DE2845726C2 - Brinell-Härteprüfgerät - Google Patents

Description

a) die Einrichtung (5) zur Messung des Eindruckdurchmessers eine Sonde (22) trägt, die in Richtung der Eindringkörperachse beweglich und

b) mit einem Geber der Sondenlagen verbunden ist, äer bei Senkung der Sonde um eine vorgegebene Größe die impulse einer impuisquelle (24) stabilisierter Frequenz zu einem Impulszähler (25) durchläßt.

2. Brinell-Härteprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Eindringkörper (21) und Sonde (22) in einen Schlitten (19) eingebaut sind, der in einer Führung (20) parallel zur Prüflingsoberfläche verschieblich ist und die Führung (20) an der Spindel (10) des Härteprüfgeräts befestigt ist.

3. Brinell .Härteprüfgerät nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, Haß die Verschiebung des Schlittens (19) durch einen Synchronmotor (28) erfolgt, der gespeist wird von 4er die Meßstrecke festlegenden Impulsquelle (24/ stabilisierter Frequenz.

4. Brinell-Härteprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde in einen Schlitten eingebaut ist, der in einer Führung parallel zur Prüflingsoberfläche verschieblich ist, und die Führung im Austausch gegen den Eindringkörper an der Spindel des Härteprüfgeräts befestigt ist.

5. Brinell-Härteprüfgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sonde (22) und Geber (23) am Schlitten (19) über ein Gleitstück (33) befestigt sind, das parallel zur Achse des Eindringkörpers (21) verschieblich ist und einen Anschlag (34) trägt, der bei der Querbewegung des Schlittens (19) mit der Oberfläche des Prüflings (3) zusammenwirkt.

6. Brinell-Härteprüfgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (34) am Gleitstück (33) drehbar um einen Bolzen (37) befestigt ist.

7. Brinell-Härteprüfgerät nach Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag von zwei Rollen (35, 36) gebildet ist, die symmetrisch beiderseits der Sondenachse in einem Abstand liegen, der die Hälfte des kleinsten zu messenden Eindruckdurchmessers nicht übersteigt.

8. Brinell-Härteprüfgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagrollen (35, 36) die Oberfläche des Prüflings (3) auf einer gemeinsamen Linie berühren, auf der auch der Berührungspunkt der Sondenspitze liegt und die rechtwinklig zur Verschiebungsrichtung des Schlittens (19) verläuft.

9. Brinell-Härteprüfgerät nach Ansprüchen 7 und

8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbmesser der Anschlagrollen und der Halbmesser der Sondenspitze einander gleich sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein

Brinell-Härteprüfgerät, mit dem die Härte vonusenmetallen, beispielsweise von Stahl oder Gußeisen, an Proben bzw. Werkstücken bestimmt wird. Eine solche Härtebestimmung nach Brinell läuft bekanntlich darauf hinaus, daß man die Fläche eines Eindrucks bestimmt, der im Prüfstück mittels eines kugelförmigen Eindringkörpers erzeugt wurde.

Meist wird der Flächeninhalt des Eindrucks durch die Messung seines Durchmessers nach dem Entfernen des Eindringkörpers ermittelt oder es wird zur Bestimmung der sogenannten relativen Brinellhärte über die Eindruckfläche nach der Eindrucktiefe unter der Wirkung der vollen Prüflast oder nach teilweiser Verringerung derselben geurteilt.

Die Bestimmung des Eindruckmessers durch eine Bedienungsperson visuell mit Hilfe optischer Mittel ist arbeitsaufwendig und es treten subjektive Fehler infolge der physiologisch bedingten Ermüdung der Bedienungsperson auf.

Zur Beseitigung der genannten Nachteile wurden sogenannte fotometrische Meßverfahren geschaffen, mit denen die Automatisierung und Objektivierung des Meßvorgangs gelingt. So ist beispielsweise aus der DE-PS 7 21 918 ein Härteprüfgerät bekannt, das eine Prüfkrafteinrichtung aufweist, die die Prüfkraft über eine Spindel auf einen Eindringkörper überträgt, der in den Prüfling unter Erzeugung eines Eindrucks eindringt, wobei eine Einrichtung zur Messung des Eindruckdurchmessers vorgesehen ist, die zur Querbewegung über den Eindruck hinweg eingerichtet ist und bei Anfang und Ende der Eindruckübeiquerung elektrische Impulse zur Festlegung der Meßstrecke erzeugt.

