DE2353711A1

DE2353711A1 - Verfahren zur haertepruefung einer einsatzgehaerteten probe und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2353711A1
Application number: DE19732353711
Authority: DE
Inventors: Malcolm Colin Woodward
Original assignee: Lucas Electrical Co Ltd
Current assignee: Lucas Electrical Co Ltd
Priority date: 1972-10-28
Filing date: 1973-10-26
Publication date: 1974-05-02
Also published as: FR2205192A5

Description

COHAUSZ & FLORACK

PATENTAN WALT S BÜRO 4 DÜSSELDORF SCHUMANN8TH. ΘΤ 235371

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER

The Lucas Electrical Company Limited . 25. Oktober 197J5 Well Street
Birmingham / England

Verfahren zur Härteprüfung einer einsatzgehärteten Probe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung bezieht sich amf ein Verfahren zur Härteprüfung einer einsatzgehärteten Probe und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, 'das Ausmaß der Einhärtung einer .einsatzgehärteten Probe dadurch zu prüfen, daß man eine stelle der einsatzgehärteten Probe freilegt, poliert, ätzt und danndie polierte und geätzte Stelle unter dem Mikroskop untersucht, um die Entfernung vom Probenrand zu erkennen, bei der eine Farbänderung das Ausmaß der Einhärtetiefe anzeigt. Solch ein Verfahren ist nicht nur umständlich, sondern neigt noch dazu im Bezug auf die Einhärtetiefe ziemlich ungenau zu sein, da das Parbempfinden von Person zu Person verschieden ist, was von deren Fähigkeit abhängt, den vorher erwähnten Farbunterschied zu deuten.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Maßnahmen anzugeben, die den Einfluß der vorerwähnten Ermessensents'eheidungen des Prüfers verringern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst,

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bei welchem eine Stelle der einsatzgehärteten Probe unter dem Druckstempel einer Prüfvorrichtung ausgerichtet wird, dann die Härteprüfung durchgeführt wird, wobei an einer Stelle der Probe geprüft wird, die einen vorbestimmten Abstand vom Probenrand hat.

Vorzugsweise wird die vorbeschriebene Prüfung durchgeführt, nachdem der Probenrand unter dem Druckstempel angeordnet ist und die Probe um einen vorbestimmten Abstand vom Probenrand nach innen bewegt worden ist, um die vorbestimmte stelle der Probe unter den Druckstempel der Prüfvorrichtung auszurichten.

Gemäß einem bevorzugten Verfahren entspricht der vorbestimmte Abstand der minimalen Einhärtetiefe, wobei eine weitere Härteprüfung durchgeführt wird, nachdem die Probe um einen weiteren vorbestimmten Abstand verschoben worden ist, so daß sich der Druckstempel über einer Stelle befindet, die der maximalen Einhärtetiefe entspricht. Aufgrund der beiden Prüfergebnisse kann die tatsächliche Einhärtetiefe durch Interpolation ermittelt werden.

Durch das vorbeschriebene Verfahren kann eine Probe leicht geprüft werden, ob die Einsatzhärtung bis zu einer gewünschten Tiefe durchgeführt worden ist» Durch die Verschiebung der Probe um den vorbestimmten Abstand mit einem Feineinstellmechanismus, wie einer Mikrometerschraube, kann man äußerst genaue Ergebnisse erzielen, die weniger von Person zu Person abweichen als ein Prüfverfahren, das auf ParbunterScheidungen beruht.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine Härteprüfvorrichtung mit einem Druckstempel auf, wobei als Einspannmittel für die Probe eine Klemmbacke vorgesehen ist, die über einen Fein-

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einstelimechanismus relativ zum Druckstempel bewegbar ist.

Vorzugsweise ruht die Klemmbacke auf einem Schlitten, der gegenüber einer festen Auflageplatte linear beweglich ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform kann ein mit dem Schlitten bewegbarer Gewindebolzen vorgesehen sein, der über Kiemmuttern am Schlitten derart befestigt ist, daß der Schlitten relativ zum Gewindebolzen verstellbar ist, wobei ferner ein auf den Gewindebolzen wirkender Peineinstellmechanismus vorgesehen ist.

