DE102012217378A1

DE102012217378A1 - Vorrichtung für einen Ritztest

Info

Publication number: DE102012217378A1
Application number: DE201210217378
Authority: DE
Inventors: Martin Biller; Andrea Procopio
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-06-12

Abstract

Vorrichtung für einen Ritztest, mit einem Grundgestell an dem ein in Richtung eines Werkstücks axialbeweglich gelagertes Ritzelement angeordnet ist, wobei das Werkstück mit einem Probenhalter gehalten ist und wobei das Ritzelement mit einer Ritzspitze weitgehend senkrecht auf eine Oberfläche des Werkstücks mit einer definierten Kraft aufsetzbar ist, wobei das Werkstück mit dem Probenhalter um eine Drehachse des Werkstücks verdrehbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung können Ritztests an rotierenden, bzw. rotationssymmetrischen Werkstücken durchgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Ritztest mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Basis für einen gattungsgemäßen Ritztest bildet die deutsche Norm, DIN EN1071-3:2005 (D), Deutsches Institut für Normung e. V..
Die deutsche Norm DIN EN1071-3 trägt den Titel „Hochleistungskeramik – Verfahren zur Prüfung keramischer Schichten, Teil 3: Bestimmung der Haftung und Formen des mechanischen Versagens mit dem Ritztest".
Gemäß der Kurzbeschreibung unter Pkt. 3 der DIN EN 1071-3 dient der Ritztest zur Beurteilung der mechanischen Integrität beschichteter Oberflächen. Das Prüfverfahren besteht in der Erzeugung von Ritzspuren mit einem Stift, der über die Oberfläche eines zu prüfenden Bauteils gezogen wird. Die Anpresskraft des Stiftes auf die Oberfläche wird entweder konstant gehalten oder gesteigert. Die Zerstörung der Oberflächenschicht wird entweder durch Betrachten der Ritzspur unter dem Mikroskop oder durch Messung der akustischen Emissionen und/oder der Reibungskraft ermittelt.
Die Mechanismen, die zur Zerstörung der Oberflächenschicht beim Ritztest führen sind zusammengesetzt aus den elastisch-plastischen Spannungen, die durch die Spitze hervorgerufen werden, Reibspannungen und den in der Oberflächenschicht vorhandenen Eigenspannungen.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung für einen Ritztest ist beispielsweise aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 20 2005 008 348 U1 bekannt. Das deutsche Gebrauchsmuster offenbart ein Gerät zum Prüfen der Haftfestigkeit von harten, verschleißfesten Oberflächenschichten auf Stahl, Hartmetall oder anderen Werkstoffen, mit dem auf einfache, leicht praktizierbare Art und Weise der sog. Ritztest an Prüfkörpern durchführbar ist, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, dass

– auf einem Gerätesockel die Funktionseinheiten sind, wobei für die Aufnahme von prismatischen Prüfkörpern eine parallel spannende Vorrichtung und für runde Prüfkörper eine radial spannende Aufnahme und Spannvorrichtung vorgesehen ist,
– der Aufnahmetisch mit den beiden Vorrichtungen über einen Spindelantrieb längs verschiebbar an das spannende Teil der Vorrichtung für prismatische Prüfkörper über eine andere Spindel mittels Drehknopf quer zur Prüfebene bewegbar ausgeführt ist,
– zum Aufnahmetisch der mit unterschiedlicher Prüflast beaufschlagbare, über eine Traverse gegen den Prüfkörper senkrecht bewegbare Prüfstift angeordnet ist, wobei der Prüfstift über einen durch Handrad und Spindelmutter innerhalb der Traverse betätigbaren Keiltrieb mit exakt zu bemessender Gewichtskraft am Prüfkörper in Prüfstellung gebracht wird.

