DE3830815A1 - Method and device for testing hardness - Google Patents

Method and device for testing hardness

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DE3830815A1 DE19883830815 DE3830815A DE3830815A1 DE 3830815 A1 DE3830815 A1 DE 3830815A1 DE 19883830815 DE19883830815 DE 19883830815 DE 3830815 A DE3830815 A DE 3830815A DE 3830815 A1 DE3830815 A1 DE 3830815A1
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Abstract

In a method for testing the hardness of a test body, a hard probe head of predetermined shape being pressed against the test body with a first test force corresponding to a desired test force within a predetermined tolerance range and the resultant impression area being determined, it is proposed that the probe head is first pressed against the test body with a small second test force which is smaller than half the width of the tolerance range of the desired test force, that the probe head is subsequently pressed against the test body with the first test force and the penetration depth resulting from the first test force is measured, the penetration depth into the test body reached by the probe head under the second test force being established as the penetration depth zero point for this measurement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Här­ te eines Prüfkörpers, wobei man einen harten Sondenkopf vorgegebener Form mit einer innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs mit einer Soll-Prüfkraft übereinstimmen­ den ersten Prüfkraft gegen den Prüfkörper drückt und die sich ergebende Eindrucktiefe ermittelt.The invention relates to a method for testing the hardness te of a test specimen, using a hard probe head given shape with one within a given Tolerance range with a target test force presses the first test force against the test specimen and the resulting impression depth determined.

Hierbei können die Proben aus Metall, Kunststoff, Gummi, Keramik oder dergl. bestehen. Der Sondenkopf kann bei­ spielsweise die Form einer "Vickers-Pyramide" haben (Pyramide mit einem Flächenwinkel von 136°) oder die einer Prüfkugel. Die technische Definition des Begriffs "Härte" ist der Widerstand eines Materials gegen das Eindringen eines Körpers aus einem härteren Material. Die Härte ist so verstanden eine Maßzahl für die Verformung, die ein bestimmter Sondenkopf am Prüfkörper erzeugt. Die Verformung besteht aus einem plastischen und einem elastischen Anteil. Der plastische Anteil ist derjenige, der mit den herkömmlichen Verfahren nach Brinnel, Rockwell und Vickers bestimmt wird, unter Vernachlässigung des elastischen Anteils. Dies hat im wesentlichen historische Gründe, da zur Zeit der Einführung dieser Verfahren die damals bekannten Meßmethoden keine andere Auswertung zugelassen haben. Auch werden diese Verfahren überwiegend für Metalle eingesetzt, bei denen der plastische Anteil bei den entsprechenden Messungen ausreichend groß ist. Die Messung erfolgt hier dadurch, daß nach Herstellen des Eindrucks der Sondenkopf abgehoben und die Eindruckober­ fläche vermessen wird. Bei Materialien mit hohem elasti­ schem Verformungsanteil wird mangels eines brauchbaren bleibenden Eindrucks nach der Entlastung seit jeher schon mit einer Härtemessung unter Prüfkraft gearbeitet. Es wird die Eindringtiefe des Sondenkopfes unter der Prüfkraft gemessen, die dann auf Grund der vorgegebenen Sondenkopfform umgerechnet werden kann in Eindruck-Oberfläche. Zur Eindringtiefenmessung wird ein entsprechend genau messendes Tiefenmeßgerät eingesetzt, wobei die Problematik in der Definition des Nullpunkts, d. h. des Beginns der Tiefenmessung liegt. Dieses Problem wird von bekannten Geräten entweder auf die Weise gelöst, daß zunächst eine relativ hohe Vorlast von bis zu 20% der Soll-Prüfkraft aufgebracht wird und nach Aufbringen der Prüfkraft der Nullpunkt über Extrapolation mathematisch ermittelt wird. Bei einer anderen bekannten Ausführungs­ form wird die Prüflast gemäß einer quadratischen Funktion stufenweise aufgebracht und anschließend der Nullpunkt ebenfalls mit Hilfe einer Extrapolationsrechnung ermit­ telt. Bei der Extrapolationsrechnung wird zwangsläufig unterstellt, daß das Verformungsverhalten des Prüfkörpers unterhalb der kleinsten Vorprüfkraft bis zum Nullpunkt das gleiche ist wie im gemessenen Bereich zwischen Vorprüf­ kraft und Soll-Prüfkraft. Es wird also bis zur Oberfläche homogenes Prüfkörper-Material vorausgesetzt.The samples made of metal, plastic, rubber, Ceramics or the like. The probe head can for example have the shape of a "Vickers pyramid" (Pyramid with a surface angle of 136 °) or the one Test ball. The technical definition of the term "hardness" is the resistance of a material to penetration a body made of a harder material. The hardness is thus understood a measure of the deformation that a certain probe head generated on the test specimen. The Deformation consists of a plastic and a elastic portion. The plastic part is the one that with the conventional Brinnel, Rockwell processes and Vickers is determined, neglecting the elastic portion. This is essentially historical Reasons since at the time of the introduction of these procedures then known measuring methods no other evaluation have approved. These procedures are also predominant used for metals in which the plastic part is sufficiently large for the corresponding measurements. The Measurement takes place here in that after the Impression the probe head lifted and the impression above area is measured. For materials with high elasticity The proportion of deformation that is not available is usable lasting impression since the discharge always with a hardness measurement under test force worked. It becomes the depth of penetration of the probe head measured under the test force, which is then due to the  given probe head shape can be converted into Impression surface. A is used for the penetration depth measurement correspondingly accurate depth measuring device used, the problem in the definition of the zero point, d. H. the beginning of the depth measurement. This problem is solved by known devices either in the way that initially a relatively high preload of up to 20% of the Target test force is applied and after applying the Test force of the zero point via extrapolation mathematically is determined. In another known execution the test load becomes a quadratic function gradually applied and then the zero point also determined using an extrapolation calculation telt. The extrapolation calculation is inevitable assumes that the deformation behavior of the test specimen below the smallest pre-test force to zero is the same as in the measured area between the preliminary test force and target test force. So it gets to the surface homogeneous specimen material required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine unmit­ telbare Eindringtiefenmessung ohne Extrapolationsrechnung bei der Härtebestimmung erlaubt.The invention has for its object a method of the type mentioned at the beginning, indicating an immediate Detectable penetration depth measurement without extrapolation calculation allowed when determining hardness.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man den Sondenkopf zuerst mit einer kleinen zweiten Prüfkraft gegen den Prüfkörper drückt, die kleiner als die halbe Breite des Toleranzbereichs der Soll-Prüfkraft ist, daß man an­ schließend den Sondenkopf mit der ersten Prüfkraft gegen den Prüfkörper drückt und die sich aufgrund der ersten Prüfkraft ergebende Eindringtiefe mißt, wobei man für diese Messung die unter der zweiten Prüfkraft vom Sondenkopf erreichte Eindringtiefe in den Prüfkörper als Eindringtiefen-Nullpunkt festlegt. This problem is solved by having the probe head first with a small second test force against the Test specimen presses that is less than half the width of the Tolerance range of the target test force is that one then close the probe head with the first test force presses the test specimen and which is due to the first Test force resulting penetration depth, whereby for this measurement is under the second test load from Probe head reached depth of penetration into the test specimen as the penetration depth zero point.  

