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Verfahren und Vorrichtung für Härteprüfungen. Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Härteprüfung, bei derdas Probestück einem
bestimmteuBelastungsdruck durch Vermittlung eines Teiles von geringen Abmessungen
ausgesetzt und die relative Härte des Materials dadurch ermittelt wird, daß die
Größe der Einkerbung gemessen wird, die jener Teil in ihm erzeugt, wenn man ein
bestimmtes Gewicht darauf wirken läßt.
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Bei Vorrichtungen dieser Art hat man schon eine drehbare Daumenscheibe
o. dgl. dazu benutzt, den Druck allmählich auf das Probestück wirken zu lassen,
seine Höhe eine Zeitlang aufrechtzuerhalten und ihn dann aufzuheben. Bei den bisherigen
Vorrichtungen ist aber die Zeit, bis die Belastung entfernt wird, entweder überhaupt
nicht selbsttätig festgestellt worden und war überdies veränderlich, da der die
Maschine Benutzende darauf einwirken konnte, oder wenn sie doch selbsttätig festgestellt
wurde, wurde das Probestück, das dem Druck ausgesetzt worden war, dem Druck entgegenbewegt,
so daß die Gewichte, die den Druck ausüben, tatsächlich mittels des Probestücks
gehoben werden mußten.
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Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ruht das Probestück auf einem
Tisch, der während der Belastung ruht. Der Druck wird allmählich auf das ebenfalls
ruhende Probestück wirken gelassen, und nach Ablauf der vorbestimmten Zeit selbsttätig
aufgehoben.
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Diesem Zweck kann eine gleitende Stange o. dgl. dienen, die an einem
Ende ein Gewicht trägt und mit ihrem anderen Ende zusammen mit einer drehbaren Daumenscheibe
o. dgl. auf einen Druckhebel wirkt. Die Daumenscheibe steuert die Bewegung der Gleitstange
derart, daß diese allmählich aus dem Weg des Hebels heraustritt, so daß dieser nun
seinen Druck auf das Probestück ausüben kann, worauf nach Ablauf der vorbestimmten
Zeit der Gewichtshebel in seine Anfangslage zurückbewegt und hiermit der Druck auf
das Probestück selbsttätig aufgehoben wird.
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Die Daumenscheibe kann von Hand entgegen der Wirkung seines Gegengewichts
gedreht werden, um die Gleitstange in eine Stellung zu bringen, in der sie die Bewegung
des Gewichtshebels hemmt, oder das Gegengewicht kann gehoben werden, ohne die Daumenscheibe
zu drehen, indem diese mittels einer Klinke in ihrer Stellung erhalten wird, so
daß, wenn die Klinke das Gewicht auslöst, dieses die Daumenscheibe dreht. Damit
wird der Gleitstange ermöglicht, aus dem Weg des in Rede stehenden Hebels herauszutreten,
wonach sie dann in ihre Anfangsstellung zurückgeht. Die Drehung der Daumenscheibe
wird währenddessen mittels Stoßfängers gebremst, um eine gewisse Zeit zu gewinnen,
die verlaufen muß, ehe die Daumenscheibe die Gleitstange in ihre Anfangslage zurückführt
und den Druck des Hebels auf das Probestück aufhebt.
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Diamanten sind für die Härteprüfung schon verwendet worden. Aber erst
vorliegende Erfindung beweist, daß bei der Prüfung mit Kerben, bei denen eine Belastung
eine bestimmte Zeit wirken gelassen und dann selbsttätig aufgehoben wird, ein roher
oder ein geschliffener Diamant am besten geeignet ist, Eindrücke oder Einkerbungen
in dem Werkstück zu erzeugen; immerhin kann in gewissen Fällen auch gehärteter Stahl
oder ein anderes hartes Material verwendet werden.
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Die Erfindung ermöglicht nicht nur, das Zeitelement sowohl beim Aufbringen
der Belastung wie auch während ihres Wirkens konstant zu erhalten, sondern auch
die Massenträgheit auszuschalten, und macht es außerdem möglich, äußerst harte Stoffe
mit geringster Verzerrung und Verschiebung züi prüfen, so daß auch fertige Werkstücke
durch die Prüfung nicht beschädigt werden. Besonders bei Benutzung eines Diamanten
ist die in dem Probestück erzeugte Kerbe so klein und die angewandte Belastung so
gering, daß auch sehr kleine Stücke geprüft werden können. Der Prüfungsbereich wird
somit erheblich erweitert, und man kann nun mit der neuen Vorrichtung eine ganze
Anzahl von Gegenständen prüfen, die bisher gänzlich außerhalb der Leistungsfähigkeit
der Prüfvorrichtung, besonders der gewöhnlichen Kugelprüfmaschine, lagen.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in beispielsweiser Ausführung
veranschaulicht. Abb. x ist eine Seitenansicht,
Abb. i a zeigt Einzelheiten
in größerem Maßstabe; Abb. 2 ist ein Grundriß, Abb. 3 ein Aufriß, und Abb. q. ist
eine Rückansicht, teilweise im senkrechten Schnitt, Abb. 5 ist ein Schnitt in der
Ebene A-A der Abb. q., wobei die Pleuelstange und der Zylinderdeckel entfernt sind.
