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Härteprüfer zur Bestimmung der Härtezahl aus der aufgewendeten Belastung
Es ist unter anderem ein Härteprüfer bekannt, der sowohl die Eindringtiefe anzeigt
als auch die zur Erzielung der Eindringtiefe aufgewendete Belastung als Härtemaßstab
wählt. Um die Meßfehler durch die Deformation der an der Tiefenmessung beteiligten
Übertragungsteile unter der Einwirkung der Belastung zu vermeiden, wird bei dem
bekannten Gerät ein Ausgleichsstück verwendet, dessen Deformation in umgekehrter
Richtung auf das Tiefenmeßgerät einwirkt, so daß sich die Deformation des den Eindringkörper
tragenden Druckstifts kompensieren sol. Um diese kompensierende Wirkung auf das
Tiefenmeßgerät zu übertragen, besitzt der bekannte Härteprüfer komplizierte Eiiirichtungen
mit Hebeln, Schneiden und Federn. die zu E elllmessungen der an sich sehr kleinen,
im Bereich von Hundertstel und Tauseiidstel Millimetern liegenden Eindringtiefe
führen.
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Der bekannte Härteprüfer arbeitet ferner mit einer das Prüfstück
unter Federkraft einspannenden Hülse, mit dem der Fühlstift des Tiefenmeßgeräts
verbunden ist. Die Messung geht also über diese Spannhülse, deren Deformation durch
die Einspannkraft jedoch nicht berücksichtigt oder ausgeglichen wird und dadurch
Ungenauigkeiten mit sich bringt.
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Der erwähnte bekannte Härteprüfer besitzt nur einen Handantrieb,
mit dem der gewünschte Effekt, nämlich die Bestimmung der Belastung, die zur Erzielung
einer bestimmten Eindringtiefe aufgebracht wird, nur bei sehr vorsichtiger Handhabung
erreicht wird. Diese l>estimmte Eindringtiefe kann
leicht überfahren
werden, und es muß die Härtezahl für die abgelesene Eindringtiefe und Belastung
aus Kurvenblättern entnommen werden.
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Außerdem ist es nötig, die Nullstellung bei jeder Prüfung einzustellen
oder den Tiefenwert von einem zweiten der Nullstellung entsprechenden Zeiger aus
umzurechnen.
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Alle diese Nachteile haben unter anderem dazu beigetragen, daß der
zum Vergleich erwähnte Härteprüfer sich nur sehr wenig verbreitet hat, obwohl diese
Härteprüfmethode große Vorteile besitzt.
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Diese Vorteile beruhen auf der Tatsache, daß bei Verwendung eines
kegel- oder pyramidenförmigen Eindringkörpers sich bei Gleichhaltung der Eindringtiefe
die Belastungen proportional den Härtezahlen verhalten. Entsprechend der gewählten,
bei jeder Prüfung konstant gehaltenen Eindringtiefe kann also die Belastungsskala
von Null bis zu einem Höchstwert ansteigend in Härtezahlen geeicht werden, deren
Teilungswerte entsprechend den üblichen Belastungseinrichtungen mit Pendelwaage
oder Federwaage gleiche Abstände voneinander haben.
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Man erhält also eine gleichmäßig geteilte Härteskala für den weichen
und harten Bereich, im Gegensatz zu den bisher üblichen Verfahren der Tiefen-und
Druckmessermessung bei konstanter Belastung, deren Härteskala, einer quadratischen
Gleichung folgend, im weichen Bereich weit auseinandergezogen und im harten Bereich
eng zusammengedrängt ist.
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Der erfindungsgemäße Härteprüfer bringt diese Vorteile voll zur Auswirkung,
weist aber die geschilderten Nachteile nicht auf. Das die Eindringtiefe anzeigende
Meßgerät ist auf einer Hülse befestigt, die in der Senkrechten fast reibungslos
im Maschinengehäuse geführt ist und deren unteres Ende auf dem Prüfstück unter ihrem
Eigengewicht ruht. In der Ruhestellung ruht mit dem Prüfstück ferner der Eindringkörper
mit einem pyramidenförmig oder kegelig geschliffenen, an der Spitze in üblicher
Weise eingelöteten Diamanten, dessen Fassung lose in der den Druck übertragenden
und ebenfalls fast reibungslos geführten Druckbüchse gleitet, aber eine Planfläche
besitzt, die sich bei der Aufwärtsbewegung an die Druckbüchse anlegt.
