DE2102005B2

DE2102005B2 - Diamant-Eindruckkörper

Info

Publication number: DE2102005B2
Application number: DE2102005A
Authority: DE
Inventors: Andrew Richard Trumbull Fee; Charles Herman Stratford Lucke Jun.
Original assignee: American Chain and Cable Co Inc
Current assignee: Page-Wilson Corp Bridgeport Conn Us
Priority date: 1970-01-19
Filing date: 1971-01-16
Publication date: 1973-11-29
Also published as: DE2102005C3; GB1270780A; DE2102005A1; CA951932A; US3738161A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Diamant-Eindruckkörper zur Härtemessung an Materialien mit einer sehr geringen Dicke in der Größenordnung von wenigen Hundertstel Millimetern (Viooo Inch), dessen Endabschnitt die Form einer vierseitigen Pyramide hat, deren einander gegenüberliegende Flächen einen Winkel von etwa 136° einschließen.

Bei der Härtemessung von Metall oder anderem Material verwendet man Vorrichtungen, z. B. bei der Anwendung der Rockwell-Härteskala, die einen Diamanten als Eindruckkörper umfassen, der in das zu prüfende Material bis zu einer meßbaren Tiefe eindringt. Das Material wird zuerst unter einer schwachen Vorlast gegen den Eindruckkörper gedruckt, damit ein leichter Eindruck erzeugt wird. Der Eindruckkörper wird dann unter einer Hauptlast bekannter Stärke, die größer als die Vorlast ist, gegen das Material gedrückt, um dessen Oberfläche weiter einzudrücken. Danach wird die Hauptlast entfernt, und, während die Vorlast weiter wirkt, wird die Differenz zwischen der Tiefe dieser beiden Eindrücke gemessen, wobei eine Härteskala, z. B. die Rockwell-Skala, zur Bestimmung der tatsächlichen Härte des Materials verwendet wird.

Dieses beschriebene Verfahren wird dazu verwendet, die Härte von Materialien oder Gegenständen zu messen, die dick genug sind, so daß die Dicke bei der genauen Messung kein bestimmender Faktor ist. In der Praxis wird die gesamte Eindrucktiefe, die durch die Vorlast und durch die Hauptlast erzeugt wird, auf ungefähr 10 %> oder weniger der Dicke des Materials gehalten. Sonst wird die Härtemessung durch die Unterlage beeinflußt, auf der das Material während der Prüfung ruht.

Die herkömmlichen Härteprüfgeräte enthalten als Eindruckkörper einen Diamanten, dessen Seiten die Form eines Kegelstumpfes aufweisen und dessen Spitze kugelförmig ausgebildet ist, um in das Material einzudringen. Es sind auch Eindruckkörper gebräuchlich, die als vierseitige Pyramide ausgebildet sind, deren Seiten unter einem Winkel von 136° in eine scharfe Spitze auslaufen.

Es ist vorgeschlagen worden, einen spitzen Eindruckkörper in Form einer Pyramide mit vielen Kanten herzustellen, die durch eine Anzahl von flachen Seiten, z. B. durch 12 flache Seiten, gebildet werden, und das Ende dieser Pyramide, wo sich diese Seiten treffen, abzuflachen. Bei diesem bekannten Eindruckkörper schließen die gegenüberliegenden Seiten zwischen sich einen Winkel von 120° ein, während der Abstand quer zu den gegenüberliegenden Seiten des abgeflachten Endes ungefähr 0,040 mm beträgt. Diesem so ausgebildeten Eindruckkörper sagt man nach, daß er beim Eindringen in das zu testende Metall nicht seitlich verschoben wird und daß er leichter in das Metall eindringe.

Es ist ferner ein Eindruckkörper in Form einer vielseitigen Pyramide mit spitz zulaufender Spitze bekanntgeworden, oei der die Vielzahl von Seiten die nötige Maßempfindlichkeit sicherstellen soll.

Bei der Härtemessung sehr dünner Materialien oder Gegenstände, z.B. von Gegenständen, deren Dicke etwa 0,0025 cm beträgt, arbeiten sowohl die beschriebenen Eindruckkörper mit einer kugelförmigen Spitze als auch die vielseitigen Eindruckkörper, die eine große Zahl von konvergierenden schneidenden Kanten aufweisen, nicht zufriedenstellend. Hauptsächlich deswegen, weil diese Eindruckkörper gewöhnlich bis zu einer Tiefe von 10⁰/o der Dicke des Materials in dieses eindringen, falls sie nicht noch weiter eindringen, so daß die Messung dabei durch die Härte der Unterlage beeinflußt wird, auf der das dünne Material ruht. Hinzu kommt, daß die Eindrucktiefe unter der Vorlast übermäßig groß ist, so daß sie den Unterschied in der Dimension begrenzt, der sich beim Eindruck unter der Vorlast und beim Eindruck unter der Hauptlast ergibt. Dieser Unterschied ist nicht mehr groß genug, um eine genaue Ablesung der Materialhärte zu ermöglichen. Diese Unmöglichkeit, genaue Ablesewerte zu erhalten, stellt dann einen besonderen Nachteil dar, wenn die relative Härte von verschiedenen Materialien gemessen werden soll. In manchen Fällen wird das dünne zu prüfende Material tatsächlich von dem Eindruckkörper durchbohrt oder punktiert. Theoretisch kann die Eindringtiefe unter der Vorlast und unter der Hauptlast gesteuert werden, so daß man annehmbare Härtemessungen erhält. In der Praxis kann jedoch die mechanische Prüfvorrichtung nicht so konstruiert werden, daß sie eine Vorlast erzeugt, die schwach genug ist, einen hinreichend großen Unterschied zwischen dem Eindruck unter der Vorlast und dem Eindruck unter der Hauptlast zu gewährleisten, so daß eine genaue Messung der relativen Härte verschiedener Materialien möglich ist.