Die erfindungsgemäße zweite Prüfkraft ist also wesentlich geringer als die erste Prüfkraft. Sie liegt innerhalb des Toleranzbereichs der Soll-Prüfkraft, so daß die sich ergebende Differenz von erster und zweiter Prüfkraft weiterhin mit der Soll-Prüfkraft identifiziert werden kann. Die gemessene Eindringtiefe des Sondenkopfes als Tiefenabstand zwischen den beiden Positionen des Sonden­ kopfes unter Belastung mit der ersten bzw. zweiten Prüf­ kraft ist daher unmittelbar das gewünschte Eindring­ tiefen-Meßergebnis, welches, ggf. nach Umrechnung in Eindruckoberflächenwerte, zur Bildung des Quotienten aus Soll-Prüfkraft und Eindruck-Dimension verwendet werden kann.The second test force according to the invention is therefore essential less than the first test force. It lies within the Tolerance range of the target test force, so that the resulting difference between first and second test force continue to be identified with the target test force can. The measured depth of penetration of the probe head as Depth distance between the two positions of the probe head under load with the first or second test Force is therefore immediately the desired penetration depth measurement result, which, if necessary after conversion into Impression surface values to form the quotient Target test force and indentation dimension are used can.

Bevorzugt beträgt die kleine zweite Prüfkraft maximal 80% der halben Breite des Toleranzbereichs; bei einem normge­ mäßen Toleranzbereich von ±1% der Soll-Prüfkraft beträgt dann die kleine zweite Prüfkraft maximal 0,8% der Soll- Prüfkraft. Übliche Prüfkräfte sind: 10 N, 20 N, 30 N, 50 N, 100 N, 200 N, 300 N, 500 N, 1000 N.The small second test force is preferably at most 80% half the width of the tolerance range; with a normge tolerance range of ± 1% of the nominal test force then the small second test force maximum 0.8% of the target Test force. Common test forces are: 10 N, 20 N, 30 N, 50 N, 100 N, 200 N, 300 N, 500 N, 1000 N.

