Vickers Härteprüfung

Aufgabenstellung Vickers Härteprüfung

Eine plasmanitrierte Buchse mit komplexer Profilierung soll an einem Durchmesser von 20 mm auf Härte (gemäß Bild) geprüft werden. Vorgabe an die Härterei ist, das Teil zu nitrieren nach folgenden Nitrierhärte-Werten:
Nht = 0,7 HV0,2 = 750 HV ± 40 HV


Musterteil – auf der Welle muss gemessen werden
Eine abschließende Überprüfung der tatsächlichen Härte dient zur Endkontrolle und ist entscheidend für die Qualitätssicherung!

Das Verfahren

Nitrieren ist ein Verfahren zur Oberflächenhärtung. Dazu wird Stickstoff verwendet. Es entsteht eine Oberflächenschicht, die bis etwa 500° Celsius beständig ist. Mögliche Verfahren: Badnitrieren, Gasnitrieren, Plasmanitrieren.

Plasmanitrieren und Plasmanitrocarburieren zählen zu den modernen Wärmebehandlungsverfahren, mit denen gezielt hochwertige Nitrierergebnisse auf komplexen Bauteilkomponenten erzeugt werden können. Diese Plasmaprozesse sind thermo-chemische Prozesse zur Erzeugung von verschleißfesten Randschichten und verbesserten Dauerfestigkeiten. Auch hochlegierte Stähle, dazu zählen u.a. rostbeständige Stähle, sind mit dem Plasmanitrierverfahren in der Randschicht zu härten.


Problemlösung mit der Härteprüfmaschine Nexus 422D
 
Gemäß Vorgabe ist das Musterteil mit der Micro-Vickers-Härteprüfmaschine Nexus 422D geprüft. Im Prinzip lässt sich das Teil mit HV1 wie auch mit HV2 messen.

Zuerst wurde eine Messung mit HV1 durchgeführt. Festgestellt wurde, dass bei einer Messung mit HV2 der Eindruck der Diagonalen jedoch wesentlich deutlicher zu sehen ist. Dadurch konnten die Diagonalen des Eindrucks mit dem digitalen Messmikroskop einfacher und genauer vermessen werden.

Es wurden 5 Messungen durchgeführt, wobei eine maximale Härte von 740,12 HV und eine minimale Härte von 721,26 HV, ermittelt wurden .Die durchschnittliche Härte beträgt 732,39 HV und liegt somit innerhalb der Toleranzangabe von 750 HV ± 40 HV.

Auswahl und Beschreibung des Härteprüfgerätes
 
Die Micro-Vickers-Härteprüfmaschine Nexus 422D bis 2 kgf mit digitalem Messmikroskop und Lastkraftaufbringung HV 0,01bis HV 2 (10 gf…2 kgf) ist für diese Anwendung hervorragend geeignet. Mit digitalem Okular (15-fache Vergrößerung) und einem XY-Kreuztisch mit 0,01 mm Auflösung kann das Werkstück optimal positioniert und vermessen werden.

Der Nexus 422D ist eine zuverlässige Härteprüfmaschine, mit der die Härte von vielen verschiedenen Produkten und Bauteilformen gemessen werden kann. Das Lastkraftaufbringsystem ermöglicht eine Lastkraftaufbringung von 10 g bis 2 kg ohne den Austausch der Gewichte. Das erleichtert die Arbeit sehr.

Mit dem manuellen Lastkraftschalter kann jede Last innerhalb des vorgegebenen Bereiches von 10 gf bis 2 kgf durch einfache Drehung gewählt werden. Die eingestellte Last wird nach weltweiten Standards wie EN, ISO oder ASTM auf das zu prüfende Bauteil aufgebracht. Die Haltezeit der Lastkraft kann von 1 bis 99 Sek. Kundenseitig definiert werden. Die Genauigkeit bei diesem System liegt bei einer Lastkraft von 100 g bis 2 kg < ± 1 % vom Messwert, bei Lasten unter 100 g < ± 1,5 % vom Messwert.

Die Härteprüfmaschine 422D gehört zu der Nexus Serie 400D und hat ein digitales Okular mit einer hoch-auflösenden (15-fachen Vergrößerung). Die Vermessung der Eindruckdiagonalen kann sofort am eingebauten schnellen Thermodrucker ausgedruckt oder durch Knopfdruck am Okular, automatisch an das Display der Härteprüfmaschine weitergeleitet werden. Der gemessene Vickers- oder Knoop-Wert wird ausgerechnet und angezeigt. Mit dem digitalen Okular können statistische Werte wie Prüfanzahl, max, min, Mittelwert, Bereich, Abweichung, in Echtzeit nach jeder Messung angezeigt werden. Das System kann die statistischen Vickerswerte in Rockwell-, Brinell-, Leebwert und Zugfestigkeit umrechnen.

Bildvermessungssysteme

Die Innovaview manuellen oder automatischen Bildvermessungssysteme erhöhen die Produktivität, Genauigkeit und Effizienz.

Mit dem PC gesteuertem Videovermesssystem wird die Möglichkeit geboten, die Eindrücke auf einem 22 Zoll Bildschirm genau zu sehen. Die Messergebnisse und die Eindrücke können in einem Speichersystem mit 19 Speicherpositionen, oder sofort in Excel gespeichert werden.

