DE2159503B1 - Verfahren und vorrichtung zur haertepruefung - Google Patents

Description

des Stoßvorganges zwischen Prüfkörper und verschiedenster Art zur Härteprüfung bekannt, bei

Prüfling als Kriterium für die Härte des Prüflings. io denen ein Prüfkörper gegen die Oberfläche des Prüf-

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet lings gedrückt (statische Verfahren) oder geschlagen durch die Messung der Berührungsdauer zwischen wird (dynamische Verfahren).

Prüfkörper und Prüfling. Bei den bekannten statischen Verfahren (z. B. nach

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet Brinell, Vickers und Rockwell) und bei den durch die Messung der Berührungsdauer zwischen 15 dynamisch-plastischen Verfahren wird ein Prüfkör-Prüfkörper und Schlagkörper. per, z. B. eine Stahlkugel, eine Diamant-Pyramide

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet oder ein Diamant-Kegel, in die Oberfläche des Prüfdurch die Messung der Zeit von einer ersten bis lings gepreßt bzw. gegen die Oberfläche geschlagen, zu einer zweiten Berührung zwischen Prüfkörper um in dem Prüfling einen Eindruck zu erzeugen, des- und Schlagkörper. 20 sen Breite oder Tiefe gemessen wird als Kriterium

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet für die Härte des Prüflings. Diese Verfahren bedurch Messung der Zeitdauer, während welcher sitzen den Nachteil, daß ihre Anwendungsmöglich-Prüfkörper und Prüfling Kräfte aufeinander aus- keit in aller Regel auf verhältnismäßig enge Härteüben, bereiche begrenzt ist, daß teilweise die Prüfkörper

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- 25 außerordentlich empfindlich gegen Beschädigungen rens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch und teuer sind und daß für die optische Ausmessung gekennzeichnet, daß entweder der Prüfkörper (1) des vom Prüfkörper erzeugten Eindrucks außer- und der Prüfling (2) oder der Prüfkörper (10) ordentlich komplizierte und teure Geräte erforderlich und der Schlagkörper (9) beim Stoßvorgang einen sind, die daher größtenteils ortsfest und nicht tragbar elektrischen Kontakt für die Betätigung eines mit 30 sind, so daß sie nicht bei großen und ortsfesten Prüfihnen verbundenen elektrischen Zeitmeßgeräts lingen verwendet werden können. Der wesentlichste (4) bilden. Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß die Aus-

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei Prüf- messung des erzeugten Eindrucks eine Längenmeskörper und Schlagkörper ein gemeinsames Teil sung ist, daß für relativ exakte Längenmessungen bilden oder der Prüfkörper im Verhältnis zur 35 mit außerordentlich kleinen Längendifferenzen, wie Masse des Schlagkörpers eine vernachlässigbar sie bei der Ausmessung der Eindrücke erforderlich kleine Masse besitzt, dadurch gekennzeichnet, sind, ein enormer und außerordentlich komplizierter daß das Zeitmeßgerät (4) elektrisch leitend mit und kostspieliger Aufwand an Geräten erforderlich dem Prüfkörper (1) und dem Prüfung (2) verbun- ist und daß dennoch bei den dynamisch-plastischen den ist 40 Verfahren infolge der Relation zwischen der Härte

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der und der Größe des Eindrucks ein Meßfehler von nur Prüfkörper im Verhältnis zur Masse des Schlag- 1% zu einem Fehler von 4% bei der Bestimmung körpers eine vernachlässigbar kleine Masse besitzt, der Härte führt.

dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitmeßgerät Bei den dynamisch-elastischen Verfahren, die auch

(4) elektrisch leitend mit dem Prüfkörper (10) 45 als Rückprallverfahren bezeichnet werden, wird dem-

und dem Schlagkörper (9) verbunden ist. gegenüber in der eingangs genannten Weise ein Prüf-

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die körper von einem Schlagkörper auf den Prüfling aufMasse des Prüfkörpers kleiner als die des Schlag- geschlagen, worauf der Schlagkörper vom Prüfling körpers und gegenüber dieser nicht vernachlässig- mit einer Energie wieder zurückspringt, welche die bar klein ist, dadurch gekennzeichnet, daß der 50 Differenz zwischen der Aufschlagenergie und der abPrüfkörper (28) und der Schlagkörper (22) bei sortierten Energie ist und sich daher als Maß für die einer ersten und einer zweiten Berührung mitein- Härte des Prüflings eignet. Diese Verfahren zeichnen ander einen elektrischen Impuls an das mit ihnen sich durch eine sehr einfache und schnelle Durchverbundene Zeitmeßgerät (37) geben. führung der Prüfung aus. Bei entsprechender Anpas-

55 sung der Schlagstärke hinterlassen sie in der Oberfläche des Prüflings nur sehr kleine bleibende Ein-

drücke, und sie eignen sich daher auch zur Prüfung

spröder oder schlagempfindlicher Werkstücke. Weiterhin zeichnen sie sich durch einen geringen Auf-60 wand an Geräten und durch kleine, leichte und sehr

