Mit einem federbelasteten Eindringk¯rper versehener Härteprüfer zur Bestimmung der HÏrte kleiner K¯rper.
Die Erfindung betrifft einen Härteprüfer zur Bestimmung der HÏrte kleiner K¯rper, z. B. von Gefügebestandteilen, mittels des Eindringverfahrens. Bei diesem Verfahren wird ein federbelasteter Eindringk¯rper, z. B. eine Diamantspitze, in den zu prüfenden Körper eingedrückt und die angewendete Kraft, sofern sie nicht von vornherein bekannt ist, gemessen. Ferner wird die Grösse des Eindruckes gemessen, und zwar wegen seiner Eleinheit mittels eines Mikroskopes.
Bei bekannten, als Mikrohärteprüfer be- zeichneten Vorrichtungen dieser Art sind, soweit bei ihnen Eindringkörper und Mikro- skopobjektive wechselweise vor das zu pr fende Objekt geschaltet werden, bisher kaum zu überwindende Schwierigkeiten dadurch entstanden, dass der notwendige Wechsel zwischen diesen beiden Teilen nicht mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden konnte. Härteprüfungen an Gefüge- bestandbeilen erfordern aber eine hohe Ge nauigkeit, unter Umständen von weniger als 1, u, wenn der mit dem Mikroskop eingestellte Teil nach dem Umschalten vom Eindringk¯rper, z. B. einer pyramidenförmigen Diamantspitze, genau getroffen werden soll.
Die Ungenauigkeit der üblichen Wechselvorrich- tungen, z. B. von Wechselschlitten oder Revolvern, ist vermutlich bedingt durch die bisher für nötig gehaltene gute Fassung der beweglichen Teile, wobei sich aber eine verhältnismässig hohe Reibung ergibt, die durch Schmiermittel herabgesetzt werden muss. Reibung und Schmiermittel verhindern aber augenscheinlich die hier geforderte Genauigkeit der Einstellung. Die Anwendung von Eugelführungen vermindert den Fehler, beseitigt ihn aber nichtinausreichendemGrade.
Die auf dem angedeuteten Prinzip beruhen- den Mikrohärteprüfer konnten cleshalb für kleinste Gefügebestandteile bisher nicht an- gewendet werden.
Vorliegende Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu beseitigen. Der mit einem federbelasteten Eindringkorper versehene HÏrte prüfer weist ebenfalls Mittel auf, um ausser der Grosse des Eindruckes auch die Belastung des Eindringkörpers optisch zu messen, wo- bei der Eindringkörper und das für die Ein druckgrossenmessung bestimmte Objektiv mit versetzten Achsen auf einem Schlitten angeordnet sind, der um den Versetzungsbetrag verschiebbar ist. Die Erfindung besteht darin, dass der Schlitten in seiner Führung Spiel hat und die richtige Einstellung des Eindringkörpers und des Objektives nur durch am Schlitten und an den Enden der Schlittenführung vorgesehene Anschläge gewährleistet wird.
In den beiliegenden Zeichnungen istein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemϯen Härteprüfers dargestellt ; es zeigt :
Fig. 1 denselben im Schnitt längs der Linie AB der Fig. 2,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie C-D der Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie E-F der Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt lÏngs der Linie G-H in Fig. 1 ;
Fig. 5 und 6 zeigen Anschläge und
Fig. 7 eine Ansicht des Härteprüfers nach Linie K-L in Fig. 2, wobei derselbe auf einem MikroskoptubusE aufgesetzt ist.
Der Eindringkörper 1. beispielsweise ein Diamant, das Messobjektiv 2 und das Ableseobjektiv 3 für die Lastanzeige sind federnd aufgehängt. Als federnde Elemente dienen die Drehstäbe 4 und 5, deren Enden im Schlitten 12 eingespannt sind, der in den Nuten 12a des Gehäuses 13 verschiebbar gelagert ist. Auf diesen Stäben 4 und 5 sind in der Mitte zwischen den beiden Einspannstellen der StÏbe die zwei Hebel 6 und 7 befestigt, die an ihren von den DrehstÏben abgekehrten Enden Zylinderflächen mit dem Radius r (siehe Fig. 1) aufweisen, über welche. die Stahlbänder 8 laufen, und an diesen mit Schrauben 14 befestigt sind. An diesen Stahlbändern ist mittels der Schraube 15 der Träger 9 befestigt. In den Träger 9 sind die oben erwähnten Teile 1-3 eingebaut.