Bei dieser bekannten Ausbildung ist die Einrichtung zur Messung des Eindruckdurchmessers ein Selenzel-Ienphotometer, auf den durch einen Spalt das von der beleuchteten Prüflingsoberfläche reflektierte Licht fällt und der quer zum Eindruck über diesen hinweg bewegt wird. Die dabei registrierte Änderung der Flächenhelligkeit wird als Marke für den Anfang und das Ende der Meßstrecke genommen.

Bei diesem Gerät ist nachteilig die nicht immer ausreichende Genauigkeit wegen der unscharfen Eindruckgrenze und deren teilweise Verzerrung durch das optische System. Insbesondere bei Werkstoffen mit niedrigem Oberflächenreflexionsfaktor ist die Messung des erzeugten Eindrucks wegen der fehlenden scharf ausgeprägten Helligkeitsgrenze des Eindrucks erschwert bzw. unmöglich.

Wie die Länge der Meßstrecke und damit der Eindruckdurchmesser zu bestimmen ist, ist in dem genannten Patent nicht gesagt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde* ein Gerät zur Härteprüfung durch Messung eines Eindruckdurchmessers zu schaffen, mit dem die Gewinnung einer objektiven Information über den Durchmesser unmittelbar von der Oberfläche des Prüfstücks ohne Hilfe β5 einer Bedienungsperson möglich ist. Der Meßvorgang soll sich gut zur Automatisierung eignen.

Ausgehend von der vorstehend betrachteten bekannten Ausbildung wird die gestellte Aufgabe erfindungsge-

maß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Messung des Eindruckdurchmessers

a) eine Sonde trägt, die in Richtung der Eindringkörperachse beweglich und s

b) mit einem Geber der Sondenlagen verbunden ist, der bei Senkung der Sonde um eine vorgegebene Größe die Impulse einer Impulsquelle stabilisierter Frequenz zu einem Impulszähler durchläßt.

IO

An sich ist aus der DE-AS 13 03 814 eine Meßeinrichtung zur Messung von Vertiefungen in Werkstückoberflächen bekannt, bei der ein mechanischer Taster auf einen Übertrager wirkt, der mit einer !mpulsquelle verknüpft ist Hier geht es jedoch nicht um die Messung von Eindruckdurchmessern be> der Härteprüfung und die Impulsquelle hat auch eine ganze andere Aufgabe, nämlich die, periodische Maximalsignale, wie sie z. B. bei Drehriefen auftreten, zu unterdrücken.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Brineli-Härteprüfgeräts kann die Messung des Durchmessers des Eindrucks bei der Härtebestimmung von Eisenmetallen nach Brinell automatisiert werden, und zwar sowohl bezüglich der zulässigen Festlegung von Anfang und Ende der Meßstrecke als auch der Entfernung zwischen diesen beiden Punkten. Die Tätigkeit einer Bedienungsperson wird weitgehend entbehrlich und es werden objektive und genaue Informationen über den Eindruckdurchmesser gewonnen.

Zweckmäßigerweise sind der Eindringkörper und dip Sonde in einen Schlitten eingebaut, der in einer Führung parallel zur Prüflingsoberfläche verschieblich ist und die Führung ist an der Spindel des Härteprüfgeräts befestigt Bei dieser Ausbildung wird auf die einfachste Weise die Verschiebung des Schlittens in der zur Achse des Eindringkörpers senkrechten Richtung gewährleistet und erreicht, daß die Verschiebungsbahn der Sondenspitze den erzeugten Eindruck längs dessen Durchmessers überquert. Dadurch wird die Entstehung eines systematischen Fehlers ausgeschlossen, der damit zusammenhängt, daß die Verschiebungsbahn der Sondenspitze mit dem Durchmesser des erzeugten Eindrucks nicht zusammenfällt.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Verschiebung des Schlittens durch einen Synchronmotor erfolgt, der gespeist wird von der die Meßstrecke festlegenden Impulsquelle stabilisierter Frequenz. Dann haben Frequenzschwankungen keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit.

Vorteilhafterweise ist die Sonde in einen Schlitten eingebaut, der in einer Führung parallel zur Prüflingsoberfläche verschieblich ist, wobei die Führung im Austausch gegen den Eindringkörper an der Spindel des Härteprüfgeräts befestigbar ist. Das Vorhandensein von abnehmbaren Führungen ermöglicht die Anordnung der Einrichtung zur Messung des Eindruckdurchmessers an jedem schon hergestellten Härteprüfgerät.

