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Nach dem Eindringverfahren arbeitendes Härteprüfgerät
Für die Ermittlung
der Härte von Werkstoffen und insbesondere für die Härtebestimmung von Metallen
sind verschiedene Geräte bekannt. Eines dieser Geräte ist der Rockwell-Härteprüfer,
der nach dem Tiefenunterschiedsmeßverfahren arbeitet.
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Bei diesem Gerät ist je eine gesonderte Vorrichtung zum Aufbringen
der Lasten und zum Anzeigen und Messen der Eindrucktiefe vorgesehen.
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Es gibt nach dem Eindringverfahren arbeitende Härteprüfeinrichtungen,
bei denen am Ständer der Prüfmaschine eine Meßuhr bzw. ein Anzeigegerät angebracht
ist, an dem die Eindringtiefe der unter der Prüflast stehenden Meßspitze ablesbar
ist. Die Meßuhr wird hierbei von der Prüfspitze nur mittelbar beeinflußt und unterliegt
somit auch den Einwirkungen der Durchfederung des Prüfständers, so daß die Anzeige
ungenau ist.
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Weiter sind nach dem Eindringverfahren arbeitende Härteprüfeinrichtungen
bekannt, bei denen daß Meß- oder Anzeigegerät einem festen, durch den Prüfvorgang
nicht beanspruchten Bezugspunkt zugeordnet ist, während sein Anzeigeglied von dem
Träger der Prüfspitze gesteuert wird.
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Bei dem nach dem Eindringverfahren arbeitenden Härteprüfgerät nach
der Erfindung dient die Drucksäule einer Flüssigkeit als Belastungsgewicht.
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Dabei befindet sich die Flüssigkeit in einem Raum, von dem zur Veränderung
der Druckhöhe ein Teil
anhebbar ist. Weiter ist eine Anzeigevorrichtung
vorgesehen, an der zur Bestimmung der Eindringtiefe der Prüfspitze die Stellung
der Flüssigkeit vor und nach ihrem Anheben ablesbar ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der
die Flüssigkeit enthaltende Raum aus einer einen verhältnismäßig großen Querschnitt
in waagerechter Ebene aufweisenden Kammer, die unten von einer mittelbar auf die
Prüfspitze drückenden Membran begrenzt ist, und aus einem beweglichen Fortsatz,
vorzugsweise in der Form eines Schlauches, der in einer mit einer Härtemeßskala
versehenen Kapillare mündet, wobei das Schlauchende mit Kapillare zwischen einstellbaren
Grenzen anhebbar ist.
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Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann die Kapillare kreisförmig
ausgebildet und waagerecht angeordnet sein. Die Härtemeßskala ist dabei erfindungsgemäß
auf einer um den Mittelpunkt der Kapillare drehbaren Scheibe angebracht. Die Kapillare
kann erfindungsgemäß in einem senkrecht verschiebbaren Schlitten gelagert sein,
dessen Führungsbahn eine in Kilogramm geteilte Belastungsskala und einen einstellbaren
Lastbegrenzungsanschlag aufweist. Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann
das Ende des erwähnten Schlauches mit der Kapillare an dem die Flüssigkeitskammer
oben abschließenden Deckel befestigt sein, und an einem senkrecht verschiebbaren
Schlitten kann ein unten mit einer schweren und oben mit einer leichten, vorzugsweise
gefärbten Flüssigkeit gefülltes Gefäß vorgesehen sein, das unten mit der Flüssigkeitskammer
und oben mit der Kapillare über je einen Schlauch in Verbindung steht. Die Belastungsflüssigkeit
kann erfindungsgemäß aus Quecksilber bestehen. Wenn eine schwere und eine leichte
Flüssigkeit verwendet wird, kann nach dem weiteren und letzten Merkmal der Erfindung
die schwere Flüssigkeit aus Quecksilber und die leichte Flüssigkeit aus gefärbtem
Wasser bestehen.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Abb. 1 ist eine teilweise im Schnitt wiedergegebene Seitenansicht
eines Härteprüfers gemäß der Erfindung; Abb. 2 zeigt einen Grundriß desselben, Abb.