Eine dem Ablesobjektiv zugeordnete Teilung, an der die Grole der Durchbiegung und damit der Druck auf den Eindringkörper gemessen wird, befindet sich a. uf dem Winkel 10. Ein n Umlenkprisma 11 lenkt den waagrechten
Strahlenverlauf durch Reflexion in einesenkrechte Richtung ab. Wenn der Härteprüfer gegen ein oberhalb des Eindringkörpers sich befindliches Objekt 17 (Fig. 7) gedrückt wird, werden die Stäbe 4 und 5 auf Verdrehung beansprucht. Die Verdrehung ist das Mass für die Kraft, mit welcher der Eindringkorper in den zu untersuchenden Gegenstand einge- drückt wird.
Die Grouse der Verdrehung wird an der Teilung des Winkels 10 mittels des Objektives 3, des Prismas 11 und des
Mikroskopokulares 18 abgelesen. In der Be obachtungsstellungverlaufen dieStrahlen vom
Objekt 17 durch das Objektiv 2 gerade nach unten durch den Mikroskoptubus 19 nach. dem
Okular 18. In der Eindruckstellung, also - nach der Verschiebung des Objektives, be findet sich der Diamant 1 genau an der
Stelle, an der sich vorher die optische Achse des Objektives befunden hat.MitdieserBe- wegung rückt auch das Prisma 11 in den
Strahlengang. Es wird jetzt die Skala auf dem Winkel 10 mittels Mess objektiv 3 über das Prisma 11 durch den Tubus 19 des Mikroskopes in das Okular 18 abgebildet.
Der Tubus und das Okular werden also für zwei vollkommen verschiedene, nacheinander erfolgende Abbildungsvorgänge verwendet.
Der Wechsel zwischen dem Eindringkörper 1 und dem Messobjektiv 2 wird durch die Ver schiebung des Schlittens 12 bewirkt. Dieser
Schlitten 12 hat seitlich in seinen Führungen
12a reichliches Spiel. Die Verstellung des
Schlittens 12 erfolgt mittels des Umschalt hebels 20, der auf der Welle 21 sitzt, über die Gabel 22, die über die Stange 23 greift, welche am Schlitten 12 befestigt ist (siehe
Fig. 1-3).-Die Sehutzkappe 24 ist mit den beiden Schrauben 25 auf dem Träger 26 be festigt, der auf dem Schlitten 12 aufge- schraubt ist, so dass die Schutzkappe 24 die
Bewegung des Objektives mitmacht. An dem
Bolzen 28, der am GehÏuse 13 befestigt ist, ist eine Kippfeder 29 eingehängt, die an ihrem andern Ende auf dem Bolzen 30 sitzt.
Der Bolzen 30 ist an der Scheibe 31 befestigt, die auf der Welle 21 festsitzt. Die
Scheibe 31 hat eine Aussparung 32, durch welche der Bolzen 28 greift. Durch diese
Aussparung 32 wird die Drehung der Welle 21 begrenzt. Auf der Scheibe 31 ist mit
Schrauben 33 die Haube 34 befestigt, die einen Griffhebel 35 aufweist. Durch Ver drehen der Haube 34 mit dem Handgriff 35 wird die Welle 21 gedreht und mit ihr auch die Gabel 22, welche den Schlitten 12 ver schiebt. Durch die Feder 29 wird der Hebel
22 in den beiden Umschaltstellungen fest- gehalten.
Durch diese Umschaltung wird der
Schlitten 12 erschoben und in seine beiden
Endstellungen gedrückt, wobei seine An schläge 40, 4 resp. 43, 45 gegen entspre chende, an den Enden der Schlittenfiihrung vorgesehene e Anschläge 39, 41 resp. 44, 46 anschlagen. Die Anschläge 39 und 41 sowie 44 und 46 sind durch Schrauben mit Vierkant gebildet und daher einstellbar. Sie haben abgerundete Anschlagflächen.