Es hat sich herausgestellt, daß es in vielen Fällen nicht unbedingt erforderlich ist, eine genau definierte zweite Prüfkraft für eine bestimmte Meßdauer anzulegen und erst anschließend die Soll-Prüfkraft aufzubringen. Es genügt in diesen Fällen, daß man die mit der ersten Prüfkraft belastete Sonde mittels einer abgebremsten Absenkeinrich­ tung auf den Prüfkörper absenkt, daß man den Zeitverlauf der Bewegungsgeschwindigkeit der Sonde ermittelt und dabei den Zeitpunkt (1. Zeitpunkt) abrupter Bewegungsgeschwin­ digkeitsänderung beim Auftreffen des Sondenkopfs auf den Prüfkörper feststellt, und daß man für die Messung der Eindringtiefe als Eindringtiefen-Nullpunkt diejenige Position des Sondenkopfs festlegt, die dieser zum ersten Zeitpunkt einnimmt. Kontrollmessungen bestätigten, daß die dem ersten Zeitpunkt zugeordnete Eindringtiefe in dem durch gesondertes Anlegen der kleinen zweiten Prüfkraft ermittelten Eindringtiefen-Nullpunkt im Rahmen der Toleranzen entspricht.It has been found that in many cases it is not absolutely necessary, a well-defined second Apply test force for a certain measuring period and only then apply the target test force. It is enough in these cases that the one with the first test force loaded probe by means of a braked lowering device tion lowered on the test specimen that the time course the speed of movement of the probe determined while doing so the point in time (1st point in time) of abrupt movement speed Change in density when the probe head hits the Test specimen notes, and that one for the measurement of the Penetration depth as the penetration depth zero point Position of the probe head that this to the first Takes time. Control measurements confirmed that the the penetration depth assigned to the first point in time by applying the small second test force separately  determined penetration depth zero within the scope of the Tolerances.

Dies gilt auch für eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß man bei Einsatz eines zwischen einer Anhebeposition und einer Absenkposition mit Auflage auf dem Prüfkörper beweglichen Sondenhalters, im welchem die Sonde beweglich gelagert ist, und welche mit einer Meßeinrichtung zur Messung der Relativbewegung zwischen Sondenhalter und Sonde ausgebildet ist, die Sonde bei abgehobenem Sondenhalter mit der kleinen zweiten Prüfkraft gegen den Prüfkörper drückt, dann den Sondenhalter in dessen Absenkposition bewegt mit anschließender Belastung der Sonde mit der ersten Prüfkraft, daß man den Zeitver­ lauf der Relativbewegungsrichtung ermittelt und dabei den Zeitpunkt (2. Zeitpunkt) der Bewegungsrichtungsumkehr beim Aufbringen der ersten Prüfkraft feststellt, und daß man für die Eindringtiefenmessung als Eindringtiefen-Nullpunkt diejenige Position des Sondenkopfs festlegt, die dieser zum zweiten Zeitpunkt einnimmt.This also applies to an alternative configuration of the inventive method, which thereby characterized is that if you use a between a lifting position and a lowering position with support on the test specimen movable probe holder, in which the probe is movably mounted, and which with a Measuring device for measuring the relative movement between Probe holder and probe is formed, the probe at lifted probe holder with the small second test force presses against the test specimen, then the probe holder in its lowering position moves with subsequent loading the probe with the first test force that the time ver determined the direction of the relative movement and thereby the Time (2nd time) of reversing the direction of motion at Applying the first test force, and that one for the penetration depth measurement as the penetration depth zero point determines the position of the probe head that this at the second time.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Prüfung der Härte eines Prüfkörpers mit einer Sonde mit hartem Sondenkopf vorgegebener Form, einer Belastungseinrichtung zum Aufbringen einer innerhalb eines vorgegebenen Tole­ ranzbereichs mit einer Soll-Prüfkraft übereinstimmenden ersten Prüfkraft auf die Sonde und mit einer Meßeinrich­ tung für die Eindringtiefe des belasteten Sondenkopfes in den Prüfkörper, insbesondere zur Durchführung des vorste­ hend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bela­ stungseinrichtung zum Aufbringen einer zweiten kleinen Prüfkraft auf die Sonde ausgebildet ist, die kleiner ist als die halbe Breite des Toleranzbereichs der ersten Prüfkraft. The invention also relates to a device for testing the hardness of a test specimen with a probe with hard Probe head of a given shape, a loading device to apply a within a given tole range with a target test force first test force on the probe and with a measuring device for the penetration depth of the loaded probe head in the test specimen, especially for performing the first described method according to the invention. These Device is characterized in that the Bela device for applying a second small Test force is formed on the probe, which is smaller than half the width of the tolerance range of the first Test force.  

In den übrigen Unteransprüchen sind noch vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.In the remaining subclaims are still advantageous Embodiments of the invention specified.

Die Erfindung wird im folgenden an bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert.The invention is in the following preferred Ausfüh Rungsbeispiele explained using the drawing.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt einer Härteprüfvorrich­ tung im Bereich von Sonde und Sondenhalter bei angehobenem Sondenhalter; Fig. 1 is a vertical section of a Härteprüfvorrich tung in the range of probe and probe holder in the raised probe holder;

Fig. 2 eine Schnittansicht entsprechend Fig. 1 bei ab­ gesenktem Sondenhalter; FIG. 2 is a sectional view corresponding to FIG. 1 with the probe holder lowered;

Fig. 3 ein Verschiebungsweg-Zeitdiagramm beim Betrieb der Anordnung gemäß Fig. 1 und 2; FIG. 3 shows a displacement path time diagram during the operation of the arrangement according to FIGS. 1 and 2;

Fig. 4 ein Geschwindigkeits-Zeitdiagramm einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung und Fig. 4 is a speed-time diagram of an alternative embodiment of the invention, and

Fig. 5 ein dem Diagramm gemäß Fig. 4 zugeordnetes Ver­ schiebungsweg-Zeitdiagramm. FIG. 5 shows a displacement path time diagram associated with the diagram according to FIG. 4.