Zweckmäßigerweise sind Sonde und Geber am Schlitten über ein Gleitstück befestigt, das parallel zur so Achse des Eindringkörpers verschiebbar ist und einen Anschlag trägt, der bei der Querbewegung des Schlittens mit der Oberfläche des Prüflings zusammenwirkt. Diese Ausführung gewährleistet die Nullage des Gebers auch bei der Verschiebung der Sonde über eine zur Verschiebungseinnchtung des Schlittens nicht parallele Oberfläche des Prüflings sowie beim Übergang der Sonde von der undeformierten Prüflingsoberfläche auf den aufgewölbter Werkstoff um den Eindruck herum. Dies verringert den Fehler beim Messen der Eindruckdurchmesser, da die Aufwölbung des Prüflingswerkstoffs um den Eindruck herum bei aufeinanderfolgenden Prüfungen von Proben mit verschiedenen Eigenschaften eine Zufallsgröße darstellt, die sich nicht berücksichtigen läßt, beispielsweise durch Einführung einer Korrektur.

Der Anschlag ist zweckmäßigerweise von zwei Rollen gebildet, die symmetrisch beiderseits der Sondenachse in einem Abstand liegen, der die Hälfte des kleinsten zu messenden Eiridruckdurchmessers nicht übersteigt. Dann bleibt die Nullage des Gebers beim Übergang der Sonde von der undeformierten Oberfläche auf die aufgewölbte Oberfläche um den Eindruck herum praktisch beibehalten, während bei einem größeren Abstand der Rollen die Gefahr besteht, daß diese nur über den Wulsthang gleiten, was eine beträchtliche Abweichung der Nullage des Gebers und demzufolge einen beträchtlichen Meßfehler hervorrufen würde.

Ebenfalls zur Vermeidung von Meßfehlern sollen die Anschlagsrollen die Oberfläche des Prüflings auf einer gemeinsamen Linie berühren, auf der auch der Berührungspunkt der Sondenspitze liegt und die rechtwinklig zur Verschiebungsrichtung des Schlittens verläuft.

Schließlich ist es zweckmäßig, wenn die Halbmesser der Anschlagrollen und der Halbmesser der Sondenspitze einander gleich sind, weil dann praktisch eine unveränderte Nullage des Gebers beim Übergang der Sonde und der Anschlagrollen von der undeformierten Oberfläche des Prüfstücks auf den Wulst des Prüfstückwerkstoffs um den Eindruck herum gewährleistet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Brinell-Härteprüfgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es ze.gt

Fig. 1 schematische Darstellung des Brinell-Härteprüfgeräts mit einer Einrichtung zur automatischen N/essung des Eindruckdurchmessers;

F i g. 2 perspektivische teilweise geschnittene Darstellung einer ersten Ausführungsform der Einrichtung zur automatischen Messung des Eindruckdurchmessers;

Fig.3 eine zweite Ausführungsform der Einrichtung zur automatischen Messung des Eindruckdurchmessers;

Fig.4 das elektrische Blockschema der Einrichtung zur Ablesung und Registrierung des Meßergebnisses.

Das in F i g. 1 dargestellte Brinell-Härteprüfgerät hat eine Prüfkrafteinrichtung 1, eine Vorrichtung 2 zum Positionieren eines auf Härte zu prüfenden Prüflings 3 und einen Antrieb 4 der Prüfkrafteinrichtung. Hinzukommt eine besondere Einrichtung 5 zur automatischen Messung des Eindruckdurchmessers, die aus einem mechanischen 'Teil und einem elektronischen Teil besteht. Der letzere ist in einem Pult 6 angeordnet, das am Gehäuse 7 des Härteprüfgeräts befestigt ist, an welchem auch ein Anschlag 8 angeordnet ist.

Die Prüfkrafteinrichtung 1 hat einen Hebel 9, der sich auf eine Prüfkfaftspindel 10 stützt, und eine Lastaufhängung 11 mit einem Salz von Gewichtin, die die Erzeugung einer bestimmten Eindruckkraft gewährleisten.

Die Vorrichtunr 2 zum Positionieren des Prüflings 3 enthält eine Hubschraube 12, ein Handrad 13 und einen Tisch 14, auf dem der Prüfling aufgelegt wird.

Zur Prüfkrafteinrichtung gehört noch ein Antrieb 4, z. B. in Form eines von einem Motor 16 angetriebenen

Schneckengetriebes, auf dessen Ausgangswelle ein Nocken angebracht ist. der die hin- und hergehende Verschiebung eines Stößels 15 bewirkt. Vor der Erzeugung des Eindrucks ist der Stößel 15 in seine obige Endlage ausgeschoben und hält über eine Stange 17 den Hebel 9 mit der Spindel 10 in der Ausgangsstellung.

