DE4004344A1 - Thin cylinder hardness testing method - being produced by knife edge of standard material pressed into and then retracted to produce response curves - Google Patents

Thin cylinder hardness testing method - being produced by knife edge of standard material pressed into and then retracted to produce response curves

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Abstract

A narrow cylindrical body, esp. a wire or needle of 0.5-5.0 mm dia. is laid in the prismatic groove (22) in a support (21) and then inserted by applying vertical pressure to a transverse knife-edge (24a), esp. of diamond. As the knife edge penetrates, the increasing depth is recorded in relation to applied force and recorded in a computer. From a certain depth, the knife-edge is then retracted via the same path. The distance between the two graphical curves, for loading and relaxation and/or the different slopes in selected areas of the two curves determine the hardness of the specimen relative to the knife-edge material. The process may be repeated at least once and penetration may be linear or circular. ADVANTAGE - Hardness is quickly and automatically tested for cylindrical body, without previous need for embedding and surface grinding.

Description

Gemäß dem Hauptpatent wird ein zu prüfender Körper mehrmals um eine Achse gedreht, derart, daß er wiederholt auf einen Referenzkörper trifft, zum Beispiel auf eine mit Diamantstaub besetzte Platte. Der Referenzkörper trägt hierbei stets in ein und derselben Linie Material ab, so daß beim wiederholten Überlaufen der zu prüfende Körper einen Abrieb erhält. Referenzkörper und zu prüfender Körper können vertauscht werden. Deshalb kann der zu prüfende Körper nachgiebig gelagert sein und die auf den Referenzkörper ausgeübte Kraft wird meßtechnisch erfaßt. Dasselbe Verfahren kann auch in umgekehrter Weise erfolgen.According to the main patent is a body to be tested rotated several times about an axis so that it repeats meets a reference body, for example one with Plate covered with diamond dust. The reference body carries always in the same line of material, so that with repeated overflowing the body to be tested receives an abrasion. Reference body and body to be tested can be exchanged. Therefore, the person to be checked Be resilient body and on the Force exerted on the reference body is recorded by measurement. The same procedure can also be done in reverse.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sollen insbesondere zylindrische Körper, wie Drähte, Nadeln oder dergleichen, in einem Durchmesserbereich von etwa 0,5 bis 5,0 mm einer genauen Härtemessung unterzogen werden, was bisher ein zeitaufwendiges Problem war, da der zu prüfende Körper vorerst präpariert werden mußte. Insbesondere mußte man die Prüflinge einbetten und schleifen.According to the present invention, in particular cylindrical bodies, such as wires, needles or the like, in a diameter range of about 0.5 to 5.0 mm undergo exact hardness measurement, which was previously a time-consuming problem was because the body under test had to be prepared for the time being. In particular, you had to Embed test pieces and grind.

Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere für zylindrisch ausgebildete Körper, und zwar dünne Körper, eine schnelle und automatische Härteprüfung durchzuführen, ohne den zu prüfenden Körper vorher präparieren zu müssen.The object of the invention is, in particular for cylindrical bodies, namely thin bodies, perform a quick and automatic hardness test, without having to prepare the body to be tested beforehand.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach dem Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung nach dem Anspruch 3 gelöst. Der zu prüfende Körper liegt jetzt zweckmäßig in einer prismatischen Ausnehmung einer Aufnahme, welche mit der Kraft-Weg-Meßeinrichtung verbunden ist. Als Referenzkörper wird eine quer zur Achse des Prüflings liegende Schneide verwendet, welche zunächst auf den zu prüfenden Körper aufgesetzt wird. Diese Schneide wird in den zu prüfenden Körper unter Belastung eingedrückt. Hierbei findet ein Eindruck in den Körper statt, welcher durch die Kraft-Weg-Meßeinrichtung erfaßt wird, woraus sich die im Hauptpatent beschriebene Kraft-Weg-Bestimmung ergibt. Der als Schneide ausgebildete Referenzkörper wird anschließend zurückbewegt. Durch die elastische Lagerung des zu prüfenden Körpers wird eine erneute Kraft-Weg-Kurve erhalten. Beide Kurven für das Hin- und Herfahren bilden eine Schleife, aus der auf die Eindringtiefe geschlossen werden kann und damit auch auf die Härte des Körpers.This task is accomplished by the procedure according to Claim 1 and by the device according to claim 3 solved. The body to be tested is now conveniently in a prismatic recess of a receptacle, which with the force-displacement measuring device is connected. As The reference body becomes one transverse to the axis of the test specimen used cutting edge, which is initially on the  testing body is put on. This cutting edge is in pressed the body under test under load. Here there is an impression in the body, which one is detected by the force-displacement measuring device, from which the force-displacement determination described in the main patent results. The reference body designed as a cutting edge becomes then moved back. Due to the elastic storage of the body to be tested is a new force-displacement curve receive. Form both curves for driving back and forth a loop from which concluded the depth of penetration can be and thus on the hardness of the body.