Um dieses Problem der übermäßigen Eindringtiefe bei Härtemessungen dünner Materialien zu überwinden, ist es allgemein üblich, eine einzige Last bekannter Größe auf den Prüfling wirken zu lassen und dann die seitlichen Abmessungen des Eindrucks zu messen. Ein Vergleich der seitlichen Ausdehnung der Eindrücke auf verschiedenen Materialien kann dann zur Bestimmung der Härteunterschiede von einem bekannten Wert verwendet werden.

Aufgabe der Erfindnung ist es, einen Diamant-Eindruckkörper der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der die Härtemessung sehr dünner Materialien nach der Vorlast/Hauptlast-Methode ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Eindruckkörper eine abgeflachte Spitze besitzt, deren Ebene sich senkrecht zu der ver-

tikalen Achse der Pyramide erstreckt und eine qua- Eindruckkörpers ist zu einer flachen Oberfläche 5

dratische Form mit einer Seitenlänge von etwa abgeschliffen.

U,02mm aufweist. _{wie ώε Fig 2} zeigt, ist die ebene Oberfläche 5

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ein- quadratisch ausgebildet, und sie liegt in einer Ebene

druckkörper ist die in dem dünnen Material er- 5 senkrecht zur Längsachse A-A. des Gehäuseaufbaus,

zeugte Eindrucktiefe auf V™ der Dicke des Materials Die Größe der ebenen Oberfläche nähert sich dem

begrenzt, so daß die Härte der Unterlage die Mes- Wert, bei dem die geringste Eindrucktiefe unter der

sung nicht beeinflußt. Außerdem erze-.igt der Ein- Wirkung der Vorlast in die Materialien auftritt, de-

druckkörper unter der Wirkung der Vorlast einen ren Härte gemessen werden soll. Für die Messung

Eindruck, der hinreichend klein ist, so daß der Un- io von Materialien, deren Härtewert zwischen B 40 bis

terschied zwischen dem Eindruck unter der Vorlast C 70 der Rockwell-Skala liegen, beträgt die Länge

und dem Eindruck unter der Hauptlast groß genug einer Seite der ebenen Fläche vorteilhafterweise un-

!?*" ?,^ine §^eriaue Messung der Härte des Materials gefähr 0,020 mm.

durchzuführen, ohne die Empfindlichkeit der Härte- Der erfindungsgemäße Eindruckkörper ist zur prüfvorrichtungen bei der Messung der relativen X5 Härtemessung dünner Materialien geeignet. Der Aus-Härte verschiedener Materialien zu verringern. Die druck dünnes Material soll dünne Oberflächen, dün-Genauigkeit der Messungen dünner Materialien mit nes Schichtmaterial, z.B. Aluminiumfolien, und alleinem erfindungsgemäßen Härteprüfgerät ist im we- gemein solche Materialien umfassen, bei denen die seitlichen die gleiche, wie die Genauigkeit bei der Gefahr besteht, daß der Eindruckkörper unter der Härtemessung dicker Materialien mit einem her- 20 Wirkung der Vorlast und der Hauptlast übermäßig kömmlichen, zugespitzen Eindruckkörper. tief eindringt.

Vorteile und Merkmale der Erfindung werden in Bei der Härtemessung dünner Materialien mit dem der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeich- erfindungsgemäßen Eindruckkörper wird zunächst nungen erläutert. Ein Ausführungsbeispiel der Erfin- eine Vorlast von 50 bis 80 ρ verwendet, um einen erdung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgen- 25 sten Eindruck in dem Material zu erzeugen. Danach den naher beschrieben. Es zeigt _wird vorteilhaft eine Hauptlast von etwa 1000 ρ ver-

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen wendet, um einen tieferen Eindruck in dem Material

Eindruckkörpersund _{zu erzeU}gen, und der Unterschied der beiden Ein-

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Unterseite des er- drucktiefen wird gemessen und interpoliert, damit

findungsgemäßen Eindruckkörpers. 30 man die gewünschte Härtemessung erhält. Wenn die

In der F i g. 1 ist ein erfindungsgemäßer Eindruck- flache Oberfläche des Eindruckkörpers auf den dünkörper 1 in herkömmlicher Art in einer Ausneh- nen Prüfling drückt, wird die Eindrucktiefe innerhalb mung 2 befestigt, die in einem Gehäuse 3 vorgesehen der annehmbaren Grenzen gehalten, so daß Härteist. Der Eindruckkörper weist vier ebene Seiten 4 messungen verschiedener Materialien mit einer Empauf, die in Form einer Pyramide angeordnet sind. 35 findlichkeit durchgeführt werden können, die mit der Der zwischen einander gegenüberliegenden Seiten herkömmlicher Härteprüfvorrichtungen vergleichbar eingeschlossene Winkel beträgt 136°. Die Spitze des ist, welche die Härte dickerer Materialien prüfen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Diamant-Eindruckkörper zur Härtemessung an Materialien mit einer sehr geringen Dicke in der Größenordnung von wenigen Hundertstel Millimetern (Viooo Inch), dessen Endabschnitt die Form einer vierseitigen Pyramide hat, deren einander gegenüberliegende Flächen einen Winkel von etwa 136° einschließen, dadurch ge-io kennzeichnet, daß der Eindruckkörper (1) eine abgeflachte Spitze (5) besitzt, deren Ebene sich senkrecht zu der vertikalen Achse der Pyramide erstreckt und eine quadratische Form mit einer Seitenlänge von etwa 0,02 mm aufweist.