DE958513C - Vorrichtung zum Bestimmen der Haerte kleiner Koerper - Google Patents

Vorrichtung zum Bestimmen der Haerte kleiner Koerper

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DE958513C
DE958513C DEO806D DEO0000806D DE958513C DE 958513 C DE958513 C DE 958513C DE O806 D DEO806 D DE O806D DE O0000806 D DEO0000806 D DE O0000806D DE 958513 C DE958513 C DE 958513C
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DE
Germany
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slide
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hardness
diamond
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DEO806D
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English (en)
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Paul Ramsthaler
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C Reichert Optische Werke AG
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C Reichert Optische Werke AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40Investigating hardness or rebound hardness
    • G01N3/42Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid

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Description

  • Vorrichtung zum Bestimmen der Härte kleiner Körper Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der Härte kleiner Körper, z. B. von Gefügebestandteilen, nach dem Eindringverfahren, Bei diesem Verfahren wird ein federbelasteter Eindringkörper, z. B. eine Diamantspitze, in den. zu prüfenden Körper eingedrückt und die angewendete Kraft, sofern sie nicht von vornherein bekannt ist, gemessen. Ferner wird die Größe des Eindruckes gemessen, und zwar wegen seiner Kleinheit mittels eines Mikroskops.
  • Bei bekannten, auch als Mikrohärteprüfer bezeichneten Vorrichtungen dieser Art sind, soweit bei ihnen Eindringkörper und Mikroskopobjektive wechselweise vor das zu prüfende Objekt geschaltet werden, bisher kaum zu überwindende Schwierigkeiten dadurch entstanden, daß der notwendige Wechsel zwischen diesen beiden Teilen nicht mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden konnte Härteprüfungen an Gefügebestandteilen erfordern aber eine hohe Genauigkeit, unter Umständen von weniger als I , wenn der mit dem Mikroskop eingestellte Teil nach dem Umschalten vom Eindringkörper (z. B. einer Diamantspitze nach V.ickers) genau getroffen werden soll. Die Ungenauigkeit der üblichen Wechselvorrichtungen, z. B. von Wechselschlitten oder Revolvern, ist vermutlich bedingt durch die bisher für nötig gehaltene gute Passung der beweglichen Teile, wobei sich aber eine verhältnismäßig hohe Reibung ergibt, die durch Schmiermittel herabgesetzt werden muß Reibung und Schmiermittel verhindern aber augenscheinlich die hier geforderte Genauigkeit der Einstellung. Die Anwendung von Kugelführungen vermindert den Fehler, beseitigt ihn aber nicht in ausreichendem Grade. Die auf dem angedeuteten Prinzip beruhenden Mikrohärteprüfer konnten deshalb für kleinste Gefügebestan'dteile bisher nicht angewendet werden. Diese Schwierigkeiten haben dazu geführt, daß bei einer anderen bekannten Ausführung der Eindringkörper in der Mitte der Frontlinse des Mikroskopobjektivs angebracht wurde, um das Umschalten überhaupt zu vermeiden.
  • Diese Anordnung vermeidet alle Schwierigkeiten, die sich aus der Ungenauigkeit der Schaltbewegung ergeben. Dafür treten aber, abgesehen von den hohen Herstellungskosten, Nachteile optischer Natur ein. Die Anordnung des Eindringkörpers in der optischen Achse des Systems verhindert die Mitwirkung des zentralen Aperturbereichs. Daraus ergeben sich störende Abbildungs'mängel, so daß bei dieser Ausführungsart das Ausmessen des Eindrucks unter Umständen mit normalen Objektiven erfolgen muß, wenn eine Höchstgenauigkeit verlangt wird. Das erfordert aber wieder einen sehr umständlichen Wechselvorgang. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausführung liegt darin. daß wegen des Ausfalls des inneren Aperturbereichs die Gesamtapertur des Objektivs entsprechend erhöht werden muß. Das führt zu einer kompliiierten Optik. Bei sehr kleinen Objekten ist aus dem erwähnten Grunde bei der genannten -Ausführung ein Imtnersionsobjektiv erforderlicht obwohl die entsprechende Auflösung in vielen Fällen auch mit einem Trockensystem erreicht werden könnte, wenn der innere Aperturbereich nicht a'usgeblendet würde.
