DE7528174U - Härte-Prüfgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Härte-Prüfgerät, das die Härte eines Materials mißt, indem eine am unteren Ende einer Lastübertragungswelle festgelegte Prüfspitze in ein Muster hineingedruckt wird.

Bei bekannten Härte-Prüfgeräten dieser Art wurde durch die Lastübertragungwelle und die eine vorbestimmte Form aufweisende Prüfspitze eine vorbestimmte Testlast auf das Muster aufgebracht um in der Oberfläche des Musters eine Einkerbung bzw. Vertiefung zu erzeugen. Daraufhin wurde die Fläche oder die Tiefe dar Einkerbung gemessen, um die Härte des geprüften Materials zu bestimmen. Hierbei war jedoch ein hoher Grad an technischem Geschick erforderlich, um eine präzise Messung der Fläche oder Tiefe einer derartigen Vertiefung vornehmen zu können.

Durch die Erfindung soll das bei den bekannten Härte-Prüfgeräten aufgetretene Problem gelöst werdan. Es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, ein Härte-Prüfgarät zur Verfügung zu stellen, das die Härte eines Materials bestimmt, indem die Kraft gemeasBn wird, die aufgewendet werden muß, um darin eine Vertiefuhgmit

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Dipl.-Ing. Heim Lesser Dipl -Ing. OUo Flügel. Patemuriwaltt' D-8 München 81, Cosimastraße 81

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einer vorbestimmten Große zu erzeugen. Dies wird erreicht unter Anwendung der Tatsache, daß die Kraft, die erforderlich ist, eine Vertiefung mit einer vorbestimmten Größe zu erzeugen, abhängt von der Härte der Materialien.

Um diese Aufgabe erfüllen zu können, weist ein erfindungsgemäßes Härte-Prüfgerät eine koaxial und verschiebbar in einem Bezugszylinder angeordnete Lastübertragungswelle auf, die an deren unterem Ende mit einer Prüfspitze verbunden ist, sowie einen etwas weiter oben angeordneten Last-Detektor für die Härtebestimmung, eine Bezugsebene, die am unteren Ende des Bezugszylinders vorgehen ist, um so mit dem Muster in Berührung zu stehen, und einen Wegbegrenzungsmechanismus, der oberhalb der Last-Anzeigevorrichtung angeordnet ist, um die Absenkungsstrecke bzw· den Absenkungsbetrag der Lastübertragungswelle in Bezug auf den Bezugszylinder zu regulieren.

Bei dem vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Härte-Prüfgerät wird die Lastübertragungswelle, nachdem die Bezugsebene am unteren Ende des Bezugszylinders mit dem Muster in Berührung gebracht worden ist, entlang des Bezugszylinders gesenkt, bis sie durch den Wegbegrenzungsmechanismus gestoppt wird. Daraufhin wird die am unteren Ende der Lastübertragungswelle vorgesehene Prüfspitze in einem vorbestimmten Maß in das Muster gedrückt, unc die für die Durchführung dieses Eindruckvorganges erforderliche Last wird durch den Last-Detektor gemessen. Die Härte eines getesteten Materials wird durch Ablesen der Last-Anzeigevorrichtung bestimmt,

Ein weiteres Merkmal das erfindungsgamäßan Härte-Prüfgerätes ist, daß ein Maximalwert-Detektor vorgesehen ist, der den höchsten Wert aus den Ablesungen des besagten Last-Detektors ermittelt, sowie eine Anzeigevorrichtung» welche die aus dem Maximalwert ermittelte Härte anzeigt.

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Da der Maximalwert der durch die Last-Anzeigevorrichtung gemessenen Lasten durch den Maximalwert-Detektor ermittelt wird, und die auf diesem ermittelten Maximalwert basierende Härte durch die Anzeigevorrichtung angezeigt wird, kann die Härtebestimmung mit größerer Geschwindigkeit und Leichtigkeit als je zuvor erzielt warden.

Weiterhin weist das erfindungsgemäße Härte-Prüfgerät folgendes Merkmal auf. Es ist ein Führungszylinder vorgesehen, um eine Führung für die axiale Bewegung des Bezugszylinders zur Verfugung zu stellen, wobei der Bezugszylinder gut in den Führungszylinder eingepaßt ist, so daß er durch eine Feder auf- und abbewegt werden kann.