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i ist das Hauptgestell der Maschine, 2 der Tisch, der das Probestück
trägt. Der Tisch 2 ist an senkrechten Führungen mittels einer zwischen diesen angeordneten
Gewindespindel _g verschiebbar, die durch Vermittlung eines Kegelräderpaares q.
von einem Handrad 5 aus gedreht werden kann, um den Tisch 2 nach Erfordernis zu
heben oder zu senken. Der Druckhebel 6 lagert zwischen Ansätzen 7,7 auf einem
wagerechten Arm 8 des Maschinengestells und ist unten nahe seinem Drehpunkt mit
einem Vorsprung g versehen, der durch ein in den Hebel 6 eingesetztes Stück harten
Stahls gebildet wird. Wenn die Bewegung des Hebels 6 nicht gehemmt wird, ruht der
Vorsprung g auf dem oberen Ende einer Druckstange io, deren unteres Ende in einem
kolbenartigen Körper ii steckt. Dieser Körper ii gleitet in einem Lager 8a des Armes
8 und sein unteres Ende faßt das kleine Einkerbwerkzeug 12 (hier einen Diamanten).
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Das hintere Ende des Hebels 6 ist mit einer Stange 13 verbunden, an
der ein oder mehrere Gewichte 1¢ hängen; zwischen der Stange und dem Hebel ist eine
Schraubenfeder 15 eingeschaltet. Im Kopf des Maschinengestells, nahe dem hinteren
Ende des Hebels 6, ist eine senkrechte kolbenartige Stange 16 gelagert, die mit
ihrem oberen Ende dem Hebel 6 anliegt und diesen in der Ruhelage so hält, daß der
Vorsprung g nicht auf der Druckstange io liegt, sofern diese sich in einer bestimmten
Höhenlage befindet. Die Stange 16 besteht hier aus einem oberen Teil 16' aus gehärtetem
Stahl, auf dem eine Kappe 16' befestigt ist, ferner aus einem unteren Teil 161 und
einer Pufferfeder 161, die in Aussparungen der Teile 161 und 16' eingesetzt ist.
Am unteren Ende des Teils 16' befindet sich eine Rolle 165, die auf einer Daumenscheibe
17 läuft, welche auf der Nabe einer Antriebsscheibe 18 sitzt; die Teile 17 und 18
können jedoch auch aus einem Stück bestehen. Die Scheibe 18 ist eine Schnurscheibe
oder Seilscheibe und wird mittels einer Schnur oder eines Seils ig gedreht, das
aber nicht endlos ist; vielmehr ist das eine Ende an der Scheibe 18 befestigt, das
andere abwärts über eine Leitrolle 2o geführt und hier mit einem Gewicht 21 belastet.
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In dem dargestellten Beispiel trägt die Scheibe 18 einen einzigen
Zahn 18' und ist drehbar auf einer Spindel 22 gelagert. Auf einer zweiten Spindel
221, die gleichachsig mit der Spindel 22 liegt, ist ein Kurbelarm 26 befestigt,
der mit der Scheibe 17 mittels eines Zapfens 27 verbunden ist, so daß die Teile
17, 18, 26, 27, 22 und 221 eine Art gekröpfte Welle bilden. Mit der Spindel 221
oder dem Kröpfungsteil 26 ist ein Zahnrad 23 b verbunden, in das ein Zahnrad 23a
greift, das mit einer Kurbel 23 zusammenhängt. Mittels dieser Teile können die Spindeln
221, 22, die Scheibe 18 und die Daumenscheibe 17 gedreht werden, so daß diese letztere
die Stange 16 in ihre obere Stellung bringt, in welcher sie dadurch erhalten wird,
daß eine mittels eines Griffs 25 bewegbare Klinke 24 in den Weg des Sperrzahns 181
der Scheibe 18 gebracht wird, womit die Daumenscheibe 17 festgelegt ist. Es ist
ersichtlich, daß die Daumenscheibe nur in dieser einen Stellung festgehalten werden
kann, und zwar ist die Lage der Klinke 24 so gewählt, daß diese dann gesperrt ist,
wenn die Stange 18 den Hebel 6 in seiner höchsten Stellung hält.
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Der Hauptzweck der Kurbel 23 und des dazugehörigen Getriebes 23a,
23 b ist der, das Gewicht 21 zu heben. In dem Beispiel sitzt die Daumenscheibe 17
unmittelbar auf der Schnur- oder Seilscheibe 18, aber die Vorrichtung kann auch
so eingerichtet werden, daß man das Gewicht 21 heben kann, ohne auch die Daumenscheibe
aus ihrer normalen Stellung herauszubewegen. Angenommen, daß die Klinke 24 außer
Eingriff ist, so könnte die Scheibe r8 an der Daumenscheibe 17 durch Vermittlung
eines zweiten Sperrades nebst dazugehöriger Klinke angreifen, welche Teilezweckentsprechend
mit beiden Scheiben verbunden sind.