3 zeigt einen senkrechten Schnitt des oberen Teiles eines Härteprüfers einer anderen
Ausführungsform.
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Wie aus Abb. I ersichtlich ist, weist das Gerät, das insbesondere
für geringe, auf die Prüfspitze wirkende Lasten bestimmt ist, einen Sockel I auf,
der mit der Säule 2 verbunden ist, die dem Schlitten 3 als senkrechte Gleitführung
dient. Die kleine Säule 4, die dem Schlitten 5 als Führung dient, ist mit dem Schlitten
3 vermittels der Schraube 6 fest verbunden.
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Außer dem Organ, das die Säule 2 mit dem Sockel 1 verbindet, weist
dieser eine Vorrichtung auf, die zur Feinhöheneinstellung der Auflagefläche 7 dient.
In dem Ausführungsbeispiel ist diese Vorrichtung aus einer um ihre senkrechte Achse
drehbaren Muffe 8 gebildet, die zum Drehen Handhaben 9 aufweist. Die axiale Verschiebung
der Muffe wird durch einen Keil 10 verhindert7 der in dem Sockel mittels einer Schraube
IE befestigt ist und in eine kreisförmige Nut 12 der genannten Muffe eingreift.
Außerdem ist innerhalb der Muffe 8 ein die Auflagefläche 7 aufweisender Zylinder
13 vorgesehen, der mit einem Außengewinde in das Innengewinde der Muffe 8 eingreift.
Auf dem oberen Ende des Zylinders 13 ist das Auflager 7 befestigt, während sein
unteres Ende einen Flansch mit radial vorstehendem Ansatz 14 aufweist, der in die
senkrechte Führungsnut rs eingreift, um beim Drehen der Muffe 8 ein Drehen des Zylinders
I3 zu verhindern und damit seine axiale Verschiebung zu bewirken.
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Der auf der Säule 2 senkrecht verschiebbare Schlitten 3 zeigt außer
der bereits obenerwähnten kleinen Säule 4, auf der sich der Schlitten 5 bewegt,
eine Feststellschraube I6 für die Grobhõheneinstellung des Schlittens 3 auf der
Säule 2 und eine Vorrichtung, um den Eindruck selbst und die Messung des Unterschieds
zwischen den Eirdrucktiefen auszuführen. Zu dieser Vorrichtung gehört der Diamantträger
I7, der einen Flansch 18 aufweist, um die RuhestelIung des an seinem unteren Ende
angebrachten Diamanten 19 festzulegen Auf das qbere Ende des Diamantträgers ist
eine runde Scheibe 20 aufgesetzt, die sich während der Meßarbeit an die untere Fläche
einer Membran 2I anlegt. Diese Membran bildet die untere Abschlußfläche einer mit
Quecksilber oder einer anderen schweren Flüssigkeit gefüllten Kammer 21', deren
obere Abschlußfläche von einem Deckel 22 gebildet wird, der auf einen mit dem Schlitten
3 fest verbundenen zylindrischen Körper 23 aufgeschraubt ist. In dem unteren Ende
des zylindrischen Körpers 23 ist in bekannter Weise eine zurückfedernde Schutzhaube
24 angeordnet, die ein Loch für den Durchtritt des Diamanten 19 aufweist. Der Deckel
22 der Kammer2I' für das Quecksilber ist oben mit einer axialen Bohrung 25 versehen,
die zum Füllen und Entleeren einen Verschluß aufweist.
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Außerdem hat der Deckel 22- einen Kanal 26, der die Kammer 21' über
eine Verbindungsmuffe 27 und einen Schlauch 28 mit einer Kapillare 3I verbindet.