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- handliche Geräte aus, so daß sie vor allem auch dort richtung zur Härteprüfung mittels eines Schlag- angewandt werden können, wo die Benutzung der Instrumentes mit einer den Schlag bewirkenden Masse statischen Verfahren nicht möglich ist, beispielsweise und mit einem Prüfkörper, der von der Masse zum bei der Prüfung von fertig montierten Maschinen-Aufschlag auf die Oberfläche des zu prüfenden Werk- 65 teilen, Betondecken, Wandverputz, Betonstraßen, Stücks gebracht wird. Die den Schlag bewirkende Flugpisten und anderen Beton- und Baukörpern im Masse soll in der nachstehenden Beschreibung kurz Hochbau, Brückenbau, Straßenbau u. dgl.
als Schlagkörper oder Hammer bezeichnet werden. Bei den bekanntesten und üblichsten Härteprüf-

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geräten, die nach dem Rückprallverfahren arbeiten Nachteile einer ungenauen Längenmessung vermie-(z. B. nach Shore sowie der Beton-Prüfhammer von den, es werden aber nach wie vor nicht die folgenden Schmidt), wird die Rücksprunghöhe als Kriterium wichtigen Nachteile beseitigt, die das vorgeschlagene für die Härte des Prüflings gemessen. Beispielsweise Prüfgerät ebenso wie die oben beschriebenen Rückläßt man einen kugelförmigen Prüfkörper mit einem 5 prall-Härteprüfgeräte besitzt. Die Meßergebnisse sind genau festgelegten Gewicht in einer senkrechten Fall- stark von der Wucht des Schlages abhängig. Dies ist bahn, in der er möglichst reibungsfrei geführt ist, aus offensichtlich eine große Schwäche, da zur Erzielung einer genau festgelegten Höhe im freien Fall auf den reproduzierbarer Meßergebnisse immer eine gleich-Prüfling aufschlagen, so daß der Prüfkörper von dem bleibende Beschleunigung zur Erzeugung einer gleich-Prüfling zurückprallt, und man mißt die Rücksprung- io bleibenden Stoß- oder Schlagenergie gewährleistet höhe des Prüfkörpers. Die Kugel kann hierbei Schlag- sein muß. Infolgedessen sind die Prüfgeräte und die körper und Prüfkörper in sich vereinigen. An Stelle Meßergebnisse sehr stark richtungs- und lageabhäneines einzigen Teils kann auch ein Fallhammer ver- gig. Schon geringe Neigungen des Geräts liefern deutwendet werden, der die den Schlag bewirkende Masse lieh unterschiedliche Meßresultate, so daß die Einbildet und an seinem unteren Ende mit einem kugel- 15 haltung einer bestimmten Lage des Geräts den Meßförmigen oder stiftförmigen Prüfkörper versehen ist. Vorgang erheblich erschwert. Vor allem aber verGeräte der vorgenannten Art sind nur zur Prüfung sagen die bekannten Verfahren und Vorrichtungen, waagerechter Flächen geeignet. Zur Prüfung senk- sobald die Masse des Prüflings nicht sehr groß ist rechter Flächen ist die Verwendung pendelartig auf- gegenüber der den Schlag bewirkenden Masse des gehängter Prüfkörper bekannt, die seitlich gegen den 20 Prüfgerätes, d. h., der Prüfling muß gegenüber dem Prüfling schlagen. Bei einem technisch vervollkomm- Schlagkörper und/oder dem Prüfkörper eine wesentneten Gerät wird durch das Andrücken eines stift- lieh größere Masse besitzen, oder der Prüfling muß förmigen oder bolzenförmigen Prüfkörpers gegen den auf einer Unterlage mit einer großen Masse starr bePrüfling eine Feder gespannt und ausgelöst, die einen festigt sein.