Der ganze Vorgang läßt sich schnell und einfach computermäßig erfassen. Im Diagramm ergibt sich eine erste Kurve, welche sozusagen die Belastungskurve ist, und eine zweite Kurve für den Rücklauf, welche als Entlastungskurve anzusehen ist. Entweder aus dem Abstand der beiden Kurven im geeigneten Abstand von der Abszisse im Kraft-Weg- Diagramm und/oder aus den unterschiedlichen Hauptneigungen der Kurven (Regressionsgeraden) in ausgewählten Bereichen der Kurven kann auf die Härte des Prüflings geschlossen werden.The whole process is quick and easy computerized. The first is shown in the diagram Curve, which is the load curve, so to speak, and a second curve for the return, which is used as a relief curve can be seen. Either from the distance between the two curves at a suitable distance from the abscissa in the force-displacement Diagram and / or from the different main inclinations the curves (regression lines) in selected areas of the curves can be concluded from the hardness of the test object will.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist schnell durchführbar und einfach für jeden zu prüfenden Körper über seine Länge.The method according to the invention is quick feasible and easy for any body under test its length.

Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Figuren dargestellt, und zwar zeigen:Devices for performing the method are in shown in the figures, namely:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles; Figure 1 is a perspective view of a first embodiment.

Fig. 1a eine Darstellung zur Erläuterung des Meßvorganges im Querschnitt der Fig. 1; Fig. 1a is an illustration for explaining the measurement process in the cross section of Fig. 1;

Fig. 2 die sich im Diagramm ergebenden Be- und Entlastungskurven; Fig. 2, the loading and unloading curves resulting in the diagram;

Fig. 3 ein geändertes Ausführungsbeispiel. Fig. 3 shows a modified embodiment.

Fig. 4 ein geändertes Ausführungsbeispiel. Fig. 4 shows a modified embodiment.

Gemäß Fig. 1 und 1a wird der zu prüfende Körper (20) in einer Auflage (21) angeordnet, welche eine prismatische Ausfräsung (22) aufweist. Der zu prüfende Körper hat Zylinderform und liegt fest in der Auflage. Die Auflage (21) ist elastisch gelagert und mit einer Kraft- Meßeinrichtung (23) verbunden, welche über einen nicht dargestellten Computer die Meßergebnisse zeigt. Die Weg- Meßeinrichtung (25) ist beispielsweise mit den Antriebsmitteln des Referenzkörpers (24) verbunden. Zur Messung wird auf den Körper (20) die Schneide (24a) des Referenzkörpers (24) gesetzt (Schneidkörper), und zwar im Punkt (A). Anschließend wird der Schneidkörper (24) unter Belastung (Hauptbelastung) in Richtung des Pfeiles (F) bewegt, so daß er in den zu prüfenden Körper (20) eindringt, zum Beispiel bis zur Linie (B) (Fig. 1a). Die Eindringtiefe wird über die Kraft-Weg-Meßeinrichtung (23, 25) (schematisch dargestellt) gemessen und beispielsweise in einen Computer eingegeben und ausgewertet. Nachdem die Schneide (24a) bis zur Linie (B) bewegt ist, wird sie in entgegengesetzter Richtung zum Pfeil (F) in ihre Ausgangsposition zurückbewegt.Referring to FIG. 1 and 1a is placed the test body (20) in a support (21) which has a prismatic cutout (22). The body to be tested is cylindrical and lies firmly in the support. The support ( 21 ) is elastically mounted and connected to a force measuring device ( 23 ) which shows the measurement results via a computer, not shown. The displacement measuring device ( 25 ) is connected, for example, to the drive means of the reference body ( 24 ). For the measurement, the cutting edge ( 24 a) of the reference body ( 24 ) is placed on the body ( 20 ) (cutting body), specifically at point (A). Then the cutting body ( 24 ) is moved under load (main load) in the direction of arrow (F), so that it penetrates into the body to be tested ( 20 ), for example up to line (B) ( Fig. 1a). The depth of penetration is measured via the force-displacement measuring device ( 23 , 25 ) (shown schematically) and, for example, entered and evaluated in a computer. After the cutting edge ( 24 a) has been moved to the line (B), it is moved back to its starting position in the opposite direction to the arrow (F).