In den Fig. 1 und 2 ist der zu untersuchende Prüfkörper mit 10 bezeichnet. Er liegt auf einem nicht dargestellten Untergrund auf. Eine stangenartige Sonde 12 mit hartem Sondenkopf 14 vorgegebener Form (z. B. Vicker-Pyramide), ist innerhalb eines hülsenförmigen Sondenhalters 16 in Vertikalrichtung verschiebbar gelagert. Der Sondenhalter (auch Meßkappe genannt) ist ebenfalls in Vertikalrichtung an einem nicht dargestellten Vorrichtungsgehäuse beweglich gelagert. Ein Wegmeßsystem 18 bekannter Ausführungsart ist im Inneren des Sondenhalters 16 angeordnet und umgreift die Sonde 12, um deren Verschiebungsweg s relativ zum Sondenhalter 16 zu messen. Die Messung kann induktiv erfolgen oder mittels optischer Abtastung oder dergl. In Figs. 1 and 2, the specimen to be examined is indicated at 10. It lies on a surface, not shown. A rod-like probe 12 with a hard probe head 14 of a predetermined shape (eg Vicker pyramid) is mounted so that it can be displaced in the vertical direction within a sleeve-shaped probe holder 16 . The probe holder (also called a measuring cap) is also movably mounted in the vertical direction on a device housing, not shown. A displacement measuring system 18 of a known embodiment is arranged inside the probe holder 16 and engages around the probe 12 in order to measure its displacement path s relative to the probe holder 16 . The measurement can take place inductively or by means of optical scanning or the like.

Die Sonde 12 kann in nicht näher dargestellter Weise belastet werden - in Fig. 1 ist ein hohler Pfeil F 2 angedeutet, um eine kleine zweite Prüfkraft zu symboli­ sieren. Entsprechend symbolisiert ein ausgefüllter eben­ falls nach unten gerichteter Pfeil F 1 in Fig. 2 eine auf die Sonde 12 ausgeübte erste Prüfkraft, die der nach der jeweiligen Norm für die entsprechende Messung bestimmten Soll-Prüfkraft entspricht.The probe 12 can be loaded in a manner not shown - in Fig. 1, a hollow arrow F 2 is indicated to symbolize a small second test force. Correspondingly, a filled arrow F 1 in FIG. 2, which also points downward, symbolizes a first test force exerted on the probe 12 , which corresponds to the target test force determined according to the respective standard for the corresponding measurement.

Ausgangspunkt der Messung ist Fig. 1; der Sondenkopf 14 drückt also unter der kleinen zweiten Prüfkraft F 2 auf den Prüfkörper 10. Die zweite Prüfkraft F 2 beträgt maximal 0,8% der Soll-Prüfkraft und ist somit kleiner als die halbe Breite des normgemäßen Toleranzbereiches ±1% der Soll-Prüfkraft. Anschließend wird der Sondenhalter 16 abgesenkt (Pfeil A in Fig. 1), wobei im allgemeinen eine Reibungsbremse für angenähert konstante Absenkgeschwin­ digkeit des Sondenhalters 16 sorgt. Dies drückt sich in Fig. 3 durch einen geraden, schräg nach unten verlaufenden Abschnitt 20 der mittels des Wegmeßsystems 18 ermittelten Meßkurve 22 aus. Diese Meßkurve zeigt den Zeitablauf des Verschiebungswegs s der Sonde 12 relativ zum Sondenhalter 16.The starting point for the measurement is Fig. 1; the probe head 14 therefore presses the test specimen 10 under the small second test force F 2 . The second test force F 2 is a maximum of 0.8% of the target test force and is therefore less than half the width of the standard tolerance range ± 1% of the target test force. Subsequently, the probe holder 16 is lowered (arrow A in Fig. 1), in general a friction brake for approximately constant Absenkgeschwin speed of the probe holder 16 provides. This is expressed in FIG. 3 by a straight, obliquely downward section 20 of the measurement curve 22 determined by means of the displacement measurement system 18 . This measurement curve shows the time course of the displacement path s of the probe 12 relative to the probe holder 16 .

Bei einem Verschiebungsweg s o trifft der Sondenhalter 16 auf den Prüfkörper 10. Wird dann erst nach Ablauf eines Zeitintervalls δ t die erste Prüfkraft F 1 auf die Sonde 12 angewandt, so erhält man nach einem dementsprechend kurzen horizontalen Kurvenabschnitt 24 einen Kurvenbogen 26, welcher in einem Unstetigkeitspunkt 28 (Knick) vom Ab­ schnitt 24 ausgeht und im Laufe der Zeit asymptotisch in einen horizontalen Abschnitt 30 übergeht, welcher einem Verschiebungsweg s₁ entspricht. Die gewünschte Eindring­ tiefe ist nun der Abstand zwischen den Abschnitten 24 und 28 und ist in Fig. 3 mit δ s bezeichnet.With a displacement path s o , the probe holder 16 strikes the test specimen 10 . If the first test force F 1 is then applied to the probe 12 only after a time interval δ t has elapsed, a curve curve 26 is obtained after a correspondingly short horizontal curve section 24 , which starts at a point of discontinuity 28 (kink) from section 24 and over the time passes asymptotically into a horizontal section 30 , which corresponds to a displacement path s ₁. The desired penetration depth is now the distance between the sections 24 and 28 and is designated in Fig. 3 with δ s .

