DE4327260A1

DE4327260A1 - Manuell zu betätigender Härteprüfer

Info

Publication number: DE4327260A1
Application number: DE4327260A
Authority: DE
Inventors: Murat Bajozitovic Bakirov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-08-13
Publication date: 1995-01-19
Anticipated expiration: 2013-08-14
Also published as: DE9310043U1; DE4327260C2

Description

Zur Härteprüfung von Werkstücken und Werkteilen ist es erforderlich, einen handlichen Härteprüfer zur Verfügung zu haben, mit dem man an beliebigen Stellen eines Werkstückes oder einer Maschine eine solche Härteprüfung vornehmen kann. Es wird dabei insbes. an Prüfungen in der Reaktortechnik gedacht, auf einem Gebiet also, auf dem es nicht möglich ist, die härtemäßig zu prüfenden Teile mit in eine Werkstatt zu nehmen.

Ein solcher manuell zu betätigender Härteprüfer besteht gemäß der Erfindung aus einem eine Symmetrieachse aufweisenden Gehäuse, in welchem eine einen Referenzring enthaltende Referenzeinheit sowie eine einen Eindringkörper aufweisende Eindringeinheit unter dem Einfluß einer Referenzringfeder gegeneinander und unter dem Einfluß einer Prüfkraftfeder miteinander in axialer Richtung bewegbar sind, wobei beide Federn von einem gemeinsamen Deckelteil zeitlich nacheinander zusammendrückbar sind. Und weiterhin enthält ein solcher Härteprüfer einerseits einen ausschließlich die auf den Eindringkörper wirkende Kraft wiedergebenden Kraftsensor, andererseits einen Wegsensor, der die Relativbewegung zwischen Eindringeinheit und Referenzeinheit registriert.

Bei einem solchen Härteprüfer ist das Gehäuse zweckmäßig so konstruiert, daß es einen Anschlag aufweist, welcher den Hub des Deckelteils begrenzt. Dieser Hub und die Steifigkeit der Prüfkraftfeder sind so aufeinander abgestimmt, daß durch sie die maximale Prüfkraft nach DIN festgelegt wird. Dabei kann die Prüfkraftfeder zur Untersuchung besonderer Werkstoffe austauschbar sein (verschiedene Prüfkräfte).

Weiterhin empfiehlt es sich, in die Referenzeinheit eine oder mehrere Rückholfedern einzubauen, welche nach Beendigung der Prüfung Referenz- und Eindringeinheit in ihre Ausgangslage zurückbringen. Zweckmäßig werden jedoch Referenzeinheit und Eindringeinheit durch die Referenzringfeder gegeneinander vorgespannt. Mit dem Gehäuse des Härteprüfers ist ein Auflagering fest verbunden, dessen Profil gegebenenfalls der Kontur des Gegenstandes angepaßt werden kann, dessen Härte zu prüfen ist, wie sich aus den noch zu beschreibenden Zeichnungen ergibt. Damit wird erreicht, daß die Prüfachse stets rechtwinklig zur Prüffläche verläuft.

Ein manuell zu betätigender Härteprüfer ist beispielsweise aus der DAS 26 09 628 bekannt. Auch bei diesem bekannten Härteprüfer werden die auf den Bezugsring wirkende Kraft und die auf den Eindringkörper wirkende Kraft von getrennten Federn ausgeübt, die unabhängig voneinander wirken, die jedoch von einem gemeinsamen Teil zusammengedrückt werden.

Die Genauigkeit der Anzeige dieses bekannten Härteprüfers ist jedoch umstritten, zumal die Eindringkraft des Eindringkörpers bei diesem bekannten Gerät aus der Differenz zweier Federkompressionen ermittelt wird. Da Federkräfte jedoch Temperatureinflüssen sowie Alterungseinflüssen unterliegen, ist mit einer starken Abhängigkeit der mit diesen Geräten ermittelten Werte von den genannten Einflüssen zu rechnen.

Im Gebrauchsmusterschutz G 91 07 467.3 ist ebenfalls ein Härteprüfer beschrieben, bei dem Kraft und Weg gemessen werden. Die Nachteile dieser Ausführung sind:

- Bei der Prüfung wird der Referenzring, mit der jeweiligen Druckkraft des Bedieners, in die Prüfoberfläche gedrückt. Dieses beeinflußt das Prüfergebnis in einer Art und Weise, die nicht berechenbar ist. Da der Kraft- und der Wegsensor ein Bauteil bzw. miteinander gekoppelt sind, beeinflussen sie sich gegenseitig. Das ergibt ungenaue Messungen.
- Der Kraftaufnehmer wird schon vor der eigentlichen Prüfung mit einer Kraft beaufschlagt (Durchbiegen des elastischen Teiles zur Wegmessung).