Die Einrichtung 5 zur automatischen Messung des Eindruckdurchmessers ist am vorderen Ende der Spindel 10 mit Hilfe einer Mutter 18 befestigt. Sie kann an sich auch am Gehäuse des Geräts oder an einer mit dem Härteprüfgerät nicht verbundenen Konstruktion befestigt sein, aber ihn· Befestigung an der Spindel ist vorzuziehen.

Der mechanische Teil der Einrichtung 5 h;it in der Ausbildung gem. F i g. 2 einen Schlitten 19. der in Führungen 20 in eine zur Achse der Spindel 10 senkrechten Ebene gleitet. Der Schlitten 19 trügt einen kugelförmigen Eindringkörper 21. eine in Richtung der qiiellc 24 stabilisierter Frequenz in Tätigkeit gesetzt, wobei die von ihr erzeugte Frequenz so eingestellt wird, daß einem Impuls eine bestimmte Verschiebung des Schlittens 19 entspricht. Beispielsweise kann bei einer Vcrschicbungsgcschwindigkeit des Schlittens 19 von 10 mm/sek diese Frequenz I0⁴ Hz betragen, so daß ein Impuls einer Schlittenverschiebung von 0,001 mm entspricht. Bei einer Schlittengeschwindigkcit von 3,285 mm/sek kann diese Frequenz 3285 Hz betragen,

ίο so daß einem Impuls ebenfalls eine Schliltenvcrschiebung von 0.001 mm entspricht.

Die Arbeit mit dem beschriebenen Urinclll lärtcprüfgerät geh; auf die folgende Weise vor sich. Der Prüfling 3 wird auf den Tisch 14 gelegt und mit Hilfe des Handrads 13 an den Anschlag 8 angedrückt. Hierbei bleibt zwischen der Ebene, die zur Erzeugung des Eindrucks bestimmt ist, und der Spitze des kugelförmigen Eindringkörpers ein etwas größerer Spalt als die

f*iriHrinajcörnrrjirh$p bc^C⁰! IcI¹C Soⁿ⁽^ ^? iinH ρ inn η rrrAtttm/icrlifhf* WiiUlhilrliina

Geber 23 der vertikalen Verschiebungen der Sonde 22.

Der elektrische Teil der Einrichtung zur automatischen Messung des Einclriickdiirchmcssers hat eine regelbare Impulsquelle 24 stabilisierter Frequenz und einen Impulszähler 25. /wischen die ein Relais 26 geschaltet ist, das vom Geber 2λ der vertikalen Verschiebungen der Sonde 22 gesteuert wird.

Die gegenseitige Lage der Führungen 20 und der Sonde 22 muß eine solche sein, daß bei der Bewegung des Schlittens 19 eine Verschiebung der Spitze der Sonde 22 in einer Richtung folgt, die durch die Spitze der Sonde 22 und die Achse des kugelförmigen Eindringkörpers 21 geht, d. h. daß die Spitze der Sonde 22 den erzeugten Eindruck längs dessen Durchmessers überquert. Der an den Führungen 20 befestigte Antrieb 27 gewährleistet die Verschiebung des Schlittens 19 mit gleichbleibender Geschwindigkeit dank der Anwendung z. B. eines .Synchronmotors 28. der über Zahnräder 29 und 30 die Drehung auf eine Triebspindel 31 überträgt, die mit einer .Schwindebohrung im Schlitten 19 zusammenwirkt. Wenn der Synchronmotor 28 von der Impulsquelle 24 bzw. mit einer von dieser abgeleiteten Frequenz gespeist wird, so besteht ein fester Zusammenhang zwischen der Zahl der Impulse und dem Verschiebungsweg des Schlittens.

Das Gehäuse des Gebers 23 ist am Schlitten befestigt und stützt sich mit seinem Meßstift 32 auf die Sonde 22. Als Geber 23 der vertikalen Verschiebungen der Sonde 22 kann beispielsweise ein Elektrokontaktgeber oder ein Geber eines anderen Typs verwendet werden, der das Schließen des Stromkreises zwischen der Impulsquelle 24 stabilisierter Frequenz und dem Impulszähler 25 gewährleistet.