Vorzugsweise ist als Peineinstellmechanismus eine Mikrometereinheit vorgesehen.

In einer alternativen Ausführungsform weist der Feineinstellmechanismus ein innen mit Schraubengewinde versehenes Rad auf, das mit einem feinteiligen Gewinde des Gewindebolzens im Eingriff steht, so daß Drehungen des Rades eine Linearbewegung des Gewindebolzens relativ zum Betätigungsglied einer Meßuhr bewirken, wobei die Linearbewegung des Schlittens an der Meßuhr angezeigt wird.

In einer besonders in der Praxis bewährten Ausführungsform ist zwischen der Klemmbacke und dem Schlitten ein Drehtisch angeordnet, so daß die eingespannte Probe in jede gewünschte Winkelposition zum Schlitten gedreht werden kann.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Härteprüfmaschine in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Fig. 2,

Fig. 4 eine Kopfansicht der Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt gemäß 5-5 der Fig. 2,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung in einer Ausführungsform zum Prüfen von einsatzgehärteten Proben,

Fig. 7 eine Seitenansicht der Fig. 6, Fig. 8 einen Schnitt nach 8-8 der Fig. 6,

Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung der Feineinstellvorrichtung der Vorrichtung gemäß Fig. 6.

Fig. 1 bis 5 zeigen die erste Ausführungsform einer Härteeindruckmeßvorrichtung, wie sie von der Firma Vickers hergestellt *ird. Diese Vorrichtung weist einen Druckstempel oberhalb einer Werkbankoberfläche 11 auf und weiterhin ein optisches Gerät 12, um die Ergebnisse des PrüfVorgangs auszuwerten. Eine Vorrichtung dieser Art gilt als bekannt und soll nicht weiter beschrieben werden. Als Verbesserung zur Härteeindruckmeßvorrichtung von Vickörs weist diese Vorrichtung auf der Werkbankoberfläche 11 eine Auflageplatte 13 auf, die auf der Werkbankoberfläche 11 über ein Paar Klemmbolzen 14 befestigt ist. Weiterhin ist eine von Hand zu betätigende

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Klemmbacke 15 auf einem Schlitten 16 montiert, der in Längsrichtung relativ zu der Auflageplatte 13 verstellbar ist.

Aus Fig. 2 bis 5 erkennt man, daß sich der mit einer Schwalben schwanzf Uhr ung versehene Schlitten 16 in einer Aussparung der Auflageplatte 13 befindet und mittels Rändelmuttern 17 über einen durch den Schlitten 16 führenden Gewindebolzen 18 festgeklemmt ist. Das eine Ende des Gewindebolzens 18 stützt sich gegen einen in der Auflageplatte 13 befindlichen, federbelasteten Bolzen 19 ab, der dazu dient, dem Gewindebolzen elastisch eine Vorspannung gegen einen Gegenbolzen 20 der Mikrometersehraube 21 zu geben, die an der Auflageplatte 13 gegenüber dem Bolzen 19 gelagert ist. Wie Pig. I zeigt, bewirkt somit eine Drehung der Mikrometerschraube 21 in der einen Richtung, daß sich über den Gegenbolzen 20 der Gewindebolzen 18 und somit der Schlitten 16 gegen die Kraft des federbelasteten Bolzens 19 nach links bewegt. Eine Drehung der Mikrometerschraube 21 in entgegengesetzter Richtung bewirkt, daß sich der Gegenbolzen 20 in Richtung vom federbelasteten Bolzen 19 wegbewegt. Diese Bewegung ermöglicht, daß der Gewindebolzen 18, unterstützt durch den federbelasteten Bolzen 19, der Bewegung des Gegenbolzens 20 folgt. So kann der Schlitten 16 in seiner Stellung in Bezug zur Auflageplatte 13 und zum Druckstempel 10 sehr genau, bei entsprechender Betätigung der Mikrometerschraube 21, eingestellt werden. Aus Fig. 3 läßt sich gut erkennen, daß der Schlitten

16 ein Paar nach oben stehende Stifte 22 aufweist, mit denen die Klemmbacken 15» mittels Kiemmuttern 23 (Fig» 1) an dem Schlitten 16 befestigt sind.