Außerhalb dieses Führungszylinders ist ein Druckzylinder vorgesehen, der in der Lage ist, sich mittels einer weiteren Feder koaxial mit ersterem zu verschieben. Weiterhin ist ein Anlenkzapfen od.dgl. zur Übertragung der Drucklast zwischen einer an der Oberseite des Druckzylinders festgelegten Prüfvorrichtung und dem oberen Ende der Lastübertragungswelle vorgeseher

Bei einem derart ausgestalteten Härte-Prüfgerät wird der Bezugszylinder durch den Führungszylinder geführt, während er sich auf das Muster niederbewegt,bis die Bezugsebene an dessen Unterseite in Berührung mit der Oberfläche des Musters kommt. Dadurch ist es möglich, daß die Lastübertragungswelle in rechten Winkeln zu der Oberfläche des Musters durch den Bezugszylinder getoßen wird. Auch verhindert die Übertragung der Drucklast durch einan Anlenkungszapfen zwischen der Preßvorrichtung und der LastUbertragungewelle, daß auf die LastUbartragungswslle ein Drehmoment übertragen wird.

Dies erlaubt ein präzises Eindringen der Prüfspitze in das Muster, was eine außerordentlich genaue Härtebestimmung zur

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j	I	w	Dipl -Int)	Heinz Losset D.^l-Ing Otto Flügel. Patentanwälte D-8 München 81, Cosimastraße 81	einen Vertikalschnitt eines erfindungsgemäßen Härte-Prüfgerätes j	einen Querschnitt, gesehen in Richtung des Pfeiles VIII der Fig. 4, und
				-4-	ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Relation zwischen dem Last-Detektor und der Härte- Anzeigevorrichtung des Härte-Prüfgerätes nach Fig.1	eine Unteranaioht, gesehen in Richtung des Pfeiles IX der Fig, 4 und 8.
1 1			Folga hat		eine graphische Darstellung der zeitbezogenen Leistungsänderungen der miteinander verbundenen Teile der Fig. 2i	<> 7528174 22,01.78
				Die Erfindung wird anhand mehrerer in den Zeichnungen darge stallter Ausführungsbaispiele nachstehend näher erläutert: -	einen Vertikalschnitt eines weiteren erfindungs- gemäßen Härte-Prüfgerätes*
			Es ε	eine perspektivische Ansicht des oberen Teils des Führungszylinders das Härte-Prüfgerätes nach Fig.4j
J			Fig	6 und 7 Tailschnitte des Härte-PrüfgerMtes nach Fig. 4, eingesetzt unter verschiedenen Bedingungen!
			Fig	6
		Fig,	9
	Fig.
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	zeigt:
	. 1
	. 2
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D-Ö München 61, Coslmaslraße 8l

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Nach Fig« 1 ist in einem Führungszylinder 1 ein Bezugszylinder koaxial und verschiebbar angeordnet, Innerhalb des Bezugszylinders 2 ist, ebenfalls koaial und verschiebbar, eine Lastubertragungswelle 3 angeordnet.

Am unteren Ende der Lastubertragungswelle 3 ist eine Prüfspitze 4 lösbar festgelegt, während ein Last-Detektor 5, wie z.B. eine Lastzelle, etwas höher als die Prüfspitze 4 angeordnet ist. Eine Preßvorrichtung B ist an der Oberseite der Lastübertragung^ welle 3 vorgesehen, wobei eine Feder 7 zwischen dem äußeren Umfang der Preßvorrichtung 6 und einem Schulterteil des Führungs_ Zylinders 1 angeordnet ist.

Eine Bezugsebene 9, die mit einem Muster 8 in Berührung kommt, iat am unteren Ende des Bezugszylinders 2 ausgebildet. Voneinander beabstandete Flächen 10 an der Oberfläche des Bezugszylinders 2 und der unteren Fläche der Preßvorrichtung sind gebildet, um die Axialbewegung dar Lastübertragungswelle 3 in Bezug auf den Bezugszylinder 2 zu begrenzen bzw. zu regulieren.

Die Lastübertragungswelle 3 wird normalerweise durch die Feder nach oben angehoben, so daß ihr unterer Flansch 11 an einer Anlagefläche 12 am unteren Ende des Bezugszylinders 2 anliegt.

Dementsprechend wird auch der Bezugszylinder 2 durch die Feder nach oben gezogen, wodurch dessen unterer Flansch 13 mit einer Anlageflache 14 am unteren Ende des Führungszylinders 1 in Berührung gehalten wird. Auf diese Weise wird die Bezugsebene 9 am unteren Ende des Bezugszylinders 2 geringfügig oberhalb der unteren Oberfläche 1a des Führungszylinders 1 gehalten.

