WK1 L__A09 - Härteprüfung Flashcards
Was ist die Härte eines Körpers?
Die Härte ist der Widerstand der Materialoberfläche gegen lokale plastische Verformung.
Zwischen welchen 4 Arten der Härteprüfung kann man unterscheiden?
Zerstörend:<div> - Ritzhärteprüfung</div><div> - Feilhärteprüfung</div><div> - Eindringhärteprüfung</div><div>Nicht-zerstörend:</div><div> - Rückprallhärteprüfung</div>
Was versteht man unter der Ritzhärteprüfung und wie wird die Härte dort gemessen?
- Man versucht dabei mit einem bekannten Werkstoff ein unbekanntes Material zu ritzen<div> - Wird es angegriffen, so hat es eine geringere Härte</div><div> - Wird es nicht angegriffen, so ist es härter als das bekannte Material</div><div><br></br></div><div>- Talk ist das weicheste mit Härte 1, Diamant das härteste mit Härte 10 (Mohs-Skala)</div><div>- Skala ist nicht linear und recht grob</div><div><br></br></div><div>–> Nicht wirklich bedeutend für Maschinenbau</div>
In welchen Fällen kann die Ritzhärteprüfung für den Maschinenbauer doch relevant sein?
- Bei dünnen oder sehr harten Schichten<div>- Anritzen mit einem Diamantkegel, 120° Spitzenwinkel und 1 μm Spitzenradius</div>
Was ist die Feilhärteprüfung und wann wird sie angewandt?
- Dreieckfeilen mit unterschiedlich behandelten und damit unterschiedlich harten Oberflächen<div>- Greift die Feile den Werkstoff an, so ist er weicher, andernfalls ist er härter</div><div><br></br></div><div>–> Recht grob, aber in der ambulanten Prüfung aufgrund der Einfachheit noch recht weit verbreitet</div>
Wie funktionieren Rückprallhärteprüfungen und wofür werden sie angewandt?
- Prüfkörper wird auf die zu prüfende Seite fallen gelassen; die Rückprallhöhe lässt Rückschluss auf Härte zu<div>- Verwendet für Gummisorten oder Fälle, in denen keine Beschädigung erlaubt ist</div>
In welche 2 Kategorien kann man die Eindringhärteprüfungen einteilen?
1.) Härtewert wird durch Beziehen der Prüfkraft auf die Fläche des Abdrucks bestimmt<div>2.) Härtewert wird durch Auswerten der Tiefe des Eindrucks bestimmt</div>
Welche Einheit hat die Härte die mittels Prüfverfahren ermittelt werden, die mit der Bestimmung der Eindruckoberfläche arbeiten?
- Eigentlich hat es die Einheit eines Drucks (Kraft/Fläche) und somit N/mm2, allerdings ist es per definitionem eine dimensionslose Größe<div>- Zur weltweiten Vereinheitlichung der Werte wird die Härte jedoch so berechnet als hätte sie die Einheit kp/mm2(Hintergrund: Man wollte bei der Umstellung von kp auf N nicht das gesamte System ändern und so manche Ländern vor eine überfordernde Aufgabe stellen)</div><div><br></br></div>
Für welche Prüfkräfte ist das Vickers-Verfahren zugelassen?
- 0,01 bis 100 kp oder entsprechend 0,098 bis 980,7 N
Was ist der Prüfkörper im Vickers-Verfahren und wie wird geprüft?
”- Vierseitige Diamantpyramide, deren Seitenflächen einen Winkel von 136° einschließen<div>- Prüfkörper wird auf die blank geschmirgelte Oberfläche eingedrückt und 10 bis 15 s gehalten</div><div>- Es entsteht ein messbarer quadratischer Eindruck</div><div><img></img><br></br></div>”
Wie berechnet sich die Oberfläche des Abdruckes in der Vickers-Prüfung?
