Auswahl und Anwendungsbereich von Härteprüfern

Ein Härteprüfgerät ist ein Messinstrument zur Bestimmung der Härte von Metallen. Die Definition der Härte wurde erstmals von Leo Muhl vorgeschlagen und bezeichnet die Fähigkeit eines Materials, dem Eindringen eines harten Körpers in seine Oberfläche zu widerstehen. Sie zählt zu den wichtigsten Kenngrößen für metallische Werkstoffe. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Härte, desto besser die Verschleißfestigkeit.

Je nach Messprinzip wird die Härtemessung in verschiedene Verfahren unterteilt, darunter Leeb-Härteprüfgeräte, Rockwell-Härteprüfgeräte, Brinell-Härteprüfgeräte, Shaw-Härteprüfgeräte, Shore-Härteprüfgeräte, Barcol-Härteprüfgeräte, Mikrohärteprüfgeräte, Mohs-Härteprüfgeräte sowie Vickers-Härteprüfgeräte.

Härteprüfgeräte nach Brinell und Rockwell sind die am weitesten verbreiteten. Damit können Stahl und Stahlguss, legierte Werkzeugstähle, Edelstähle, Grauguss, Sphäroguss, gegossene Aluminiumlegierungen, Kupfer-Zink-Legierungen (Messing), Kupfer-Zinn-Legierungen (Bronze), reines Kupfer, Schmiedestahl, Wärmebehandlung, Aufkohlung, Abschreckhärteschichten, Oberflächenbeschichtungen, Stahl, Nichteisenmetalle sowie kleine und dünne Bauteile, Gummi, Kunststoff, IC-Wafer, Schmuck usw. geprüft werden.

Beim Härteprüfgerät sind mehrere Punkte zu beachten.

1. Das Härteprüfgerät selbst erzeugt zwei Fehler: Der erste Fehler entsteht durch Verformung und Bewegung seiner Komponenten; der zweite Fehler resultiert aus einer Überschreitung des angegebenen Härteparameters. Bei diesem zweiten Fehler muss das Härteprüfgerät vor der Messung mit einem Normalblock kalibriert werden. Das Rockwell-Härteprüfgerät gilt als zugelassen, wenn die Kalibrierdifferenz innerhalb von ±1 liegt und der stabile Wert innerhalb dieser Differenz ±2 nicht überschreitet; in diesem Fall kann ein Korrekturwert angegeben werden. Liegt die Differenz außerhalb des Bereichs von ±2, muss das Härteprüfgerät kalibriert und repariert oder durch andere Härteprüfverfahren ersetzt werden.

2. Der Härteprüfgerät verfügt über unterschiedliche Anwendungsbereiche und muss gemäß den Vorschriften ausgewählt werden. Beispielsweise ist bei einer Härte über HRB 100 die Skala HRC für die Prüfung zu verwenden; bei einer Härte unter HRC 20 ist die Skala HRB für die Prüfung zu verwenden. Denn wenn der vorgeschriebene Prüfbereich überschritten wird, sind Genauigkeit und Empfindlichkeit des Härteprüfgeräts gering, der ermittelte Härte-Wert ungenau und somit nicht für die Verwendung geeignet.

3. Beim Austausch des Eindruckkörpers oder des Auflagetisches ist darauf zu achten, die Kontaktfläche sorgfältig zu reinigen. Nach dem Austausch ist mit einer Stahlprobe einer bestimmten Härte mehrmals zu prüfen, bis zweimal hintereinander identische Härte-Werte ermittelt werden. Ziel ist es, sicherzustellen, dass der Eindruckkörper oder der Auflagetisch fest und gut mit dem Kontaktbereich der Prüfmaschine verbunden sind, um eine Beeinträchtigung der Prüfergebnisgenauigkeit zu vermeiden.

4. Nach der Justierung des Härteprüfers wird beim Beginn der Härtemessung der erste Messpunkt mit einem Standard-Prüfblock getestet, um den Fall auszuschließen, dass der Kontakt zwischen Probe und Auflageplatte unzureichend ist und der gemessene Wert daher ungenau ist. Nach dieser Bestätigung befindet sich der Härteprüfer im normalen Betriebszustand, bevor die Probe offiziell geprüft wird und der gemessene Härte-Wert aufgezeichnet wird.

5. Falls die Probe dies zulässt, sollten im Allgemeinen an mindestens drei verschiedenen Stellen Härte-Werte bestimmt werden. Der Abstand zwischen den drei Messpunkten beträgt ≥3 mm; als Härte-Wert der Probe wird der Mittelwert aus diesen drei Werten verwendet.

6. Bei Proben mit komplexer Form sind entsprechende Unterlagen zu verwenden; die Prüfung kann nach fester Fixierung erfolgen. Runde Proben werden üblicherweise in V-Nuten zur Prüfung platziert.

7. Der Härteprüfgerät muss gemäß den Vorschriften kalibriert werden. Der zur Kalibrierung des Härteprüfgeräts verwendete Standardblock darf nicht auf beiden Seiten genutzt werden, da die Härte der Standardoberfläche und der Rückseite möglicherweise nicht übereinstimmt. Üblicherweise ist festgelegt, dass der Standardblock ab dem Kalibrierungsdatum ein Jahr lang gültig ist.

die Anwendungsbereiche der verschiedenen Härteprüfgeräte sind wie folgt:

Brinell-Härteprüfgerät: Hauptsächlich zur Härteprüfung von geschmiedetem Stahl und Gußeisen mit ungleichmäßiger Struktur geeignet; zudem auch für Nichteisenmetalle und weichen Stahl geeignet. Der Brinell-Härteversuch eignet sich zur Prüfung von Rohstoffen und Halbfertigprodukten pRODUKTE . Der Vorteil besteht darin, dass die Eindruckstelle groß ist und somit die Gesamtleistung des Werkstoffs widerspiegelt sowie eine hohe Genauigkeit aufweist; der Nachteil ist, dass die Eindruckstelle groß ist und der Versuch daher im Allgemeinen nicht für die Prüfung von Fertigprodukten verwendet wird.

‌ Rockwell-Härteprüfgerät: Geeignet für die Härteprüfung verschiedener Eisen- und Nichteisenmetalle, darunter gehärteter Stahl, vergüteter Stahl, angelassener Stahl, weichgeglühter Stahl, oberflächengehärteter Stahl, Hartmetalle, pulvermetallurgische Werkstoffe, thermisch gespritzte Beschichtungen usw. Der Vorteil besteht darin, dass es ein breites Anwendungsspektrum aufweist und sich zur Härteprüfung verschiedener Eisen- und Nichteisenmetalle eignet; der Nachteil ist, dass die Eindrückung klein ist und daher insbesondere für dünne Bleche, dünnwandige Rohre usw. geeignet ist.

‌ Oberflächen-Rockwell-Härteprüfgerät: Geeignet für die Härteprüfung dünner Bleche, Aufkohlung, Nitrierung, oberflächenverhärtete Schichten, Edelstahl und Aluminiumlegierungen usw. Vickers-Härteprüfgerät: Wird zur Messung winziger Bauteile, dünner Stahlbleche, Metallfolien, IC-Platten, Drähte, dünner gehärteter Schichten, galvanisch aufgebrachter Schichten, Glas, Schmuck und Keramik eingesetzt. Der Vorteil besteht darin, dass die Eindrücke klein sind und sich daher besonders gut für die Prüfung winziger Bauteile und dünner Materialien eignen; der Nachteil ist, dass die Bedienung vergleichsweise kompliziert ist. Geeignet für die Prüfung winziger Bauteile, dünner Stahlbleche, Metallfolien und anderer Materialien.