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Die kleine in dem Schlitten 3 mit der Schraube 6 befestigte Säule
4 weist einen Anschlag 29 und eine senkrechte Skala mit Kilogramm-Einteilung auf.
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Auf dieser Säule 4 ist mittels eines Gleitstücks 5a der Schlitten
5 axial verschiebbar angeordnet.
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In der Oberfläche des Schlittens 5 befindet sich eine kreisförmige
Nut 30, in der die ringförmige Kapillarröhre 3I angeordnet ist, die, wie oben beschrieben,
über den Schlauch 28 mit der mit Quecksilber oder einer anderen schweren Flüssigkeit
gefüllten Kammer 2I' verbunden ist. Auf der Oberseite des Schlittens 5 ist über
der Kapillarröhre 31 eine durchsichtige runde Scheibe 32 mit einer Meß einteilung
angeordnet. Die Scheibe 32 kann um ihren Mittelpunkt, der mit dem Mittelpunkt des
von
der Kapillare gebildeten Kreises zusammenfällt, gedreht werden. Zum Drehen der Meßscheibe
32 dient ein Knopf 33. Uber der Meßscheibe 32 ist an dem Schlitten 5 ein Spiegel
ob schwenkbar befestigt, mit dem die Meßskala auf der Scheibe 32 von der Vorderseite
des Gerätes aus betrachtet werden kann.
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In Abb. 2 ist ein Schnitt durch die Festklemmvorrichtung für den
Schlitten 3 gezeigt, mit dem die Grobeinstellung der Höhe des Schlittens 3 vorgenommen
werden kann. Die Feder 34 hat die Aufgabe, den Teil 35 der Schraube I6 gegen die
Führungssäule 2 zu drücken, um ein Herabgleiten des Schlittens 3 durch die Schwerkraft
zu verhindern.
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In Abb. 3 ist eine etwas geänderte Ausführungsform dargestellt. Der
Fußsockel mit der Feineinstellvorrichtung für die senkrechte Verschiebung der Auflagefläche
7 sowie die Säule 2, die als Führung für die Höhenverschiebung des Schlittens 3
dient, sind dieselben. In dieser Ausführungsform ist jedoch eine mit dem Schlitten
3 fest verbundene Vorrichtung zur Messung des Unterschiedes in der Eindrucktiefe
vorgesehen, wobei diese ebenfalls eine Kapillarröhre 3I und eine entsprechend eingeteilte
runde Meßplatte 32 aufweist.
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In diesem Falle ist auf der kleinen Säule 4 ein Schlitten 5a' mit
einem Gefäß 35 verschiebbar angeordnet. Dieses Gefäß enthält im unteren Teil Quecksilber
oder eine andere schwere Flüssigkeit, während oben möglicherweise gefärbtes Wasser
oder eine andere leichtere Flüssigkeit vorgesehen ist. Am unteren Ende ist das Gefäß
35 über den Schlauch 28a mit der Kammer 2I und am oberen Ende über den Schlauch
28b mit der fest mit dem Schlitten 3 verbundenen Kapillare 31 verbunden.
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Die Arbeitsweise bei der Härteprüfung mit einem Gerät der in den
Abb. I und 2 gezeigten Ausführungsform ist folgende: Das zu prüfende Material wird
auf die Auflagefläche 7 gelegt, und durch Bewegung der Handhaben g wird die Muffe
8 gedreht und dadurch der Zylinder 13 nach oben geschoben und das Prüfmaterial gegen
den Diamantfühler gedrückt, bis sich die Quecksilberkuppe innerhalb der Kapillarröhre
31 am Anfang der Skala befindet.
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Nachdem dies ausgeführt ist, wird die drehbare Meßskala 32 gedreht,
bis eine besondere Marke auf der Meßskala der Quecksilberkuppe gegenübersteht. Jetzt
wird der Schlitten 5 bis zu der durch den Anschlag 29 gegebenen Stellung angehoben,
wobei er auf der kleinen Säule 4 gleitet. Die Stellung des Anschlags 29 entspricht
einer vorbestimmten, auf die Diamantspitze wirkenden Last, z. B. I5, 20 oder 30
kg, die eine entsprechende Eindrucktiefe der Diamantspitze in das Prüfmaterial ergibt.