  • Bei einer Ausführung gemäß der Erfindung ist ein Ersatz des eingebauten Objektivs durch ein anderes überflüssig, weil seine theoretische Leistung nicht durch Ausblenden eines inneren Aperturbereichs beeinträchtigt wird. Es können somit ganz normale optische Systeme Anwendung finden. Auch die Anwendung von Immersionssystemen ist nicht nötig. Bei' der hier beschriebenen Ausführung findet wohl, wie bei älteren Konstruktionen, eine Verschiebung zwecks wechselweiser Einschaltung von Eindringkörper und Objektiv in die Gebrauchsstellung statt, doch sind durch die Ausbildung der Wechselelemente. gemäß der Erfindung alle Fehlerquellen weitgehend vermieden, die früher die Treffsicherheit beeinträchtigt haben.
  • Eindringkörper und- Objektiv werden in einen Schlitten. eingebaut, der erfindungsgenäß in seiner Führung merkliches Spiel hat, Die genaue Einstellung des Schlittens erfolgt nur durch die an den Enden der Verschiebungsstrecke vorgesehenen festen oder einstellbaren Anschläge. Schmiermittel werden deshalb nicht benötigt, weil die Reibung i 'olge des vorgesehenen Spiels auf einen Mindestwert herabgesetzt ist Einer der Anschläge kann erfindungsgemäß in eine am Schlitten vorzusehende. Nut od. dgl. eingreifen, - wodurch der Schlitten seitlich gesichert wird und zugleich ein Drehungszentrum für eine kreisförmige Einstellung des Schlittens mittels des zweiten einstellbaren Anschlags zu Justierzwecken gegeben ist. Die Ans'chlaggegenstücke am Schlitten können schräg ausgeführt sein, so daß durch den auf den Schlitten in der Verschiebungsrichtung wirkenden Anpreßdruck ein resultierender Druck nach unten erzeugt und dadurch der Schlitten gegen die GleitfläEhe gepreßt wird. Der Schlitten wird weiter erfindungsgemäß mittels einer möglichst zentral angreifenden' Vorrichtung verschoben, die in beiden Endstellungen den Schlitten federnd gegen die Anschläge drückt. Auch hier wird durch entsprechende Ausbildung der Schaltvorrichtung ein resultierender Druck nach unten und dadurch eine sichere Auflage auf der Führungsfläche erreicht.
  • Da die Verscniebevorrichtung des Schlittens vorzugsweise in der Mitte desselben angreift, wird bei Anordnung von zwei Anschlägen in den Endstellungen erfindungsgemäß praktisch eine Dreipunkteinstellung erreicht.
  • Nach einem weiteren, dem letzten Merkmal der Erfindung ist' der Eindringkörper unmittelbar in die Fassung des Meßobjektivs außerhalb des Strahlengangs derart eingebaut, daß - ausschließlich die Objektivfassung den Träger des Eindringkörpers bildet.
  • In den Abbildungen ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstatides dargestellt. Es zeigt Abb. I einen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung mit dem Objektiv in Arbeitsstellung, Abb. 2 einen Schnitt gemäß Abb. 1 mit dem Druckdiamanten in Arbeitsstellung, Abb. 3 einen Schnitt gemäß Linie A-B der Abb. 1, Abb. 4 einen Schnitt gemäß Linie C-D der Abb. I, Abb. 5 und 6 eine Darstellung der Gegenstücke der Anschläge und Abb. 7 einen Schnitt gemäß Linie E-Fder Abb. 3 mit Darstellung des Betrachtungsmikroskops.
