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Copy of Werkstoffprüfverfahren

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by

kimme rikard

on 8 October 2012

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Transcript of Copy of Werkstoffprüfverfahren

Dennis, Tobias, Kim und Ole Werkstoffprüfverfahren Brinell-Härte
Rockwell-Härte Vickers-Härte
Martens-Härte Martens-Härte Anwendungsbereich
Eindringkörper
Probenmindestdicke
Probenoberfläche
wesentliche Vor- und Nachteile Für alle Werkstoffe einsetzbar
3 Anwendungsbereiche! Anwendungsbereich Tabelle enthält noch die bis 2003 gültige Bezeichnung HU ( Universalhärte ) anstelle HM Eindringkörper Vickerseindringkörper ( Diamantpyramide 136 Grad )
Berkovich - Eindringkörper ( Tetraeder - Flankenwinkel 65 Grad )
Hartmetallkugel
Kugeliger Diamanteindringkörper WICHTIG: Eindringkörper liefern unterschiedliche Ergebnisse! Für die Berechnung von Ac des Eindruckes können folgende Formeln verwendet werden : Vickers und Berkovich Ac = 26.43 • h2

Kugel-Durchmesser D = 0,4 - 1,0 - 2,0 - 2,5 - 5 - 10 mm

Ac = 3,1414 • D • h2 Makrobereich = 2 N F < 30 kN
Mikrobereich = 2 N > F; h > 0,2 µm
Nanobereich = h 0,2 µm Probenmindestdicke Dicke einhalten sonst wird die Rückseite verformt!
Die Dicke der Probe oder der Härteschicht muss daher mindestens das Zehnfache der Eindrucktiefe h betragen.
Probenmindestdicke ist somit abhängig von der Prüfkraft und der Härte der Probe. Bei einer Prüfkraft von 50 N beträgt die Eindringtiefe ca. 0,021 mm für eine Martenshärte von ca. 4000 HM ( = 400 HV )bei Verwendung eines Vickersdiamanten Probenoberfläche Exakte Messung nur bei sehr glatten und ebenen Oberflächen

Richtige gewählte Prüfkraft weißt auf,dass die minimale Eindringtiefe h den 20 fachen Betrag der Mittenrauheit Ra Vorteile: Ermittlung der Härte
Anwendung für alle Werkstoffe und Werkstoffschichten
die Auswertung der Prüfkraft-Eindringkurve
die Kriterien eines zerstörungsfreien Prüfverfahren werden erfüllt Nachteile sehr hoher Zeitaufwand für die Probenvorbereitung

Empfindlichkeit des Diamant-Eindringkörpers gegen Beschädigung

sehr genaue und somit auch sehr teuere Prüfgeräte benötigt Rockwell-Härte Eindringkörper
Probenmindestdicke
Probenoberfläche
wesentliche Vor- und Nachteile Eindringkörper Diamantkegel 120 Grad

Die Oberfläche des Diamantkegels muss für die Eindringtiefe von 0,3 mm geeignet sein
Der Kegelwinkel muss 120 Grad +/- 0,35 betragen
Der Winkel zwischen der Achse des Diamantkegels und des Eindringkörpers darf 0,5 Grad nicht überschreiten
Die Spitze ( A ) des Eindringkörpers ist eine Kugelkalotte. Der Radius der Kalotte beträgt 0,2 mm und hat eine Toleranz von +/- 0,01 mm Eindringkörper mit Kugeln

Die Härte der Kugel darf nicht geringer als 850 HV sein

1/16“ Kugel ( 1,5875 mm )
Toleranz : 1,5875 mm +/- 0,0035 mm

1/8“ Kugel ( 3,175 mm )
Toleranz : 3,175 mm +/- 0,004 mm

Die Kugeln müssen poliert und frei von Oberflächenfehlern sein Das vom Eindringkörper verursachte Verformungsfeld ist ein vielfaches größer als die Tiefendifferenzrechnung nach Rockwell es vermuten läßt Beispiel :
Härte der Probe = 60 HRC
Nach der Formel zu Berechnung des Härtewertes
HRC = 100 - h / 0,002 ergibt sich eine Tiefendifferenz
von Vorkraft zu Wiedervorkraft von 0,08 mm. Die empfohlene Probenmindestdicke beträgt für 60 HRC jedoch 0,8 mm ! Probenmindestdicke Für ein exakte Messung muss die Oberfläche glatt und eben sein

frei von Zunder, Fremdkörpern oder Schmierstoffen

Die Probe muss im rechten Winkel zur Prüfachse stehen Probenoberfläche es darf sich durch Druck nicht mehr bewegen