Die Nullagc des Gebers 23 muß einer solchen Lage der Sonde 22 entsprechen, bei der die Spitze der Sonde 22 die undeformierte Oberfläche des Prüflings nach dessen Andrücken an den Anschlag 8 berührt. Die Auslösung des Gebers 23. die die Schließungen des elektrischen Kreises zwischen der Impulsquelle stabilisierter Frequenz und dem Impulszähler bewirkt, erfolgt dann bei einer Bewegung der Sonde 22 in Richtung der Oberfläche des Prüflings 3. An den Führungen 20 sind nicht gezeigte Endschalter angebracht, die den Hub des Schlittens 19 begrenzen.

In der Ausgangsstellung des Schlittens 19, in der der Eindruck erzeugt wird, fällt die Achse des kugelförmigen Eindringkörpers 21 mit der Achse der Spindel 10 zusammen.

Vor der anschließenden Messung wird die Impulsum den Eindruck herum beim Eindringen des kugelförmigen Eindringkörpers.

Der Antrieb 4 der Prüfkrafteinrichtung 1 wird in Tätigkeit gesetzt, so daß der Stößel 15 mit der Stange 17 sich senkt und der Hebel 9 nach unten schwenkt.

Dadurch wird die Spindel 10 nach unten gedrückt und bei Berührung des kugelförmigen Eindringkörpers mit der Oberfläche des Prüflings setzt der Anstieg der l'rüfkraf' ein. Beim Ablösen der Stange 17 vom Hebel 9 ist die volle Priifkraft erreicht und wird die vorgcschriebene Zeitspanne gehalten. Danach wird die Prüfkraft vom kugelförmigen Eindringkörper wieder weggenommen und der Motor 16 abgestellt.

Anschließend wird der Motor 28 des Antriebs des Schlittens 19 eingeschaltet und dieser fängt an, sich in den Führungen 20 so zu verschieben, daß die Spitze der Sonde 22 sich dem erzeugten Eindruck nähert. Bei weiterer Bewegung des Schlittens 19 erreicht die Sonde

22 den Rand des Eindrucks und bei der Überquerung der Grenze dieses Eindrucks senkt sie sich etwas auf die Oberfläche des eigentlichen Eindrucks, wobei der Geber

23 anspricht, unter dessen Wirkung die Relaisschaltung 26 ausgelöst und der Stromkreis zwischen der Impulsquelle 24 stabilisierter Frequenz und dem Impulszähler 25 geschlossen wird.

Im Impulszähler beginnt die Zählung der Impulse, deren jedem eine bestimmte Strecke der Schlittenverschiebung, z. B. 0.001 mm entspricht. Das Speichern der Impulse im Zähler 25 dauert so lange an, bis die Sonde

22 den gegenüberliegenden Rand des Eindrucks so überschreitet Hierbei kommt der Geber 23 in die Nullage. das Relais 26 sperrt wieder und die Impul.^.der Impulswelle 24 kommen nicht mehr zum Impulszähler

23 durch. Die Anzahl der im Impulszähler 25 gespeicherten Impulse ist mithin proportional der Größe des Eindruckdurchmessers.

Die Arbeitsgenauigkeit des in Fig.2 gezeigten Geräts kann durch das Nichtsenkrechtstehen der Werkstückoberfläche zur Achse des Eindringkörpers nachteilig beeinflußt werden, d. h. es ist erforderlich, daß die zu prüfende Oberfläche streng parallel zur Verschiebungsbahn der Spitze des kugelförmigen Eindringkörpers ist In der Praxis aber kann die Normale zur Prüflingsoberfläche eine ganze verschiedene Lage einnehmen. Außerdem entstehen während der Erzeugung der Eindrücke um diese herum Wülste aus deformiertem Werkstoff, wodurch die Eindruckgenze sich über die ursprünglich undeformierte Oberfläche des Prüfstücks anhebt Bei Verwendung des Härteprüfge-

räts gemäß Fig. 2 erfolgt dann während der Verschiebung der Sonde 22 über die Prüflingsoberfläche beim Messen der Durchmesser der von den Wulsten umgebenen Eindrücke die Messung nicht eines wahren Durchmessers, sondern es wird ein Wert erhalten, der dem Durchmesser des Eindrucks entspricht, der in der Ebene der ursprünglichen undeformierten Oberfläche des Pr'iiSings liegt.

Die Meßungenauigkeit der Durchmesser von Wülsten umgebenen Eindrücken kann durch Einführung einer konstanten Korrektur vermindert werden. |edoch kann diese McOungcnaiiigkcit trotzdem recht groß bleiben.

