bewegt. Für die nächste Rille er folgt wieder zuvor eine kurze Querbewegung der Platte 14 mit dem Schlitten 11 und dem Prüfling 9.
Es entsteht damit, ohne dass der Stempel 1 mit seiner Belastung und der Kugel 7 von dem Prüfling 9 abgehoben wer den müsste, eine Folge von mehreren Rillen. 15 nebeneinander, wie Fig. 6 ersehen lässt.
18 ist eine umlegbare Stütze zu dem Zweck, beim Einsetzen des Prüflings den Hebel 2 mit seiner Belastung gehoben zu halten.
Statt einer der Kugel 7 angepassten Ab rollbahn 6 kann auch eine breitere Bahn der Kugel 7 zur Führung dienen, so dass die Kugel beim Abrollen auf dem Prüfling 9 auch die Möglichkeit hat, harten Stellen in der Prüffläche auszuweichen, wodurch diese besonders kenntlich gemacht werden.
Bei Anwendung verscheidener Bewe gungsgeschwindigkeiten der Kugel, wie sie mit einem schneller oder langsamer be triebenen Schlitten erreicht werden, ist es auch möglich, den Einfluss der Zeit auf eine plastische Verformung von Werkstücken festzustellen.
Ferner ist bei der praktisch reibungslosen Führung der Kugel die Möglichkeit gegeben, die waagrechte Kraft, die zur Bewegung der Kugel aufgewendet wird, wegen ihrer Ab hängigkeit von dem Grad des Einsinkens der Kugel in den Prüfling als Mass für die Härte auszunützen. Für eine solche Messung kann nach Fig. 4 beispielsweise der Hebel 2 geteilt und in Querrichtung federnd ausgebildet sein. Er ist mit einem Messgerät 19 am einen Schenkel versehen, dessen Taster 20 an einem Anschlag 21 des andern Schenkels 22 an liegt.
Je nach der für die Kugelbewegung auf dem Prüfling notwendigen Kraft wird der Taster 20 mehr oder weniger verschoben und die waagrechte Komponente an dem Ge rät angezeigt. Der Kraftmesser kann nach Art einer hydraulischen Messdose oder eines Feindehnungsgerätes gebaut sein. Es lässt sich auch das Kohle-Druckmessverfahren an wenden. In allen Fällen soll es nicht ausge schlossen sein, mit dem Messgerät ein Schreib gerät zum fortlaufenden Aufzeichnen der Kraft zu verbinden.
Method and device for determining the hardness of test objects made of plastically deformable materials. There are workpieces in which the hardness changes locally, for example after case hardening, cutting, welding, pressing and the like. - wave hardness, Vickers hardness, rebound hardness, case hardness,
Pendulum hardness and the like. Prüfver drive) difficulties because the hardness is determined point by point. In this way, however, it is not possible to obtain a directly coherent picture of the course of the hardness at the points where it is influenced by technological processing.
It is particularly difficult to find the hardest point in the zone of influence of a weld seam, for example. It has already been proposed to carry out a hardness test by scratching the test piece. In such a treatment of paint, varnish and varnish, for example, as well as metals, the load on a rigid scratch body mounted on a lever was constantly and inevitably changed during the scratching process, in order to create a scratch of variable or different size To generate breadth with the aim of
For example, to determine the drying and hardening time of paints or the size and duration of their softening in underwater storage. When examining the hardness of metals, for example their aging, the scoring tool acted like a ploughshare and created a furrow.
The associated strong deformation of the metal is such that the scratch width is often not a reliable measure of the hardness of the metal to be determined, for example in the case of a structure in the tempered state. In addition, the scratch body soon became blunted, which made the measurement results imprecise and no longer suitable for comparison.
In order to remedy this, instead of the rigid scoring body, a small wheel was locally mounted on which the forces that occurred when the direction of movement was not exactly perpendicular to the axial direction, as well as the frictional forces in its bearings, were relatively; low test load exerted an unfavorable influence.
The rolling rolling process was then developed using a ball that rests in a pan on a weight-loaded lever that is movably beleaguered on the one hand. Here, too, the forces of friction between the ball and the bearing surface in the socket have a disadvantageous effect.
According to the invention, it has been found that the hardness of a test specimen can best be determined with the aid of a penetrator, which, when creating the groove in the test specimen, is made to roll not only on the test surface but also on the crepe surface.