Die erste Kraft F 1 kann auch unmittelbar nach dem Auf­ treffen des Sondenhalters 16 auf den Prüfkörper 10 auf die Sonde 12 aufgebracht werden, so daß der horizontale Abschnitt 24 sich dementsprechend im Idealfall zu einem Punkt verkürzt. Man erhält demnach einen in Fig. 3 strichliert angedeuteten, schräg nach unten verlaufenden geraden Abschnitt 20′, der im Punkt 28 unmittelbar in den gekrümmten Kurvenabschnitt 26 übergeht.The first force F 1 can also be applied to the probe 12 immediately after the probe holder 16 meets the test specimen 10 , so that the horizontal section 24 ideally shortens accordingly to one point. This gives a dashed line in Fig. 3, diagonally downward straight section 20 ', which at point 28 merges directly into the curved curve section 26 .

In beiden beschriebenen Fällen kann die Unstetigkeit im Punkt 28 (Richtungsumkehr der Relativverschiebung) dazu benutzt werden, selbsttätig den Eindringtiefen-Nullpunkt s o zu ermitteln. Hierzu ist eine in Fig. 1 als Block 34 dargestellte Einrichtung zur Ermittlung des Zeitverlaufs der Relativbewegung s(t) über eine strichliert angedeutete Leitung 36 mit dem Wegmeßsystem 18 verbunden. Mit der Einrichtung 34 wiederum ist eine Einrichtung 38 zur Ermittlung des Zeitpunkts to der Bewegungsrichtungsumkehr (Punkt 28) verbunden. Letztere gibt bei Vorzeichenwechsel der Steigung der Kurve s(t) an die Einrichtung 34 ein dem Zeitpunkt to entsprechendes Signal ab, woraufhin die Einrichtung 34 den Funktionswert der Kurve s(t) zum Zeitpunkt to als Eindringtiefen-Nullpunkt s o definiert und abspeichert. Die Einrichtung 34 stellt ferner den sich nach Aufbringen der ersten Prüfkraft nach ausreichend langer Zeit einstellenden Wert s₁ fest; die Differenz δ s beider Werte ist die gewünschte Eindringtiefe, die - ggf. nach Umrechung auf Eindruckflächendimensionen - zusammen mit der ersten Prüfkraft (Quotientenbildung) die gesuchte Härte ergibt.In both cases described, the discontinuity at point 28 (reversal of the relative displacement) can be used to automatically determine the zero penetration depth s o . For this purpose, a device shown in FIG. 1 as block 34 for determining the time profile of the relative movement s (t) is connected to the measuring system 18 via a line 36 indicated by a broken line. A device 38 for determining the time to the reversal of the direction of movement (point 28 ) is in turn connected to the device 34 . The latter are in sign change of the slope of the curve s (t) to the means 34 a to the time to corresponding signal, whereupon the device 34 to stores the function value of the curve s (t) at the time when penetration depth zero point s o defined and. The device 34 also determines the value s ₁ which occurs after the application of the first test force after a sufficiently long time; the difference δ s of the two values is the desired depth of penetration, which - if necessary after conversion to the dimensions of the impression area - together with the first test force (quotient formation) gives the hardness sought.

In den Fig. 4 und 5 ist eine alternative Vorgehensweise bei der Härtemessung dargestellt. Es wird nunmehr der Zeitverlauf der Absenkgeschwindigkeit v(t) zusätzlich zum Zeitverlauf des Verschiebunsgwegs s ermittelt. Dies ist in Fig. 1 mit einem strichliert angedeuteten Block 42 ange­ deutet. Bei bereits auf den Prüfkörper 10 abgesenktem Sondenhalter 16 wird die bereits mit der ersten Kraft F 1 belastete Sonde auf den Prüfkörper 10 abgesenkt, wobei sich aufgrund einer üblichen Reibungsbremse angenähert konstante Absenkgeschwindigkeit v 1 bis zum Erreichen des Prüfkörpers 10 ergibt. In Fig. 4 erkennt man einen ent­ sprechenden horizontalen Abschnitt 44 der Kurve v(t). Sobald nun die Sonde 12 auf den Prüfkörper 10 auftrifft, ergibt sich zum Auftreffzeitpunkt to eine abrupte Bewe­ gungsgeschwindigkeitsänderung (Unstetigkeitspunkt 46). Die Absenkgeschwindigkeit v sinkt weiterhin ab, um dann auf Null abzufallen (Abschnitt 47). Der Unstetigkeitspunkt 46 mit zugehörigem Zeitpunkt to (1. Zeitpunkt) wird mittels einer als strichlierter Block 48 in Fig. 1 angedeuteten Einrichtung ermittelt. Durch Differentiation der Kurve v(t) nach der Zeit läßt sich die Unstetigkeitsstelle (Punkt 46) besonders exakt feststellen.An alternative procedure for hardness measurement is shown in FIGS . 4 and 5. The time course of the lowering speed v (t) is now determined in addition to the time course of the displacement path s . This is indicated in Fig. 1 with a block 42 indicated by dashed lines. If the probe holder 16 has already been lowered onto the test specimen 10 , the probe already loaded with the first force F 1 is lowered onto the test specimen 10 , with a constant lowering speed v 1 resulting due to a conventional friction brake until the test specimen 10 is reached. In FIG. 4 to 44 of the curve v (t) detects an ent speaking horizontal section. As soon as the probe 12 hits the test specimen 10 , an abrupt movement speed change occurs at the point of impact to (discontinuity point 46 ). The lowering speed v continues to decrease in order to then drop to zero (section 47 ). The point of discontinuity 46 with the associated time to (first time) is determined by means of a device indicated as a broken block 48 in FIG. 1. The point of discontinuity (point 46 ) can be determined particularly precisely by differentiating the curve v (t) over time.