In Fig. 3 ist eine Weiterentwicklung des mediansehen Teils eines llärteprüfgeräis dargestellt, die den Einfluß des Nichtsenkrechtstehens der l'rüflingsoberfliiehe zur Achse des Rindringkörpers ausschließt und den Einfluß der Wulstbildung um den Eindruck herum auf Berührungslinien der Stützrollen 35 und 36 mit der Oberfläche des Prüflings in der gleichen Ebene liegen, die zu der durch den Eindruck undeformierten Prüflingsoberfläche parallel liegt. Das Ansprechen des Gebers 23 der vertikalen Verschiebungen der Sonde 22 und damit das Schließen des Stromkreises zwischen der Impiilsquelle 24 stabilisierter Frequenz und dem Impulszähler 25 erfolgt bei einer Verlagerung der Sonde in Richtung zur Prüflingsoberfläche. Wie auch in der Ausbildung nach Fig. 2 sind zur Begrenzung des .Schlillenhiihs F.ndschalter vorgesehen. Hierbei fällt in der Ausgangsstellung lies Schlittens 19. in der der Eindruck erzeugt wird, die Achse des kugelförmigen Eindringkörpers 21 mit der Achse der Spindel 10 zusammen.

Das Gerät hat ein (nicht gezeigtes) Hubwerk, mittels dessen in der Ausgangsstellung des Schlittens 19 vor der Erzeugung des Eindrucks das Gleitstück 33 mit dem

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scrs erheblich verringert.

Auch bei dieser Ausbildung ist ein Schlitten 19 vorhanden, der in den Führungen 20 in einer zur Achse der Spindel 10 rechtwinkligen Ebene gleitet. An diesem Schlitten 19 ist der kugelförmige Eindringkörper 21. ein in Richtung der Spindelachse bewegliches Gleitstück 33 mit Anschlag 34, die Sonde 22 und der Geber 2i der vertikalen Verschiebungen der Sonde 22 angebracht. Der elektrische Teil dieses Geräts ist analog dem elektrischen Teil des Geräts gemäß F i g. 2.

Die Sonde 22 (Fig. 3) ist am Gleitstück 33 derart angel acht, daß die Spit/c der Sonde und die Berührungslinien der den Anschlag 34 bildenden Stützrollen 35 und 36 mit dem Prüfling in einer Ebene liegen, die zur Verschiebungsrichtung des Schlittens 19 senkrecht ist. Dabei sind die einander nächsten Punkte der Berührungslinien der Stützrollen 35 und 36 mit der Oberfläche des Prüflings in einem Abstand gelegen, der kleiner als der kleinste zu messende Eindruckdurchmesser ist, und die am weitesten entfernten Punkte der Berührungslinien der Stützrollen 35 und 36 mit der Oberfläche des Prüflings liegen in einem Abstand, der größer als der größte zu messende Eindruckdurchmesser ist.

Der Anschlag 34 ist am Gleitstück 33 drehbar um einen Bolzen 37, dessen Achse parallel zur Verschiebungsrichtung des Schlittens 19 verläuft. Dadurch bleibt die Nullage des Gebers 23 erhalten, auch wenn die Sonde 22 über eine Oberfläche bewegt wird, die in oder quer zur Verschiebungsrichtung des Schlittens 19 geneigt ist.

Die gegenseitige Lage der Führungen 20 und der Sonde ist eine solche, daß bei der Bewegung des Schlittens 19 die Verschiebung der Spitze der Sonde 22 über die Oberfläche des Prüflings in einer Ebene erfolgt, die durch die Spitze der Sonde 22 und die Achse des Eindringkörpers geht, d. h. daß die Sondenspitze den erzeugten Eindruck längs dessen Durchmessers überquert

Der an den Führungen 20 befestigte Antrieb 27 gewährleistet die Verschiebung des Schlittens 19 ebenso wie bei der Ausbildung gemäß F i g. 2 mit gleichbleibender Geschwindigkeit. Das Gehäuse des Gebers 23 der vertikalen Verschiebungen der Sonde 22 ist im Gleitstück 33 befestigt, und der Meßstift 32 des Gebers 23 stützt sich auf die Sonde 22. Die Nullage des Gebers 23 entspricht einer solchen Lage der Sonde 22 und des Gleitstücks 33 mit dem Anschlag 34, bei welcher der Berührungspunkt der Spitze der Sonde 22 und die daß beim Eindringen des Euulringkörpers keine Berührung /wischen der Prüflingsoberfläche mit der Spitze der Sonde 22 und den Stützrollen 35 und 36 vorhanden ist.