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Die Fassung des Diamanten ist durchbohrt und trägt in der bis auf
den Diamanten reichenden Bohrung einen gleitbaren Stift, dessen Spitze durch eine
Feder kraftschlüssig mit dem Diamanten verbunden ist und dessen oberes Ende in Form
einer Stange aus der Diamantfassung herausragt, in einer mechanischen oder elektromagnetischen
Kupplung gleitet, die zentrisch an dem auf Zug reagierenden Fühlstift des Tiefenmeßgeräts
befestigt ist. Die Meßzugkraft des Instruments ist größer als das Gewicht der Kupplung,
so daß durch die anhängende Kupplung das Meßsystem noch nicht in Tätigkeit tritt
und der Zeiger des Instruments auf Null zeigt.
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Erfolgt nun eine Prüfung durch die mechanisch oder hydraulisch betätigte
Aufwärtsbewegung des Prüfstücks, setzen sich Hülse und Diamanthalter auf das Prüfstück
auf und machen die Aufwärtsbewegung des Prüfstücks mit.
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Im Verlauf der Aufwärtsbewegung wird selbsttätig die an dem Taststift
des Meßgeräts hängende mechanische oder elektromagnetische Kupplung betätigt und
die Verbindung zwischen dem Taststift der Meßuhr und der unter Kraftschluß mit dem
Diamant stehenden Stange hergestellt. Ein Ausschlagen des Meßuhrzeigers findet aber
noch nicht statt, da noch keine zusätzliche Belastung angreift. Stößt jetzt die
Planfläche des Diamanthalters gegen die Druckbüchse, wird der Diamant belastet und
dringt in das Prüfstück ein. Die Nteßstange macht die Eindringbewegung des Diamanten
mit und bringt den Zeiger des Meßgeräts um den Betrag der Eindringtiefe zum Ausschlagen.
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Durch diese erfindungsgemäße Anordnung kommt die Messung der Eindringtiefe
während der Aufwärtsbewegung zustande, es ist also völlig gleichgültig, ob das Prüfstück
unter der Belastung nachgibt oder nicht. Bei einem Nachgeben folgt die Hülse und
der Diamant in gleicher Weise dieser Bewegung, so daß sich an der Tiefenanzeige
nichts ändert. Auflagefehler werden also nicht mehr mitgemessen, sie beeinflussen
die Messung nicht.
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Die gesonderte Verbindung zwischen Meßuhr und Diamant in Form der
Afeßstange ist erfindungsgemäß frei von der Deformation durch die Belastung und
ermöglicht eine genaue Eindrucktiefenmessung des unter Belastung stehenden Diamanten,
wenn man annimmt, daß sich der Diamant unter den üblichen Prüflasten bis zu IOO
kg praktisch nicht zusammendrückt.
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Die mechanische oder elektromagnetische Kupplung hat erfindungsgemäß
den Zweck, die Prüfungen unabhängig von der Ebenmäßigkeit des Prüfstücks auszuführen,
denn die Kupplung schaltet sich erst ein, wenn die Hülse und der Diamant in gleicher
Weise die Aufwärtsbewegung mitmachen. Hierdurch wird auch erreicht, daß ein evtl.
eintretender Vorlasteindruck nicht mitgemessen wird und die Nullstellung des Tiefenmeßgeräts
bei jeder Prüfung selbsttätig erhalten bleibt.
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Das die Eindringtiefe anzeigende Instrument ist erfindungsgemäß mit
einem elektrischen, beliebig verstellbaren Kontakt versehen, so daß bei Erreichen
einer vorbestimmten Eindringtiefe ein Stromkreis geschlossen wird, der zum Beispiel
eine elektromagnetische Kupplung derart steuert, daß der Antrieb der Aufwärtsbewegung
plötzlich unterbrochen oder umgekehrt wird.
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Die an dem Schaltpunkt herrschende Belastung kann nachträglich an
der in Härtezahlen geteilten Skala am Schleppzeiger abgelesen werden.