Dieser Zeitpunkt to wird von der Einrichtung 38 der Einrichtung 42 übermittelt, die auch den Zeitverlauf des Verschiebewegs s(t) laufend feststellt und den dem Zeit­ punkt to zugeordneten Wert s o als Eindringtiefen-Nullpunkt definiert und abspeichert. Dementsprechend stellt die Einrichtung 42 auch den nach Aufbringen der ersten Prüf­ kraft sich ergebenden Wert s₁ des Verschiebewegs fest; die Differenz δ s ist die gesuchte Eindringtiefe. Vergleichs­ messungen haben gezeigt, daß der Zeitpunkt to und damit der Eindringtiefen-Nullpunkt s o , wie dieser nach dem eben beschriebenen Verfahren (Fig. 4 und 5) ermittelt wurde, im Rahmen der geforderten Meßgenauigkeit mit dem Zeitpunkt to bzw. dem Eindringtiefen-Nullpunkt s o gemäß dem anhand von Fig. 3 beschriebenen Verfahren übereinstimmt. Falls erforderlich, können für das Verfahren gemäß Fig. 4 und 5 mit Hilfe des Verfahrens gemäß Fig. 3 Normierungsmessungen durchgeführt werden.This time to is transmitted by the device 38 to the device 42 , which also continuously determines the time course of the displacement path s (t) and defines and stores the value s o assigned to the time to as the zero penetration depth. Accordingly, the device 42 also determines the value s ₁ of the displacement path that results after the application of the first test force; the difference δ s is the penetration depth sought. Comparative measurements have shown that the time to and thus the penetration depth zero point s o , as determined by the method just described ( FIGS. 4 and 5), within the required measurement accuracy with the time to or the penetration depth zero point s o corresponds in accordance with the method described with reference to FIG. 3. If necessary, normalization measurements can be carried out for the method according to FIGS. 4 and 5 with the aid of the method according to FIG. 3.

Claims (7)