Härteprüfung von ATP Messtechnik GmbH

Das UCI-Härteprüfverfahren

Das UCI (Ultrasonic Contact Impedanz) Härteprüfverfahren

Das UCI-Verfahren (Ultrasonic Contact Impedanz) wird seit vielen Jahren erfolgreich in der Härteprüfung eingesetzt.
Funktionsprinzip
Ein Stab wird in Längsrichtung zu Schwingungen angeregt. An einem Ende sitzt ein Vickersdiamant, dieser wird auf den zu prüfenden Werkstoff gedrückt. Die definierte Last F wird dabei über eine Feder aufgebracht. Der Stab schwingt mit seiner Eigenresonanzfrequenz, die im Wesentlichen von seiner Länge abhängt. Dringt der Vickersdiamant in die Probe ein, kommt es zur Dämpfung dieser Schwingung. Damit ist eine Änderung der Resonanzfrequenz verbunden, die leicht gemessen werden kann.
Die Dämpfung des Stabes und damit die zu messende Frequenzänderung hängt von der Größe der Kontaktfläche von Diamant und Probe ab und damit bei fester Prüflast von der Härte der Probe. Aus der bekannten Prüflast, der gemessenen Frequenzänderung und den gespeicherten Kalibrierwerten, zur Berücksichtigung des E-Moduls, wird die Härte des Werkstoffes berechnet.
Die Vorteile des UCI-Härteprüfverfahrens liegen in der leichten und sehr guten Reproduzierbarkeit der Härtewerte, da die gesamte Kontaktfläche in die Messung eingeht und nicht nur eine Diagonale deiner Vickerspyramide oder einem Kugeldurchmesser (Brinell) vermessen wird. Die Messung einer Frequenzänderung ist zudem frei vom subjektiven Urteil eines einzelnen Anwenders und sehr schnell durchführbar.
Härtevergleichsplatten werden zur Gerätekalibrierung eingesetzt.
Anspruchsvoll, zuverlässig, einfach zu bedienen und leicht in der Handhabung!
Die wichtigsten Vorteile:
  • Leicht, kompakt, komfortabel und einfach zu bedienen
  • Sehr hohe Messgenauigkeit, durch eine 2-Punkt Kalibrierung mit zertifizierten Härtevergleichsplatten
  • Ideal für die Anwendung an dünnen oder schwer zugänglichen Materialien
  • Hochexakte Härtemessung
  • Digitale Anzeige des Messwertes
  • Direkte Umwertung und Anzeige in verschiedenen Härteskalen
  • Kalibrierfähig auch auf Messwerte außerhalb der üblichen Bandbreite
Besonderheiten:
  • Keine Einschränkungen in der Masse und Form der zu prüfenden Materialien
  • Kaum sichtbare Eindrücke auf Oberflächen (Spiegelflächen, Kurbelwellenzapfen, Messer)
  • Mit der flexiblen Prüfsonde sind Messungen auch an schwer zugänglichen Stellen möglich
  • Kompaktes Gehäuse, modernes Design und durchdachte ergonomische Eigenschaften
 

Typische Anwendung für diese Geräte

Präzisionsstativ für AD-11 und 12

Auf Gerüsten, zur Prüfung großer Behälter und Rohrleitungen, oder an Prüfstücken an jedem beliebigen Ort. Die kleinen und schmalen Handmesssonden erlauben Messungen auch an schwer zugänglichen Stellen, wie z.B. bei Zahnrädern an den Zahnflanken oder im Zahngrund. Die Positionierung ist hierbei frei wählbar.

Mehrere Modelle zur Auswahl:

UCI Härtemessgerät UCI-1500
UCI-1500

Die Geräte AD-12-102, AD-11-100-98 und die UCI-1500 Härteprüfgeräte unterscheiden sich wesentlich von traditionellen Härteprüfgeräten. Anstelle der Vermessung eines Prüfabdruckes (Vickers / Brinell), mittels optischem Messsystem oder einer Tiefendifferenzmessung (Rockwell), nutzt dieses Verfahren ein gänzlich anderes physikalischen Prinzip: das UCI Prinzip!

Die Geräte AD-12-102, AD-11-100-98 sowie das UCI-1500 sind sehr einfach in der Handhabung. Die Bedienung erfordert keine speziellen Kenntnisse in der Härteprüfung. Der Härtewert kann in allen üblichen Skalen (HV, HB, HR) angezeigt werden. Zwischen diesen kann durch einfachen Tastendruck umgeschaltet werden.

UCI Härteprüfgerät AD-12
AD-12-102

Der aktuelle Messwert und die Skala wird ständig an dem großen Display angezeigt. Um eine Härteprüfung durchzuführen, wird die Prüfsonde gegen das Prüfstück gedrückt und dort für einige Sekunden gehalten. Unmittelbar nach Beendigung der Messung erfolgt die Anzeige des Härtewertes entsprechend der gewählten Härteskala. Eine Kalibrierung kann auf einfache Weise, innerhalb kurzer Zeit, durch den Anwender erfolgen. An einer Härtevergleichsplatte, bei der die Härte exakt bekannt ist, wird der Prüfvorgang durchgeführt. Sobald das Gerät die Messung abgeschlossen hat, wird für diese Messung (dem Kalibrierwert) der auf der Härtevergleichsplatte genannte Wert eingegeben. Durch die Speicherung mehrerer Kalibrierlinien können individuelle Prüfsituationen realisiert werden: Von der Standard-Härteprüfung bis hin zu speziellen Anwendungen, wie Schweißnahtprüfungen oder auch Verwechslungsprüfungen beim Wareneingang. Durch diesen Freiheitsgrad in der Kalibrierung können auch Messwerte einkalibriert werden, die außerhalb sonst üblicher Verfahren liegen.

Das Gerät ist sehr gut geeignet für die Prüfung und Qualitätskontrolle innerhalb einer Produktionskontrolle. Es ist leicht und portabel und kann mit wiederaufladbaren Batterien und Ladegerät betrieben werden.