Der Betrieb ties vorstehend beschriebenen Geräts gemäß F i g. J geht folgenderweise vor sich:

Nach dem Einschalten des Motors 28 fängt der Schlitten 19 an. sich in den Führungen 20 so zu verschieben, daß die Spitze der Sonde 22 sich dem erzeugten Eindruck nähert. Hierbei wird das Gleitstuck 33 mit dem Anschlag 34 und der Sonde 22 solcherweise gesenkt, daß die Spitze der Sonde 22 und die Stützrollen 35 und 36 sich auf die Oberfläche des Prüflings absenken, die durch die Wulstbildung um den Eindruck herum nicht deformiert ist, wobei die Nullage des Gebers 23 der vertikalen Verschiebungen der Sonde 22 eingestellt wird. Dabei ist die Verbindung zwischen der Impulsquelle 24 stabilisierter Frequenz, und dem Impulszähler 25 unterbrochen; die Anzeigen am Impulszähler sind gelöscht.

Bei der weiteren Bewegung des Schlittens 19 erfolgt der Übergang der Spitze der Sonde 22 und der Stützrollen 35 und 36 von der undeformierten Oberfläche des Prüflings auf den Wulst, der um den Eindruck herum beim Eindringen des kugelförmigen Eindringkörpers gebildet wurde. Die Nullage des Gebers 23 ändert sich dabei praktisch nicht, da gleichzeitig mit dem Aufgleiten der Sonde 22 auf die aufgewölbte Oberfläche um den Eindruck herum das Gleitstück 33 mit dem Geber 23 sich mittels des Anschlags 34 hebt, der mit seinen Stützrollen 35 und 36 gleichfalls auf die aufgewölbte Oberfläche in unmittel-, bai er Nähe des Berührungspunktes der Sonde 22 mit der aufgewölbten Oberfläche aufgleitet. Bei der weiteren Verschiebung des Schlittens 19 wird die Sonde 22 an den Rand des Eindrucks herangeführt und bei der Überquerung der Eindruckgrenze auf die Oberfläche des eigentlichen Eindrucks etwas abgesenkt, während gleichzeitig die Stützrollen 35 und 36 weiter auf der oberen Kammlinie der Werkstoffaufwölbung um den Eindruck herum gleiten.

Beim Senken der Sonde 22 nach Überschreiten der Kammlinie der Aufwölbung um den Eindruck herum erfolgt die Auslösung des Gebers 23 der vertikalen Verschiebungen der Sonde 22, das Relais 26 wird ausgelöst, und der Stromkreis zwischen der Impulsquelie 24 stabilisierter Frequenz und dem impulszähler 25 wird geschlossen. Am Impulszähler 25 beginnt die Zählung der Impulse, von denen jeder einer bestimmten

Verschiebung des Schlittens 19, z. B. 0,001 mm entspricht. Diese Zählung und Speicherung der Impulse im Zähler 25 erfolgt so lange, bis die Sonde 22 bei der Bewegung des Schlittens 19 mit gleichbleibender Geschwindigkeit den gegenüberliegenden Rand des Eindrucks übprquert hat. Hierbei kommt der Geber 23 in die Nullage zurück und die Zählung der Impulse hört auf. Die Sui,<me der am Impulszähler 25 gespeicherten Impulse ist dem Eindruckdurchmesser proportional.

Bei der weiteren Verschiebung des Schlittens 19 spricht der Endschalter an. der den Schlitten 19 anhält, den Motor 28 umsteuert und du; Rückwärtsbewegung des Schlittens in die Ausgangsstellung bewirkt. Dieser Rücklauf kann in zwei Betriebsarten erfolgen.

Heim Betrieb in der ersten Betriebsart wird /u Beginn der Bewegung des Schlittens 19 in die Ausgangsstellung das Gleitstück 33 mit dem Anschlag 34 und der Sonde 22 relativ zur Ebene, die durch die Spitze des Eindringkör-

einen Betrag angehoben, der größer als die Tiefe (mit Einbeziehung der Aufwölbung) des größten Eindrucks ist. Das Relais 26 wird sperrend geschaltet und der Schlitten 19 in die Ausgangsstellung zurückgefahren und stillgesetzt, wenn die Achse des kugelförmigen Eindringkörpers 21 mit der Achse der Spindel 10 wieder zusammenfällt. Hierbei geschieht also während der Rückbewegung keine weitere Messung.

