DE2441928C3 - Materialhärteprüfvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Materialhärteprüfvorrichtung, bei der an einen Prüfling mittels einer Anzahl von Eindringkörpern in Form von parallelen Stäben eine Last angelegt wird und die Eindringkörper mittels eines einzigen Koppelungsgliedes miteinander verbunden sind, das mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist.

Aus der DE-AS 1096643 ist eine Materialhärteprüfeinrichtungder im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Gattung bekannt, bei der zur gleichzeitigen Mitteilung mehrerer Eindrücke in einem einzigen Arbeitsgang mehrere stabförmige Eindringkörper verwendet werden; ferner sind Geräte zur Bestimmung der Gummihärte bekannt, deren Wirkungsweise auf der Messung der Differenz zwischen den Eindringtiefen des Eindringkörpers in den Gummi unter der Einwirkung der Grund- und Kontaktbelastung beruht. Zu solchen Geräten gehören z. B. der Härtemesser nach John, der in der US-PS 2643 545 beschrieben ist, sowie ein sowjetischer Härtemesser zur Bestimmung der Härte in internationalen Binhciten.

Das zuletzt genannte Gerät ist dem in der obengenannten US-Patentschrift beschriebenen Gerät ähnlich. Das Gerät besteht aus einer Andruckplatte, die den Probekörper an den Tisch andrückt, einem Einilrinukörper, der zuerst unter der Einwirkung der Kontaktbelastung und dann unter der Einwirkung dei Grundbelastung eingesenkt wird, und einem Anzeiger, der die Differenz zwischen der Eindringtiefe des Eindringkörpers in den Probekörper unter der Einwirkung der Grundbelastung und der Eindringtiefe unter der Einwirkung der Kontaktbelastung anzeigt. Bei den Prüfungen muß man die Härte mindestens in drei Punkten des zu prüfenden Probekörpers bestimmen, was durch die Inhomogenität des zu prüfenden Materials bedingt ist. In der in- und ausländischen Praxis ermittelt man die Härte gewöhnlich in drei Punkten. Dieser Arbeitsgang ist sowohl mit einem bedeutenden Zeitaufwand wie auch mit der Notwendigkeit verbunden, das arithmetische Mittel aus den Ergebnissen von drei Messungen zu berechnen.

Außerdem bewegen sich im Laufe der Arbeit des bekannten Gerätes die Eindringkörper in zwei Führungsstützen, wobei die dabei entstehende Reibung die Meßfehler vergrößert, was besonders die Ergebnisse bei der Bestimmung der Härte negativ beeinflußt, weil die Meßnorm eine strenge Toleranz vorsieht, die 2 gr beträgt.

Insbesondere ist darauf hinzuweisen, daß bei der Verwendung von bekannten Geräten Schwierigkeiten bei der Gewährleistung der Koaxialität zwischen den Lasten und den Eindringkörpern bestehen, was noch dadurch erschwert wird, daß infolge einer geringen Inhomogenität des Materials der Last deren Schwerpunkt außerhalb der Symmetrieachse derselben, d. h.

JO auch außerhalb der Achse des Eindringkörpers, liegen kann; dadurch kann ein Drehmoment entstehen, das an die Last angelegt wird und in Lagerungen der Eindringkörper zusätzliche Reibungskräfte entstehen läßt.

J5 Zweck der vorliegenden Erfindung ist also die Schaffung eines Gerätes zur Materialprüfung von höherer Präzision, das von den genannten Mängeln frei ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Systern des Anlegens der Last und der Kontrolle der Meßverschiebungen von Eindringkörpern in dem Gerät zu verbessern, um dadurch die durch fremde Einflüsse auf den Eindringkörper - wie Reibung und geknickte Wirkungslinien für die Lastkraft - hervorgerufenen Meßfehler auszuschließen und die Leistung des Prüfungsprozesses zu erhöhen.

Die Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß

a) jeder Eindringkörper mit einem Belastungsbügel verbunden ist, dessen Schwerpunkt sich im Zustand stabilen Gleichgewichts befindet,

b) an jedem Belastungsbügel eine Last in einem Punkt angehängt wird, der niedriger als der Abstützpunkt eines jeden Eindringkörpers auf dem Prüfling mit Bezug auf die Längsachse des Eindringkörpers ist,

c) das mit den Eindringkörpern zusammenwirkende Koppelungsglied sich frei auf alle Eindringkörper abstützt und seine Berührungspunkte mit den Eindringkörpern in einer Ebene liegen.