in dem Instrument geführten Hammer beschleunigt, 25 Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, als der den Prüfkörper gegen den Prüfling schlägt, wo- Kriterium für die Härte des Prüflings nicht die durch bei der Rücksprung des Hammers gemessen wird. den Rückprall bewirkte Rücksprunghöhe oder Rück-Dieses Schlaginstrument ist sowohl bei horizontalen sprungdauer zu messen, sondern die Kraft des Stoßes als auch bei vertikalen und geneigten Flächen an- zu messen, die den Rücksprung bewirkt. Die nach wendbar, wobei dem Einfluß der Erdanziehung da- 30 dieser Methode arbeitenden Vorrichtungen (z. B. durch Rechnung getragen wird, daß entsprechend österreichische Patentschrift 238 976 und französische einer nach oben gerichteten, nach unten gerichteten Patentschrift 1472 986) beruhen auf dem folgenden oder geneigten Stellung des Schlaginstrumentes unter- Prinzip. Beispielsweise mittels einer gespannten Feschiedliche Tabellen für die Ermittlung der Härte der oder eines Elektromagneten wird ein Hammer aus der Rücksprunghöhe verwendet werden. Diesen 35 beschleunigt, der mit semer Masse einen bolzenför-Verfahren und Vorrichtungen haftet jedoch sämtlich migen Prüfkörper gegen den Prüfling schlägt. Je der Nachteil an, daß als Kriterium für die Härte des weicher der Prüfling ist, desto mehr wird die Energie Prüflings die Rücksprunghöhe gemessen wird und des Schlages oder Stoßes vom Prüfling durch Formdaß sich Längen aus den oben bereits genannten änderung absorbiert, d. h. desto weicher ist der Stoß. Gründen nur außerordentlich schwierig genügend ge- 40 Je härter der Prüfling ist, desto größer ist die Kraft nau messen lassen, so daß sich auf diese Weise die des Stoßes. Zur Messung der Stoßkraft werden piezo-Härte nur wenig genau bestimmen läßt. elektrische Elemente beispielsweise zwischen dem Um diese Ungenauigkeit der Meßwerte zu ver- Hammer und dem Prüfkörper angeordnet, so daß meiden, ist ein Rücksprung-Härteprüfgerät vorge- der Hammer beim Auftreffen des Prüfkörpers auf schlagen worden (deutsche Patentschrift 1187 394), 45 dem Prüfling einen der Stoßkraft entsprechenden bei dem nicht die Rücksprunghöhe durch eine Lan- Druck auf die Piezoelemente ausübt. Die Piezogenmessung gemessen wird, sondern die der Rück- elemente können auch zusammen mit einer zweiten, Sprunghöhe entsprechende Flugzeit durch eine Zeit- kleineren Masse auf der Rückseite des Hammers messung gemessen wird. In der gleichen Weise wie derart angeordnet sein, daß die erzeugte Piezospanbei der vorstehend beschriebenen Rückprall-Härte- 5° nung der Beschleunigung des Hammers proportional prüfung nach Shore fällt ein kugelförmiger Prüf- ist. Die Piezokristalle erzeugen dann eine mit zunehkörper aus einer bestimmten Höhe in einem vertika- menden Druck ansteigende elektrische Spannung, die len Fallrohr herab. Beim Aufschlag des Prüfkörpers von einem elektrischen Meßgerät angezeigt wird. Die auf der Oberfläche des Prüflings wird der Lichtstrahl erzeugte und angezeigte elektrische Spannung ist einer Lichtschranke unterbrochen und dadurch ein 55 proportional der Stoßkraft, die der Härte des Prüfelektrischer Impuls für einen elektrischen oder elek- lings entspricht. Die Stoßkraft verläuft während des tronischen Zeitmesser ausgelöst. Der von dem Prüf- Stoßvorganges in einer Kurve, d. h., sie steigt zuling zurückprallende Prüfkörper springt in dem Fall- nächst bis zu einem Maximum an und kehrt dann rohr wieder hoch und fällt dann erneut herunter, so wieder auf Null zurück. Das Kriterium für die Härte daß er ein zweites Mal auf den Prüfling aufschlägt 60 des Prüflings ist die maximale Stoßkraft, d. h. die und dabei erneut den Lichtstrahl der Lichtschranke von dem Meßgerät im Scheitelpunkt der Kurve anunterbricht und einen elektrischen Impuls auf das gezeigte maximale Spannung. Diese Methode weist Zeitmeßgerät gibt. Die Zeitdauer zwischen den zwei gegenüber den oben beschriebenen Methoden den aufeinanderfolgenden Aufschlägen des Prüfkörpers Vorteil auf, daß sie von der Masse des Prüflings weauf dem Prüfling wird als Kriterium für die Härte 65 nig abhängig ist. Sie weist aber den Nachteil einer des Prüflings von dem Kurzzeitmeßgerät gemessen. begrenzten Meßgenauigkeit auf, weil elektrische Durch die Anwendung einer Zeitmessung, die sehr Spannungen bekanntlich nur mit einer begrenzten genaue Messungen ermöglicht, werden zwar die Genauigkeit gemessen werden können. Ein weiterer

Nachteil besteht darin, daß die Stoßkraft von der Stoßrichtung und von der Gravitation. Bei einem Schlagenergie abhängt, die von der Schwerkraft be- nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden einflußt wird, und da der Einfluß der Gravitation bei Prüfgerät braucht daher die Schlagenergie nicht geunterschiedlichen Stoßrichtungen unterschiedlich ist, nau festgelegt zu werden, und das Gerät ist in seiner sind die Geräte mehr oder weniger von der Stoßrich- 5 Verwendung lageunabhängig. Ferner hat auch das tung abhängig. Diese Abhängigkeit kann nur durch Verhältnis der Masse des Prüflings zur aufprallenden Zusatzgeräte und auch nur mehr oder weniger genau Masse des Prüfkörpers und/oder Hammers nur einen kompensiert werden. Ein weiterer erheblicher Nach- geringen Einfluß auf die Dauer des Stoßvorganges, teil besteht darin, daß die von Piezo-Kristallen bei da es für die Dauer der Stoßzeit sozusagen unbeachtgleichem Druck erzeugten Spannungen recht unter- io lieh ist, ob der Prüfkörper vom Prüfling oder der schiedlich sind, so daß diese Unterschiede durch eine Prüfling vom Prüfkörper zurückprallt. Durch die Eichung jedes Piezbelements bzw. jedes Gerätes eli- Ausnutzung dieser Erkenntnisse in Verbindung mit miniert werden müssen. der Verwendung einer Zeitmessung bei der Messung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein der Stoßdauer wird der enorme Vorteil einer außer-Verfahren und eine Vorrichtung zur Härteprüfung _i5 ordentlich genauen Messung und Bestimmung der nach dem dynamischen Verfahren zu schaffen, bei Härte mit großer Exaktheit erzielt, für den dennoch dem die vorgenannten Nachteile der bekannten Ver- nur relativ einfache, billige und handliche Geräte erfahren und Vorrichtungen vermieden werden und forderlich sind. Die hohe Meßgenauigkeit relativ eininsbesondere mit denkbar einfachen Mitteln und fächer elektrischer oder elektronischer Zeitmeßgeräte einem bescheidenen technischen Aufwand ein Opti- ₂o und damit die Einfachheit und Genauigkeit des ermum an Meßgenauigkeit, eine Unabhängigkeit von findungsgemäßen Verfahrens sowie der nach diesem der Gravitation und damit von der Stoßrichtung und Verfahren arbeitenden Prüfgeräte dürfte off ensichteine geringe Abhängigkeit von der Masse des Prüf- lieh sein.

lings erzielt wird, so daß auch bei Prüflingen mit ver- Das erfindungsgemäße Verfahren sowie weitere

hältnismäßig kleiner Masse die Härte mit großer Ge- ₂₅ Ausgestaltungen der Erfindung werden nachstehend

nauigkeit geprüft werden kann und bei Prüflingen an Hand der Zeichnung beschrieben, in der Ausfüh-

der verschiedensten Art und Größe mit leichten und rungsbeispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen zur

handlichen Prüfgeräten einfacher und billiger Bauart Durchführung des Verfahrens dargestellt sind, und

unabhängig vom Verlauf bzw. von der Lage der zu zwar zeigt

prüfenden Oberfläche eine Härteprüfung vorgenom- _3o F i g. 1 eine schematische Darstellung eines ersten

men werden kann. Ausführungsbeispiels,

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung die- F i g. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten ser Aufgabe wird in erster Linie gekennzeichnet durch Ausführungsbeispiels, teilweise im Schnitt, die Messung der Dauer des Stoßvorganges zwischen F i g. 3 einen Längsschnitt durch ein drittes AusPrüfkörper und Prüfling als Kriterium für die Härte ₃₅ führungsbeispiel, des Prüflings. Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens F i g. 3,

ist dadurch gekennzeichnet, daß entweder der Prüf- F i g. 5 eine graphische Darstellung der Details des

körper und der Prüfling oder der Prüfkörper und der Stoßvorganges, der sich bei dem in den F i g. 3 und 4

Schlagkörper beim Stoßvorgang einen elektrischen 40 dargestellten Ausführungsbeispiel ereignet, und

Kontakt für die Betätigung eines mit ihnen verbun- F i g. 6 einen Längsschnitt durch ein weiteres Aus-

denen elektrischen Zeitmeßgeräts bilden. führungsbeispiel.

Die Dauer des Stoßvorganges im Sinne der Erfin- Bei dem in Fig. 1 dargestellten Schlaginstrument dung und der nachstehenden Beschreibung ist defi- einfachster Bauweise bilden der Schlagkörper und niert als die Zeit vom Aufprall des Prüfkörpers auf 45 der Prüfkörper ein einziges, gemeinsames Teil 1, das dem Prüfling, präzise ausgedrückt vom Beginn des mit einem Handgriff 5 versehen ist und wie ein Harn-Eindringens des Prüfkörpers in den Prüfling, bis mer von Hand gegen die Oberfläche des Prüflings 2 zum Zeitpunkt des Abhebens des Prüfkörpers vom geschlagen wird. Die dem Prüfling 2 zugewandte Prüfling oder bis zu einem nur wenig später liegen- Schlagfläche des Prüfkörpers besitzt eine kugelförden Zeitpunkt, der durch die Konstruktion des 50 mige Rundung, deren Radius in bekannter Weise der Schlaginstrumentes bestimmt ist, wie unten noch zu messenden Härte angepaßt ist. Der Krümmungsnäher erläutert wird. radius kann beispielsweise für die Prüfung von Me-Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die tallen 0,5 bis 5 mm und für die Prüfung von Beton Dauer des Stoßvorganges praktisch nur von der 5 bis 25 mm betragen. Der elektrisch leitend ausge-Härte des Prüflings abhängig ist. Je weicher der 55 bildete Prüf körper ist über eine Leitung 3 α mit einem Prüfling ist, desto sanfter und langsamer wird der schematisch dargestellten elektrischen Zeitmeßgerät 4 aufprallende Prüfkörper abgebremst, d. h. desto lan- verbunden. Das Zeitmeßgerät 4 besitzt eine Spanger und mehr dringt der Prüfkörper in den Prüfling nungsquelle 15, von der über die Leitungen 3 α, 3 b ein und desto mehr Zeit verstreicht bis zur Beendi- und einen Widerstand 16 dann und nur dann ein gung der Eindringbewegung, der Bewegungsumkehr 60 Kondensator 17 aufgeladen werden kann, wenn die bei Beginn des Rückpralls und schließlich bis zum einen elektrischen Kontakt bildenden Teile 1 und 2 Abheben des zurückspringenden Prüfkörpers vom gegeneinandergedrückt werden und sich berühren. Prüfling. Umgekehrt ist die Stoßdauer vom Aufprall Die Spannung, auf die der Kondensator 17 aufgedes Prüfkörpers auf den Prüfling bis zu seinem Ab- laden wird und die eine Funktion der Berührungsheben vom Prüfling um so kürzer, je härter der Prüf- 65 zeit der beiden Teile 1 und 2 ist, läßt sich an einem ling ist. Es wurde ferner erkannt, daß andererseits die statischen Voltmeter 18 ablesen. Zur Entladung des Dauer des Stoßvorganges praktisch unabhängig ist Kondensators 17, d. h. zur Nullstellung des VoItvon der Wucht des Stoßes und damit auch von der meters und damit des Zeitmeßgerätes für eine neue

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Messung, dient der Schalter 19. Selbstverständlich ablesen. Zur Entladung des Kondensators 17, d. h. muß bei einer solchen Schaltung die Zeitkonstante zur Nullstellung des Voltmeters und damit des Zeit- R · C der zu messenden Stoßdauer angepaßt sein. meßgerätes für eine neue Messung, dient der Schalter Bei dem statischen Voltmeter 18 kann es sich um 19. Selbstverständlich muß bei einer solchen Schalirgendein Voltmeter mit hinreichend hohem Wider- 5 tung die Zeitkonstante R · C der zu messenden Stoßstand, z. B. um ein Röhrenvoltmeter handeln. An dauer angepaßt sein. Zur Prüfung der Härte des Stelle des dargestellten Beispiels kann die elektrische Prüflings 20 wird zunächst durch Betätigung des Zeitmeßeinrichtung selbstverständlich auch jeden an- Schalters 19 der Kondensator 17 entladen und soderen bekannten Aufbau haben. Zur Prüfung der dann mit dem Schlaginstrument ein Schlag auf die Härte des Prüflings 2 wird zunächst durch Betätigung io Oberfläche des Prüflings 20 geführt, wobei es sich des Schalters 19 der Kondensator 17 entladen und empfiehlt, die Längsachse des Hammerkopfes mögsodann mit dem Schlaginstrument ein Schlag auf die liehst senkrecht zur Oberfläche des Prüflings 20 zu Oberfläche des Prüflings 2 geführt, wobei es sich halten, da sich auf diese Weise am besten reproempfiehlt, die Längsachse des Hammerkopfes mög- duzierbare Meßwerte ergeben. Da bei diesem zweiten liehst senkrecht zur Oberfläche des Prüflings 2 zu 15 Ausführungsbeispiel die Masse des Prüfkörpers 10 halten, da sich auf diese Weise am besten reprodu- nur etwa 2% der Masse des Schlagkörpers 9 beträgt, zierbare Meßwerte ergeben. Zur Prüfung der Härte besitzt der Prüfkörper 10 im Verhältnis zur Masse des Prüflings 2 wird der Hammer 1/5 gegen die Ober- des Schlagkörpers 9 eine vernachlässigbare Masse fläche des Prüflings 2 geschlagen. Prüfkörper und dergestalt, daß beim Aufprall des Prüfkörpers 10 auf Prüfling bilden einen elektrischen Kontakt für die 20 dem Prüfling 20 gleichzeitig auch der Kontakt zwi-Betätigung des elektrischen Zeitmeßgerätes 4, der sehen den Teilen 9 und 10 geschlossen wird und beim Aufprall des Prüfkörpers 1 auf dem Prüfling 2 ebenso lange geschlossen bleibt, wie der Prüfkörper geschlosesn wird, wodurch die Zeitmessung beginnt. 10 den Prüfling 20 berührt. Erst, wenn sich der Prüf-Während des gesamten Stoßvorganges vom Beginn körper 10 wieder vom Prüfling 20 abhebt, hebt des Eindringens des Prüfkörpers 1 in den Prüfling 2 25 gleichzeitig auch der elastische Ring 11 den Prüfbis zum Abheben des zurückprallenden Prüfkörpers 1 körper 10 vom Schlagkörper 9 ab, so daß der elekvom Prüfling 2 bleibt der elektrische Kontakt zwi- irische Kontakt wieder geöffnet wird. An Stelle der sehen Prüfkörper und Prüfling geschlossen, so daß auf diese Weise gemessenen Dauer des Stoßvorganges das Zeitmeßgerät 4 durch die Messung der Beruh- durch Messung der Berührungsdauer zwischen Prüfrungsdauer zwischen Prüfkörper und Prüfling die 30 körper 10 und Schlagkörper 9 kann auch bei dem Dauer des Stoßvorganges mißt und als Kriterium für Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 in der gleichen, die Härte des Prüflings anzeigt. vorstehend an Hand der F i g. 1 beschriebenen Weise Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 besitzt das die Berührungsdauer zwischen Prüfkörper 10 und Schlaginstrumente einen hammerkopf artigen Teil 7 Prüfling 20 gemessen werden, d.h. die Leitung 14 b an einem Stiel 8 mit einem Griff 8a. Das hammer- 35 statt mit dem Schlagkörper 9 mit dem Prüfling 20 kopfartige Teil 7 besteht aus einem Schlagkörper 9 verbunden werden.

