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Sdilaqliärteprüfer mit Vergleichstab
Die Erfindung bezieht sich auf
die bekannten Schlaghärteprüfer, bei welchen ein gehärteter Eindringkörper zugleich
in den zu prüfenden Werkstoff und in einen Vergleichstab bekannter Härte eingedrückt
wird. Durch Vergleich der beiden Eindrücke werden dann Rückschlüsse auf die Härte
des zu prüfenden Werkstoffes gezogen.
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Bei den bekannten Schlaghärteprüfern dieser Art wurden bisher Kugeln
als Eindringkörper verwendet, wie sie auch bei Iden statischen Brinellhärteprüfgeräten
üblich sind. Durch die Verwendung kugelförmiger Eindringkörper auch bei Schlaghärteprüfern
entstanden aber mehrfache Nachteile, die darauf zurückzuführen sind, daß bei der
Kugel kein eindeutiges Verhältnis zwischen Belastung und Verformung besteht.
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Bei der statischen Brinellhärtebestimmung muß normgemäß ein ganz
bestimmter Belastung grad P/D2 eingehalten werden, wobei P die Belastung in Kilogramm
und D den Kugeldurchmesser in Millimeter bedeuten. Eine weitere Einschränkung bei
der Brinellhärtebestimmung besteht darin, daß das Verhältnis von Eindruckdurchmesser
zu Kugeldurchmesser d/D zwischen 0,2 und 0,7 zu liegen hat (DIN 50351). Die Brinellhärte
hat dabei die Eigenschaft, daß zu einer bestimmten Belastung und einem bestimmten
Kugeldurchmeslser ein einziger d/D-Wert, also ein bestimmter Verformungsgrad des
Prüfwerkstoffes gehört. Nun kann aber bei Schlaghärteprüfern mit Vergleichstab niemals
eine ganz bestimmte Schlagstärke eingehalten werden, eo daß die Härteermittlung
aus den Eindrückern im Vergleichstab und Prüfling unzuverlässig wird.
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Dazu kommt, daß der Eindruck wesentlich von den Verfestigungseigenschaften
des Prüfwerkstoffes beeinflußt wird, da die Verformungsgrade unter der Kugel sehr
verschieden sind. Man war daher
genötigt, für geglühte, gegosisene,
verfestigte, vergütete und rostfreie Stahlsorten, für Kupfer-, Aluminium- und sonstige
Legierungen jeweils besondere Auswertungstafeln aufzustellen. Diese aber konnten
nur angewendet werden, wenn man wußte, um was für einen Werksoff es sich bei dem
Pnllling handelte. Dadurch kam eine Unsicherheit in das Meßergebnis herein, da man
durchaus nicht immer den Prüfwerksltoff, den man ja oft gerade aus der Härte bestimmen
will, kennt und da eine Verwech,slung der Tafeln vorkommen kann, sei es aus Unkenntnis
oder sonst unbeabsichtigterweise.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Schlaghärteprüfer mit Eindringkugeln
bestand darin, daß der zu prüfende Teil eine bestimmte Mindeststärke von etwa I,5
d haben mußte. Mit der Io-mm-Kugel konnten dann Proben z. B. der Härte HB 30 =200kg/mm2,
die dünner als 6 mm waren, nicht mehr brinelliert werden. Wurden Kugeln kleineren
Durchmessers verwendet, so kam der Einfluß der unbestimmten Schlagstärke in erhöhtem
Maße zur Geltung. Ist z. B. normgemäß d/D=0,3, so erhielt man bei schwachen Schlägen
(d/D= 0,2), besonders bei verfestigungsfähigen Stoffen zu niedere, bei starken Schlägen
(d/D=o,ó), zu hohe Härtewerte.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß als Eindringkörper nicht eine
Kugel, sondern ein Stempel verwendet wird, dessen beide Enden kegel- oder pyramidenförmig
gestaltet oder mit solchen Körpern bestückt sind. Die Verwendung derartiger Eindringkörper
bietet den Vorteil, daß die Größe P/d2 (allgemein Plan, also der Quotient aus Belastung
und einer Potenz, vorzugsweise dem Quadrat einer linearen Eindruckgröße) entsprechend
dem Kickschen Ähnlichkeitsgesetz für alle Metallgruppen konstant ist. Und zwar ist
diese Konstanz bei jeder Eindringtiefe vorhanden, so daß die Härte bei starken und
schwachen Schlägen, d. h. auch bei dünnen Proben, mit der gleichen Zuverlässigkeit
ermittelt werden kann.
