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Verfahren zur Eindrucktiefenmessung bei der Härteprüfung An Härteprüfmaschinen
sind verschiedene Einrichtungen zur Messung der Eindrucktiefen bekannt. Diese scheiden
sich in der Hauptsache in zwei Gruppen, und zwar in eine solche, bei welcher die
Relativbewegung des Eindringkörpers gegenüber einem festen Teil der Maschine und
in eine solche, bei welcher die Relativbewegung des Eindringkörpers gegenüber der
unverletzten Oberfläche des Prüfstückes gemessen wird. Die letztere Ausführungsform
hat den Nachteil der Kompliziertheit und Empfindlichkeit, da sie zum Abtasten der
Oberfläche des Prüfstückes einen oder mehrere besondere Fühlstifte benötigt, welche
mit dem zugehörigen Übersetzungsmechanismus leicht beschädigt und dann zu fehlerhaften
Anzeigen führen können. Anderseits hatte bisher die erstgenannte Gruppe neben dem
Vorteil außerordentlich einfacher und stabiler Ausführungsmöglichkeit ebenfalls
einen großen Nachteil. Da nämlich notwendigerweise die gesamte Relativbewegung des
Eindringkörpers gegenüber dem festen Teil der Maschine gemessen wurde, umfaßte diese
nicht nur den eigentlich interessierenden Eindruck des Eindringkörpers, sondern
auch eine etwaige Zusammendrückung des Werkstückes im ganzen, also z. B. auch den
Eindruck, den gegebenenfalls die untere Auflagefläche für das Werkstück in diesem
unter der hohen Belastung hinterließ.
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Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur vollständigen
Vermeidung dieses Nachteiles, was dadurch erreicht wird, daß das zu prüfende Werkstück
derart gelagert wird, daß es vor Einwirkung und im Augenblick des Aufbringens der
Prüfbelastung, also in dem Augenblick, in welchem die maßgebenden Einstellungen
bzw. Messungen vorgenommen werden, gegenüber seiner Unterlage hohl liegt und erst
unter der Wirkung der Prüfbelastung fest auf die Unterlage gedrückt wird. Nach Entfernen
der Prüfbelastung kehrt dann der Prüfkörper infolge Federung entweder des Prüfkörpers
oder der Unterlage wieder in seine Ursprungslage zurück.
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Es sei hier besonders hervorgehoben, daß bei dem vorliegenden neuen
Meßverfahren ebenso wie bei den meisten bekannten Verfahren zur Eindrucktiefenmessung
die Höhe des sich an der Prüfstelle bildenden Randwulstes nicht mitgemessen wird.
Da die nach dem neuen Meßverfahren ermittelten Eindringtiefen ebenso wie bei den
meisten bekannten Meßverfahren nicht zur Bestimmung der Brinell- oder Kegeldruckhärte,
sondern lediglich selbst als Härtemaßstäbe, und zwar als annäherndeVergleichsmaßstäbe
an gleichartigen Probestücken, aus gleichartigem Werkstoff dienen, kann der Randwulst
hierbei vernachlässigt werden.
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Die bisherigen Verfahren und das vorliegende neue Verfahren zur Messung
der Eindringtiefen bei der Härteprüfung seien an Hand der Abb. i bis 5 näher erläutert.
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Durch die Abb. i und 2, welche die bisher
zur Eindrucktiefenmessung
benutzten Vorrichtungen schematisch darstellen, sollen zunächst nochmals die Mängel
der bisher angewendeten Eindrucktiefenmeßverfahren vor Augen geführt werden. Mit
i ist der Prüfstempel bezeichnet, der hier beispielsweise eine Prüfkugel 2 trägt.
Mit 3 ist das zu prüfende Werkstück - in diesem Fall als Federblatt angenommen -
bezeichnet, während 4 die in beliebiger Weise mittels einer Spindel o. dgl. verstellbare
Unterlage für das Werkstück bedeutet. Abb. = stellt hierbei den Zustand dar, wie
er zu Beginn der Prüfung herrscht. Die Kugel 2 ruht hier beispielsweise unter Einwirkung
einer geringen Vorlast auf dem Prüfstück 3, das sich seinerseits auf der Unterlage
4 abstützt. In diesem Augenblick wird in bekannter Weise die zur Tiefenmessung dienende
Meßuhr o. dgl. auf Null gestellt und nunmehr die Prüflast zur Einwirkung gebracht.