Durch die erfindungsgeinäßen Maßnahmen wird erreicht, daß bei der vorgeschlagenen Bauart der Elemente zur Übertragung der Prüflast auf den Prüfling bzw. auf die Eindringkörper die Reibung beseitigt

b5 wird und daß bei der Anlage der Lastkraft an den Bügel sich der Bügel selbsttätig in der Weise einstellt, daß die Wirkungslinie der Lastkraft und der Stützpunkt des Bügels bzw. des Eindringkörpers auf dem

Prüfling auch auf einer gemeinsamen Senkrechten befinden, was die Meßgenauigkeit erhöht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist die erfindungsgemäße Matsrialprüfeinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gewicht an jedem Belastungsbügel eines jeden Eindringkörpers auf Haken aufgehängt ist, die einen Kerbeinschnitt haben, in den ein entsprechender Kerbeinschnitt des Belastungsbügels eingreift, wobei die in Berührung miteinander stehenden Scheitel der Kerbeinschnitte in Arbeitsstellung in einer senkrechten Achse liegen, die mit der Längsachse der Eindringkörper übereinstimmt.

Diese Vervollkommnung ist zur Erreichung einer konstruktiv besonders geeigneten Aufhängung der Lasten im Gerät zur Messung der Härte z. B. von Polymermaterialien bestimmt.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele eines Gerätes zur Messung der Härte von Polymermaterialien erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein grundsätzliches Schema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes zur Bestimmung der Härte von Materialien, in dem ein vervollkommnetes System der Aufhängung der Last an dem Eindringkörper verwendet wurde, und

Fig. 2 eine Einheit zur Aufhängung der Last im Gerät der Fig. 1.

Essind drei Eindringkörper 14 (Fig. 1), welche unteneinen kugelförmigen Aufsatz und oben einen Kegel 15 aufweisen, mit einer Hebelstange 16 starr verbunden. Auf dem Kegel ist ein linearer Verschiebungsumsetzer 17 abgestützt, gegen dessen Zentrum der Schenkel des Anzeigers 18 abgestützt ist, welcher am Ständer des Gerätes befestigt ist. Die Hebelstange 16 ist derart konstruiert, daß ihr Schwerpunkt unterhalb des Stützpunktes des Eindririgkörpers 14 an dem zu prüfenden Probekörper 19 liegt, wobei die Massen dieser Hebelstange zu beiden Seiten der Vertikalachse a-a gleich sind. Auf diese Weise wird die Selbsteinstellbarkeütder Hebelstange 16 mit dem Eindringkörper in Veriiikalstellung gewährleistet. Die Hebelstange 16 steht auf dem Probekörper frei und braucht keine Abstützungen. Die Hebelstange 16 wird mittels des Begrenzet'S 20 gegen Drehung um die Achse des Eindiringkörpers gehalten. Der Probekörper 19 wird durch drei Andruckplatten 22 an den Objekttisch 21 angedrückt. Die Gewichte 23 werden an den Hebelstangen 16 auf Haken 24 (Fig. 2) aufgehängt. Beim Anliegen der Kontaktbelastung und nach der Prüfung befinden sich die Gewichte auf einer Bühne 25.

Dais Gerät hat folgende Wirkungsweise Der Objekttisch 2:1 mit einem auf diesem angeordneten Probeköirper 19 wird so lange nach oben bewegt, bis die Eindringkörper 14 aus den kegelförmigen Führungen der Bohrungen des Begrenzers 20 heraustreten. Die Bohrungen, in Draufsicht dargestellt, befinden sich in den Ecken eines gleichseitigen Dreieckes, wodurch die erforderliche Anordnung der Eindringkörper am Probestück gewährleistet wird. Der Probekörper wird mittels der Andruckplatten an den Tisch angedrückt.

Das Gewicht der Eindringkörper 14, der Hebelstangen 16, der Platte 17 und der Druck des Schenkels des Eindringkörpers 18 bilden die Kontaktbelastung. Nachdem die Wirkungszeit der Kontaktbelastung eingestellt ist, wird der Zeiger des Anzeigers auf Null justiert.