As with the Brinell hardness test, a ball is preferably used which, however, is not only pressed vertically into the test surface, as is the case there, but is guided over the test surface without friction under an even load by moving the test piece.
When using a very small sphere with a diameter of about 1.7 mm and less, localized hardness peaks in the test piece can be determined in this way. In contrast to other test methods, an uninterrupted picture of the course of the hardness in places where it has been changed locally by external influences can be obtained.
The procedure can of course also be used to determine a uniform hardness on test objects made of plastically deformable materials.
The device for carrying out the method according to the invention is characterized in that the holder for the penetrator is provided with a rolling track for the penetrator. The holder can be provided on a lever that is under a weight load. The pressure on the lever that is required in each case can be generated in a simple manner either by means of an indirectly variable weight load, by weight lever swirl, a spring or the like.
The pressure load is to be kept that way. that it does not change during the deformation process on the Pilifling.
The drawing shows an exemplary embodiment of the device according to the invention. 1 and 9 show the device in side screens and in a top view: FIG. 3 shows a perspective view of a test specimen made from a welded body;
Fig. 4 leaves the detail unseen to another instructor and apparatus. In Figs. 1 and 2, 1 is a stamp that a ii a lever? is arranged, the axis 3 rests easily movable in the bearings -1.
The stamp load expediently consists of individual plates 5 placed loosely on the lever, the number of which are reduced or increased in accordance with the pressure required in each case. 6 is a channel-like roll-off balin provided on the stem base for the. Ball 7.
The Hal ter 8 for clamping the test piece 9 is expediently inserted loosely with a plate 1.0 @in the slide 11. The holder, which can thus be removed, enables the test item to be clamped outside the device in such a way that its test surface is reported exactly horizontally.
The slide 1l. can be by means of a crank 12 and threaded spindle <B> 13 </B> which are attached to a plate 14, in the in Füg. \? Shift according to the direction of the arrow. As a consequence. that the clamping holder 8 with the test piece 9 moves relative to the punch and a groove 15 is created in the latter by the ball 7 rolling on the punch lower surface and on the test surface.
To move the carriage 11, etc., any other drive can be provided instead of a screw spindle and crank.
Instead of bringing the ball 7 under load of its holding stamp 1 on the test specimen 9 to effect, the test specimen can also be held under pressure against the ball. In order to keep the ball 7 (or a differently shaped rolling or rolling element) connected to the punch 1, the water is conveniently magnetic.
The plate 14 carrying the slide 11 is advantageously displaceable transversely to the slide on a lower part 16 and can be actuated by means of an adjusting device 17 mounted on this. The slide 11 with the test object 9 must follow the plate 14. When the generation of a groove 15 is terminated and a further rectified groove is to be generated, the plate 14 is first moved and then the carriage 11 is moved back by means of the crank 12, that is, against the direction shown by the arrow. For the next groove, he again follows a brief transverse movement of the plate 14 with the carriage 11 and the test piece 9 beforehand.
This creates a sequence of several grooves without the punch 1 with its load and the ball 7 being lifted off the test piece 9. 15 side by side, as shown in FIG. 6.
18 is a foldable support for the purpose of holding the lever 2 with its load raised when the test object is inserted.
Instead of a roll track 6 adapted to the ball 7, a wider track of the ball 7 can also be used for guidance, so that the ball also has the option of avoiding hard spots in the test surface when rolling on the test object 9, making them particularly recognizable.
When using different moving speeds of the ball, as can be achieved with a faster or slower operated slide, it is also possible to determine the influence of time on plastic deformation of workpieces.
Furthermore, the practically smooth guidance of the ball gives the opportunity to use the horizontal force that is used to move the ball, because of its dependence on the degree of sinking of the ball into the test object as a measure of the hardness. For such a measurement, according to FIG. 4, for example, the lever 2 can be divided and designed to be resilient in the transverse direction. It is provided with a measuring device 19 on one leg, the button 20 of which rests on a stop 21 of the other leg 22.
Depending on the force necessary for the ball movement on the test object, the button 20 is moved more or less and the horizontal component is displayed on the device. The dynamometer can be built in the manner of a hydraulic load cell or a fine expansion device. The carbon pressure measurement method can also be used. In all cases, it should not be excluded to connect a writing device to the measuring device to continuously record the force.