Nachteilig an dieser gattungsgemäßen Vorrichtung für einen Ritztest ist, dass Ritzversuche nur auf ebenen Flächen, in einer Richtung durchgeführt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung für einen Ritztest aufzuzeigen, mit der auch gekrümmte Werkstückoberflächen einem Ritztest unterzogen werden können.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Um gekrümmte Oberflächen, wie z. B. einen Gaswechselventilschaft zu untersuchen, wird der Ritztest mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung rotierend um eine Drehachse der Oberfläche ausgeführt. Dabei wird die Last durch die Ritzspitze des Ritzelementes aufgebracht und durch eine Rotationseinheit, die den Probenhalter beinhaltet auf dem das Werkstück befestigt ist, in Drehbewegung gebracht. Somit entsteht eine Ritzspur wie in einem konventionellen, gattungsgemäßen Ritzversuch und damit erfolgt eine Auswertung analog zum konventionellen Ritzversuch. Somit ist in vorteilhafter Weise durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schichthaftungsprüfung nicht nur auf exemplarischen, ebenen Proben sondern auch direkt auf realen Bauteiloberflächen möglich.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
So ist es gemäß Patentanspruch 2 nicht nur möglich eine rotationssymmetrische Oberfläche eines Werkstücks, sondern gleichzeitig durch Schwenken des Probenhalters auch die Stirnseite des Werkstücks zu untersuchen.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 entspricht der bekannten Auswertung von akustischen Emissionen.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.
1 zeigt schematisch einen Probenhalter für eine erfindungsgemäße Vorrichtung für einen Ritztest.
1 zeigt schematisch einen Probenhalter 3 für eine erfindungsgemäße Vorrichtung für einen Ritztest. Da eine Vorrichtung für einen Ritztest per se bekannt ist, beispielsweise aus der DIN EN1071-3:2005 (D) oder dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2005 008 348 U1 , wird die prinzipielle Anordnung der Vorrichtung nicht näher erläutert.
Grundsätzlich besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einem Grundgestell, an dem ein in Richtung eines Werkstücks 1 axial beweglich gelagertes Ritzelement 2 angeordnet ist. Das Werkstück 1 wird in dem Probenhalter 3 gehalten, wobei das Ritzelement 2 mit seiner Ritzspitze 5 weitgehend senkrecht auf einer Oberfläche des Werkstücks 1 mit einer definierten Kraft aufsetzbar ist. Üblicherweise ist die Ritzspitze 5 aus einem Diamantwerkstoff. Eine Kraft, mit der das Ritzelement 2 auf die Oberfläche des Werkstücks 1 drückt, ist mit F_N bezeichnet. Eine Kraftrichtung ist durch einen einfachen Pfeil und eine Axialbeweglichkeit des Ritzelementes 2 durch einen Doppelpfeil dargestellt.
Das Werkstück 1 weist eine Drehachse 1' auf, wobei das Werkstück 1 erfindungsgemäß mit dem Probenhalter 3 um die Drehachse 1' des Werkstücks 1 verdrehbar ist. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, gekrümmte, bzw. rotationsymmetrische Flächen zu untersuchen, d. h. der Ritzversuch wird rotierend ausgeführt. In vorteilhafter Weise ist somit eine Schichthaftungsprüfung auf einem Werkstück 1 nicht nur auf exemplarischen Proben, sondern auch auf realen Bauteiloberflächen direkt möglich.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist der Probenhalter 3 bezüglich des Ritzelements 2 verschwenkbar, wobei von einer Längsachse 2' des Ritzelements 2 und der Drehachse 1' eine Ebene aufgespannt ist. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, nicht nur die zylindrische Oberfläche dem Ritztest zu unterziehen, sondern auch eine Stirnseite.
In einer weiteren bekannten Ausführung ist an das Ritzelement 2 ein akustischer Sensor 4 anordenbar, so dass eine akustische Auswertung des Ritztestes erfolgen kann.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
1': Drehachse
2: Ritzelement
2': Längsachse
3: Probenhalter
4: akustischer Sensor
5: Ritzspitze

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202005008348 U1 [0006, 0016]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

deutsche Norm, DIN EN1071-3:2005 (D), Deutsches Institut für Normung e. V. [0002]
deutsche Norm DIN EN1071-3 trägt den Titel „Hochleistungskeramik – Verfahren zur Prüfung keramischer Schichten, Teil 3: Bestimmung der Haftung und Formen des mechanischen Versagens mit dem Ritztest” [0003]
Pkt. 3 der DIN EN 1071-3 [0004]
DIN EN1071-3:2005 (D) [0016]

Claims

Vorrichtung für einen Ritztest, mit einem Grundgestell an dem ein in Richtung eines Werkstücks (1) axialbeweglich gelagertes Ritzelement (2) angeordnet ist, wobei das Werkstück (1) mit einem Probenhalter (3) gehalten ist und wobei das Ritzelement (2) mit einer Ritzspitze (5) weitgehend senkrecht auf eine Oberfläche des Werkstücks (1) mit einer definierten Kraft aufsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) mit dem Probenhalter (3) um eine Drehachse (1') des Werkstücks (1) verdrehbar ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenhalter (3) bezüglich des Ritzelements (2) verschwenkbar ist, wobei von einer Längsachse (2') des Ritzelements (2) und der Drehachse (1') eine Ebene aufspannt ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an das Ritzelement (2) ein akustischer Sensor (4) anordenbar ist.