Die Gewichte 23 befinden sich auf der Bühne 25. Beim Senken der Bühne nach unten werden die mit Haken 24 versehenen Lasten auf den Hebelstangen

ίο aufgehängt, und unter der Wirkung der Gewichte werden die Eindringkörper in den Probekörper eingesenkt. Die Hebelstangen weisen Ausschnitte auf, deren Form der Form der in Haken vorgesehenen Ausschnitte entspricht; die Ausschnitte sind an der Achse a-a angeordnet und gewährleisten das Anlegen der Gewichte an der Achse der Eindringkörper, wobei sie die Möglichkeit der Drehung der Gewichte ausschließen.

Der Anzeiger 18, der im Zentrum eines gleichseitigen Dreieckes angeordnet wird, in dessen Ecken die Eindringkörper angebracht sind, zeigt das arithmetische Mittel aus der Eindringtiefe eines jeden Eindringkörpers. Nach der Ablesung der Ergebnisse am Anzeiger hebt man die Bühne 25 an; dabei werden die Gewichte 23 gehoben, und die Haken 24 treten aus dem Eingriff mit den Hebelstangen 16 heraus. Dann wird der Tisch 21 gesenkt, die Hebelstangen gehen nieder und gelangen in die Ausgangsstellung in den kegelförmigen Führungen des Begrenzers 20.

Die freie Aufhängung der Gewichte 23 an den Hebelstangen 16 gewährleistet die Anordnung des Schwerpunktes der Lasten an der vertikalen Achse a-a sogar dann, wenn der Schwerpunkt der Last nicht mit dem geometrischen Zentrum derselben zusammenfällt.

J5 Das macht keine Anpassung der Last mehr notwendig, gewährleistet ein unvermeidliches Anlegen des Gewichtes der Last an den Eindringkörper längs der Achse des Eindringkörpers und schließt die Möglichkeit einer Abweichung des Eindringkörpers von der Vertikalen aus, was zu einer Erhöhung der Meßgenauigkeit und zur Senkung der Streuung der Meßergebnisse führt.

Die Erprobungen des Härtemessers ergeben positive Ergebnisse.

Selbstverständlich kann die Erfindung, obwohl sie im Zusammenhang mit deren Anwendung in einem Gerät zur Messung der Härte von Polymermaterialien beschrieben ist, mit Erfolg in beliebigen Geräten und Vorrichtungen verwendet werden, in denen einerseits

so eine gemittelte Verschiebung der Teile der Vorrichtung oder des Fühlgliedes des Anzeigers auf der Grundlage von drei vorhandenen Verschiebungen gewährleistet werden soll, und bei denen es andererseits wünschenswert ist, die Wirkungsfehler der Vorrichtungen unter dem Einfluß eines exzentrischen Anlegens der Lasten oder einer gegenseitigen Reibung der Teile zu beseitigen. Obwohl die gemeinsame Verwendung aller gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Vervollkommnungen die besten Ergebnisse erzielen läßt, ist jede Vervollkommnung im einzelnen auch wertvoll für die Erreichung eines besonderen Zwekkes.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Materialhärteprüfvorrichtung, bei der an einen Prüfling mittels einer Anzahl von Eindringkörpern in Form von parallelen Stäben eine Last angelegt wird und die Eindringkörper mittels eines einzigen Koppelungsgliedes miteinander verbunden sind, das mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) jeder Eindringkörper (14) mit einem Belastungsbügel (16) verbunden ist, dessen Schwerpunkt sich im Zustand stabilen Gleichgewichts befindet,

b) an jedem Belastungsbügel (16) eine Last (23) in einem Punkt angehängt wird, der niedriger als der Abstützpunkt eines jeden Eindringkörpers (14) auf dem Prüfling (19) mit Bezug auf die Längsachse des Eindringkörpers (14) ist,

c) das mit den Eindringkörpern zusammenwirkende Koppelungsglied (2) sich frei auf alle Eindringkörper (14) abstützt und seine Berührungspunkte mit den Eindringkörpern in einer Ebene liegen.

2. Materialhärteprüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gewicht (23) an jedem Belastungsbügel (16) eines jeden Eindringkörpers (14) auf Haken (24) aufgehängt ist, die einen Kerbeinschnitt haben, in den ein entsprechender Kerbeinschnitt des Belastungsbügels (16) eingreift, wobei die in Berührung miteinander stehenden Scheitel der Kerbeinschnitte in Arbeitsstellung in einer senkrechten Achse liegen, die mit der Längsachse der Eindringkörper (14) übereinstimmt.