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Production sequence of Si-spheres and interferometrical determination of the sphere volume

Successful completion of the project ‘’Automation of hardness testing machines based on measurements in the preload phase’’

14.10.2022

Für industrielle Härteprüfgeräte wurde ein universelles Verfahren zur automatisierten Härteprüfung nach Rockwell (DIN EN ISO 6508-3:2015) entwickelt und in die Industrie transferiert. Grundlage des entwickelten Verfahrens zur automatischen Rockwellhärtemessung sind Vormessungen in der ersten Phase des normkonformen Messzyklus. Aus der Eindringtiefe des Eindringkörpers in die Härtevergleichsplatte (HVP) während der Vorlastphase wird ein Härtevorwert abgeleitet. Dies ermöglicht die automatisierte normkonforme Durchführung aller werkstoffabhängigen Phasen des weiteren Messzyklus.

Projektpartner waren die Gerätehersteller ESI Prüftechnik GmbH und KB Prüftechnik GmbH sowie die Kalibrierlaboratorien Kögel Werkstoff- und Materialprüfsysteme GmbH und das Materialprüfungsamt Nordrhein-Westfalen. Das Projekt beinhaltete die Erstellung der Kennlinienfelder, für die jeder Projektpartner mehr als tausend Härtemessungen durchführen musste, die Bestimmung der Maschinenaufbiegung der Geräte sowie eines einheitlichen Verfahrens zur Oberflächendetektion. Abschließend wurde eine Vergleichsmessung durchgeführt, um die Ergebnisse zu validieren. Die Ergebnisse bestätigen, dass das entwickelte Verfahren in jedes rechnergesteuerte Rockwell Härteprüfgerät implementierbar ist.

Nach der Validierung wurden die entsprechenden gerätspezifischen Kennlinienfelder für alle Rockwell und Super-Rockwell Skalen in das Messsystem einprogrammiert und anschließend auf Normkonformität getestet. Abbildung 1 zeigt ein Balkendiagramm mit den gemessenen Anfangsgeschwindigkeiten (v1) und Endgeschwindigkeiten (v2) für fünf unterschiedliche Härtewerte der Skala HRC (20 HRC links bis 70 HRC rechts). Nach der Implementierung des entwickelten Verfahrens konnte eine konstante Endgeschwindigkeit (v2) von (27 ± 1) µm/s eingehalten werden. Dies entspricht der Anforderung der Norm.

Durch den Wegfall von Vormessungen können HVPs nun schneller und ohne den Einfluss des Benutzers kalibriert werden. Außerdem kann die Messunsicherheit für die Skalen HRC, HRA und HRD von derzeit 0,3 Härteeinheiten auf 0,2 Härteeinheiten reduziert werden. Die PTB beabsichtigt, ihren CMC Eintrag entsprechend anzupassen. Das Manuskript zur Publikation der Ergebnisse wurde bereits vom Journal Acta IMEKO akzeptiert.

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