Der Kraft-Weg-Messer (23, 25) zeigt in Fig. 2 eine erste Kurve (30) (Belastungskurve) für die Eindringbewegung und eine zweite Kurve (31) (Entlastungskurve) für die Rückbewegung des Schneidkörpers (24) an, weil auch beim Herausheben der Schneide durch die elastische Lagerung der Aufnahme (20) eine Kraft auf die Schneide (24a) ausgeübt wird.The force-displacement knife ( 23 , 25 ) shows in Fig. 2 a first curve ( 30 ) (load curve) for the penetration movement and a second curve ( 31 ) (relief curve) for the return movement of the cutting body ( 24 ), because also when lifting the cutting edge, a force is exerted on the cutting edge ( 24 a) by the elastic mounting of the receptacle ( 20 ).

Die Belastungskurve (30) für die Eindringbewegung und die Entlastungskurve (31) für die Rückbewegung verlaufen in Form einer Schleife. Für die Messung sind hauptsächlich die mittleren Stücke der Kurven von Bedeutung, da das Einlaufen sozusagen einer Vorbelastung der Schneide entspricht und das Ende der Kurve einer plastischen Verformung des zu prüfenden Körpers, was in umgekehrter Weise auch für die Kurve (31) gelten kann. Aus dem Abstand der Kurven im vorgegebenen Abstand von der Abszisse (Weg- und Winkelgeraden als Abszisse) kann auf die Härte des Materials des Prüflings (20) geschlossen werden. Es können aber auch die Haupttangenten (Regressionsgeraden) (30a und 31a) oder andere mathematische Approximationen in diesen Bereichen hierfür herangezogen werden.The load curve ( 30 ) for the penetration movement and the relief curve ( 31 ) for the return movement run in the form of a loop. The middle pieces of the curves are mainly important for the measurement, since the running-in corresponds to a preload of the cutting edge and the end of the curve a plastic deformation of the body to be tested, which can also apply in the opposite way to the curve ( 31 ). The hardness of the material of the test specimen ( 20 ) can be inferred from the distance of the curves at the specified distance from the abscissa (straight line and angular straight line as abscissa). The main tangents (regression lines) ( 30 a and 31 a) or other mathematical approximations in these areas can also be used for this.

Gemäß der vorliegenden Ausbildung bewegt sich die Schneide (24a) senkrecht zur Achse (C-C) linear auf den Prüfling zu und dringt in diesen in dieser Richtung ein. Nach dem maximalen Eindruck läuft die Schneide auf demselben Weg wieder zurück.According to the present embodiment, the cutting edge ( 24 a) moves linearly perpendicular to the axis (CC) towards the test object and penetrates it in this direction. After the maximum impression, the cutting edge runs back in the same way.

Mit demselben Erfolg kann aber auch gemäß Fig. 3 der Schneidkörper (24) mit seiner Schneide (24a) kreisförmig um die Achse (E-E) bewegt werden, wobei diese Achse seitlich vom Prüfling (20) angeordnet ist, so daß die Schneide (24a) wiederum etwa senkrecht auf den Prüfling (20) trifft. Der Prüfling (20) ist wie vorher in der prismatischen Ausfräsung (21) gelagert. Die Weg-Meßeinrichtung (25) ist schematisch dargestellt.With the same result but 3 of the cutting body (24) are moved circularly around the axis (EE) with its cutting edge (24 a) so that the cutting edge (24 may also according to FIG. Which axis is arranged laterally from the DUT (20), a) again hits the test specimen ( 20 ) approximately vertically. The test specimen ( 20 ) is mounted in the prismatic cutout ( 21 ) as before. The displacement measuring device ( 25 ) is shown schematically.

Die Aufnahme ist wiederum mit (21) bezeichnet und die Kraft-Meßeinrichtung mit (23).The receptacle is again designated with ( 21 ) and the force measuring device with ( 23 ).