Unter deren Einfluß dringt die Kugel 2 in das Prüfstück ein, und zwar um den in
Abb. 2 gezeichneten Betrag a. Gleichzeitig aber drückt sich bei Prüfstücken mit
nicht besonders vorbereiteten Auflageflächen meist auch die Unterfläche des Prüfstückes
zusammen, und zwar um den Betrag b. Nach Abschalten der Prüflast geht nun der Kugelstempel
i um den Betrag etwaiger elastischer Verformung von Werkstück und Maschine zurück,
der beider hier angestellten Betrachtung nicht interessiert; im übrigen bleibt aber
der Kugelstempel in der in Abb.2 dargestellten Weise stehen. Die mit dem Kugelstempel
verbundene Meßeinrichtung (Meßuhr o. dgl.) wird also nun gegenüber der in Abb. i
dargestellten Ausgangsstellung das Maß c als Eindringtiefe anzeigen. Diese aber
ist um den Betrag b größer als die eigentlich zu messende tatsächliche Eindringtiefe
a des Eindringkörpers.
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Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren wird nun vollständig
die Anzeige des oben bezeichneten Fehlmaßes b vermieden. Das neue Verfahren sei
an Hand der Abb. 3, 4 und 5 erläutert. Das Auflagestück 5 ist hier anders ausgebildet
als bei den Prüfeinrichtungen zur Ausübung der bisherigen Eindrucktiefenmeßverfahren,
und zwar erfindungsgemäß derart, daß das Prüfstück zu Beginn der Prüfung hohl liegt.
Handelt es sich beispielsweise um die Prüfung eines an sich elastischen Körpers,
wie z. B. eines Federblattes 3, so ist die Unterlage mit seitlichen Ansätzen 6 und.7
versehen, welche gegenüber der eigentlichen im allgemeinen schwachkugelig ausgebildeten
Auflage für das Werkstück um einen geringen Betrag vorstehen. Abb. 3 zeigt nun den
zu Beginn der Prüfung herrschenden Zustand, welcher dem Prüfzustand nach Abb. i
entspricht und bei welchem also die Kugel :z unter Einwirkung einer geringen Vorlast
auf dem Prüfstück 3 ruht. In diesem Augenblick wird die Meßuhr in bekannter Weise
auf Null gestellt. Kommt nun die Prüflast zur Wirkung, so biegt sich unter ihr das
hier als Federblatt angenommene Prüfstück 3 durch und legt sich nunmehr fest auf
das mittlere Teil der Unterlage 5 auf. Dies ist in Abb. 4 dargestellt. Hierbei entsteht
nun oft wiederum an der Unterseite des Prüfstückes ein Eindruck. Nach Abschalten
der Höchstlast tritt der in Abb.5 dargestellte Zustand ein; das Prüfstück hebt sich
von dem mittleren Teil der Unterlage 5 ab und kehrt wieder in seine ursprüngliche
Lage zurück. Die Relativbewegung des Kugelstempels = gegenüber dem Ausgangszustand
entspricht nun dem Maß c. Dieses aber ist vollkommen gleich dem Maß a der tatsächlichen
Eindrucktiefe der Kugel e, da ja die Eindrucktiefe auf der Unterseite des Werkstückes,
die in Abb.5 mit b bezeichnet ist, nicht mehr zur Messung kommt.
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Das beschriebene Verfahren beschränkt sich selbstverständlich nicht
nur auf die Prüfung elastischer Prüfkörper, sondern ist sinngemäß auch für jeden
beliebigen Körper anwendbar. In diesem Falle wird die Unterlage 5 derart federnd
ausgebildet, daß unter der Einwirkung der Belastung die Ansätze 6 und 7 nachgeben
und so dem Prüfstück eine feste Auflage auf dem mittleren Teil der Unterlage 5 gestatten.
Nach Abschalten der Prüflast federn in diesem Falle die seitlichen Teile 6 und 7
der Unterlage wieder zurück und bringen das Prüfstück in die Ausgangsstellung.