Die am Schlitten befindlichen Ansehläge 40 und 42 sowie 43 und 45 haben, wie in Fig. 5 und 6 ersichtlich, zur Führung geneigte Anschlagflache, so dass in den Anschlagstellungen durch die entsprechenden Gegenanschläge stets ein resultierender Druck nach unten ent- steht, damit der Schlitten 12 auf seine F hrungen gedrückt wird, wobei ausserdem durch die mit V-förmigen Nuten versehenen Anschläge 42 und 43 eine bestimmbe seitliche Lage des Schlittens 12 gewährleistet ist.
Die Abst tzpunkte der Anschlagpaare 39 und 40, 41 und 42 auf der einen Seite und 43 und 44 sowie 45 und 46 auf der andern Seite des Schlittens 12 und der Angriffspunkt der Gabel 22 des Hebels 20, dessen Gabelflächen gewölbt sind, und die annähernd in der Mitte des Schlittens je in einem Punkt auf die Stange 23 drücken, bestimmen in den beiden Anschlagstellungen die Lage des Schlittens (Dreipunkt-Einstellung). Es ist infolge der punktf¯rmigen Ber hrung der gewölbten Flächen der Gabel 22 mit der Stange 23 auch möglich, durch Verstellen eines der Anschläge eine horizontale Verdrehung der Einstellung des Schlittens zu bewirken, wobei der Angriffspunkt der Gabelfläche annähernd in der Mitte der Stange bleibt.
Das GehÏuse 13 ist auf seiner Unterseibe mit einer Führung 47 versehen, mit welcher der Härte- prüfer auf den mit einem Opakilluminator 19'versehenen Mikroskoptubus 19 aufgescho- ben wird.
Hardness tester with a spring-loaded indenter for determining the hardness of small objects.
The invention relates to a hardness tester for determining the hardness of small bodies, e.g. B. of structural components, by means of the penetration process. In this process, a spring-loaded penetrator, e.g. B. a diamond tip, pressed into the body to be tested and the applied force, if it is not known in advance, measured. Furthermore, the size of the impression is measured because of its unity by means of a microscope.
In known devices of this type known as microhardness testers, insofar as indenters and microscope objectives are alternately switched in front of the object to be tested, difficulties have so far arisen that the necessary change between these two parts is not done with the required accuracy could be performed. Hardness tests on structural components, however, require a high degree of accuracy, possibly less than 1, u, if the part set with the microscope after switching over from the indenter, e.g. B. a pyramid-shaped diamond tip, should be hit exactly.
The inaccuracy of the usual changing devices, e.g. B. of interchangeable slides or revolvers, is probably due to the previously considered necessary good version of the moving parts, but there is a relatively high friction that has to be reduced by lubricant. However, friction and lubricants apparently prevent the setting accuracy required here. The use of European guides reduces the error, but does not eliminate it to a sufficient degree.
The micro-hardness testers based on the indicated principle could therefore not be used for the smallest structural components so far.
The present invention aims to obviate this disadvantage. The hardness tester, which is provided with a spring-loaded indenter, also has means to optically measure not only the size of the indentation but also the load on the indenter, whereby the indenter and the objective intended for measuring the indentation size are arranged on a slide with offset axes, which can be shifted by the offset amount. The invention consists in that the slide has play in its guidance and the correct setting of the penetration body and the objective is only guaranteed by stops provided on the slide and on the ends of the slide guide.
In the accompanying drawings, an embodiment of the hardness tester according to the invention is shown; it shows :
Fig. 1 the same in section along the line AB of Fig. 2,
Fig. 2 is a section along the line C-D of Fig. 1,
3 shows a section along the line E-F in FIG. 1,
FIG. 4 shows a section along the line G-H in FIG. 1;
Fig. 5 and 6 show stops and
7 shows a view of the hardness tester along line K-L in FIG. 2, the same being placed on a microscope tube E.
