Kernhärteprüfung – Mr. Caliper erklärt Ihnen wie es geht!
Mr. Caliper, was ist Härte eigentlich?
Härte ist der mechanische Widerstand, den ein Werkstoff dem mechanischen Eindringen eines anderen Körpers entgegensetzt.
Warum ist die Härte wichtig?
Die Härteprüfung ist ein häufig angewendetes Verfahren um die Qualität von Verbindungselementen zu überprüfen. Sie wird beispielweise dann eingesetzt, wenn das Verbindungelement aufgrund seiner Form oder Größe nicht für den Zugversuch geeignet ist.
Welche Härteprüfungen kann ich im Labor der Würth Industrie Service durchführen lassen?
Im Bereich Metalle:
Für das normgerechte Ermitteln der Härte metallischer Verbindungselemente gehören die Prüfverfahren nach Brinell, Vickers und Rockwell zu unserem Portfolio. Darüber hinaus prüft das Labor die Einsatzhärtungstiefe – unter anderem an Blechschrauben und gewindefurchenden Schrauben. Dank modernster Laborausstattung sind simultane Prüfungen von bis zu 16 Mustern mit dem Prüfverfahren Vickers möglich.
Im Bereich Kunststoffe:
In einem klimatisierten Raum, bei konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit, werden Kunststoffe und Gummis auf ihre Härte überprüft. Wir bieten für Elastomere oder thermoplastische Elastomere je nach Härtebereich Prüfungen des Verfahrens Shore A an. Für kleinste Probenabmessungen steht uns die normgerechte Mikrohärteprüfung der IRHD (Verfahren M) zur Verfügung. Zudem ist es uns möglich, selbst Bauteile mit einer Mindestmaterialstärke von 0,5mm mittels dem Verfahren Mikro Shore A zu testen.
Prüfablauf
Mr. Caliper steht schon in den Startlöchern für die Prüfung der Kernhärte. Kommen Sie mit und lernen Sie die einzelnen Schritte im Detail kennen!
Bevor wir anfangen, müssen wir auch hier prüfen, ob das Muster für die Prüfung geeignet ist. Es muss also sichergestellt werden, dass die Kernhärteprüfung durchgeführt werden kann. Hierzu ist der Schraubendurchmesser entscheidend, damit wir die definierte Prüfung normgerecht durchführen können. Es muss kontrolliert werden, ob die geforderte Anzahl von Härteeindrücken durchgeführt werden kann. Dabei ist der Randabstand, der Abstand zwischen den Eindrücken und die Größe des Eindrucks entscheidend.
Nachdem sichergestellt ist, dass die Prüfung durchgeführt werden kann, müssen wir das Muster vorbereiten. Der erste Schritt ist das Trennen. Wir setzen die Härteeindrücke auf der Querschnittsprobe, welche 1xd (Durchmesser) vom Gewindeende entfernt abgetrennt wird (Schiedsfall nach DIN EN ISO 898-1). Falls andere Prüfstellen definiert sind, müssen wir diese natürlich beachten. Wir erhalten nach dem Trennen zwei Teile, zum einen das Prüfstück und zum anderen den Rest der Schraube inkl. Schraubenkopf. Für diesen Vorgang benutzen wir unsere Trennmaschine. Bei dem Trennvorgang muss auf eine ausreichende Kühlung geachtet werden. Ist dies nicht gewährleistet, kann sich die Härte aufgrund der beim Trennen entstehenden Temperaturen ändern.
Damit wir das Muster später besser vorbereiten und prüfen können, wird das Prüfstück eingebettet. Hierzu legen wir das Muster in die Warmeinbettmaschine und fügen verschiedene Kunststoff-Granulate hinzu. Für eine sichere Rückverfolgbarkeit unseres Musters, fügen wir eine Probenbeschriftung mit allen wichtigen Daten wie z. B. der Artikelnummer und der Prüflos-Nr. hinzu. Unsere Einbettpressen schmelzen das Granulat und pressen dieses unter Druck an die Probe. Nach dem Abkühlvorgang ist das Granulat erstarrt. Es umschließt unser Muster und kann nun geschliffen und poliert werden.
Damit Härteeindrücke von unserer Prüfmaschine erkannt und korrekt vermessen werden können, brauchen wir eine nahezu kratzfreie Oberfläche. Hier kommen unsere Schleif- und Poliermaschinen zum Einsatz. Das Muster wird in mehreren Stufen (von grob zu fein) bearbeitet. Neben der Oberflächengüte ist die Ebenheit wichtig. Falls das Muster schief geschliffen ist, verfälscht dies die Härtewerte.
Vor der eigentlichen Prüfung überwachen wir zuerst die richtige Funktion unserer Prüfmaschine. Dies erfolgt, zusätzlich zu der jährlichen Kalibrierung, an sogenannten Härtevergleichsplatten. Diese haben einen definierten Härtewert mit einer geringen Streuung. Nach dem Versuch werden die Ergebnisse mit dem Zertifikat der Platte verglichen und entschieden, ob die Funktionsfähigkeit der Prüfmaschine gewährleistet ist. Das Labor der Würth Industrie Service führt diese Kontrolle jeden Tag, für jedes verwendete Prüfverfahren und dem entsprechenden Härtebereich durch.
Das eigentliche Highlight unserer Reise ist die Prüfung unseres Musters. Die Härte wird geprüft, indem eine Diamantpyramide (nach Vickers) mit einer definierten Kraft und Zeit auf die Oberfläche des Musters einwirkt. Hierdurch entsteht ein quadratischer Eindruck, bei dem die Diagonalen vermessen werden. Diese sind Hauptbestandteil einer komplizierten Härteberechnung. Einfach gesagt, je größer die Diagonalen, desto weicher ist das Material. Da die Diamantpyramide bei weicheren Materialien tiefer eindringen kann, wird die Länge der Diagonalen (Eindruck) auch größer. Neben Vickers können auch Prüfungen nach Brinell (Hartmetallkugel) oder Rockwell (Diamantkegel) durchgeführt werden.
Die ermittelten Eigenschaften (Härteergebnisse) unseres Begleiters sowie weitere wichtige Informationen wie z. B. das letzte Kalibrierdatum, die geforderten Toleranzen oder der Fachprüfer, der die Prüfung durchgeführt hat, werden im Prüfprotokoll dokumentiert. Durch dieses Protokoll kann beurteilt werden, ob die Anforderungen erreicht wurden.
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