Bei einer Messung der Härte des Musters 8, wird zunächst der Führungszylinder 1 auf das Muster abgesenkt un dann wird die Preßvorrichtung B nach unten gedrückt, und zwar entgegen der

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Kraft der Feder 7, um die Lastübertragungswelle 3 zu senken. Daher senkt sioh auch der auf dem unteren Flansch 11 der Lastübertragungswelle 3 aufsitzende Bezugszylinder 2 nach unten, bis die Bezugsebene 9 am unteren Ende derselben in Berührung mit der oberen Fläche des Musters B kommt.

Wenn die Preßvorrichtung 6 weiter nach unten gedrückt wird, wird die Lastübertragungswelle 3 allein weiter abgesenkt und die Prüfspitze 4 berührt mit ihrem unteren Ende das Muster 8 und dringt dann in dasselbe ein.

Da das Maß der Eindringung der Prüfspitze 4 in das Muster 8 abhängt von dem Abstand zwischen den beiden Flächen 10, kann die Prüfspitze 4 immer nur bis in eine vorbestimmmte Tiefe in das Muster B hineinbewegt werden.

Sobald nämlich die Lastübertragungswelle 3 einmal durch die Preßvorrichtung B bis zu dem Punkt, an dem sich die Flächen berühren, nach unten gedruckt wird, wird jede überschüssige Kraft, die durch ein weiteres Niedergehen der Preßvorrichtung aufgebracht wird, über die Flächen 10 auf den Bezugszylinder übertragen und von da durch die Bezugsebene 9 auf den Abschnitt des Musters 8, der'nicht von der Härtemessung betroffen ist.

Da die Flächen 10 oberhalb des Last-Detektors 5 angeordnet sind, ist die ermittelte Last die, die aufgewendet wurde, um die Prüfspitze 4 in das Muster 8 hineinzudrücken.

Dadurch wird die Härte des Musters 8 als Funktion der Kraft F, die durch den Last-Detektor 5 gemessen wird, bestimmt.

Die durch den Last-Detektor 5 ermittelte Maximalkraft wird als ?» bezeichnetj sie wird zu dem Zeitpunkt erreicht, in dem die Prüfspitze 4 in das Muster 8 bis zum vorbestimmten Maß einge-

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drungen ist, waa dsm Aneinanderliagen der Flächen 10 entapricht. Naoh diaaam Zeitpunkt baut die Prüfapitza S im Muatar β eine dauerhafte Belastung (permanent atrain) auf j daher wird daa Eindringen der Prüfspitze 4 durch die Kraft F₂ auf einem vorbestimmten Niveau gehalten, wobei die Kraft F₂ etwas weniger stark ist als F₁.

Bei dleaem Härte-Prüfgerät wird die Härte H als Funktion des Maximalwertes F₁ bestimmt. Das heißt: H 3 f (F,.).

Dementsprechend wird ein Maximalwert-Detektor 5b durch einen Verstärker 5a mit dem Last-Detektor 5 verbunden, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist. Weiterhin ist eine Anzeigevorrichtung 5c mit dem Maximalwert-Detektor 5b verbunden, um die aus dem Maximalwert bestimmte Härte anzuzeigen.

Der Verstärker 5a, der Maximalwert-Detektor 5b und die Härte-Anzeigevorrichtung 5c befinden sich in einem nicht gezeigten Gehäuse, und sind an der Preßvorrichtung 6 festgelegt.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die angibt, wie die Leistung F des Last-Detektors, die e^ des Verstärkers 5a und die Leistung e₂ des Maximalwert-Detektors 5b sich mit der Zeit t. während welcher die Härtemessung durchgeführt wird, verändern. In dieser graphischen Darstellung gibt t den Punkt an, an dem die Prüfspitze beginnt, in ein Muster einzudringen. Vor dem Punkt t sind die Werte von F, B₁ und B₂ alle negativ, da der Last-Detektor 5 de Zug- bzw. Spannkraft unter dem Erif luß eines Teils des Gewichts der Lastübertragungswelle 3 und des Gewichts des Bezugszylinders 2 empfängt.

Fig. 4 ist ein Vertikalschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Härte-Prüfgeräts, bei welchem gleiche Bezugsziffern die Teile bezeichnen, die denjenigen der Fig. 1 entsprechen.

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Auch bei diesem zweiten AusfUhrungsbeispiel ist der Bezugszylinder 2 koaxial und verschiebbar im Führungszylinder 1 angsordnetj die Lastübertragungswelle 3 wiederum, ist koaxial und verschiebbar in diesem Bezugszylinder 2 angeordnet.

Die Lastübertragungswelle 3 ist mit der Prüfspitze 4 am unteren Ende der ersteren verbunden und ebenso mit dem Last-Detektor 5, wie. z.B. einer Lastzelle , und zwar jetzt an ihrem oberen Ende.

Ein Druckzylinder 15 ist koaxial und verschiebbar außerhalb des Führungszylinders 1 angeordnet. Zwischen der Druckvorrichtung 6, die an der Oberseite des Preßzylinders 15 festgelegt ist, und dem oberen Ende der Lastübertragungswelle 3 ist ein Anlenkzapfen od.dgl. 16 zur Übertragung dar Drucklast vorgesehen.

Zusätzlich ist eine Feder 17 zwischen demunteren Ende des Druckzylinders 15 und der unteren Stufe des Führungszylinders angeordnet und eine weitere Feder 19 ist zwischen einem Federschuh 18 des Führungszylinders 1 und der oberen Stufe der Übertragungswelle 3 vorgesehen.

Am unteren Ende des Bezugszylinders 2 ist ein Bezugsteil 2a festgeschraubt, welches eine Bezugsebene 9 aufweist, die mit dem Muster 6 in Berührung kommt. Durch dieses Bezugstail 2a kann die Lage der Bezugsebene 9 des Bezugszylinders 2 genau eingestellt werden.

Ein Kontakthalter 20 ist mit einer Mutter 20 a am unteren Ende des Führungszylinders 1 festgelegt. Zwei kreisrunde Kontaktstargen 21, die auf dem Muster B angeordnet werden sollen, sind in horizontaler Richtung in in der unteren Obsrfläche des Kontakthalters ausgebildeten Nuten festgelegt.

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Die Lastübertragungswelle 3 wird normalerweise durch die Feder 19 angehoben, so daß ihr unterer Flansch 11 an der Fläche 12 am unteren Ende des Bezugszylinders 2 anliegt. Folglich wird auch der Bezugszylinder 2 durch die Feder 7 nach oben verschoben, wodurch dessen dazwischenliegende bzw. mittlere Stufe 22 an der unteren Fläche des Federschuhs 18 anliegt. Es wird daher die Bezugsebene 9 oberhalb der unteren Oberfläche der Kontaktstangen 21 gehalten.

Soll die Härte des Musters 8 gemessen werden, so werden zunächst die Kontaktstangen 21 auf dem Muster 8 angeordnet. Wird die Preßvorrichtung 6 entgegen der Kraft einer Feder nach unten gedruckt, dann wird die Lastübertragungswelle 3 gesenkt. Da die Drucklast über den Anlenkzapfen 16 ad.dgl. übertragen wird, wird auf die Lastübertragungswelle 3 kein nachteiliges Drehmoment übertragen.

Beim Niedergehen der Lastübertragungswelle 3, senkt sich auch der von der Fläche 12 getragene Bezugszylinder 2, b-is die Bezugsebene 9 in Berührung mit der oberen Oberfläche des Musters 8 kommt.

Wenn die Preßvorrichtung 6 weiter nach unten gedrückt wird, bewegt sich die Lastübertragungswelle 3 allein entgegen der Kraft einer Feder 19 nach unten. Schließlich und letztlich berührt die Prüfspitze 4 am unteren Ende der Lastübertragungswelle 3 das Muster 8 und dringt dann in das Muster 8 ein. Das Maß des Eindringens der Prüfspitze 4 in das Mustar 8 wird festgelegt durch dBn Abstand der Flächen 10.

Da die Flächen 10 jetzt oberhalb des Last-Detektors 5 angeordnet sind, ist die durch den Last-Detektor 5 ermittelte Last die, welche aufgebracht wurde, um die Prüfspitze 4 in das Muster eindringen zu lassen. Somit wird die Härte des Mustere 8 als Funktion darJlraf-t.,. dia durch-dan-Laa.t.-DÄt.aktQr^S—g.axnaaaan wird.

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bestimmt, wie dies bei dem vorgeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ebenso der Fall ist.

Fig. 5 veranschaulicht das obere Ende des Führungszylinders 1, in welchem ein vertikal verlaufendes Langloch 23 derart ausgebildet ist, daß ein durch den Druckzylinder 15 geschraubter Bolzen 24 in das Langloch eingreifen kann, wie in Fig. 4 dargestellt. Dadurch wird verhindert, daß sich der Druckzylinder dreht während er sich jedoch nach oben und nach unten bewegen kann, und zwar unter Bezug auf den Führungszylinder 1.

Fig. 6 ist ein Teil-Querschnitt, der zeigt, wie die Härte der äußeren Oberfläche eines zylindrischen Musters gemessen wird. Indem die Position des Kontakthalters 20 in Bezug auf den Führungszylinder 1 durch die Mutter 20a eingestellt wird, werden die beiden Kontaktbügel 21 in Berührung mit dem zylindrischen Muster Ba gebracht, und zwar parallel zu dessen Achse. Als Folge davon, wird das Härte-Prüfgerät auf der äußeren Oberfläche des zylindrischen Musters 8a derart festgelegt, daß eins stabile Härtemessung sichergestellt wird.

Fig. 7 ist ein Teil-Querschnitt, um zu zeigen, wie die Härte der inneren Oberfläche eines zylindrischen Musters gemessen wird. Wie im Falle der Fig. 6 werden die Kontaktbügel 21 auf dem zylindrischen Muster 8b parallel zu dessen Achse angeordnet* wodurch eine stabile Härtemessung sichergestellt wird.

Fig. 8 ist ein Teil-Querschnitt, gesehen in Richtung des Pfeiles VIII der Fig. 4, während Fig.9 eine Unteransicht ist, geashen in Richtung des Pfeiles IX der Fig. 4 und Q. Wie in diesen Figuren veranschaulicht, wird ein mit Binem Gewinde versehener Bolzen 25, der durch den Kontakthälter 20 hindurchgeschraübt wird, durch eine Mutter 26 festgelegt, wobei die Lage des unteren Ende in Bezug auf die Kontaktstangen 21 verstellbar

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bzw. einstellbar ist.

Aufgrund dieser Anordnung kann das Härte-Prüfgerät stabil gehalten werden , sogar wenn die Härte eines Kantenabschnitts des Musters 8c gemessen wird, und zwar mittels der beiden darauf angeordneten Kontaktstangen 21 und des einen mit einem Gewinde versehenen Bolzens 25, der auf einen. Amboß od.dgl. 27 angeordnet wird.

Gummiringe 28 werden in entlang der Umfangsflache jeder Kontaktstange 21 ausgebildete Nuten eingepaßt, so daß sie in Reibungskontakt mit der Oberfläche des Musters kommen und verformt und zurückgezogen werden in die Nuten, wenn der Führungszylinder 1 während der Härtemessung niedergedrückt wird.

Ein Gummiteil 29 ist auch in einer am unteren Ende des mit einem Gewinde versehenen Bolzen ausgebildeten öffnung angeordnet, so daß er auch in die öffnung hineinbewegt wird und in Reibungskontakt mit dem Amboß od.dgl. 27 kommt, und zwar ebenso WJb die Gummiringe 28, wenn der Führungszylinder 1 niedergedrückt wird.

Durch den Reibungskontakt der Gummiringe kann das Härte-Prüfgerät stabiler gehalten werden.

ANSPRÜCHE:

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Claims (4)

» t f DipHny- Hum* L.«t»tav/. υ*,.· l.ij mi» I:UkjuI Imuj.>. niu U-H WunWi'n öl, Cotilmaatfaile til ti -12· SCHUTZANSPRÜCHE

1. Härte-Prüfgerät, bestehend aus einer mit einer Prüfspitze (4} und einem Last-Detektor versehenen Lastübertragungswelle (3), die in einem Bezugszylinder (2) derart verschiebbar geführt ist, daß die Prüfspitze (4) nur um einen wählbaren Betrag aus der eine BezugsBbene (9) festlegenden Unterseite des Bezugszylinders (2) heraus bewegbar ist*

2. Härte-Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ^aB der Bezugszylinder (2) in einem Führungszylinder (1) verschiebbar angeordnet ist und daß zwischen diesem (1) und der Lastübertragungswelle (3) eine Feder (7) vorgesehen ist, die bestrebt ist, die Prüfspitze (4} mit Abstand von der Bezugsebene (9) zu halten.

3. Härte-Prüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geke nnzeichnet, daß ein Maximalwert-Detektor (5b) vorgesehen ist, um den durch den Last-Detektor (5) gemessenen höchsten Wert zu ermitteln und daß eine Anzeigevorrichtung vorgesehen ist» um die Härte anzuzeigen, die aus dem Maximalwert bestimmt wird, der durch den Maximalwert-Detektor (5b) ermittelt wird.

4. Härte-Prüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungszylinder (1) von einem ihm gegenüber gegen Verdrehen gesicherten Druckzylinder (15) umfaßt ist, zwischen beiden (1,15) eine Druckfeder (17) angeordnet ist, und äa"B zwischen dar LaatübertragUrtgewilla (3) und airt»r dem Einleiten einer Druäk-

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kraft dianandan Vorrichtung (6) ein Anlankzapfan (16] vorgesehen ist.

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