16 Einheit 2:Härteprüfung

ZIEL

Nach Abschluss dieser Einheit sollten Sie in der Lage sein:

• Führen Sie einen Rockwell-Test durch
• Führen Sie einen Brinell-Test durch

Neben der Überprüfung unserer Wärmebehandlung in der Werkstatt ist manchmal auch eine Härteprüfung für die Produktionsarbeit erforderlich. Auch wenn es schlecht geplant ist, kommt gelegentlich ein Auftrag mit einer unbekannten Legierung in unsere Maschinenwerkstatt, oder vielleicht ist ihre Zusammensetzung bekannt, aber die Härte nicht. Es ist möglich, eine Feile zu verwenden, um die Bearbeitbarkeit dieses Metalls grob zu testen, aber der beste Weg zur Auswahl von Fräsertypen, Geschwindigkeit und Vorschüben ist eine echte Härtemessung.

Brinell: Testen der Härte durch Ablesen des Durchmessers einer Kugelpenetratormarkierung.

Rockwell: Prüfung der Härte durch Ablesen einer Eindringtiefe.

Der Rockwell-Härtetest

Die Rockwell-Methode ist eine weithin anerkannte Methode für weiche und harte Metalle. Dieses System misst die Verformbarkeit, indem es die Tiefe misst, die eine spitze Sonde bekannter Form und Größe in das Material eindringt, wenn eine exakte Kraft darauf ausgeübt wird. Aufgrund des Sortiments von Rockwell ist es der beliebteste Test in Werkzeugbau- und kleinen Produktionswerkstätten und Schulungslabors.

Rockwell-Zahlen:

Innerhalb des Rockwell-Systems gibt es verschiedene Skalen. Wir verwenden die Rockwell-C-Skala, die korrekt auf gehärtetem Stahl angewendet wird. Man kann sagen, dass die C-Skala bei 0 (geglühter Stahl) beginnt und bis zu 68 reicht, härter als ein HSS-Werkzeugeinsatz, nahe der eines Hartmetallwerkzeugs. Es wird durch ein größeres R mit tiefgestelltem Skalenindex symbolisiert.

R_C

Der zweistufige Rockwell-Test:

Schritt 1. Last kalibrieren

Das Prüfobjekt wird so auf den unteren Amboss gesetzt, dass es stabil ist und sich nicht bewegt, wenn es von oben heruntergedrückt wird. Als nächstes wird ein kegelförmiger Diamantpenetrator in Kontakt gebracht und dann mit einem vorbestimmten Wert von 20 lbs in Metall getrieben. Dadurch sinkt die konische Spitze von 0,003 auf 0,006 Zoll in das Metall ein. Dies ist die anfängliche Kalibrierungsladung. Zu diesem Zeitpunkt wird eine große Messuhr auf Null gedreht.

Schritt 2.

Testlast Dann wird, wenn der Kalibrierungsdruck auf den Eindringkörper und die Anzeige auf Null eingestellt ist, eine zweite zusätzliche Testlast von 20 lbs hinzugefügt. Wenn der Diamant weiter sinkt, wird seine zusätzliche Tiefe in ein Zifferblatt übersetzt, jedoch in umgekehrter Beziehung. Je tiefer der Diamant eindringt, desto weicher sind die Metallproben, also die niedrigere Zahl, die auf dem Zifferblatt erscheinen muss. Umgekehrt, wenn der Punkt nicht sehr tief gehen kann, ist das Metall hart und liegt höher auf dem Zifferblatt.

Die Rockwell-Methode

Die Rockwell-Methode misst die dauerhafte Eindringtiefe, die durch eine Kraft/Last auf einen Eindringkörper erzeugt wird.

1. Bereiten Sie die Probe vor.

2. Legen Sie die Testprobe auf den Amboss.

3. Eine vorläufige Testkraft (allgemein als Vorlast oder geringe Last bezeichnet) wird mit einem Diamanteindringkörper auf eine Probe ausgeübt.

4. Diese Last stellt die Null- oder Referenzposition dar, die die Oberfläche durchbricht, um die Auswirkungen der Oberflächengüte zu verringern. Nach der Vorbelastung wird eine zusätzliche Belastung, die so genannte Hauptbelastung, aufgebracht, um die erforderliche Gesamtprüfbelastung zu erreichen.