  • Die Abb. I und 2 zeigen das zu prüfende Ob-Objekt I, das auf demTisch 2 angeordnet ist. Vor dem zu- prüfenden Objekt befindet sich die Vorrichtung nach der Erfindung mit dem Druckdiamanten 3 und dem Objektiv 4, welch letztere nebeneinander angeordnet sind.
  • Die erwähnte Vorrichtung besteht aus zwei hauptsächlichen Teilen, die gegeneinander verschiebbar angeordnet sind, und zwar einem festen Unterteil und einem verschieblichen Oberteil. Der feste Unterteil besteht aus dem schwalbenschwanzförmigen Befestigungsstück 5i mit dem der Härteprüfen auf das Betrachtungsmikroskop aufgeschoben wird. An dem Stück 5 ist das Gehäuse 6 des festen Unterteils befestigt, an welch letzterem die Abdeckkappen 7 für die Anschläge 8, 9, 10 und II (Abb. 4) angeordnet sind. An der einen Gehäuseseite ist der Umschaltknopf 12 mit dem Betätigungshebel I3 (Abb 3 und 4) und der Rückholfeder 14 angeordnet. Beim Betätigen des Knopfes I2 wird die Welle I5 gedreht. An dem Ende der Welle 15 ist die Gabel I6 angeordnet. Der bewegliche Oberteil der Vorrichtung besteht aus einem Schlitten I7, an dem der Stift I8 befestigt ist, der in das offene Ende der Gabel I6 eingreift und so bei Betätigung des Knopfes I2 verschoben wird. An dem Schlitten I7 sind die beiden Torsionsstäbe I8 und 19 befestigt. Jeder dieser Stäbe trägt eine Gabel 20 bzw. 2I. An den Gabeln ist unter- Zwischenschaltung zweier Blattfedern 22 und 23 (Abb. I und 4) der Druckkörper 24 befestigt, der den Druckdiamanten 3 und das Objektiv 4 trägt.
  • Der bewegliche Oberteil wird durch das Gehäuse 25 abgedeckt. Weiterhin ist eine feststehende Meßteilung 26 und ein mit dem Druckkörper bewegliches Umlenkprisma 27 und ein Ableseobjektiv vorgesehen.
  • Die Funktion der Vorrichtung nach der Erfindung ergibt sich aus den Abb. I und 2. Steht der Schlitten I7 in der Stellung gemäß Ahb. 1, sg ist das Ojektiv 4 eingeschaltet, und der beleuchtende wie der abbildende Strahlenverlauf geht durch den Mikrohärteprufer und dessen Objektiv 4 zum Präparat I und auf dem gleichen Wege zurück. Wird dagegen der Schlitten in die Stellung gemäß Abb. 2 gebracht, so tritt der Druckdiamant 3 an die Stelle des Objektivs 4. Wird jetzt der Mikrohärteprüfer durch Betätigen des Feintriebes des Mikroskops gehoben, so wird damit der Druckdiamant 3 gegen das zu prüfende Objekt I gepreßt, wobei die Spitze des Diamanten 3 gerade dort in die Oberfläche des Objektes I eindringt, wo vorher die optische Achse des Objektivs 4 die Schliffebene des Präparates 1 durchsetzte. Die Kraft, mit der der Diamant 3 gegen das Objekt I gedrückt wird, wird dadurch gemessen, daß der Druckkörper 24, die beiden Gabeln 20 und 21 und die Torsionsstäbe I8 und 19 zusammen eine Torsionswaage bilden. Die Ablesung des Druckgewichtes, mit der der Diamant 3 gegen das Objekt I gedrückt wird, erfolgt an der Ablesevorrichtung, die bei eingeschaltetem Diamant im Meßokular sichtbar ist. Diese Vorrichtung besteht aus der Meßteilung 26, dem Umlenkprisma 27 und dem Ableseobjektiv 28. Die Teilung 26 ist feststehend, während das Prisma 27 und das Objektiv 28 jede Bewegung des Druckkörpers 24 mitmachen. Wird der Druckkörper 24 beim Anpressen des Diamanten 3 an das Objekt I nach unten verschoben, so verschiebt sich auch das Ableseobjektiv 28 mit dem Umlenkprisma 27 gegenüber der Meßteilung 26. Diese