1. Verfahren zur Prüfung der Härte eines Prüfkörpers, wobei man einen harten Sondenkopf vorgegebener Form mit einer innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbe­ reichs mit einer Soll-Prüfkraft übereinstimmenden ersten Prüfkraft gegen den Prüfkörper drückt und die sich ergebende Eindrucktiefe ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß man den Sondenkopf zuerst mit einer kleinen zweiten Prüfkraft gegen den Prüfkörper drückt, die kleiner als die halbe Breite des Tole­ ranzbereichs der Soll-Prüfkraft ist, daß man an­ schließend den Sondenkopf mit der ersten Prüfkraft gegen den Prüfkörper drückt und die sich aufgrund der ersten Prüfkraft ergebende Eindringtiefe mißt, wobei man für diese Messung die unter der zweiten Prüfkraft vom Sondenkopf erreichte Eindringtiefe in den Prüf­ körper als Eindringtiefen-Nullpunkt festlegt. 1. A method for testing the hardness of a test specimen, wherein a hard probe head of a given shape is pressed against the test specimen and the resulting indentation depth is determined within a predetermined tolerance range with a target test force and the resulting impression depth is characterized in that the probe head first presses against the test specimen with a small second test force that is smaller than half the width of the tolerance range of the target test force, that one then presses the probe head with the first test force against the test specimen and measures the penetration depth resulting from the first test force , whereby for this measurement the penetration depth reached by the probe head under the second test force is defined as the penetration depth zero point. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Prüfkraft maximal 80% der halben Breite des Toleranzbereichs beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that that the second test force is a maximum of 80% of half Width of the tolerance range is. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die mit der ersten Prüfkraft belastete Sonde mittels einer abgebremsten Absenk­ einrichtung auf den Prüfkörper absenkt, daß man den Zeitverlauf der Bewegungsgeschwindigkeit der Sonde ermittelt und dabei den Zeitpunkt (1. Zeitpunkt) abrupter Bewegungsgeschwindigkeitsänderung beim Auftreffen des Sondenkopfs auf den Prüfkörper fest­ stellt, und daß man für die Messung der Eindringtiefe als Eindringtiefen-Nullpunkt diejenige Position des Sondenkopfs festlegt, die dieser zum ersten Zeitpunkt einnimmt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that one with the first test force loaded probe by means of a braked lowering device lowered to the test specimen that the Time course of the speed of movement of the probe determined and the time (1st time) abrupt change in movement speed when Impact of the probe head firmly on the test specimen represents, and that one for the measurement of the depth of penetration as the penetration depth zero point that position of the Probe head that defines this at the first time occupies. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man bei Einsatz eines zwischen einer Anhebeposition und einer Absenkposition mit Auflage auf dem Prüfkörper beweglichen Sondenhalters, im welchem die Sonde beweglich gelagert ist, und welcher mit einer Meßeinrichtung zur Messung der Relativbe­ wegung zwischen Sondenhalter und Sonde ausgebildet ist, die Sonde bei abgehobenem Sondenhalter mit der kleinen zweiten Prüfkraft gegen den Prüfkörper drückt, dann den Sondenhalter in dessen Absenkposi­ tion bewegt mit anschließender Belastung der Sonde mit der ersten Prüfkraft, daß man den Zeitverlauf der Relativbewegungsrichtung ermittelt und dabei den Zeitpunkt (2. Zeitpunkt) der Bewegungsrichtungsumkehr beim Aufbringen der ersten Prüfkraft feststellt, und daß man für die Eindringtiefenmessung als Eindring­ tiefen-Nullpunkt diejenige Position des Sondenkopfs festlegt, die dieser zum zweiten Zeitpunkt einnimmt. 4. The method according to claim 1 or 2, characterized records that when using a between one Lifting position and a lowering position with support on the test specimen movable probe holder, in which the probe is movably mounted and which with a measuring device for measuring the Relativbe movement between the probe holder and probe the probe with the probe holder lifted off with the small second test force against the test specimen presses, then the probe holder in its lowering position tion moves with subsequent loading of the probe with the first test force that the time course of the Relative movement direction determined and the Time (2nd time) of reversal of the direction of movement when applying the first test force, and that for penetration depth measurement as penetration deep zero point that position of the probe head stipulates what the latter takes at the second point in time.   5. Vorrichtung zur Prüfung der Härte eines Prüfkörpers (10) mit einer Sonde (12) mit hartem Sondenkopf (14) vorgegebener Form, einer Belastungseinrichtung zum Aufbringen einer innerhalb eines vorgegebenen Tole­ ranzbereichs mit einer Soll-Prüfkraft übereinstim­ menden ersten Prüfkraft (F 1) auf die Sonde (12) und mit einer Meßeinrichtung (18) für die Eindringtiefe des belasteten Sondenkopfes (14) in den Prüfkörper (10), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungseinrichtung zum Aufbringen einer zweiten kleinen Prüfkraft (F 2) auf die Sonde (12) ausgebildet ist, die kleiner ist als die halbe Breite des Toleranzbereichs der ersten Prüfkraft (F 1).5. Apparatus for testing the hardness of a test specimen ( 10 ) with a probe ( 12 ) with a hard probe head ( 14 ) of a given shape, a loading device for applying a first test force ( F 1 ) within a given tolerance range with a target test force. on the probe ( 12 ) and with a measuring device ( 18 ) for the penetration depth of the loaded probe head ( 14 ) into the test specimen ( 10 ), in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that the loading device for applying a second small test force ( F 2 ) is formed on the probe ( 12 ), which is smaller than half the width of the tolerance range of the first test force ( F 1 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine abgebremste Absenkeinrichtung für die mit der ersten Prüfkraft (F 1) belastete Sonde (12), eine Einrichtung (42) zur Ermittlung des Zeitverlaufs der Absenkgeschwindigkeit (v(t)), sowie eine Einrichtung (48) zur Ermittlung des Zeitpunkts (to) einer abrupten Bewegungsgeschwindigkeitsänderung beim Auftreffen des Sondenkopfs (14) auf den Prüfkörper (10).6. The device according to claim 5, characterized by a braked lowering device for the probe ( 12 ) loaded with the first test force ( F 1 ), a device ( 42 ) for determining the time profile of the lowering speed (v (t)) , and a device ( 48 ) to determine the point in time (to) of an abrupt change in movement speed when the probe head ( 14 ) strikes the test specimen ( 10 ). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen zwischen einer Anhebeposition und einer Ab­ senkposition mit Auflage auf dem Prüfkörper (10) beweglichen Sondenhalter (16), in welchem die Sonde (12) beweglich gelagert ist, eine Meßeinrichtung (18) zur Messung der Relativbewegung (s(t)) zwischen Sondenhalter (16) und Sonde (12), eine Einrichtung (34) zur Ermittlung des Zeitverlaufs der Relativbe­ wegung (s(t)), sowie eine Einrichtung (38) zur Ermittlung des Zeitpunkts (to) einer Bewegungsrich­ tungsumkehr beim Aufbringen der ersten Prüfkraft (F 1) auf die Sonde (12).7. The device according to claim 6, characterized by a between a lifting position and a lowering position with support on the test body ( 10 ) movable probe holder ( 16 ) in which the probe ( 12 ) is movably mounted, a measuring device ( 18 ) for measuring the Relative movement (s (t)) between probe holder ( 16 ) and probe ( 12 ), a device ( 34 ) for determining the time course of the relative movement (s (t)) , and a device ( 38 ) for determining the time (to) a direction of movement reversal when applying the first test force ( F 1 ) to the probe ( 12 ).
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4021178A1 (en) * 1990-07-03 1992-01-09 Krautkraemer Gmbh Measuring hardness using penetrating pointed rod - pushed by force e.g. wt. also used to hold retaining part for sample
DE4343612A1 (en) * 1993-12-16 1995-06-22 Uwe Dipl Ing Bluecher Cervix elasticity determn. method for detecting premature birth
DE4411829A1 (en) * 1994-03-31 1995-10-05 Medium Tech Gmbh Determining mechanical characteristics of soil for construction and agriculture
EP1061354A2 (en) * 1999-06-17 2000-12-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and device for determining tactile qualities of soft materials
DE10257170A1 (en) * 2002-12-03 2004-06-24 Petrotest Instruments Gmbh & Co.Kg Penetrometer for determination of the hardness grade of semi-rigid material, e.g. bitumen used in road building, has a force-distance sensor that is used to measure penetration of a test body after it has been precisely positioned
WO2004070332A2 (en) * 2003-02-03 2004-08-19 Mts Systems Corporation Detecting a significant event in experimental data and use of such for detection of engagement during a mechanical test
WO2008046774A1 (en) 2006-10-17 2008-04-24 Petrotest Instruments Gmbh & Co. Kg Method and device for determining the degree of hardness of semisolid materials
DE202007018383U1 (en) 2007-10-10 2008-05-29 Petrotest Instruments Gmbh & Co.Kg Device for determining the degree of hardness of semi-solid materials