”[$$]O = \frac{\frac{1}{2} d^2}{sin\frac{136^\circ}{2}}[/$$]<div><br></br></div><div>wobei der Abdruck oft nicht exakt quadratisch ist und d als Mittelwert aus d1und d2angenommen wird</div><div><br></br></div><div><img></img><br></br></div>”
Wie lassen sich Newton und Kilopond ineinander umrechnen?
1 Newton≙ 0,102 Kilopond<div><br></br></div><div>1 Kilopond≙ 9,81 Newton</div>
Wie berechnet sich die Vickers Härte?
[$$]MZ_{HV} = \frac{F}{O} \cdot \frac{1}{9,807} = 0,1891 \cdot \frac{F}{d^2}[/$$]
Wie lautet die Notation für Vickers-Härte und was ändert sich, wenn die Eindruckzeit nicht zwischen 10 und 15 s liegt?
- Normale Probe: MZ HV F<div> - MZ: Härtewert</div><div> - HV: Prüfung nach Vickers</div><div> - F: Prüfkraft in kp<br></br><div> - Beispiel: 150 HV 30</div><div><br></br></div><div>- Geänderte Zeit: MZ HV F/t</div></div><div> - t: Eindruckzeit</div><div> - Beispiel: 600 HV 50/30</div>
Warum muss die Prüfzeit angegeben werden, wenn sie von der üblichen Einwirkzeit abweicht?
- Stähle sind sehr unempfindlich gegenüber der Einwirkzeit<div>- Werkstoffe mit niedrigem Schmelpunkt sind jedoch sehr empfindlich gegenüber der Einwirkzeit</div>
Was passiert wenn man während der einer Messung mit einem Eindringhärteprüfverfahrenan den Tisch stößt?
Die Messung wird dadurch massiv verfälscht und muss wiederholt werden
Welche 3 Bereiche kann man im Vickers-Verfahren unterscheiden und was ist bei der jeweiligen Messung zu beachten?
- Makrobereich: HV 5 bis HV 100<div>- Kleinlastbereich: HV 0,2 bis HV 5</div><div>- Mikrobereich: HV 0,01 bis HV 0,2</div><div><br></br></div><div>Jeder Messbereich erfordert ein eigenes Gerät, da die Empfindlichkeit zum Ablesen des Abdruckes entsprechend ausgelegt sein muss</div>
Welcher Effekt tritt bei Verringerung der Prüflast auf?
”- Die elastische Verformung ist oberhalb einer gewissen Prüfkraft (2 N) vernachlässigbar klein, darunter allerdings nicht mehr<div>- Ergebnisse, die mit unterschiedlichen Prüflasten gewonnen wurden, sind so nicht mehr miteinander vergleichbar</div><div><br></br></div><div><img></img><br></br></div>”
Welche Alternative wurde zum Vickers-Verfahren geschaffen, um die Unsicherheiten bei kleinen Eindrücken zu verringern?
Das Knoop-Verfahren
Was für einen Prüfkörper verwendet das Knoop Verfahren und was ist der Unterschied zum Vickers-Verfahren?
”- Prüfkörper: Diamantpyramide mit rhombischer Grundfläche<div> - Winkel: 172° 30’ und 130°</div><div>- Eindruck: ca. 3 mal so lang wie Vickers, dabei ein Drittel flacher als Vickers<br></br><div><img></img><br></br></div><div><br></br></div><div><br></br></div></div>”
Was ist der Vorteil von Knoop im Gegensatz zu Vickers?
<div>- Knoop flacher als Vickers, d.h. es sind dünnere Proben messbar</div>
<div>- Bessere Ablesbarkeit von Knoop aufgrund der längeren Diagonale</div>
Wie berechnet sich der Härtewert nach Knoop?
[$$]MZ_{HK} = 1,451 \cdot \frac{F}{d^2}[/$$]<br></br><div><br></br></div><div>wobei d die lange Diagonale ist</div>
Wie lautet die Notation von Knoop?