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Härteprüfers liegt daher eindeutig in seiner wesentlich größeren Genauigkeit, da er von den erwähnten Einflüssen nicht abhängig ist. Das Gehäuse, die Referenz- und die Eindringeinheit haben eine gemeinsame Symmetrieachse. Auf dieser Achse bewegen sich der Eindringkörper, die Prüfkraftfeder und der Referenzring mit angebautem Wegsensor. Somit wirken keine Reibungskräfte auf den Kraft- und den Wegsensor.

Die Tatsache, daß der eingebaute Wegsensor die Relativbewegung zwischen Eindringeinheit und Referenzeinheit registriert, erlaubt es, mit dem erfindungsgemäßen Gerät eine Vorkraft einzugeben, um unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheiten des Prüflings zu berücksichtigen. Beispielsweise kann mit einer solchen Vorkraft eine vorhandene Rostschicht durchstoßen werden, ohne daß diese Rostschicht das endgültige Meßergebnis beeinflußt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Erfindung,

Fig. 2 ein nach diesem Prinzip aufgebautes Gerät in einem Längsschnitt,

Fig. 3 bis 6 verschiedene Ausführungen des Auflageringes des Härteprüfers in Schnittzeichnung,

Fig. 7 eine Darstellung des Meßverlaufes bei nicht ebener Oberfläche des Prüflings.

In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Im Prinzip besteht der erfindungsgemäße Härteprüfer aus insgesamt vier mechanischen Baugruppen, nämlich einem Gehäuse, bestehend aus dem zylindrischen Gehäuseteil 1, einem Auflagering 20, einem Griffring 2 und einer Anschlagscheibe 19; die zweite Baugruppe besteht aus dem Deckelteil mit dem Deckel 3 einschließlich einer zugehörigen Hülse sowie einer Knickschutzhülle 4, welche der sicheren Herausführung der Leitungsdrähte aus dem Kraft- und dem Wegsensor dient.

Die dritte und vierte Baugruppe stellen die Referenzeinheit sowie die Eindringeinheit dar. Die Referenzeinheit besteht aus dem Referenzring 10, der Referenzringaufnahme 9, der Halteplatte 8 für den Wegsensor 12, dem Wegsensor 12 und Säulen 11. Schließlich besteht die Eindringeinheit aus dem Eindringkörper 16, dem Kraftsensor 17, einer unteren Führungsscheibe 15 für den Kraftsensor 17, einer oberen Führungsscheibe 13, Säulen 14 sowie einer Gewindestange 18 mit Kern für den Wegsensor 12.

Das Gehäuse 1, die Referenz- und die Eindringeinheit haben eine gemeinsame Symmetrieachse. Auf dieser Achse befinden (bewegen) sich der Eindringkörper 16, die Prüfkraftfeder 5 und der Referenzring 10 mit angebautem Wegsensor 12.

Der Referenzring 10 hat eine kreisförmige Auflage mit dem Durchmesser d, gemäß Fig. 7, dessen Mittelpunkt auf der Symmetrieachse, gleich Prüfachse, liegt. Der Referenzring 10 ist fest mit der Referenzeinheit verbunden, die sich im Gehäuse 1 entlang der Prüfachse bewegt. Die Referenzeinheit und die Eindringeinheit sind mit der Feder 6 gegeneinander vorgespannt. Dadurch ergibt sich vor der Messung ein Abstand S zwischen der Eindringkörperspitze 16 und dem Referenzring 10. Beim Eindringen des Eindringkörpers in eine Prüfoberfläche, die nicht parallel zur Auflagefläche d ist, ergeben sich aufgrund der Winkelabweichung ungenaue Meßergebnisse (Härtewerte). Deshalb müssen in der Praxis mehrere Messungen durchgeführt werden, um durch statistische Auswertung brauchbare Ergebnisse zu erhalten. Bei der gewählten Anordnung kann durch Auswertung der Größen S und S′, die sich bei der Prüfung automatisch ergeben (bzw. abfragen lassen), der Eindringwinkel α berechnet werden. Dieser Winkel kann angezeigt werden, oder gleich zur Korrektur des Härtewertes verwendet werden. Dadurch sind nur eine oder wenige Messungen nötig, bis man das richtige Ergebnis erhält (Messen bis Eindringwinkel innerhalb der vorgegebenen Toleranz liegt).