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3507118A1 (en) * 1984-03-01 1985-10-10 Page-Wilson Corp., Bridgeport, Conn. HARDNESS TEST DEVICE
US4699000A (en) * 1986-04-17 1987-10-13 Micro Properties Inc. Automated device for determining and evaluating the mechanical properties of materials

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3507118A1 (en) * 1984-03-01 1985-10-10 Page-Wilson Corp., Bridgeport, Conn. HARDNESS TEST DEVICE
US4699000A (en) * 1986-04-17 1987-10-13 Micro Properties Inc. Automated device for determining and evaluating the mechanical properties of materials

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Buch: WEILER, W. u.a.: "Härteprüfung an Methoden und Kunststoffen, expert-verlag (1984) S. 63-67 *
JP 55-23475 (A). In: Pat.Abstr. of Japan, Sect. P,Vol. 4 (1980) Nr. 51 (P-7) *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4021178A1 (en) * 1990-07-03 1992-01-09 Krautkraemer Gmbh Measuring hardness using penetrating pointed rod - pushed by force e.g. wt. also used to hold retaining part for sample
DE4343612A1 (en) * 1993-12-16 1995-06-22 Uwe Dipl Ing Bluecher Cervix elasticity determn. method for detecting premature birth
DE4411829A1 (en) * 1994-03-31 1995-10-05 Medium Tech Gmbh Determining mechanical characteristics of soil for construction and agriculture
EP1061354A2 (en) * 1999-06-17 2000-12-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and device for determining tactile qualities of soft materials
EP1061354A3 (en) * 1999-06-17 2007-03-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and device for determining tactile qualities of soft materials
DE10257170B4 (en) * 2002-12-03 2005-12-29 Petrotest Instruments Gmbh & Co.Kg Method for determining the degree of hardness of semi-solid materials
DE10257170A1 (en) * 2002-12-03 2004-06-24 Petrotest Instruments Gmbh & Co.Kg Penetrometer for determination of the hardness grade of semi-rigid material, e.g. bitumen used in road building, has a force-distance sensor that is used to measure penetration of a test body after it has been precisely positioned
WO2004070332A3 (en) * 2003-02-03 2004-11-11 Mts System Corp Detecting a significant event in experimental data and use of such for detection of engagement during a mechanical test
WO2004070332A2 (en) * 2003-02-03 2004-08-19 Mts Systems Corporation Detecting a significant event in experimental data and use of such for detection of engagement during a mechanical test
WO2008046774A1 (en) 2006-10-17 2008-04-24 Petrotest Instruments Gmbh & Co. Kg Method and device for determining the degree of hardness of semisolid materials
EP2420816A2 (en) 2006-10-17 2012-02-22 Petrotest Instruments GmbH & Co. KG Assembly for measuring the hardness of semi-solid materials
US8201441B2 (en) 2006-10-17 2012-06-19 Petrotest Instruments Gmbh & Co. Kg Method and device for determining the degree of hardness of semisolid materials
DE202007018383U1 (en) 2007-10-10 2008-05-29 Petrotest Instruments Gmbh & Co.Kg Device for determining the degree of hardness of semi-solid materials

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