und einem Prüfkörper 10. Der Schlagkörper 9 besitzt Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 und 4 ist an seinem dem Prüfkörper 10 zugewandten Ende ein Schlagkörper 22 aus gehärtetem Stahl in einem eine Einbuchtung 9 a, die durch eine Bohrung 9 b mit rohrförmigen Gehäuse längsverschiebbar gelagert, einer Bohrung 8 b im Stiel 8 verbunden ist. Der in 40 Der Schlagkörper 22 hat einen quadratischen Querdie Einbuchtung 9 α hineinragende Prüfkörper 10 ist schnitt und liegt daher lediglich mit seinen gebrochemit einer Rille 10 a versehen, in der ein Ring 11 aus nen Längskanten an der Rohrinnenwandung des Geelastischem und elektrisch nicht leitendem Material häuses 21 an. An seinem einen Ende besitzt der sitzt, über den eine auf dem Schlagkörper 9 aufge- Schlagkörper 22 eine Querbohrung, in welcher ein schraubte Überwurfmutter 12 greift, so daß die 45 Stift 23 sitzt, der durch zwei einander gegenüber-Überwurfmutter 12 den Ring 11 und dieser seiner- liegende Längsschlitze 21a des rohrförmigen Geseits den Prüfkörper 10 festhält. Die Abmessungen häuses 21 hindurchgeführt ist und den Schlagkörper sind dabei so gewählt, daß sich der Schlagkörper 9 22 gegen Verdrehung um seine Längsachse sichert, und der Prüfkörper 10 in der Ruhelage nicht be- Am vorderen Ende des rohrförmigen Gehäuses 21 ist rühren und zwischen ihnen ein elektrisch isolierender 5° ein Flansch 24 mit drei Armen 24 α aufgeschraubt, Luftspalt 13 liegt, der jedoch geschlossen werden die je mit einem Fuß 25 versehen sind, mit denen das kann, wenn der Schlagkörper 9 und der Prüfkörper Schlaginstrument auf die Oberfläche eines Prüflings 10 unter Verformung des elastischen Ringes 11 26 aufgesetzt wird. Das hintere Ende des Gehäuses 21 gegeneinandergedrückt werden. Der elektrisch lei- ist durch eine Kappe 34 abgeschlossen,
tende Prüfkörper 10 ist über eine Leitung 14 α und 55 Zwischen dem Flansch 24 und der vorderen Stirnder leitfähige Schlagkörper 9 über den Stiel 8 und fläche des Gehäuses 21 ist ein Ring 27 aus elastieine Leitung 14 & mit dem elektrischen Zeitmeß- schem und elektrisch nicht leitendem Material, z. B. gerät 4 verbunden. Dieses Zeitmeßgerät entspricht aus Gummi oder aus einem elastischen Kunststoff, dem an Hand der Fig. 1 beschriebenen Zeitmeß- eingespannt. In dem Ring27 ist ein bolzenförmiger gerät 4. Es besitzt also eine Spannungsquelle 15, von 6° Prüfkörper 28 derart befestigt, daß sein vorderes der über die Leitungen 14 a, 14 b und einen Wider- Ende 28 α mit geringer Vorspannung auf den Prüfstand 16 dann und nur dann ein Kondensator 17 auf- ling 26 gedruckt wird. Der Prüfkörper 28 besteht aus geladen werden kann, wenn die einen elektrischen gehärtetem Stahl und ist an seinen beiden Enden mit Kontakt bildenden Teile 9 und 10 gegeneinander- einer kugeligen Stirnfläche versehen. Zur Erzeugung gedruckt werden und sich berühren. Die Spannung, ⁶5 der Schlagkraft kann der Schlagkörper 22 von zwei auf die der Kondensator 17 aufgeladen wird und die Schraubenfedern 29, die einerseits an dem Stift 23 eine Funktion der Berührungszeit der beiden Teile 9 und andererseits an dem Flansch 24 befestigt sind, und 10 ist, läßt sich an einem statischen Voltmeter 18 nach vorn gegen den Prüfkörper 28 gezogen werden.

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Zum Zurückziehen des Schlagkörpers 22 und zum Geschwindigkeit weiter. Vielmehr bewegt sich der in Spannen der Federn 29 dient ein Schlitten 30 mit den Prüfling 26 eindringende Prüfkörper 28 unmitteleinem Fingerloch 30 a. Der auf dem Gehäuse 21 bar nach Beginn des Stoßvorganges mit der relativ längsverschiebbar geführte Schlitten 30 greift mit größeren Anfangsgeschwindigkeit tg «₃, während der Führungsgliedern 31 und 32, die im Rohrinneren des 5 bei dem Schlag abgebremste Schlagkörper 22 entGehäuses 21 mit einer Schulter 31a bzw. 32 a ver- sprechend der an den Prüfkörper 28 abgegebenen sehen sind, durch einen Schlitz 21 b des Gehäuses 21. Energie sich (auf der ausgezogenen dicken Linie) mit Das Führungsglied 32 besitzt einen Hals 32 b, der einer verminderten und relativ kleineren Geschwinetwas länger ist als der Hals 31 b des Führungsgliedes digkeit tgoc₂ weiterbewegt. Der Prüfkörper 28 eilt also 31, so daß einerseits durch Andrücken des Schlittens io dem Schlagkörper 22 mit einer größeren Geschwin- 30 an das Gehäuse 21 die Schulter 32 a an der Stirn- digkeit voraus, so daß sich beide voneinander wieder fläche 22 a des Schlagkörpers 22 angreifen und als lösen und der elektrische Kontakt zwischen ihnen Mitnehmer für den Schlagkörper 22 dienen kann wieder geöffnet wird. Während der weiteren Dauer und andererseits durch Kippen des Schlittens 30 um des Stoßvorganges wird die Anfangsgeschwindigdas Führungsglied 31 in Richtung des Pfeiles 33 das 15 keit tg<x_z des Prüfkörpers 28 beim Eindringen in den Führungsglied 32 etwas aus dem Gehäuse 21 heraus- Prüf lings 26 abgebremst (ansteigender Ast der gegezogen werden kann, so daß sich seine Schulter 32 a strichelten Kurve), bis die Bewegung zu einem Stillaus der Bewegungsbahn des Schlagkörpers 22 her- stand kommt (Scheitelpunkt der gestrichelten Kurve) ausbewegt und den Schlagkörper 22 zur Auslösung und der Rücksprung des von dem Prüfling 26 zueines Schlages freigibt. Ein elektrisches Zeitmeßgerät 20 rückprallenden Prüfkörpers 28 einsetzt (abfallender ist durch eine Leitung 35 mit dem Prüfkörper 28 und Ast der gestrichelten Kurve), so daß Schlagkörper 22 durch eine Leitung 36 über den Flansch 24 und die und Prüfkörper 28 im Punkt S₂ ein zweites Mal zuFedern 29 mit dem Schlagkörper 22 verbunden. Zur sammenstoßen. Die Lage dieses Punktes hängt ab Härteprüfung wird das Schlaginstrument mit seinen von dem Verhältnis der Massen der Teile 22 und 28 Füßen 25 auf den Prüfling 26 aufgesetzt und mit 25 und wird also durch die Konstruktion des Schlageiner Hand an der Kappe 34 festgehalten, während Instrumentes bestimmt. Mit dieser zweiten Berührung mit der anderen Hand der Schlitten 30 an dem von Schlagkörper 22 und Prüfkörper 28 ist der Stoß-Fingerloch 30a erfaßt, zur Spannung der Federn 29 Vorgang beendet, wobei gleichzeitig der elektrische in Richtung des Pfeiles 38 bis zum Anschlag des Kontakt durch die Berührung der beiden Teile wieder Stiftes 23 am Ende des Längsschlitzes 21a zurück- 30 geschlossen wird und ein zweiter elektrischer Impuls gezogen wird und nun zur Auslösung des Schlages zur Beendigung der Messung der Dauer des Stoßvorder Schlitten 30 in der oben beschriebenen Weise ge- ganges T an das Zeitmeßgerät 37 gegeben wird,
kippt wird, so daß die Schulter 32 a den Schlagkörper Die in der vorgenannten Weise als Dauer eines 22 freigibt und dieser von den Federn 29 gegen den Stoßvorganges gemessene Zeit kann beispielsweise in Prüfkörper 28 geschlagen wird, so daß dieser wieder- 35 der Größenordnung von 300 μβ liegen, wobei das um gegen den Prüfling 26 geschlagen wird. Zeitmeßgerät zweckmäßigerweise mit einer bekann-Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Masse ten Digitalanzeige versehen werden kann. Aus einer des Prüfkörpers 28 beispielsweise 20% der Masse Eichtabelle oder Eichkurve kann dann die zugehörige des Schlagkörpers 22 oder auch mehr, so daß die Härte des Prüflings entnommen werden. Man kann Masse des Prüfkörpers 28 zwar kleiner als die Masse 40 natürlich aber auch das Zeittneßgerät mit einer Andes Schlagkörpers 22 ist, im Gegensatz zu dem Aus- Zeigevorrichtung versehen, auf der unmittelbar die führungsbeispiel nach F i g. 2 aber nicht vernach- Härte abgelesen werden kann. Ebenso kann bei den lässigbar klein ist. Infolgedessen verläuft der Stoß- Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 aus der Vorgang in der in Fig. 5 graphisch dargestellten am Voltmeter abgelesenen Spannung durch Rech-Weise, wobei in dem Koordinatensystem über der 45 nung oder mittels einer Eichkurve die Dauer des Zeit t die vom Schlagkörper 22 bzw. von dem Prüf- Stoßvorganges bestimmt und dann an Hand einer körper 28 zurückgelegten Wege y aufgetragen sind. weiteren Eichkurve aus der Stoßdauer die Härte erVoraussetzung für den in der Fig. 5 graphisch dar- mittelt werden, man kann aber natürlich auch die gestellten Bewegungsablauf ist ferner, daß der Prüf- Härtewerte auf der Skala des Voltmeters auftragen ling 26 eine im Vergleich zum Prüfkörper 28 große 50 und dann die Härte direkt von dem Instrument abMasse besitzt und sich unter der Einwirkung des lesen. Die Vorrichtung zur Durchführung des erfin-Schlages nicht bewegt. Der Schlagkörper 22 bewegt dungsgemäßen Verfahrens kann natürlich auch ansich zunächst mit der ihm von den Federn 29 erteil- ders als in den vorstehend beschriebenen Ausfühten Geschwindigkeit tgoi_t (ausgezogene dicke Linie), rungsbeispielen ausgebildet sein. So kann beispielsbis er im Punkt S₁ auf den ruhenden und an dem 55 weise die Schlagenergie je nach Anwendungsgebiet Prüfling 26 anliegenden Prüfkörper 28 aufschlägt. auch durch die Schwerkraft oder durch das elektro-Damit beginnt der Stoßvorgang, d. h. das Eindringen magnetische Feld eines Solenoids erzeugt werden, des Prüfkörpers 28 in den Prüfling 26, und gleich- und als Organe für die Zeitmessung können in das zeitig wird durch diese erste Berührung von Schlag- Schlaginstrument z. B. auch ein Dehnungsmeßstreifen körper 22 und Prüfkörper 28 der elektrische Kontakt 60 oder ein Beschleunigungsmesser eingebaut werden, zwischen ihnen geschlossen, so daß das Zeitmeßgerät Ebenso ist die Verwendung von z. B. zwischen 37 einen ersten elektrischen Impuls erhält und mit Schlagkörper und Prüfkörper eingebauten Piezoder Messung der Stoßvorgangdauer T beginnt. Da elementen möglich. Bei der Zeitmessung nach dem die Masse des Prüfkörpers 28 im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dann lediglich die Ausführungsbeispiel in F i g. 2 nicht vernachlässigbar 65 Zeitdauer gemessen, während der das Piezoelement klein, sondern relativ groß ist, bewegen sich Schlag- eine Spannung erzeugt, während die Höhe der erkörper 22 und Prüfkörper 28 im Gegensatz zu dem zeugten Spannung nicht gemessen wird, so daß unter-Ausführungsbeispiel in F i g. 2 nicht mit der gleichen schiedlich hohe Spannungen im Gegensatz zu den

eingangs beschriebenen bekannten Verfahren das erfindungsgemäße Verfahren nicht nachteilig beeinflussen.

Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein Schlaginstrument zur Messung der Härte, d. h. des Eindringwiderstandes eines Baugrundes oder einer Erdschüttung. Es besitzt als Prüfkörper eine kreisrunde Druckplatte 41, mit der es auf den zu prüfenden Boden 42 gestellt wird. In der Mitte der Druckplatte 41 ist eine Führungsstange 43 für einen den Schlagkörper bildenden Fallbären 44 befestigt, dessen Fallhöhe H durch eine auf die Stange 43 aufgesteckte Scheibe 45 aus elektrisch isolierendem Material bestimmt wird. Die Teile des Gerätes können beispielsweise die folgenden Abmessungen und Massen haben: Durchmesser D der Druckplatte 41 25 cm, Masse der Druckplatte 41 einschließlich Führungsstange 43 20 kg, Masse des Fallbären 44 40 kg und Fallhöhe H 50 cm. Hierbei ist die Masse der den Prüfkörper bildenden Druckplatte 41 gegenüber der Masse des den Schlagkörper bildenden Fallbären 44 wiederum nicht vernachlässigbar relativ klein, so daß die hierzu insbesondere an Hand der

Fig. 5 gemachten obigen Erläuterungen zu dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4 analog auch für das vorliegende Ausführungsbeispiel gelten. Der Fallbär 44 besitzt zwei Handgriffe 44 α zum Hochziehen des Bären sowie zum Tragen des ganzen Gerätes. In die Bohrung des Fallbären 44 sind Hülsen 44 b und 44 c aus elektrisch isolierendem Material eingepreßt, welche den Bären 44 auf der Stange 43 führen. In einer Einfräsung der durch einen Segerring 46 gesicherten Scheibe 45 ist eine Klinke 47 auf einem Stift 48 drehbar gelagert. Eine Feder 50, die sich gegen das Ende 43« der Stange 43 abstützt, drückt derart elastisch gegen den Handhebel 49 der Klinke 47, daß diese in den Bären 44 eingreift und ihn in seiner oberen Ruhelage arretiert. Durch Betätigung des Handhebels 49 gibt die Klinke 47 den Bären 44 zur Auslösung des Schlages frei. Die Druckplatte 41 und der Fallbär 44 sind durch Leitungen 51 und 52 mit einem elektrischen Zeitmeßgerät 53 verbunden, das in der gleichen Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 bis 5 die Zeit von einer ersten bis zu einer zweiten Berührung zwischen Fallbär 44 und Druckplatte 41 mißt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 Der Prüfkörper kann z.B. aus einer Kugel, einem Patentansprüche: Stift od. dgl. bestehen, wobei Schlagkörper und Prüf körper sowohl getrennte und relativ zueinander be-

1. Verfahren zur Härteprüfung mittels eines wegliche Teile sein können als auch ein einziges Teil Schlaginstrumentes mit einem Schlagkörper und 5 miteinander bilden können. Das zu prüfende Werkeinem vom Schlagkörper zum Aufschlag auf den stück soll nachstehend kurz als Prüfling bezeichnet Prüfling gebrachten Prüfkörper, gekenn- werden.

zeichnet durch die Messung der Dauer Es sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen