DE4327260C2

DE4327260C2 - Manuell zu betätigender Härteprüfer

Info

Publication number: DE4327260C2
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: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2013-08-14
Also published as: DE4327260A1; DE9310043U1

Description

Die Erfindung betrifft einen manuell zu betätigenden Härteprüfer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

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 eine Maschine eine solche Härteprüfung vornehmen kann. Es wird dabei insbesondere 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.

In DE 91 07 467 U1 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. Dies ergibt ungenaue Messungen.
- Der Kraftaufnehmer wird schon vor der eigentlichen Prüfung mit einer Kraft beaufschlagt (Durchbiegen des elastischen Teiles zur Wegmessung).

DE 26 09 627 B2 zeigt und beschreibt einen Härteprüfer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Auch dieser Härteprüfer weist einen Kraftsensor auf. Der Kraftsensor erfaßt hierbei u. a. die auf den Eindringkörper wirkende Kraft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Härteprüfer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß die Meßgenauigkeit gesteigert wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Demgemäß umfaßt ein solcher Härteprüfer die folgenden Merkmale:
Es ist ein Kraftsensor als Teil der Eindringeinheit vorgesehen, der ausschließlich die auf den Eindringkörper wirkende Kraft wiedergibt;
der Wegsensor ist derart vorgesehen, daß die Relativbewegung zwischen Eindringeinheit und Referenzeinheit als Maß für die Eindringtiefe des Eindringkörpers registriert wird;
das Deckelteil, die Referenzeinheit sowie die Eindringeinheit und die Federn sind derart gestaltet und angeordnet, daß beim Druck auf das Deckelteil eine Kraft über die Prüfkraftfeder auf die Eindringeinheit ausgeübt wird, die dieser Einheit eine Bewegung entlang der Symmetrieachse in Richtung auf die Probe verleiht, welche Bewegung über die Referenzringfeder auf die Referenzeinheit bis zur Auflage des Referenzrings auf die Probe übertragen wird.

Gemäß der Erfindung wird u. a. vorgesehen, daß die Relativbewegung zwischen Eindringeinheit und Referenzeinheit als Maß für die Eindringtiefe des Eindringkörpers registriert wird.

Zweckmäßigerweise wird die Prüfkraftfeder zur Untersuchung besonderer Werkstoffe austauschbar gemacht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird mit dem Gehäuse ein Auflagering verbunden. Dabei kann das Auflageprofil des Auflageringes der Kontur der Probe angepaßt werden.

Weiterhin ist denkbar, Referenzeinheit und Eindringeinheit durch die Referenzringfeder gegeneinander vorzuspannen.

Es ist vorteilhaft, eine Rückholfeder vorzusehen, die die Referenzeinheit und die Eindringeinheit nach Beendigung der Prüfung in deren Ausgangslagen zurückbringt.

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 Bezugs Zeichen 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 mit den folgenden Merkmalen:

1.1 ein eine Symmetrieachse (S) aufweisendes Gehäuse (1);
1.2 eine einen Referenzring (10) haltende Referenzeinheit (8, 9, 10, 11, 12);
1.3 eine einen Eindringkörper (16) aufweisende Eindringeinheit (13, 14, 15, 16, 17);
1.4 ein Wegsensor (12);
1.5 eine Referenzringfeder (6), eine Prüfkraftfeder (5) und
1.6 ein Deckelteil (13) zum Zusammendrücken der beiden Federn (5, 6), wobei der Hub des Deckelteiles (2) durch einen Anschlag (19) am Gehäuse (1) begrenzt wird; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
1.7 es ist ein Kraftsensor (17) als Teil der Eindringeinheit vorgesehen, der ausschließlich die auf den Eindringkörper (16) wirkende Kraft wiedergibt;
1.8 der Wegsensor (12) ist derart vorgesehen, daß die Relativbewegung zwischen Eindringeinheit und Referenzeinheit als Maß für die Eindringtiefe des Eindringkörpers (16) registriert wird;
1.9 das Deckelteil (3), die Referenzeinheit (8, 9, 10, 11) sowie die Eindringeinheit (13, 14, 15, 16, 17) und die Federn (5, 6) sind derart gestaltet und angeordnet, daß beim Druck auf das Deckelteil (3) eine Kraft über die Prüfkraftfeder (5) auf die Eindringeinheit ausgeübt wird, die dieser Einheit eine Bewegung entlang der Symmetrieachse (S) in Richtung auf die Probe verleiht, welche Bewegung über die Referenzringfeder (6) auf die Referenzeinheit bis zur Auflage des Referenzrings (10) auf die Probe übertragen wird.

2. Härteprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfkraftfeder (5) zur Untersuchung besonderer Werkstoffe austauschbar ist.

3. Härteprüfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gehäuse (1) ein Auflagering (20) verbunden ist.

4. Härteprüfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflageprofil des Auflageringes (20) der Kontur der Probe angepaßt ist.

5. Härteprüfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzeinheit und die Eindringeinheit (13, 14, 15, 16, 17) durch die Referenzringfeder (6) gegeneinander vorgespannt sind.

6. Härteprüfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückholfeder (7) vorgesehen ist, die die Referenzeinheit und die Eindringeinheit (13, 14, 15, 16, 17) nach Beendigung der Prüfung in deren Ausgangslagen zurückbringt.