Bei zylindrischen Proben müssen Korrekturfaktoren verwendet werden

Bei der Oberflächenpräparation ist jede Änderung des Werkstoffzustandes z. B. durch Erwärmung oder Kaltverfestigung zu vermeiden Vorteile einfache Bedienung der Härteprüfgeräte

geringer Zeitaufwand für die Prüfung

preiswerte Prüfgeräte

automatisierbar

bei sehr vielen Werkstoffen anwendbar

Prüfungen an schwer zugänglichen Prüfstellen möglich

geringer Zeitaufwand für Probenvorbereitung Nachteile Fehlermöglichkeit durch Verlagerung der Probe unter Prüflast

Gefahr durch unerkannte Fehlmessung bei beschädigtem Eindringkörper

Die Qualität des Diamant-Eindringkörpers hat einen starken Prüfeinfluß Brinell-Härte 1900 hat der schwedische Ing. Johann August Brinell eine Härteprüfung entwickelt
2006 Kugel wurden aus Sinterhartmetall hergestellt vorher waren es Hartmetallkugeln gewesen Belastungszeit Belastungszeit für Stähle und Gusseisen beträgt 10-15 sek.
Belastungszeit für Nichteisenmetalle und Legierungen beträgt 10-180sek Das Verfahren Durchmesser vom Druckpunkt wird gemessen nach der Belastungszeit
Bestimmung der Oberfläche durch Druckpunkt Mehr zum Druckpunkt Der zu bestimmende Durchmesser d ist der Mittelwert zweier rechtwinklig zueinander liegenden Durchmesser d1 und d2 des bleibenden Eindruckes Bei anisotroper Verformung wird der zur Berechnung der Härte nötige Durchmesser aus dem größten d1 und kleinsten Durchmesser d2 gemittelt. Formel zur Berechnung der Brinell-Härte In der obiger Formel ist die Kraft F in N, der Kugeldurchmesser D und der mittlere Eindruckdurchmesser d in mm einzusetzen. Der Wert im Nenner ergibt sich aus der Formel für die Oberfläche der runden Seite eines Kugelsegments, einer sogenannten Kugelkalotte. Normgerecht muss immer neben dem Härtewert auch das Verfahren,der Kugeldurchmesser und die Prüfkraft (kp) angegeben werden! Wenn die Belastung länger als 15 s dauert , dann muss auch die Belastungszeit angegeben werden. Gliederung! Martens-Härteprüfung
Rockwell-Härteprüfung
Brinell-Härteprüfung
Vickers-Härteprüfung
Quellen Quellen http://www.pi-prueftechnik.de/index.html
Wikipedia ENDE Vickers Härteprüfung Neben dem Härtewert muss auch das verwendete Prüfverfahren und die Prüfkraft immer mit angegeben werden.
Bsp.: 610 HV 10
wobei:
610 = Härtewert
HV = Verfahren
10 = Prüfkraft F in Kilopond

Bei einer Belastung, die nicht zwischen 10 und 15 s andauert, muss die Belastungszeit ebenfalls angegeben werden. Bsp.: 610 HV 10/30 Normgerechte Angabe der Vickershärte Geschichte -Der Brinellprüfung sehr ähnlich
-im Jahr 1925 von Smith und Sandland entwickelt
-nach der britischen Flugzeugbaufirma Vickers benannt Der Eindringkörper ist eine gerade Diamantpyramide mit quadratischer Grundfläche und einem Winkel von 136 ± 0,5 °

zwischen den gegenüberliegenden Flächen.
Die Härteprüfung nach Vickers kann für einen sehr großen Härtebereich genutzt werden. Prüfungen von sehr weichen bis sehr harten Werkstoffen sind möglich. Die Wahl der Prüfkraft ist der Prüfaufgabe anzupassen. Generell ist ein möglichst großer Prüfeindruck anzustreben.


Bei der Verwendung von kleinen Prüfkräften können auch sehr kleine Teile, dünne Schichten, einzelne Gefügebestandteile geprüft und Härteunterschiede auf kleinstem Raum ermittelt werden. Anwendungsbereich Vickers-Härte
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