In der zweiten Betriebsart wird das Gleitstück 33 mit dem Anschlag 34 und der Sonde 22 bei der Rückbewegung nicht angehoben, sondern es erfolgt eine abermalige Messung des Eindruckdurchmessers beim Lauf des Schlittens 19 in die Ausgangsstellung. Hierzu muß der Impulszähler 25 die Ergebnisse der aufeinanderfolgenden Messungen des Eindruckdurchmessers beim Hin- und Rücklauf des Schlittens 19 mitteln, so daß nach der Stillsetzung des Schlittens 19 in der Ausgangsstellung am Impulszähler die durchschnittliche Größe aus den zwei aufeinanderfolgenden Messungen des Durchmessers ein und desselben Eindrucks abgefragt werden kann.

Nach der Ankunft des Schlittens 19 in der Ausgangsstellung wird uer Tisch 14 mit dem auf Hie<em liegenden Prüfling 3 vom Anschlag weggeführt, die geprüfte Probe wird abgenommen, und das Härteprüfgerät kann für weitere Prüfungen eingesetzt werden.

Bei der Anwendung der Einrichtung zur automatischen Messung des Eindruckdurchmessers kann eine Reihe von Faktoren das Meßergebnis beeinflussen. Zu :n Hauptfaktoren gehören der Auslösungshub des Gebers 23, die Halbmessergröße an der Spitze der Sonde 22, eine eventuelle Außermittigkeit der Spitze der Sonde 22 in bezug auf den Durchmesser des erzeugten Eindrucks, die Wulstgröße des Prüflingswerkstoffs um den Eindruck herum und eine gewisse Abweichung der Eindruckgenze von der Wulstkammlinie des Werkstoffs um den Eindruck herum. Hierbei ist die Größe des Halbmessers an der Spitze der Sonde 22 der dominierende Faktor, der die Werte des automatisch gemessenen Durchmessers des erzeugten Eindrucks beeinflußt. Dabei sind die durch die Größe des Halbmessers an der Spitze der Sonde 22 und die Außermittigkeit in bezug auf den Durchmesser des erzeugten Eindrucks und den Auslösungshub des Gebers 23 bewirkten Fehler sys'?matischer Natur ::nd können durch eine automatische Voreinstellung einer konstanten Korrektur am Impulszähler vor jeder

l*I^JJUIIg LSI, I Ut_l\.1l<_lf tfgl TWIU4.II. IVI^ I\UI I V.t^(UI ITIIU vom Hersteller des Härteprüfgeräts vorgegeben und in die technischen Daten des Härteprüfgerätes aufgenommen.

Die Wirkung zufälliger Faktoren führt nur zu Meßungenauigkeiten des Eindruckdurchmessers in zulässigen Grenzen und kann durch mehrfache Messungen ein und desselben Eindrucks vermindert werden.

Mit dem beschriebenen Gerät wurden Genauigkeitswerte in der Größenordnung von ±2,5% für Härten von 100 bis 450 Einh. bei einer Sicherheitswahrscheinlichkeit von 0,925 erhalten, wobei die Arbeitsproduktivität beim Messen ums 10 bis 12fache gegenüber den herkömmlichen Verfahren erhöht wurde. Bei Verwendung entsprechender elektronischer Apparaturen können die Meßergebnisse in verschiedener Form fixiert werden, so beispielsweise in Brinellhärtezahlen, die mit einem Rechner auf der Basis des gemessenen Eindruckdurchmessers berechnet und auf einem Sichtgerät dargestellt bzw. ausgedruckt werden. Beim Einsatz eines Impulszählers mit einem Anzeiger von min- und max-Werten des Eindruckdurchmessers, die das Toleranzfeld markieren, in welchem die gerrüften Werkstücke liegen müssen, um als angenommen zu gelten, lassen sich Signale erzeugen, die angeben, daß das Werkstück zu einer der drei Kategorien »zu weich«, »Normalhärte« oder »zu hart« gehört. Auf diese Weise kann die Meßgenauigkeit beträchtlich erhöht und die Kontrolle der Härte automatisiert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche;

1. Brinell-Härteprüfgerät mit einer Prüfkrafteinrichtung, die die Prüfkrafi über eine Spindel auf einen Eindringkörper überträgt, der in den Prüfling unter Erzeugung eines Eindrucks eindringt, und mit einer Einrichtung zur Messung des Eindruckdurchmessers, die zur Querbewegung über den Eindruck hinweg eingerichtet ist und bei Anfang und Ende der Eindrucküberquerung elektrische Impulse zur Festlegung der Meßstrecke erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß