Apparat für die Härteprüfung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Apparat für die Härteprüfung, wobei mittels verschiedener Kerborgane unter verschiedener Last und während unterschiedlichen Belastungszeiten in Prüf- linge Einkerbungen gemacht werden. Für die Bestimmung der Oberflächenhärte eines Materials sind im Verlauf von Jahren eine Reihe verschiedener Methoden entwickelt worden, von welchen die von Brinell, Vickers und Rockwell vorgeschlagenen sich als die wichtigsten erwiesen haben. Beim Brinell-Test sind Kugeln als Kerborgane ausgebildet worden, beim Vickers-Test eine als Pyramide ausgebildete Diamantspitze und beim Rockwell-Test einerseits eine speziell geschärfte Diamantspitze und anderseits eine Stahlkugel.
Beim Brinell-Test sind die gebräuchlich- sten Belastungen 62,5,187,5 250,750 und 1000 kp, beim Vickers-Test 10,30,60 und 120 kp und beim Rockwell-Test 10 + 140 und 10 + 90 kp, wobei hier 10 kp die sogenannte Vorbelastung ist. Es hat sich als nicht möglich erwiesen, für alle diese Belastungen einen einzigen Apparat zu konstruieren.
Wenn indessen Belastungen von über 250 kp ausgeschlossen werden, lassen sich solche Apparate für die anderen Belastungen konstruieren. Ein Zweck der vorliegenden Erfindung bei einem solchen Apparat besteht in der Schaffung einer einfachen und bequemen Vorrichtung zur raschen Gewichtswahl.
Dies wird dadurch erreicht, dass alle Gewichte, welche die Kerbbelastung ergeben, auf einer durch ihre Schwerpunktszentren gehenden, vertikalen Welle drehbar angeordnet sind.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen- standes wird anhand der beigelegten Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Härte- priifapparat.
Fig. 2 zeigt die Anordnung der Gewichte in vergrösserter Seitenansicht des mittleren Teiles der Fig. 1, mit teilweise weggeschnittener Apparate-Gehäuse- wand, und
Fig. 3 zeigt einen Horizontalschnitt längs der Linie A-A in Fig. 2.
Der Apparat ist in bekannter Weise mit einer Spindel 1 versehen, auf deren oberes Ende ein Prüfkörper gelegt werden kann. Der Prüfkörper wird nun mittels einem auf einem Kugellager 4 ruhenden Vortriebrad 3 gegen ein Kerborgan 2 angehoben.
Die Drehung des Vortriebrades 3 kann durch einen mittels einer Schraube 6 im Gehäuserahmen be festigten Keil 5 verhindert werden.
Die im allgemeinen aus Diamanten 2 oder Kugeln 8 bestehenden Kerborgane sind auf einem Revolversitz 9 montiert, der um eine zusammen mit einem Träger 11 aus einem Stück gebildete Welle 10 drehbar angeordnet ist. Der Revolversitz 9 ist auf der Welle 10 durch federnde Unterlagsscheiben 12 und eine Schraubenmutter 13 befestigt. Ein durch eine Feder 15 in Schnappstellung gehaltener Dorn 14 dient als Fixierorgan beim Drehen des Revolversitzes in die verschiedenen Stellungen. Der Revolver sitz-Träger 11 ist seitlich aufgeschnitten und durch eine Schraube 16 auf einer Stange 17 aufgeklemmt, wobei die Stange 17 bezüglich des Gehäuserahmens 7 so angeordnet ist, dass sie in ihrer Längsachse aus der gezeigten Lage nach aufwärts verschoben werden kann.
Auf dem oberen Teil 51 der Stange 17 ruht in bekannter Weise eine Schneide 18 eines Hebels oder Waagebalkens 19. Die Schneide 18 ist mit einigem Abstand lon dier Rückseite des rechten Hebelendes in einer Bohrung untergebracht. Die linke Stirnseite 52 des Waagebalkens ist eingerichtet, um mit Gewichten belastet zu werden. Auf der linken Seite hat der Waagebalken zwei symmetrisch liegende Schneiden, d. h. auf jeder Seite des Balkens eine, wobei sie so angeordnet sind, dass die an der Gehäuseabdeckplatte angebrachte ebene Fläche 53 auf beiden ansteht. Die auf diese Weise erhaltene Hebel übersetzung bewirkt, dass die an der linken Frontseite 52 aufzuhängenden Gewichte nur dem 21. Teil der benötigten Belastung entsprechen.
Der rechte Teil des Waagebalkens ist in bekannter Weise so ausgebildet, dal3 er eine Messuhr 21 betätigt, welche direkte Ablesungen in Rockwell-Einheiten ermög- licht. Der Waagebalken 19 selber stellt ein auf das Kerborgan wirkendes Gewicht von 10 kp dar, was der erwähnten Vorbelastung bei den Härteprüfungen entspricht.
Die Gewichte, welche die verschiedenen Belastungen zu bilden haben, wiegen zusammen 240/1 kg. Sie sind an einem Rohr 22'bewglic auF gehängt, das beim Test den rechten Teil 52 des Waagebalkens belastet. Acht Gewichte 33 ruhen normalerweise auf einem Anschlag einer am unteren Ende des Rohres angebrachten Schraubenmutter 23.
Das Rohr 22 hängt an seinem oberen Ende mittels einer Überwurfmutter 24 und eines Kugellagers 25 drehbar an einer Schulter eines Zapfens 26, der mit einem Halter 27 zusammengebaut ist, dessen oberer Teil eine Stellschraube 28 besitzt, die bei Testen auf einer Schneide 59 am linken Ende 52 des Waagebalkens ruht. Die erwähnten Teile 22 bis 28 wiegen zusammen t kg. Der untere Teil des Zapfens 26 ruht frei auf dem oberen Ende einer Stange 41, die innerhalb des Rohres 22 verläuft. Die am unteren Ende des Rohres 22 befestigte Schraubenmutter 23 stützt sich auf eine an dieser Stange vorhandene Schulter.
Die Vorrichtung für die Auswahl der Gewichte wird nun näher beschrieben. Der gesamte Gewichtssatz mit dem Rohr 22 kann mittels der auf der Welle 31 sitzenden Trommel 30 gedreht werden.
Die Welle 31 ihrerseits ist am Ständer 32 befestigt, der im Gehäuserahmen 7 verankert ist. Die Trommel hat an der Basis einen Zahnkranz 61, der in den Zahnkranz des obersten Gewichtes 33 eingreift.
Durch Stifte wie 34 wird erreicht, dass ein untenliegendes Gewicht in eine Bohrung in einem darüber- liegenden Gewicht schiebend eingreift, so dal3 der gesamte Gewichtssatz um die Stange 41 drehbar ist, welch letztere eine durch die Schwerpunktszentren der Gewichte verlaufende vertikale Drehachse darstellt. Die Trommel 30 kann in bestimmten Stellungen festgehalten werden, wobei die durch die Feder 36 belastete Kugel 35 in Vertiefungen in der Trommel einschnappt. Diese Stellungen sind durch Ziffern auf der Trommel markiert. Jedes der Gewichte 33 besitzt an der Peripherie zwei einander gegenüberstehende Nocken 37.
Diese Nocken stehen nicht senkrecht übereinander, sondern sind um eine Anzahl Winkelgrade versetzt angeordnet, wobei diese Versetzung den Winkelabständen der genannten Vertiefungen für die Kugel 35 in der Trommel 30 entsprechen. Auf jeder Seite eines Gewichtes 33 befindet sich eine Schablone 38 und 39 mit stufeilweise angeordneten Schultern oder Nocken 60, wobei die Schablone 39 direkt mit dem vorderen Gehäuserahmen 7 und die Schablone 39 mit dem hinteren Gehäuserahmen 40 verschraubt ist. Die Nocken 60 sind so angeordnet, dass sie die Rotation des Gewichtssatzes 33 nicht verzögern.
Wenn nun die Stange 41 abgesenkt wird und der Gewichtssatz zur Auflage kommt, dann wird irgendeiner der Gewichtsnocken 37, der sich oberhalb eines der Nocken 60 der Schablone befindet, unterfasst, und zwar in allen Drehstellungen, unter Ausnahme der einen, die dem vollen Belastungsgewicht entspricht. Das Gewicht, welches unterfasst wird, sowie alle darüber liegenden hängen dann im Gehäuserahmen und nehmen folglich an der Belastungsauflage nicht teil. Die unten liegenden Gewichte bilden integrierende Teile der Belastung, und ihre Mitnehmerstifte 34 sind so ausgebildet, dass sie mit den obenliegenden, arretierten Gewichten nicht in Berührung kommen können. Durch Drehen der Trommel können nicht weniger als neun verschiedene Gewichtskombinationen auf diese einfache Weise eingestellt werden.
Beim Absenken der Stange 41 verliert der Zahnkranz 61 den Eingriff, wobei die Trommel 30 und die oberen Gewichte 33 ausser Verbindung kommen.
Das Absenken der Stange 41 wird durch einen Motor bewerkstelligt, indem zwei auf seiner Antriebswelle angebrachte Kronräder 42 mit der an der Stange 41 befestigten Zahnstange in Eingriff stehen.
Durch Drücken des an der Welle 44 befindlichen Schalterknopfes 43 wird der Motor in Betrieb gesetzt, indem die Welle 44 den Schalter 45 betätigt.
Indem sich nun die Stange 41 nach unten bewegt, vollzieht sich die Ausscheidung der Gewichte wie beschrieben, anschliessend senkt sich das Rohr 22 mit den zugehörenden Teilen weiter ab, bis die Stellschraube 28 mit der Schneide 59 des Waagebalkens zum Anschlag kommt. Die Stange 41 senkt sich weiter ab, während das Rohr 22 mit den Teilen 23 bis 28 und einige der Gewichte an der Schneide 59 hängen, womit die Belastung des Prüfstückes beginnt.
Die Abwärtsbewegung der Stange 41 dauert an, bis ein in die Stange 41 eingeschraubter Dorn 46 an einem Hebelarm 47 auftrifft, welch letzterer zusammen mit einem Schneckenrad 49 auf einer Welle 48 befestigt ist. Das Schneckenrad schiebt die Welle 44 über die Schnecke 54 in die Ausgangsstellung zurück, wobei der Schalter 45 umgelegt wird.
Beim Umlegen des Schalters 45 wird der Motor umgepolt und führt die Stange 41 nach oben. Wenn der obere Teil der Stange am Zapfen 26 auftrifft, wird das Rohr 22 und die Gewichte in die Ausgangs- position angehoben, womit die Belastung des Prüf- stückes beendet ist. Die Grösse der Ausschweifbewegung der Stange 41 kann durch Drehen des Schalterknopfes 43 einreguliert werden, indem die Stellung des Hebelarmes 47 die Betätigung des Schneckengetriebes 48/54 beeinflusst. Auf diese Weise kann die Einwirkungszeit, während welcher die Belastung auf der Schneide 59 liegt, genügend sorgfältig eingestellt werden, um zuverlässige Mess- resultate zu erreichen.
Die Grösse der Ausschweifbewegung der Stange 41 kann in geeigneter Weise mit einer Einstellscheibe abgelesen werden, die unter Umständen mit Ziffern für die Sekunden versehen sein kann.
Wenn die Stange 41 ihre obere Endstellung erreicht hat, betätigt der Dorn 46 einen Schalter 50, welcher den Motorstrom abschaltet. Die Stange 41 bleibt dann in ihrer oberen Stellung, also derjenigen, in welcher die Gewichtswahl, der Prüfkörperaustausch und die Kerborganeinstellung vorgenommen werden können.
Apparatus for hardness testing
The present invention relates to an apparatus for hardness testing, with notches being made in test specimens by means of different notch organs under different loads and during different loading times. A number of different methods have been developed over the years for determining the surface hardness of a material, of which those proposed by Brinell, Vickers and Rockwell have proven to be the most important. In the Brinell test, balls were designed as notch organs, in the Vickers test a diamond tip designed as a pyramid and in the Rockwell test, on the one hand, a specially sharpened diamond tip and, on the other hand, a steel ball.
In the Brinell test the most common loads are 62,5,187,5 250,750 and 1000 kp, in the Vickers test 10.30,60 and 120 kp and in the Rockwell test 10 + 140 and 10 + 90 kp, with 10 kp here is the so-called preload. It has not been found possible to construct a single apparatus for all of these loads.
If, however, loads of over 250 kp are excluded, such devices can be constructed for the other loads. It is an object of the present invention in such an apparatus to provide a simple and convenient device for quick weight selection.
This is achieved in that all the weights that result in the notch load are rotatably arranged on a vertical shaft that passes through their centers of gravity.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is described in more detail with reference to the accompanying drawings.
1 shows a longitudinal section through a hardness test apparatus.
FIG. 2 shows the arrangement of the weights in an enlarged side view of the middle part of FIG. 1, with the apparatus housing wall partially cut away, and FIG
FIG. 3 shows a horizontal section along the line A-A in FIG. 2.
The apparatus is provided in a known manner with a spindle 1, on the upper end of which a test piece can be placed. The test specimen is now raised against a notch element 2 by means of a propulsion wheel 3 resting on a ball bearing 4.
The rotation of the drive wheel 3 can be prevented by a wedge 5 fastened by means of a screw 6 in the housing frame.
The notch members, which generally consist of diamonds 2 or balls 8, are mounted on a revolver seat 9 which is rotatably arranged around a shaft 10 formed in one piece with a carrier 11. The revolver seat 9 is fastened on the shaft 10 by resilient washers 12 and a screw nut 13. A mandrel 14 held in the snap position by a spring 15 serves as a fixing element when the revolver seat is rotated into the various positions. The revolver seat support 11 is cut open laterally and clamped onto a rod 17 by a screw 16, the rod 17 being arranged with respect to the housing frame 7 so that it can be moved upwards in its longitudinal axis from the position shown.
A cutting edge 18 of a lever or balance beam 19 rests in a known manner on the upper part 51 of the rod 17. The cutting edge 18 is accommodated in a bore with some distance from the rear side of the right lever end. The left end face 52 of the balance beam is designed to be loaded with weights. On the left side the balance beam has two symmetrical cutting edges, i.e. H. one on each side of the beam, arranged so that the flat surface 53 attached to the housing cover plate rests on both of them. The lever transmission obtained in this way has the effect that the weights to be suspended on the left front side 52 only correspond to the 21st part of the required load.
The right part of the balance beam is designed in a known manner in such a way that it actuates a dial gauge 21 which enables direct readings in Rockwell units. The balance beam 19 itself represents a weight of 10 kp acting on the notch organ, which corresponds to the aforementioned preload during the hardness tests.
The weights that have to form the various loads together weigh 240/1 kg. They are suspended from a tube 22 ′, which loads the right part 52 of the balance beam during the test. Eight weights 33 normally rest on a stop of a screw nut 23 attached to the lower end of the tube.
The tube 22 hangs at its upper end by means of a union nut 24 and a ball bearing 25 rotatably on a shoulder of a pin 26 which is assembled with a holder 27, the upper part of which has a set screw 28 which, when tested on a cutting edge 59 at the left end 52 of the balance beam is at rest. The parts 22 to 28 mentioned together weigh t kg. The lower part of the pin 26 rests freely on the upper end of a rod 41 which extends within the tube 22. The screw nut 23 fastened to the lower end of the tube 22 is supported on a shoulder provided on this rod.
The device for selecting the weights will now be described in more detail. The entire set of weights with the tube 22 can be rotated by means of the drum 30 seated on the shaft 31.
The shaft 31 in turn is fastened to the stand 32, which is anchored in the housing frame 7. The drum has a ring gear 61 at the base which engages the ring gear of the uppermost weight 33.
Pins such as 34 ensure that an underlying weight pushes into a hole in a weight above, so that the entire set of weights can be rotated around rod 41, which is a vertical axis of rotation running through the centers of gravity of the weights. The drum 30 can be held in certain positions, the ball 35 loaded by the spring 36 snapping into recesses in the drum. These positions are marked by numbers on the drum. Each of the weights 33 has two opposing cams 37 on the periphery.
These cams are not perpendicular to each other, but are arranged offset by a number of degrees, this offset corresponding to the angular spacings of the recesses mentioned for the ball 35 in the drum 30. On each side of a weight 33 there is a template 38 and 39 with shoulders or cams 60 arranged in steps, the template 39 being screwed directly to the front housing frame 7 and the template 39 to the rear housing frame 40. The cams 60 are arranged so that they do not retard the rotation of the weight set 33.
When the rod 41 is now lowered and the set of weights comes to rest, any of the weight cams 37, which is located above one of the cams 60 of the template, is gripped below, in all rotational positions, with the exception of the one which corresponds to the full load weight . The weight that is under, as well as all overlying it then hang in the housing frame and consequently do not take part in the load bearing. The weights below form integral parts of the load, and their drive pins 34 are designed so that they cannot come into contact with the locked weights above. By rotating the drum, no less than nine different weight combinations can be set in this simple way.
When the rod 41 is lowered, the ring gear 61 loses its engagement, the drum 30 and the upper weights 33 coming out of connection.
The lowering of the rod 41 is brought about by a motor in that two crown wheels 42 mounted on its drive shaft are in engagement with the toothed rack attached to the rod 41.
By pressing the switch button 43 located on the shaft 44, the motor is started by the shaft 44 actuating the switch 45.
As the rod 41 now moves downward, the weights are eliminated as described, then the tube 22 with the associated parts continues to lower until the adjusting screw 28 comes to a stop with the cutting edge 59 of the balance beam. The rod 41 lowers further, while the tube 22 with the parts 23 to 28 and some of the weights hang on the cutting edge 59, whereby the load on the test piece begins.
The downward movement of the rod 41 continues until a mandrel 46 screwed into the rod 41 strikes a lever arm 47, the latter being fastened together with a worm wheel 49 on a shaft 48. The worm wheel pushes the shaft 44 back into the starting position via the worm 54, the switch 45 being thrown.
When the switch 45 is flipped the motor is reversed and leads the rod 41 upwards. When the upper part of the rod hits the pin 26, the tube 22 and the weights are raised to the starting position, whereby the loading of the test piece is ended. The size of the extravagant movement of the rod 41 can be regulated by turning the switch button 43, in that the position of the lever arm 47 influences the actuation of the worm gear 48/54. In this way, the exposure time during which the load is on the cutting edge 59 can be set with sufficient care to achieve reliable measurement results.
The magnitude of the extravagant movement of the rod 41 can be read off in a suitable manner with a dial which, under certain circumstances, can be provided with digits for the seconds.
When the rod 41 has reached its upper end position, the mandrel 46 actuates a switch 50 which switches off the motor current. The rod 41 then remains in its upper position, that is to say the one in which the weight selection, the test body exchange and the notch organ setting can be carried out.