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Die Abbildung zeigt den beispielsweisen Aufbau des Härteprüfers in
einem Längsschnitt. Das Tiefenmeßinstrument I ist in der in der Vertikalen fast
reibungslos im Maschinengehäuse geführten Hülse 2 befestigt, die mit der unteren
Planfläche auf dem Prüfstück 3 aufsitzt. Das Prüfstück 3 ruht auf dem auf der Gewindespindel
4 aufgesetzten Prüftisch 5.
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Die in dem Maschinenunterteil geführte Gewindespindel 4 wird mit dem
als Mutter ausgebildeten Kegelrad 6 durch die auskuppelbare Handkurbel 7 angetrieben.
Das Kegelrad 6 kann beispielsweise
außerdem von dem Motor S über
ein Schneckengetriebe 9 und über eine magnetische Kupplung 10 in Drehung versetzt
werden und bewirkt je nach der l)relrichtung des Motors eine auf- oder abwärtsgehende
Bewegung der Gewindespindel 4. Der Diamanthalter II, an dessen Spitze der Diamant
I2 eingelötet ist, ist durchbohrt und enthält bei zentrischer anordnung den WIeßstift
I3, dessen Spitze durch eine Druckfeder kraftschlüssig auf dem an der Prüfspitze
gegenüberliegenden Seite plangeschliffene Diamanten aufsitzt. Der Meßstift 13 ragt
mit seinem aii<leren Ende in die an dem auf Zug reagierenden Taststift 14 befestigte
magnetische Kupplung 15 hinein. Der Diamanthalter 11 ist in der Druckbüchse 16 gleitbar
angeordnet und legt sich bei der Aufwärtsbewegung mit seinem Bund an der unteren
Planfläche der Druckbüchse 16 an. 1 )iese drückt hei der Aufwärtsbewwegung gegen
den an <ler festen lagerstelle 17 gelagerten Hebel r8, der über das Gestänge
19 und 20 das Pendel 21 zum Ausschlagen veranlaßt. Mit dem Pendel 21 ist der hebel
22 verbunden, an dem die waagerecht gelagerte, hin ulld her bewegliche Stange 23
durch tlas mit einem Gewichtechen 24 im Rechtsdrehsinn angetriebenen Ritzel 25 kraftschlüssig
anliegt. Mit dem Ritzel 25 ist der Lfauptzeiger 26 verbunden, welcher bei einer
Bewegung der Stange 23 über einer gleichmäßig geteilten Rundskala 27 ausschlägt.
Nlit dem Hauptzeiger 26 wird der Schleppzeiger 25 angetrieben, welcher bei rückläufiger
hauptzeigerbewegung stehenbleibt.
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Der Diamanthalter 11 schließt bei seiner Aufwärtsbewegung, bevor
sein Bund an der Planfläche der Druckbüchse 16 zum Anliegen kommt, einen Gleitkontakt
29 und schaltet damit einen Stromkreis ein, so daß die magnetische Kupplung 15 betätigt
und die \'erhilldung zwischen dem Meßstift I3 und dem Taststift 14 des Tiefenmeßgeräts
hergestellt wird. J)ie beliebig an dem Tiefenmeßgerät I verstelll>are Kontaktstelle
30 schaltet bei bestimmter Zeigerstelluiig einen anderen Stromkreis ein, der ülier
das Schaltschütz 31 die magnetische Getriebekupplung 10 ausschaltet und den antrieb
der Gewindespindel 4 4 unterlricht. Die magnetische Getriebekupplung 10 kann auch
so angeordnet sein, daß auch der Handantrieb 7 unterbrochen wird, oder es kann durch
die Kontaktstelle 30 der Motor über ein nicht gezeichnetes Polwendeschütz in umgekehrte
Drehrichtung versetzt werden.
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PATENTANSPROCHE.
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I. Härteprüfer zur Bestimmung der Härtezahl aus der zur Erzielung
einer vorbestimmten Eindringtiefe aufgewendeten Belastung und zur Messung der Eindringtiefe
unter Belastung, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefenmeßgerät zur Vermeidung von
Auflagefehlern in einer im Maschinengehäuse fast reibungslos geführten Hülse befestigt
ist, die während der Messung auf dem Prüfstück ruht.