Die Last, die auf die Diamantspitze wirkt, wird dieser über die Membran 21, die
Platte 20 und den Diamantträger I7 in Form eines hydrostatischen Drucks übermittelt.
Wenn jetzt der Schlitten 5 wieder in seine ursprüngliche Ruhestellung auf dem Schlitten
3 zurückgebracht wird, wird die Quecksilberkuppe im Innern der Kapillare nicht mehr
mit der Marke der drehbaren runden Meßskala 32 übereinstimmen, sondern sich von
dieser um eine Strecke entfernt haben, die von der nachträglichen Eindrucktiefe
der Diamantspitze in das zu prüfende Material abhängt. Diese nachträg- -liche Eindrucktiefe
ist gleich der Differenz zwischen der größten von der hydrostatischen Last des Quecksilbers
herrührenden Eindrucktiefe, wenn der Schlitten 5 seine höchste Stellung erreicht
hat, und der anfänglichen Eindrucktiefe, die von dem der Vorlast entsprechenden
hydrostatischen Druck des Quecksilbers herrührt, wenn der Schlitten 4 sich in seiner
unteren Stellung befindet, in der er auf dem Schlitten 3 aufruht. Die Entfernung
der Quecksilberkuppe von der Ausgangsmarke der Meßskala entspricht somit, nach der
Methode Rockwell, der Härte des Prüfmaterials.
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Um eine Messung mit der in Abb. 3 dargestellten Vorrichtung auszuführen,
verfährt man anfänglich in der gleichen Weise wie oben, bis die Kuppe des gefärbten
Wassers in der Kapillarröhre 3I mit der Marke auf der Meßskala 32 übereinstimmt,
wobei der Schlitten 5a' in seiner unteren Stellung auf dem Schlitten 3 aufruht.
Jetzt wird der Schlitten 5a' mitsamt dem auf ihm befestigten Gefäß 35 bis zu seiner
durch den Anschlag 29 begrenzten Stellung gehoben, wobei der Anschlag 29 vorher,
entsprechend der Last, die dem Diamantfühler übermittelt werden soll, in einer bestimmten
Stellung auf der Säule 4 festgeklemmt worden ist. In diesem Falle ist für die Höheneinstellung
des Anschlags 29 dem Unterschied zwischen dem spezifischen Gewicht der schwereren
unteren und demjenigen der leichteren oberen Flüssigkeit Rechnung zu tragen.
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Zuletzt wird der Schlitten Sa in die untere Stellung zurückgebracht,
und man beobachtet dann die Entfernung der Wasserkuppe in der Kapillarröhre 3I von
der Marke auf der Meßskala 32. Die Entfernung entspricht auch in diesem Falle dem
Maß der Eindrucktiefe der Diamantspitze nach der zweiten Belastung, und zwar dem
Unterschied zwischen der Eindrucktiefe bei der Vorlast und derjenigen bei der Zusatzlast,
und zeigt somit nach der Methode Rockwell den Härtegrad des Prüfmaterials an.
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Die zuletzt beschriebene Ausführungsform weist den Vorteil auf, daß
eine Verschiebung des die Kapillare tragenden Schlittens vermieden ist. Dadurch
wird eine noch größere Genauigkeit in der Messung ermöglicht, wobei außerdem nur
ein viel leichteres und leichter zu handhabendes Organ zu verschieben ist. In diesem
Falle ist, wie schon gesagt, die Last durch den Unterschied zwischen den spezifischen
Gewichten der beiden in dem Apparat arbeitenden Flüssigkeiten gegeben, von welchen
eine die Kammer 21' oberhalb der Membran und die andere die Kapillare 31 füllt.