Bei diesem Meßvorgang weichen die Kraft-Weg-Meßkurven des Diagrammes (2) von der dort dargelegten Gestalt etwas ab. Für die Messung ist dies jedoch ohne Bedeutung.In this measurement process, the force-displacement measurement curves of diagram ( 2 ) deviate somewhat from the shape shown there. However, this is irrelevant for the measurement.

Gemäß Fig. 4 ist die Drehachse (E-E) in Längsrichtung des Prüflings (20) angeordnet. Die Schneide (24a) bewegt sich längs des Kreisbogens (40). Sie dringt wie vorher in den Prüfling ein. Die Messung und damit die Bestimmung der Härte können deshalb in derselben Weise erfolgen.According to FIG. 4, the rotation axis (EE) is arranged in the longitudinal direction of the test piece (20). The cutting edge ( 24 a) moves along the circular arc ( 40 ). As before, it penetrates the test object. The measurement and thus the determination of hardness can therefore be carried out in the same way.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist der, daß die elastische Verformung in der gesamten Meßanordnung durch das Auswerteverfahren eliminiert wird.Another advantage of the invention is that the elastic deformation in the entire measuring arrangement the evaluation process is eliminated.

BezugszahlenReference numbers

20 Prüfling (zu prüfender Körper)
21 Auflage
22 prismatische Ausfräsung
23 Kraft-Meßeinrichtung
24 Schneidkörper
24a Schneide
25 Weg-Meßeinrichtung
30 Belastungskurve
30a Haupttangente der Kurve 30
31 Entlastungskurve
31a Haupttangente der Kurve 31
40 kreisförmige Kurven
A Ausgangspunkt
B Endpunkt
F Pfeil
C-C Achse des Prüflings
E-E Drehachse 20 test object (body to be tested)
21st edition
22 prismatic milling
23 Force measuring device
24 cutting bodies
24 a cutting edge
25 displacement measuring device
30 load curve
30 a main tangent of curve 30
31 relief curve
31 a main tangent of curve 31
40 circular curves
A starting point
B end point
F arrow
CC axis of the test object
EE axis of rotation

Claims (15)