Bewegung wird im Meßokular sichtbar und kann bei entsprechender Eichung der Meßteilung 26 unmittelbar in Gramm abgelesen werden. Der Wechsel zwischen dem Druckdiamanten-3 und dem Objektiv4 wird durch eine Verschiebung des die Teile 3 und 4 tragenden Schlittens 17 bewirkt. Dieser Schlitten hat erfindungsgemäß seitlich reichliches Spiel. Die Verstellung des Schlittens erfolgt mittels des Knopfes 12 mit Betätigungshebel I3 über die Welle I5 und die Gabel6, welch letztere an dem Stift 28 des Schlittens 17 angreift. An dem Knopf 12 ist eine Feder 14 angeordnet, die von einer Mittelstellung aus nach beiden Seiten wirkt, also den Schlitten in seinen beiden Endstellungen gegen eines der Anschlagpaare 8, 9 oder In, 11 drückt. Die am Schlitten befindlichen Gegenanschläge 29, 30, 3I und 32 sind nach Abb. 5 und 6 so geformt, daß in den Anschlagstellungen stets ein resultierender Druck nach unten entsteht, wobei außerdem durch die mit Nuten versehenen Gegenanschläge 29 und 3I eine bestimmte seitliche Lage des Schlittens gewährleistet wird. Die Anschläge 8.
  • 9, io, ii sind einstellbar. Die Anschlagpaare 8, 29 und IO,3I ergeben Drehungsmittelpunkte für eine gegebenenfalls notwendige seitliche Verstellung des Schlittens und damit der an ihm befestigten optischen Teile und des Eindringkörpers. Mittels des schwalbenschwanzförmigen Stückes 5 wird die Vorrichtung auf einen Opak-Illuminator aufgeschoben. Bei der Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes gemäß Abb. 7 ist ein Mikroskop vom Le Chatelier-Typus zugrunde gelegt.
  • PATENTANSPROCHE: I. Vorrichtung zum Bestimmen der Härte kleiner Körper mit einem federbelasteten Eindringkörper, mit welcher außer der Größe des Eindruck auch die Belastung mit optischen Mitteln gemessen wird und bei der die Achse des Eindringkörpers gegenüber der optischen Achse des für die Eindruckgrößenmessung bestimmten Objektivs merklich versetzt ist und der Eindringkörper sowie das Objektiv auf einem Schlitten angeordne sind, der um den XTersetzungsbetrag verschiebbar ist,. dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenführung derart ausgebildet ist, daß der in ihr gleitende Schlitten merkliches Spiel hat und daß zwecks Einstellung des Eindringkörpers und des Objektivs an den Enden der Verschiebungsstrecke feste oder einstellbare Anschläge vorgesehen sind.

Claims (1)

  1. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Anschläge in eine am Schlitten vorgesehene, als seitliche Sicherung dienende Nut od. dgl. eingreift und gleichzeitig den Drehpunkt für eine kreisförmige Einstellbewegung mittels des zweiten einstellbaren Anschlags ergibt.
    3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an einer von den Anschlägen merklich entfernten Stelle eine von außen zu betätigende Verstellvorrichtung für den Schlitten vorgesehen ist, die nach beiden Seiten hin federnd wirkt und etwa in der Mitte zwischen je zwei Anschlägen angreift, so daß praktisch in beiden Anschlagstellungen eine Dreipunkteinstellung verwirklicht. ist.
    4 Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Eindringkörp unmittelhar in die Fassurig des Meßobjektivs außerhalb des Strahlengangs derart eingebaut ist, daß ausschließlich die Objektivfassung den Träger des Eindringkörpers bildet~
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