Die Funktion der zuvor beschriebenen Vorrichtung ist wie 'folgt:

Eine zu untersuchende, einsatzgehärtete Probe A wird, zur Freilegung eines Abschnittes geschliffen, in die Klemmbacken 15 eingespannt. Diese Probe wird dann mit den Rändelmuttern

17 ausgerichtet und mit der Mikrometerschraube 21 genau

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justiert, so daß eine Kante der Probe A unmittelbar unter dem Druckstempel 10 liegt. Dann wird die Mikrometerschraube 21 so weit gedreht, daß eine Stelle der Probe A, die von der Kante eine vorbestimmte Entfernung hat, unmittelbar unter dem Druckstempel 10 liegt, wobei die besagte vorbestimmte Entfernung wenigstens so groß ist wie die Einhärtetiefe der zu untersuchenden Probe A. Eine Härteeindruckprüfung wird dann an dieser Stelle in bekannter Weise durchgeführt, wobei die Härte mit Hilfe des optischen Gerätes 12 ermittelt wird. Nach diesem Prüfvorgang wird die Mikrometer schraube' betätigt, um die Probe ein weiteres vorbestimmtes Stück zu verschieben, so daß der Druckstempel 10. oberhalb einer Stelle mit einer maximalen vorgeschriebenen Einhärtetiefe liegt. Eine weitere Härteprüfung wird an dieser Stelle durchgeführt und die beiden erhaltenen Härtewerte erlauben es, die tatsächliche Einhärtetiefe durch Interpolation zu bestimmen, wobei die tatsächliche Einhärtetiefe der Tiefe entspricht, bei welcher ein bestimmter Grenzwert erreicht wird.

Die Fig. 6 bis 9 zeigen eine zweite Ausführungsform, ebenfalls mit einer Vickers Härteeindruckmeßvorrichtung mit einer Auflageplatte 13, die mit der Werkbankoberfläche 11 durch ein Paar Bolzen 14 festgeklemmt ist. Ferner befindet sich wiederum mit einer Schwalbenschwanzführung versehener Schlitten 16 in einer Aussparung der Auflageplatte 13» um eine lineare Bewegung zu ermöglichen» wobei in diesem Falle aber eine Platte 31, auf der ein Drehtisch 32 mit einer handbetätigten Klemmbacke 33 ruht, mit dem Schlitten 16 verschraubt ist.

Durch den Schlitten 16 und an diesem mit Rändelmuttern 3^ befestigt, führt ein Gewindebolzen 35, der einen groben mittleren Teil 36 und an einem Ende einen feinen Teil 37' aufweist, 15_S7 U/cm (40 t.p.i.). Wie die Figuren zeigen, sind die Rändelmuttern 3^ mit fättleren Teil 36 des Gewindebolzens 18 verbunden. An seinem anderen Ende liegt der Bolzen 18 gegen den zu betätigenden Bolzen 38 der Meßuhr 39 an, die mit einer Schutzschiene 4l umgeben ist. In Schraubverbindung mit dem Teil 37 des Bolzens 18 befindet sich ein Rad 42, das