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Da ferner dile Konstanz der Kegel- und Pyramidenhärte bei sämtlichen
polykristalLinen Metaillen vorhanden list, also auch bei geglühten,gegossenen, verfestigten,
vergüteten und rostfreien legierten und unlegierten Stahlsorten oder Nichteisenmetallen,
kommt man bei Verwendung solcher kegel- oder pyramidenförmiger Eindringkörper mit
einer einheitlichen Umrechnungstafel für den Belastungsgrad P/D²=30 und einer zweiten
für PtD2 = 10 aus. Es jst daher nicht mehr, wie bisher, eine genaue Kenntnis des
Prüfwerkstoffes erforderlich, und die zuvor erwähnte Fehlerquelle (Verwendung einer
falschen Tafel) fällt weg. Kegel-und pyramidenförmige Eindringkörper sind zwar an
sich bekannt. Sie wurden bisher jedoch nur bei statischer Prüfung, bei der die Nachteile
der unbekannten Belastung nicht vorhanden waren, angewandt (Vickers- und Rockwellprüfung).
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Ein weiterer Erfindungsgedanke besteht darin, daß die Spitzenwinkel
der kegel- oder pyramidenförmigen Eindringkörper so groß gewählt werden, daß die
erzielten Eindrücke größenmäßig den bei gleicher Belastung nach Brinellnorm erzeugten
Kugeleindrücken mit vorbestimmter Toleranz gleichkommen.
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In Fig. I und 2 ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Schlaghärteprüfers
im Längsschnift und in Ansicht dargesteilt. Als Eindringkörper dient ein Stempel
a, der an beiden Enden kegel- oder pyramidenförmig gestaltet, ist. Der Stempel ist
nn einer Hülse b geradgeführt und wird durch eine Sperre c am Herau;slfallen aus
seiner Führung verhindert.
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Der Vergleichstab d ist in üblicher Weise durch die Hülse b quer hindurchgesteckt
und hat vorzugsweise einen sechseckigen Querschnitt. Er kann daher zu einer größeren
Anzahl von Härtebestimmungen verwendet werden, als die üblichen Vergleichstäbe quadratischen
Querschnitts. Auf der O;bierseite des Vergleichstabes d liegt der Schlagbolzen f
auf, der unter der Wirkung einer Druckfeder f' steht. Damit man die Wirkung dieser
Druckfeder beim Aufsetzen des Schlaghärteprüfers auf die Probe leichter überwinden
kann, sind auf beiden Seiten der Hülse b Ausnehmungen e angebracht, die ein sicheres
Festhalten der Hülse gestatten. Eine weitere seitliche 'Ausnehmung g unterhalb des
Vergleichstabes d ermöglicht ist, den Vergleichstab für eine wesentlich größere
Anzahl von Härtebestimmungen auszunutzen, indem der jeweils letzte Eindruck ! in
dem Ausschnittg schon bei einem sehr geringen Zustand von der Spitze des Eindringkörpers
a sichtbar wird. Die Seitenflächen des Vergleichstabes d sind durch Ziffern I bis
6 od. dgl. gekennzeichnet, um die Zuordnung der Prüfeindrücke zu erleichtern. Am
Ende der Hülse b ist eine senkrecht zur Achse des Stempels a verlaufende Auflagefläche
i vorgesehen, die mit einer rillenförmigen, prismatischen Ausnehmung k versehen
ist, damit die Hülse auf ebene und gewölbte Probeflächen satt und senkrecht aufgesetzt
werden kann.
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In Fig. 3 sind zwei Kugeleindrücke verschiedener Tiefe dargestellt.
Zu jedem dieser Kugeleindrücke ist eine Kegelspitze eingezeichnet, deren Eindruck
den normgemäßen Brinellwert hinreichend zu ersetzen vermag. So kann im Fall des
links angeordneten, tiefen Kugeleindrucks eine Kegel- oder Pyramidenspitze von 2X650=
1300, und im Fall des rechts angeordneten, flachen Kugeleindrucks eine Kegel- oder
Pyramidenspitze von 2X700 = 1400 verwendet werden. Durch Versuche können diese Winkel
so bestimmt werden, daß für die erzeugten Eindrücke der Quotient aus der Belastung
P und dem Quadrat (oder eine andere Potenz) einer linearen Eindruckgröße weitgehend
gleich oder proportional der Brinell- oder Vickersihärte wird.
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Selbstverständlich sind hierbei gleichförmige Werkstoffe vorausgesetzt.
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Für die Wahl des richtigen Ersatzkegels genügt die Kenntnis der ungefähren
Härte, die man leicht durch einen Probeeindruck mit der gerade eingesetzten Stempelstellung
ermitteln kann.