- MZ HK F<div> - MZ: Härtewert</div><div> - HK: Nach Knoop Verfahren</div><div> - F: Prüfkraft in Kilopond</div><div> - Beispiel: 150 HK 0,05</div>
Wie groß ist der Unterschied zwischen Vickers und Knoop Härten?
Unterschied: ± 10 %
Wie werden Knoop und Vickers Härten in der Realität bestimmt?
Die Härte wird aus Tabellen mit Prüfkraft und Eindruckfläche abgelesen
Welche geometrischen Bedingungen gelten für Knoop und Vickers?
”- Max. Eindrucktiefe: 10% der Probendicke<div>- Abstand Mittelpunkte Vickers: 3d</div><div>- Abstand Mittelpunkt zum Rand Vickers: 2,5d</div><div>- Abstand Mittelpunkte Knoop: 2d</div><div><br></br></div><div><img></img><br></br></div>”
Wie funktioniert die Brinell Prüfung?
”- Der Prüfkörper ist eine polierte Hartmetallkugel<div>- Bestimmung des Durchmessers des Abdruckes als Mittelwert von zwei zueinander senkrechten Messungen</div><div><br></br></div><div><img></img><br></br></div>”
Wie wird die Härte nach Brinell ermittelt?
Auslesen aus einer Tabelle mithilfe des Wertetripels F, D, d
Wie lautet die allgemeine und die vereinfachte Notation der Brinell-Härte?
- Allgemein: MZ HBW D/F/t<div> - MZ: Härtewert</div><div> - HB: Brinell-Verfahren<br></br></div><div> - W: Material der Prüfkugel (W: Wolframkarbidhartmetall)<br></br></div><div> - D: Durchmesser der Prüfkugel</div><div> - F: Prüfkraft in Kilopond</div><div> - t: Einwirkdauer</div><div> - Beispiel: 150 HBW 2,5/62,5/30</div><div><br></br></div><div>- Vereinfacht: MZ HB D/F</div><div> - Beispiel: 150 HB 2,5/62,5</div>
Wann ist eine Messung nach Brinell ungültig?
Der Eindruckdurchmesser d muss zwischen 0,24 D und 0,6 D liegen:<div><br></br></div><div>0,24 D < d < 0,6 D<br></br></div>
Welche Kugeldurchmesser D stehen für die Brinell Prüfung zur Verfügung?
- 1 mm<div>- 2,5 mm</div><div>- 5 mm</div><div>- 10 mm</div>
Was ist der Beanspruchungsgrad B in der Brinell Prüfung und welche Beanspruchungsgrade gibt es?
Der Beanspruchungsgrad B stellt eine Beziehung zwischen Prüflast und Kugedurchmesser her, wobei gilt:<div><br></br></div><div>[$$]B = 0,102 \cdot \frac{F}{D^2}[/$$]<br></br></div><div><br></br></div><div>Typischerweise B:</div><div>- 1</div><div>- 2,5</div><div>- 5</div><div>- 10</div><div>- 15</div><div>- 30</div>
Wie berechnen sich die zulässigen Prüfkräfte mithilfe des Beanspruchungsgrades?
”[$$]F = 9,807 \cdot B \cdot D^2[/$$]<div><br></br></div><div>Damit ergibt sich folgende Tabelle (die bevorzugten sind dick markiert)</div><div><br></br></div><div><img></img><br></br></div>”
Welche Beanspruchungrade werden für welche Werkstoffhärten empfohlen?
- Bis 20 HB: B = 1<div>- Zwischen 20 und 60 HB: B = 2,5 oder B = 5</div><div>- Zwischen 50 und 160 HB: B = 10</div><div>- Über 150 HB: B = 30</div>
Was sind die bevorzugten Kugeldurchmesser bei der Brinell Prüfung?
2,5 und 5 mm
Welche geometrischen Bedingungen ergeben sich für die Brinell Prüfung?
”- Probendicke mindesten 8-fache der Eindrucktiefe<div>- Abstand Kugelmitte-Rand: 2,5 D</div><div>- Abstand zweier Messungen: 4D</div><div><img></img></div>”
Welcher Zusammenhang ergibt sich zwischen Vickers und Brinell Härte?