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Mit dem Querstift 27 der obenerwähnten Kröpfung ist das obere Ende
einer Stange 28 verbunden, deren unteres Ende einen Kolben 29 trägt, der sich in
einem Zylinder 3o auf und nieder bewegt. Diese Teile wirken als Puffer für die Daumenscheibe
17. Der Zylinder ist mit einer Flüssigkeit, z. B. Öl, gefüllt und der Kolben mit
einem Nadelventil 31 und einem Rückschlagventi132 versehen. Wenn bei dieser Anordnung
der Teile diese sich in ihrer Hochlage befinden, so wird beim Ausheben der Klinke
2:I mittels des Griffs 25 die Daumenscheibe 17 ausgelöst, und der Zylinder wirkt
dann mit dem Kolben als Bremse, um die Drehung der Daumenscheibe zu verzögern. Indem
diese sich dreht, wird der Stange 16 ermöglicht, allmählich vom Hebel 6 fortzusinken,
so daß nun der Vorsprung g sich auf das obere Ende des Stabs io legen kann, und
der Druck des Hebels 6 mittels des Diamants auf das Probestück übertragen wird.
Die Form der Daumenscheibe ist so gewählt, daß der Druck auf das Werkstück eine
bestimmte Zeitlang wirkt. Wenn die Daumenscheibe eine volle Umdrehung ausgeführt
hat, wird die Stange 16
wieder in ihre Hochlage gebracht, und damit
hört der Druck auf, den der Hebel durch Vermittlung des Vorsprungs 9, des Stabs
io und des Diamanten 12 auf das Probestück ausgeübt hat.
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In Abb. ia ist iol ein Ring, der am oberen Ende eines Kolbens ii sitzt,
und einen seitlichen Ansatz io2 hat, in dem sich eine Einkerbung roa befindet. Diese
Einrichtung dient zum Anzeigen der richtigen Höhe des Diamanthalters oder Kolbens
1r. Gegenüber von io2, io a befindet sich ein Gegenstück io3, das eine Kerbe io#'
hat und entweder an den Ansätzen 7,7 oder an dem Arm 8 sitzt.
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Soll eine Prüfung ausgeführt werden, so wird das Probestück auf den
Tisch 2 gelegt, der dann so weit gehoben wird, daß das Werkstück den Diamant berührt.
Hiernach wird der Tisch mit dem Werkstück und dem Diamanthalter zusammen weiter
aufwärtsbewegt, d. h. auch der Kolben ix und der Stab io werden so weit gehoben,
daß die Kerben 1o a und io # einander gegenüberliegen. Bei dieser Lage der Teile
liegt der Kopf des Stabs io dem Vorsprung 9 des Hebels 6 nahezu an.
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Eine veränderte Ausführungsform kann darin bestehen, daß die Anzeigevorrichtung
als Vergrößerungshebel ausgeführt wird, der über einer Skala spielt, oder der Hebel
kann auf ein Fallstück wirken, welches eine weitere Bewegung des Tisches 2 oder
des Kegelrädergetriebes verhindert, mittels dessen der Tisch bewegt wird.
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Damit die von dem Diamanten bewirkte Einkerbung sich besser besichtigen
läßt, ist ein Mikroskop 33 vorgesehen, das von einem bei 35 an den Arm 8 angelenkten
Hebel gehalten wird; ferner ist eine Feder 36 (Abb. 2) vorgesehen, mit deren Hilfe
der Arm 34 in der einen oder anderen der beiden erforderlichen Stellungen gehalten
werden kann. Zu diesem Zweck ist der Arm 34 an seinem oberen Ende mit einem Vorsprung
oder Ansatz 341 versehen, an dem zwei flache oder unrunde Stellen vorgesehen sind;
die Feder liegt normalerweise auf der oberen dieser Stellen, wodurch die Bewegung
des Arms gehemmt und das Mikroskop in seiner oberen oder unteren Stellung festgehalten
wird. Der das Mikroskop tragende Arm kann ausziehbar sein, so daß eineFeineinstellung
möglich ist, wogegen Grobeinstellung mittels der Einstellschraube 3 für die Bewegung
der Plattform 2 bewirkt wird.
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Eine elektrische Lampe 37 ist in einer Fassung 38 am Arm 8 befestigt,
mittels derer die Prüfung der Kerbe durch das Mikroskop erleichtert wird. Ihr Licht
wird mittels einer Linse 38a gegen den Spiegel 33a im Mikroskop und von dort auf
ein reflektierendes Prisma 39
geworfen. Schließlich kann auch eine Sammlerbatterie
40 oder eine andere Stromquelle auf der Grundplatte der Maschine aufgestellt sein.
Auch können zeitliche Zapfen 41 am Maschinengestell vorhanden sein, die zur Aufnahme
von Gewichten 14 dienen, so daß die ganze Maschine ein geschlossenes Ganzes bildet.