5. Diese Kraft wird für eine vorbestimmte Zeit (Verweilzeit:10–15 Sekunden) gehalten, um eine elastische Erholung zu ermöglichen.

6. Diese Hauptlast wird dann gelöst und die Endposition wird gegen die Position gemessen, die aus der Vorlast, der Eindringtiefenvarianz zwischen dem Vorlastwert und dem Hauptlastwert abgeleitet wird. Dieser Abstand wird in eine Härtezahl umgewandelt.

Der Brinell-Härtetest

Der Brinell-Härtetest ist dem Rockwell-System insofern sehr ähnlich, als ein Eindringkörper in die Probe gedrückt wird, jedoch ist das gemessene Maß hier der Durchmesser der Delle, die durch das Eindringen einer harten Stahlkugel bekannter Größe in das Werkstück entsteht auftauchen. Gehärtete Werkzeugstahlkugeln werden zum Testen von weicherem Material verwendet, während eine Hartmetall-Eindringkugel zum Testen von härteren Metallen verwendet wird.

Aufgrund der oberen Härte, dem begrenzenden Faktor der Brinell-Kugel, wird dieser Test korrekt als Test für weiche bis mittelharte Metalle verwendet.

Die Zahlen der Brinell-Skala:

Die Skala reicht von 160 für geglühten Stahl bis etwa 700 für sehr harten Stahl.

Der Brinell-Härtetest ist eine alternative Methode, um die Härte von Metallen und Legierungen zu testen.

1. Bereiten Sie die Probe vor.
2. Legen Sie die Testprobe auf den Amboss.
3. Bewegen Sie den Eindringkörper nach unten in Position auf der Teiloberfläche.
4. Eine geringe Last wird aufgebracht und eine Nullreferenzposition wird hergestellt.
5. Die Hauptlast wird für einen bestimmten Zeitraum (10 bis 15 Sekunden) über Null hinaus angewendet.
6. Die Hauptlast wird gelöst, während die Nebenlast angelegt bleibt.
7. Befolgen Sie das Verfahren zur Bestimmung der Brinell-Härte einer Aluminiumprobe.
   1. Drücken Sie den Eindringkörper mit einer genau kontrollierten Testkraft in die Probe.
   2. Halten Sie die Kraft für eine bestimmte Verweilzeit (normalerweise 10 bis 15 Sekunden) aufrecht.
   3. Entfernen Sie nach Ablauf der Verweilzeit den Eindringkörper und hinterlassen Sie einen runden Eindruck in der Probe.
   4. Die Größe des Eindrucks wird optisch bestimmt, indem zwei Diagonalen des runden Eindrucks entweder mit einem tragbaren oder in das Lasteinleitungsgerät integrierten Mikroskop gemessen werden.
   5. Die Brinell-Härtezahl ist eine Funktion der Prüfkraft dividiert durch die gekrümmte Oberfläche des Eindrucks. Die Vertiefung wird als kugelförmig betrachtet, mit einem Radius gleich dem halben Durchmesser der Kugel. Der Durchschnitt der beiden Diagonalen wird in der folgenden Formel zur Berechnung der Brinell-Härte verwendet.

BHN=F2D(D-D2-d2)

Einheitentest:

1. Bitte führen Sie fünf Wärmebehandlungssicherheiten auf.

2. Was ist bei der Wärmebehandlung eines Stahls als erstes wichtig zu wissen?

3. Was ist die Einweichzeit für 1 bis 2 Zoll Dicke des Metalls?

4. Bitte erläutern Sie die Einwirkzeit.

5. Was ist der nächste Schritt nach Ablauf der Einweichzeit?

6. Um das Musterteil zu tempern, muss es bei welcher Temperatur in den Ofen eingebracht werden?

7. Bitte erklären Sie Austenitisieren und Abschrecken.

8. Was ist ein Air-cool?

9. Bitte erläutern Sie die Rockwell-Methode.

10. Bitte erläutern Sie den Brinell-Härtetest.

Kapitelzuordnungsinformationen

Dieses Kapitel wurde aus den folgenden Quellen abgeleitet.

• Wärmebehandlung Abgeleitet aus der Wärmebehandlung von unlegiertem und niedriglegiertem Stahl des Massachusetts Institute of Technology, CC:BY-NC-SA 4.0.
• Gleichung für den Brinell-Härtetest abgeleitet von der Brinell-Härte von CORE-Materials Resource Finder, CC:BY.