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mit einem Schaftteil 43 in einem Nadellager 44 sitzt. Das Nadellager 44 ist im Gehäuse 45 eingepaßt, welches sich wiederum in Schraubverbindung mit dem Ende der Auflageplatte 13 befindet, das der Meßuhr 39 gegenüberliegt. Der Vorteil der oben beschriebenen Ausführung liegt darin, daß die Drehung des Rades 42 eine lineare Bewegung des Gewindebolzens 35 bewirkt, wobei natürlich die Richtung der linearen Bewegung des Gewindebolzens 35 von der Drehrichtung des Rades 42 abhängt. Da der Schlitten 16 an dem Gewindebolzen 35 mit Rändelmuttern 34 befestigt ist, verschiebt eine Drehung des Rades 42 den Schlitten 16 relativ zur Auflageplatte 13 und zum Druckstempel 10. Eine lineare Bewegung des Gewindebolzens 18 wird durch die Meßuhr 39 angezeigt und somit kann die Stellung des Schlittens 16 relativ zur Auflageplatte 13 und zum Druckstempel 10 sehr genau mit einer geeigneten Abstimmung des Rades 42 eingestellt werden.

Fig. 7 zeigt, daß der Drehtisch 32 zwei aufrechtstehende Bolzen 46 aufweist, mit denen die Klemmbacken 15 lösbar auf dem Schlitten 16, unter Verwendung von Kiemmuttern 47, befestigt ist. Weiterhin ist die Platte 31 mit ein Paar Ein-? spannvorrichtungen 48 versehen, die es erlauben, daß der Drehtisch 32 in jeder gewünschten Winkelposition relativ zu der Platte 31 und zum Schlitten 16 gehalten werden kann.

Bei der Durchführung einer Härteprüfung einer einsatzgehärteten Probe wird die Vorrichtung der zweiten Ausführungsform genauso bedient, wie die der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß die Bewegung der von den Klemmbacken 15 gehaltenen Probe durch Drehung des Rades 42 bewirkt wird, anstatt mit der Mikrometerschraube 21, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel.

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Claims

^^ Oktober 1973

1.) Verfahren zur Härteprüfung einer einsatzgehärteten Probe, dadurch gekennzeichnet, daß ein bestimmter Abstand der gehärteten Probe(A)so auf den Druckstempel flO) der Prüfvorrichtung ausgerichtet wird, daß an einer Stelle der Probe (A) geprüft wird, die einen vorbestimmten Abstand vom Probenrand hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ausrichtung des Probenrandes unter den Druckstempel (10) geprüft wird und dann die Probe zur Durchführung der erstgenannten Prüfung um den vorbestimmten Abstand vom Rand nach innen bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abstand der Minitnaleinhartetiefe entspricht und eine weitere Härteprüfung durchgeführt wird, nachdem die Probe um einen weiteren vorbestimmten Abstand, der der Maximaleinhärtetiefe entspricht, verschoben worden ist. -

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder J5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Probe mittels einer Peineinstellung durchgeführt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Druckstempel (10) und Einspannmittel für die Probe, wobei als Einspannmittel eine Klemmbacke (15) vorgesehen ist, die über einen Feineinstellmechanismus relativ zum Druckstempel ■ΊΟ) bewegbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Klemmbacke (15) auf einem Schlitten (16) ruht, der gegenüber einer festen Auflageplatte (13) linear beweglich ist. ·

7- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich-zwischen der Klemmbacke (15) und dem Schlitten (16) ein Drehtisch (32) befindet, der eine Winkelbewegung der Probe relativ zum Schlitten (16) ermöglicht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Schlitten (l6) bewegbarer Gewindebolzen (35) vorgesehen ist, der über Kiemmuttern (3²O am Schlitten (16) derart befestigt ist, daß der Schlitten (l6) relativ zum Gewindebolzen (35) verstellt werden kann, wobei der Feineinstellmechanismus (21, 42-45) auf den Gewindebolzen (35) wirkt. ■

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Feineinstellmechanismus eine Mikrometereinstellung aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Feineinstellmechanismus ein innen mit Schraubengewinde versehenes Rad (42) aufweist, das mit einem feinen Gewindeteil (37) des Gewindebolzens (35) derart im Eingriff steht, daß Drehungen des Rades (42) den Gewindebolzen (35) linear gegen den Bolzen (38) einer Meßuhr (39) bewegen, wobei die Linearbewegung des Schlittens (16) durch die Meßuhr (39) angezeigt wird. ·

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