”- Brinell Werte sind typischerweise ca. 5% niedriger<div>- Stahl-Kugeln sind zu weich und platten ab, deswegen nicht mehr zulässig</div><div>- Hartmetallkugeln platten erst ab ca. 650 HBW ab</div><div><img></img><br></br></div>”
Was haben alle Härteprüfungen mit Messung des Abdruckes gemeinsam?
- Oberfläche muss poliert, eben und senkrecht sein<div>- Vorbereitung, Durchführung und Auswertung sind aufwändig und teuer</div><div>- Vollautomatische Härteprüfer sind sehr teuer und daher kaum verbreitet</div>
Wie laufen die Härteprüfverfahren nach Rockwell ab?
”- Aufbringen der Prüfvorkraft F0zur Definition einer Bezugsebene (1)<div>- Danach wird die Prüfzusatzkraft F1aufgebracht (2)</div><div>- Die Prüfzusatzkraft wird weggenommen, es kommt zur elastischen Rückfederung (3)</div><div>- Die Eindringtiefe h (4) wird gemessen<br></br><div><img></img><br></br></div></div>”
Wie berechnet sich der Härtewert nach Rockwell?
”[$$]MZ_{HR} = N - \frac{h}{s}[/$$]<br></br><div><br></br></div><div>N und s sind dabei je nach gewählter Härteskala unterschiedlich</div><div><br></br></div><div><img></img><br></br></div>”
Was sind die beiden wichtigsten Härteskalen nach Rockwell?
”- B: Stahlkugel mit 1,5875 (1/16 inch) - <i>ball</i><div>- C: Diamantkegel mit 120° Kegelwinkel und Radius von 0,2 mm - <i>cone</i><br></br><div><br></br></div><div><img></img><br></br></div></div>”
Welche geometrischen Bedingungen gelten für die Härteprüfverfahren nach Rockwell?
- Skala B: Probendicke 15-fache der bleibenden Eindringtiefe (kugelförmig)<div>- Skala C: Probendicke 10-fache der bleibenden Eindringtiefe (kegelförmig)</div>
Was sind wichtige Kriterien für eine korrekte Messung der Rockwell-Härten?
- Ebenheit, Rechtwinkligkeit und Freiheit von Oberflächenbeschädigung<div>- Oberfläche darf kein Zunder, Fett oder Grat enthalten</div>
Wie ist der zeitliche Ablauf der Rockwell-Prüfungen?
- Zunächst F0und dann F1innerhalb von 2 bis 8 Sekunden<div>- Einwirken der gesamten Prüfkraft: ca. 4 Sekunden</div>
Welcher Zusammenhang ergibt sich zwischen Zugfestigkeit und Vickers-Härte?
“<div>Für Zugfestigkeiten unter 2000 N/mm2</div><div><br></br></div>[$$]R_m \approx 3,2 \cdot HV[/$$]<div><div><br></br></div><div><img></img><br></br></div></div>”
Was ist ein Kilopond?
Eine Kilopond ist die Kraft, die ein Körper mit der Masse 1 kg im Schwerefeld der Erde erfährt.<div><br></br></div><div>1 kp = g * 1 kg = 9,80665 kg m s-2= 9,80665 N</div>
Warum finden die Rockwell-Härteprüfungen eine immer weitere Verbreitung?
- Präparation der Oberfläche durch Schmirgeln entfällt<div>- Messung läuft vollautomatisch ab</div><div>- Eindringtiefe kann sehr genau über eine Messuhr gemessen werden</div>
Was ist das besondere an den Rockwell-Skalen?
Sie ergeben keinen physikalisch begründbaren Sinn
Warum werden Härteprüfung oft anderen mechanischen Prüfungen vorgezogen?
- Vergleichweise geringe Beeinträchtigung der Oberfläche<div>- Viel einfacher und schneller</div><div>- Somit viel günstiger</div>