Es wird in diesem Zusammenhang erwähnt, daß die für die Referenzeinheit sowie die für die Eindringeinheit aufgezählten Teile jeweils mechanisch miteinander verbunden sind.

Die gegenseitige Verschiebung von Referenzeinheit und Eindringeinheit erfolgt unter dem Einfluß der Referenzringfeder 6, die Verschiebung in gleicher Richtung unter dem Einfluß der Prüfkraftfeder 5.

Es sind ferner noch eine oder mehrere Rückholfedern 7 vorgesehen, welche die Aufgabe haben, die Referenz- und die Eindringeinheit nach Beendigung der Prüfung wieder in ihre Ausgangslage zurückzubringen.

In den Fig. 3 bis 6 sind verschiedene Ausführungen für die Ausbildung des Auflageringes 20 angegeben, dessen Auflageprofil der Oberflächengestaltung des Prüflings angepaßt ist.

Der anhand von Fig. 1 und 2 dargestellte Härteprüfer arbeitet wie folgt:

Das Prüfgerät wird mit dem Auflagering 20 auf die Probe gestellt und mit dem Griffring 2 aufgedrückt. Dann drückt man auf den Deckel 3. Dadurch wird über die Prüfkraftfeder 5 eine Kraft auf die Eindringeinheit ausgeübt, die diese Einheit nach unten bewegt. Diese Bewegung wird über die Referenzringfeder 6 auf die Referenzeinheit übertragen, bis der Referenzring 10 auf der Probe aufliegt. Danach bewegt sich nur noch die Eindringeinheit, bis der Eindringkörper 16 die Probe berührt. Unter dem weiteren Druck auf den Deckel steigt nun die Kraft die vom Kraftsensor 17 gemessen wird, bis zur maximalen Prüfkraft an. Gleichzeitig wird die Relativbewegung zwischen der Eindringeinheit und der Referenzeinheit mit dem Wegsensor 12 gemessen. Diese Relativbewegung entspricht der Eindringtiefe des Eindringkörpers 16 in die Probe. Die Prüfkraft wird durch einen Anschlag des Deckels begrenzt. Nach Abschluß der Prüfung werden die Referenz- und die Eindringeinheit durch die Rückholfeder 7 wieder in die Ausgangslage gebracht.

Sowohl Kraftsensor 17 als auch Wegsensor 12 sind in der Zeichnung lediglich im Prinzip dargestellt. Solche Geräte sind bekannt, so daß deren Erläuterung im Rahmen dieser Beschreibung nicht erforderlich ist. Es sei lediglich darauf hingewiesen, daß die mit diesen Geräten gemessenen Werte über elektrische Leitungen durch die Knickschutzhülle 4 auf entsprechende Anzeigegeräte übertragen werden.

Claims

1. Manuell zu betätigender Härteprüfer, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem eine Symmetrieachse (S) aufweisenden Gehäuse (1) besteht, in welchem eine einen Referenzring (10) enthaltende Referenzeinheit (8, 9, 10, 11, 12) sowie eine einen Eindringkörper (16) aufweisende Eindringeinheit (13, 14, 15, 16, 17) unter dem Einfluß einer Referenzringfeder (6) gegeneinander und unter dem Einfluß einer Prüfkraftfeder (5) in axialer Richtung miteinander bewegbar sind, wobei beide Federn (5, 6) von einem gemeinsamen Deckelteil (3) zeitlich nacheinander zusammendrückbar sind und daß er einerseits einen ausschließlich die auf den Eindringkörper (16) wirkende Kraft wiedergebenden Kraftsensor (17) andererseits einen Wegsensor (12) enthält, der die Relativbewegung zwischen Eindringeinheit und Referenzeinheit registriert.

2. Härteprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) einen Anschlag (19) aufweist, welcher den Hub des Deckelteils (2) begrenzt.

3. Härteprüfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Deckelteils (2) und die Steifigkeit der Prüfkraftfeder (5) so gewählt sind, daß durch sie die maximale Prüfkraft festgelegt ist.

4. Härteprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gehäuse (1) ein Auflagering (20) verbunden ist, dessen Auflageprofil gegebenenfalls der Kontur des zu prüfenden Gegenstandes angepaßt ist.

5. Härteprüfer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Referenzeinheit und Eindringeinheit durch die Referenzringfeder (6) gegeneinander vorgespannt sind.

6. Härteprüfer nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Referenzeinheit (8, 9, 10, 11, 12) eine Rückholfeder (7) eingebaut ist, welche nach Beendigung der Prüfung Referenz- und Eindringeinheit in ihre Ausgangslage zurückbringen.