1. Verfahren zur Messung der Härte eines Körpers nach Patent ............. (Patentanmeldung P 39 26 676.1-52), bei dem die Härte des Körpers mit Hilfe eines Referenzkörpers bekannter Härte ermittelt wird, indem die Eindringspur oder -tiefe orts- und/oder zeitabhängig als Funktion der aufgewendeten Kraft wenigstens einmal während des Vorlaufes und einmal während des Rücklaufes gemessen wird, und zwar in derselben Spur, und aus der Verschiebung der Kraft-, Weg-, Winkelkurven auf die Härte des zu prüfenden Körpers geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzkörper als Schneide aus einem harten Material (Diamant) auf den zu prüfenden Körper gesetzt wird, um dann unter einer Belastung in den zu prüfenden Körper gedrückt zu werden, daß anschließend die Schneide wieder herausgehoben wird, und daß aus den unterschiedlichen Belastungskurven beim Eindrücken der Schneide in den zu prüfenden Körper und beim Herausnehmen (Rücklauf des Referenzkörpers) auf die Härte des zu prüfenden Körpers geschlossen wird. 1. Method for measuring the hardness of a body according to patent ............. (patent application P 39 26 676.1-52), in which the hardness of the body is determined with the aid of a reference body of known hardness by the penetration track or depth, depending on location and / or time, is measured as a function of the force applied at least once during the advance and once during the return, in the same track, and from the displacement of the force, path and angle curves to the hardness of the body to be tested is closed, characterized in that the reference body is placed as a cutting edge made of a hard material (diamond) on the body to be tested, in order then to be pressed into the body to be tested under a load, that the cutting edge is then lifted out again and that from the different load curves when pressing the cutting edge into the body to be tested and when removing (return of the reference body) on d he hardness of the body to be tested is closed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindrücken und Herausheben der Schneide mehrmals an ein und derselben Stelle des Prüflings durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that pushing and lifting the cutting edge several times one and the same place of the test object. 3. Vorrichtung zur Messung der Härte eines Körpers nach Patent ..... (Patentanmeldung P 39 26 676.1-52), bei dem die Härte des Körpers mit Hilfe eines Referenzkörpers bekannter Härte ermittelt wird, indem die Eindringspur oder -tiefe orts- und/oder zeitabhängig als Funktion der aufgewendeten Kraft wenigstens einmal während des Vorlaufes und einmal während des Rücklaufes gemessen wird, und zwar in derselben Spur, und aus der Verschiebung der Kraft-, Weg-, Winkelkurven auf die Härte des zu prüfenden Körpers geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzkörper als lineare, quer zur Achse (C-C) liegende Schneide (24a) ausgebildet ist.3. Device for measuring the hardness of a body according to patent ..... (patent application P 39 26 676.1-52), in which the hardness of the body is determined with the aid of a reference body of known hardness, by locating the depth or depth of penetration / or time-dependent as a function of the force applied is measured at least once during the advance and once during the return, in the same track, and the hardness of the body to be tested is deduced from the displacement of the force, path and angle curves characterized in that the reference body is designed as a linear cutting edge ( 24 a) lying transversely to the axis (CC). 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zu prüfende Körper (20) ein zylindrischer Körper, insbesondere ein dünner Körper ist.4. Device for performing the method according to claim 1 and / or 3, characterized in that the body to be tested ( 20 ) is a cylindrical body, in particular a thin body. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper in einer Ausnehmung (22) einer Aufnahme (21) angeordnet ist.5. The device according to claim 4, characterized in that the body is arranged in a recess ( 22 ) of a receptacle ( 21 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung prismatisch ausgebildet ist.6. The device according to claim 5, characterized characterized in that the recess is prismatic is. 7. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (24a) in Richtung auf die Achse (C-C) des zu prüfenden Körpers (20) linear zubewegt wird oder auf einem Kreisbogen, wobei im letzteren Fall die Eindringbewegung des Referenzkörpers in etwa senkrecht auf den zu prüfenden Körper (20) hin erfolgt.7. The method according to claim 1 and / or device according to claim 3, characterized in that the cutting edge ( 24 a) in the direction of the axis (CC) of the body to be tested ( 20 ) is moved linearly or on an arc, in the latter If the penetration movement of the reference body is approximately perpendicular to the body ( 20 ) to be tested. 8. Vorrichtung nach Anspruch 3 und/oder zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (21) des zu prüfenden Körpers (20) elastisch gelagert ist und mit einer Kraft- Meßeinrichtung (23) verbunden ist.8. The device according to claim 3 and / or for performing the method according to claim 1, characterized in that the receptacle ( 21 ) of the body to be tested ( 20 ) is elastically mounted and is connected to a force measuring device ( 23 ). 9. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindringtiefe des Referenzkörpers aus der Kraft als Funktion des Weges und/oder Winkels des Referenzkörpers zu seiner Ausgangsbasis ermittelt wird (Fig. 2).9. The method and device according to claim 7, characterized in that the penetration depth of the reference body is determined from the force as a function of the path and / or angle of the reference body to its starting basis ( Fig. 2). 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte computermäßig erfaßt und ausgewertet werden, derart, daß die Härte unmittelbar angezeigt wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the measured values are recorded and evaluated by computer be such that the hardness is displayed immediately. 11. Verfahren und/oder Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungskraft der Schneide konstant ist.11. The method and / or device according to claim 1 and / or 3, characterized in that the loading force the cutting edge is constant. 12. Verfahren und/oder Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungskraft des Referenzkörpers variabel ist.12. The method and / or device according to claim 1 and / or 3, characterized in that the loading force of the reference body is variable. 13. Verfahren und/oder Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide durch eine Diamantspitze ersetzt ist. 13. The method and / or device according to claim 1 and / or 3, characterized in that the cutting edge by a diamond tip is replaced.   14. Verfahren und/oder Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide unter einer Vorlast auf den Prüfling gesetzt wird und mit einer Hauptlast in den Prüfling eingedrückt wird.14. The method and / or device according to claim 1 and / or 3, characterized in that the cutting edge under a preload is placed on the test object and with a Main load is pressed into the test object. 15. Verfahren und/oder Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide durch einen Eindringkörper aus beliebigem, jedoch härteren Material als der Prüfling ersetzt ist.15. The method and / or device according to claim 1 and / or 3, characterized in that the cutting edge by an indenter made of any, but harder Material as the device under test is replaced.
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