The penetration body 1, for example a diamond, the measuring lens 2 and the reading lens 3 for the load display are resiliently suspended. The torsion bars 4 and 5, the ends of which are clamped in the slide 12, which is slidably mounted in the grooves 12a of the housing 13, serve as resilient elements. On these rods 4 and 5, the two levers 6 and 7 are fastened in the middle between the two clamping points of the rods, which have cylindrical surfaces with the radius r (see FIG. 1) at their ends facing away from the torsion rods. the steel belts 8 run and are fastened to them with screws 14. The carrier 9 is fastened to these steel strips by means of the screw 15. The above-mentioned parts 1-3 are built into the carrier 9.
A graduation assigned to the reading lens, at which the amount of deflection and thus the pressure on the indenter is measured, is a. On the angle 10. A n deflecting prism 11 directs the horizontal
Beam path by reflection in a perpendicular direction. When the hardness tester is pressed against an object 17 (FIG. 7) located above the indenter, the rods 4 and 5 are subjected to torsion. The twist is the measure of the force with which the penetrator is pressed into the object to be examined.
The amount of rotation is at the division of the angle 10 by means of the objective 3, the prism 11 and the
Read the microscope eyepiece 18. In the observation position, the rays run from
Object 17 through the objective 2 straight down through the microscope tube 19. the
Eyepiece 18. In the indentation position, ie - after the lens has been shifted, diamond 1 is exactly on the
Place where the optical axis of the objective was previously. With this movement, the prism 11 also moves into the
Beam path. The scale on the angle 10 is now mapped into the eyepiece 18 by means of the measuring objective 3 via the prism 11 through the tube 19 of the microscope.
The tube and the eyepiece are therefore used for two completely different, successive imaging processes.
The change between the indenter 1 and the measuring lens 2 is effected by the displacement of the slide 12. This
Slide 12 has laterally in its guides
12a ample play. The adjustment of the
Carriage 12 takes place by means of the switching lever 20, which sits on the shaft 21, via the fork 22, which engages over the rod 23 which is attached to the carriage 12 (see
1-3) .- The protective cap 24 is fastened with the two screws 25 on the carrier 26, which is screwed onto the slide 12, so that the protective cap 24 the
Movement of the lens. To the
A toggle spring 29 is hooked into the bolt 28, which is fastened to the housing 13, and sits on the bolt 30 at its other end.
The bolt 30 is fastened to the disk 31, which is firmly seated on the shaft 21. The
Disk 31 has a recess 32 through which the bolt 28 engages. Through this
Recess 32 limits the rotation of shaft 21. On the disk 31 is with
Screws 33 fasten the hood 34, which has a handle lever 35. By turning the hood 34 with the handle 35, the shaft 21 is rotated and with it also the fork 22, which pushes the carriage 12 ver. The spring 29 is the lever
22 held in the two switching positions.
With this switchover, the
Slide 12 pushed and into his two
Pressed end positions, with his stops 40, 4, respectively. 43, 45 against corresponding, provided at the ends of the slide guide e stops 39, 41, respectively. Attach 44, 46. The stops 39 and 41 as well as 44 and 46 are formed by screws with square head and are therefore adjustable. They have rounded stop surfaces.
As can be seen in FIGS. 5 and 6, the stop faces 40 and 42 as well as 43 and 45 located on the slide have an inclined stop surface for guidance, so that in the stop positions the corresponding counter stops always result in a downward pressure so that the slide 12 is pressed onto its guides, with the stops 42 and 43 provided with V-shaped grooves also ensuring a certain lateral position of the slide 12.
The support points of the pairs of stops 39 and 40, 41 and 42 on one side and 43 and 44 and 45 and 46 on the other side of the carriage 12 and the point of application of the fork 22 of the lever 20, the fork surfaces of which are curved, and which are approximately in the center of the slide each press on the rod 23 at one point, determine the position of the slide in the two stop positions (three-point setting). As a result of the point-like contact of the curved surfaces of the fork 22 with the rod 23, it is also possible to effect a horizontal rotation of the setting of the carriage by adjusting one of the stops, the point of application of the fork surface remaining approximately in the center of the rod.
The housing 13 is provided on its underside with a guide 47 with which the hardness tester is pushed onto the microscope tube 19 provided with an opaque illuminator 19 ′.