Was ist ein Vickers- Härteprüfgerät?
Das Vickers-Härteprüfgerät ist ein Härteprüfgerät, bei dem ein Diamanteindringkörper mit einer bestimmten Kraft in die Oberfläche eines Prüfteils gedrückt wird und die Härte durch die Länge der Diagonale des Eindrucks nach dem Entfernen der Kraft bestimmt wird.
Ähnlich wie das Vickers-Härteprüfgerät bestimmt das Brinell-Härteprüfgerät die Härte anhand der Größe des Eindrucks auf der Oberfläche.
Beim Brinell-Härteprüfgerät wird eine 10 mm große Eisenkugel als Eindringkörper verwendet, während beim Vickers-Härteprüfgerät ein Diamantquadrat mit einem Anstellwinkel von 136° als Eindringkörper verwendet wird.
Bei der Härteprüfung nach Vickers werden die Längen der beiden Diagonalen der quadratischen Eindrücke gemessen, um die Größe des Eindrucks auf der Prüffläche zu ermitteln.
Der Eindringkörper des Brinell-Härteprüfers ist eine harte Kugel. Der Durchmesser wird gemessen, da der Eindruck eine kreisförmige Form hat.
Anwendungen von Vickers-Härteprüfgeräten
Vickers-Härteprüfungen werden hauptsächlich zur Beurteilung der Härte von metallischen Werkstoffen eingesetzt. Es gibt mehrere Prüfverfahren zur Bewertung der Härte von Metallen, aber die Vickers-Härteprüfung ist ein Prüfverfahren, das die Härte in einem sehr kleinen Bereich bewerten kann. Sie eignet sich insbesondere für die Bewertung der Härte von wärmebehandelten, gehärteten Schichten, der Tiefe von gehärteten Schichten und relativ dünnen Materialien.
Bei Härteprüfungen wird die Härte im Allgemeinen anhand der Größe und Tiefe des Eindrucks bewertet, der entsteht, wenn ein harter Eindringkörper in eine Probe gedrückt wird. Bei der Vickers-Härteprüfung kann die Härte aufgrund der geringen Prüfkraft nur im flachen Bereich von der Oberfläche aus beurteilt werden. Die Tiefe der gehärteten Schicht in aufgekohlten und gehärteten Stahlwerkstoffen beträgt zum Beispiel etwa 0,4-1,0 mm. Wird ein Eindringkörper mit einer großen Kraft in die Oberfläche eines solchen Werkstoffs gedrückt, wird ersterer tiefer als die gehärtete Schicht gedrückt und die Härte der gehärteten Schicht kann nicht korrekt bewertet werden. Das gleiche Prinzip gilt für die Härte von dünnen Teilen, die mit Prüfverfahren mit hohen Prüfkräften nicht richtig bewertet werden können. Die erforderliche Probendicke wird durch die Härte des Probekörpers und die Prüfkraft bestimmt.
Bei der Härteprüfung nach Vickers wird die Prüfung manchmal auch als Mikro-Vickers-Härteprüfung bezeichnet, je nachdem, wie groß die Kraft ist, mit der der Eindringkörper gedrückt wird.
Funktionsweise des Vickers-Härteprüfgeräts
Das Vickers-Härteprüfgerät ist das vielseitigste unter den Härteprüfgeräten. Die Prüfkraft kann beliebig gewählt werden, was eine korrekte Auswertung unabhängig von der Dicke des Prüfobjekts ermöglicht.
Das Brinell-Härteprüfgerät verwendet einen 10 mm großen kugelförmigen Eindringkörper, der einen größeren Eindruck hinterlässt, während das Vickers-Härteprüfgerät mit seinem Diamantquadrat einen sehr kleinen Eindruck hinterlässt. Bei der Prüfung der Härte einer 450-HV-Probe mit einer Prüfkraft von 1000 gf beträgt die Länge der Diagonale bei einer flachen Probe etwa 0,064 mm. Diese Länge der Diagonale wird mit einem Metallmikroskop gemessen.
Mit einem Mikro-Vickers-Härteprüfer kann die Härte von noch dünneren Proben durch Verringerung der Prüfkraft geprüft werden und durch geeignete Wahl der Prüfkraft kann die Oberflächenhärte von Oberflächenbehandlungen mit dünnen gehärteten Schichten beurteilt werden, ohne dass der Eindruck in die gehärtete Schicht eindringt. Die für die Vickers-Härteprüfung verwendete Probe wird in Bezug auf die Ebenheit der Oberfläche, die Parallelität zur Rückseite und die Oberflächenrauheit spezifiziert. Es ist üblich, die Probe zu messen, nachdem sie durch einen Poliervorgang auf Hochglanz gebracht wurde.
Zusätzliche Informationen zu Vickers-Härteprüfgeräten
1. Unterschied zwischen Vickers und Rockwell
Wie bei den Vickers-Härteprüfgeräten wird auch bei den Rockwell-Härteprüfgeräten der Eindringkörper mit einer konstanten Kraft gegen den zu messenden Gegenstand gepresst, doch gibt es zwei wesentliche Unterschiede: die Form des Eindringkörpers und das Messvolumen. Beim Vickers-Härteprüfgerät hat der Eindringkörper die Form einer quadratischen Diamantpyramide, während das Rockwell-Härteprüfgerät eine kugelförmige Form hat. Daher ist auch die Form des Eindrucks nach der Prüfung unterschiedlich. Das Vickers-Härteprüfgerät hinterlässt einen quadratischen Eindruck, während das Rockwell-Härteprüfgerät einen runden Eindruck hinterlässt.
Während das Vickers-Härteprüfgerät die diagonale Breite des Eindrucks misst, misst das Rockwell-Härteprüfgerät die Tiefe des Eindrucks und errechnet daraus die Härte. Dies ist ideal für Produktionsstätten, in denen hauptsächlich metallische Werkstoffe verwendet werden, da die Ergebnisse durch einfaches Ablesen der Tiefe schnell und einfach ermittelt werden können.
Der Nachteil des Rockwell-Härteprüfers besteht darin, dass der Typ des Eindringkörpers und die Prüfbedingungen je nach Härte des zu prüfenden Objekts geändert werden müssen. Bei den Vickers-Härteprüfgeräten ist der Eindringkörper unabhängig vom Prüfsaft derselbe, obwohl die Vorbereitung und Messung des Prüfkörpers mehr Zeit in Anspruch nimmt. Bei einer Änderung der Belastung können nahezu identische Prüfergebnisse erzielt werden, vorausgesetzt, die Härte des Materials ist gleichmäßig. Eine genaue Auswertung ist auch nicht möglich, wenn die Prüflast hoch ist und die Probe eine unebene Sitzfläche oder eine hohle Struktur aufweist, die eine Durchbiegung verursacht.
Die Vickers- und die Rockwellhärte können anhand der Härteumrechnungstabelle ineinander umgerechnet werden, die auch dann als grobe Schätzung verwendet werden kann, wenn nur eine der Härteangaben verfügbar ist.
2. Automatischer Mechanismus von Vickers-Härteprüfgeräten
Vickers-Härteprüfgeräte werden zur Messung von aufgekohlten oder geschweißten Teilen verwendet, deren Härte von Stelle zu Stelle variiert, aber es ist sehr zeitaufwendig für den Bediener, jeden Punkt zu lokalisieren und die Härte durch Einschlagen eines Eindringkörpers zu messen.
In jüngster Zeit sind Vickers-Härteprüfgeräte mit automatischen Mechanismen, die all diese Arbeiten vollautomatisch durchführen, weit verbreitet. Damit lässt sich eine eindimensionale Linie mit einem Messbereich von mehreren Millimetern und Dutzenden von Punkten von den härtesten Oberflächen bis zu den härtesten Grundmetallteilen in aufgekohlten Teilen einrichten.
Zweidimensionale Bereiche von mehreren hundert Millimetern und mehreren hundert Punkten können auch automatisch für große Objekte gemessen werden, wie z. B. die Schmelze und die Wärmeeinflusszone von geschweißten Teilen. Die Härtewerte können auch als Gradientenkarte dargestellt werden, was das visuelle Verständnis von Härteveränderungen erleichtert und eine Fülle von Informationen für die Entwicklung und Unfallverhütung liefert.