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Vorrichtung zum Bestimmen der Härte kleiner Körper Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Bestinunen der Härte kleiner Körper,' z. B. von Gefügebestandteilen,
nach dem Eindringverfahren, bei dem der Eindruckkörper durch eine Feder belastet
wird. Die Durchbiegung dieser Feder dient in an sich bekannter Weise als Maß für
die Belastung; und in ebenfalls bekannter Weise wird sowohl diese Durchbiegung als
auch die Größe des vom Eindringkörper erzeugten Eindrucks auf optischem. Wege gemessen.
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Gegenüber den bekannten ähnlichen Härteprüfern besteht die Erfindung
nun darin, daß als Belastungsmittel IdieSdurch die Verdrehung einer oder mehrerer
Wellen entstehende federnde Verdrehungskraft dient. Als wesentlicher Vorteil der
Anwendung von Torsionswellen als federnde Elemente sei angeführt, daß sich sowohl
der Abstand der Einspiannstellen als auch die Durchmesser der Wellen bei einer Serienanfertigung
sehr genau einhalten lassen, wodurch sich ein nachträgliches Abstimmen der einzelnen
Apparate erübrigt.
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Auch die Einzelanfertigung oder Eichung der zur Belastungsmessung
verwendeten Teilung wird dadurch überflüssig.
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Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung liegt darin, daß Torsionsfedern
der hier verwendeten Art gegenüber allen Beanspruchungen, die nicht in Richtung
der Federung erfolgen, hohen Widerstand leisten. Der von den Torsionswellen getragene
Eindringkörper läßt sich also nur schwer aus der durch die Konstruktion der Vorrichtung
vorgeschriebenen Bahn herausdrücken. Besondere Führungen erübrigen sich deshalb
bei entsprechender Anwendung der gegebenen konstruktiven Möglichkeiten vollkommen,
und die Vorrichtung bleibt frei von jeder zusätzlichen, das Meßergebnis verfälschenden
Reibung.
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Als besonderer Vorzug sei noch folgendes angeführt : Bei der Torsionsfeder
dreht sich bekanntlich ein an der Torsionswelle befestigter Federarm um die neutrale
Faser des Stabes. Das Ende des Armes beschreibt demnach einen Kreisbogen, ohne daß
besondere Führungsglieder angeordnet werden müssen. Das ist bei keiner anderen Federart
der Fall. Die sich hieraus ergebenden günstigen konstrultiven Verhältnisse sind
aus den Abbildungen und aus der Beschreibung ohne weiteres zu entnehmen.
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In den Abb. 1 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erindung dargestellt.
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Die Abb. I zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung. Der Eindringkörper,
z. B. eine Diamantpyramide 1, befindet sich hier in der Gebrauchsstellung. Durch
Anheben der Vorrichtung mittles der Feineinstellung des Mikroskopes wird die Spitze
der Diamantpyramide in den auf dem Objekttisch des Mikroskopes liegenden Prüfling
2 gepreßt und dadurch der Eindruck erzeugt.
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Wie aus Abb. 2 ersichtlich ist, kann durch Schwenken des oberen Teiles
um die mechanische Achse 3 ein Mikroskopobjektiv 4 zum Ausmassen des Eindruckes
in die Gebrauchsstellung gebracht werden. In der Stellung gemäß Abb. 1 befinden
sich die optischen Systeme 5 und 6 sowie das Prisma 15 im Strahlengang des Mikroskopes,
Diese Systeme dienen zum Messen der Bewegung des den Eindringkörper tragenden Teiles
32 mittels der Teilung 33. Es kann also mit dem gleidlen Mikroskop sowohl die Belastung
als auch - nach Umschalten - die Größe des Eindruckes gemessen werden. Die Anschläge
8, 9, 10 und 11, die die Schwenkbewegung begrenzen, sind so justiert, daß der zu
untersuchende, mit Hilfe des im Okular 13 angeordneten Fadenkreuzes seiner Lage
nach bestimmte Gefügebestandteil, nach dem Umschalten der Vorichtung und Heranführen
derselben mittels der Feineinstellng, von der Mitte des Eindringkörpers z. B. von
der Spitze einer Diamantpyramide getroffen wrid.
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Die Fadenkrenzmitte und die Mitte des Eindringkörpers kann man also,
wenn man die Umschaltung berücksichtigt, als optisch einander zugeordnet bezeichnen.
Infolge des kleinen Winkels dieser Schaltbewegung und durch besonders kräftige Ausbildung
der Achse und der Anschläge ist die erforderliche Genauigkeit gewährleistet. Die
Auflichtbeleuchtung des Prüflings 2 erfolgt durch das Objektiv 4, die der Teilung
durch die Linsen 5, 6 und das Prisma 15. Die Lichtzuführung geschieht mittels eines
itl die Vorrichtung eingebauten Opak-Illuminators mit den Linsen I6, Is, 18 und
dem Planglas 19.
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Die Vorrichtung ist mittels einer Schwalbenschwanzführung 20 nach
Abb. 4 abnehmbar mit dem Miliroskoptubus verbunden. In Abb. 3 ist das Prinzip der
Federbelastung des Eindringkörpers durch Torsionsfederung der beiden Wellen 21 dargestellt.
Diese Wellen sind mit dem Hauptträger 22 und den Anuen 23, 24, 25, 26 fest verbunden.
Das Stahlband 27 verbindet die beiden atl den Torsionsarmen befindlichen Rotationsflächen
28 und 29 und wird durch die beiden Spiralfedern 30 und 31 straff angespannt. Diese
Federn sind so bemessen, daß auch bei einer maximalen Prüfbelastung eine Druchbiegng
derselben nicht eintritt. Bewegt sich nun bei Betätigung der Feineinstellung des
Mikro skopes der Hauptträger 22 der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles und stößt
hierbei die Spitze des Eindringkörpers an der Prüffläche auf Widerstand, so wird
unter gleichzeitiger Beanspruchung der Wellen 21 auf Torsion ein Abrollen des Bandes
27 und des mit ihm verbundenen Trägers 32 an den bewegten Rotationsflächen 28 und
29 stattfinden. Die Übertragung der durch Beanspruchung der Wellen auf Torsion erzeugten
Kraft auf den Eindringkörper erfolgt demmach ohne wesentliche äußere Reibung und
streng geradlinig.
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Die Größe der auftretenden Belastung des Eindringkörpers und damit
die Tiefe des Eindruckes ist abhängig vom Weg des Hauptträgers 22 der Torsionswellen.
Die Relatilverschiebung zwischen dem Hauptträger 22 und dem Träger 32, an dem das
Objektiv 6 befestigt ist, kann an der Teilung 33 abgelesen werden. Diese Verschiebung
ist ein Maß für die zum Eindrücken des Eindringkörpers aufgewendete Israft. Nach
Erzeugung des Prüfeindruckes wird durch 13etätigung der Feineinstellung der Eindringkörper
zurückgezogen und mittels der Schwenkeinrichtung das Mikroskopobjektiv in die Gehrauchsstellung
gebracht. Jetzt kann die Größe des Eindruckes mittels eines Meßokulares bestimmt
werden.
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Bei der Ausführung nach Abb. 5 werden die unteren Arme25 und 26 nicht
auf dem Torsionsstab 21 festgeklemmt, sondern auf einer etwas stärkeren Welle leicht
drehbar gelagert, z. B. in kleinen Kugellagern, Bei der Bewegung wird der Stab also
nicht der dreht, sondern die Verdrehungskraft wirkt nur am oberen Verdrehungsstab
21. Diese Bauart ist dann nützlich, wenn man eine größere Durehbiegung wünscht.
Die Nerdrehungsstäbe würden dann nämlich so dünn, daß die Seitenstabilität nicht
nielir gewährleistet wäre. Die Vorrichtung ist dann allerdings nicht mehr ganz reibungsfrei,
doch kann die Reibung durch Verwendung von Kugellagern, Spitzenlagerungen oder auf
ähnliche Weise außerordentilich niedrig gehalte werden.