Härteprüf-Technologien

Bei den Härteprüfverfahren Brinell, Vickers und Knoop ist zur Ermittlung des Härtewertes eine optische Auswertung der Diagonalen des Härteprüfeindrucks notwendig.

Für die optische Auswertung des Eindrucks gibt es verschiedene Möglichkeiten:

1. Auswertung mittels Messlupe
2. Auswertung mittels Mattscheibe und Messschieber
3. Auswertung mittels Kamerasystem – Stand der Technik

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Exakte Messergebnisse können nur auf eindeutig erkennbaren Prüfeindrücken mit optimalem Kontrast und besten Helligkeitsverhältnissen gewährleistet werden. Dabei ist wichtig, dass die Helligkeitsverhältnisse für alle Prüfoberflächen immer gleich bleiben. Um dies zu gewährleisten und keinen Einfluss auf das Messergebnis durch falsche Helligkeitseinstellungen zu nehmen, wird die Helligkeitsregelung vollautomatisch durch die integrierte Digitalkamera vorgenommen. Somit ist ein Bedienereinfluss vollkommen ausgeschlossen.

Der Autofokus funktioniert auf zwei verschiedene Arten:

Beim Prinzip der direkten Kraftmessung registriert eine integrierte Wägezelle exakt, wann der Eindringkörper die Oberfläche berührt. Die optimale Fokussierebene wird dann aufgrund dieser Kraftmessung bereits während des Prüfablaufs erkannt.

Zudem wird bei Objektiven mit sehr hohen Vergrößerungen ein zusätzlicher Autofokus durch die Digitalkamera durchgeführt.

Bei der Brinell-Härteprüfung von Metallen tritt eine deutliche Verformung (Aufwülstung) rund um den Eindruck auf. Diese Verformung ist bei weichen Metallen stärker ausgeprägt als bei harten.

Dadurch können die Kanten des Eindrucks bei Verwendung der Hellfeldbeleuchtung nur schwer identifiziert und ausgewertet werden. Durch den Einsatz eines Ringlichts zur Dunkelfeldbeleuchtung  ist es möglich, die Kanten des Eindrucks leichter zu identifizieren und auszuwerten.

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Bei den Härteprüfverfahren Rockwell, Kunststoffprüfung, Kohlenstoffprüfung und modifizierte Brinellhärteprüfung mit Eindringtiefenmessung ist zur Ermittlung des Härtewertes eine Tiefendifferenzmessung notwendig. Dabei wird die Eindringtiefe gemessen, die durch den Eindringkörper entsteht. Dies wird bei modernen Härteprüfmaschinen mithilfe eines Tiefenmesstasters durchgeführt.

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Härteprüfmaschinen unterliegen mehreren EU-Richtlinien und müssen demnach diese einhalten und mit einem CE-Kennzeichen versehen werden.

Das heißt, es wird überprüft, welchen Richtlinien das Produkt unterliegt und ob das Produkt die in den jeweiligen Richtlinien vorgegebenen Sicherheitsziele erreicht.

Dies wird durch eine Konformitätsbewertung (Risikoanalyse) vorgenommen, um die für die Maschine geltenden Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen zu ermitteln. Anschließend wird die Maschine unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Risikoanalyse konstruiert und gebaut.

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Das Rückgrat jeder Härteprüfmaschine ist der Maschinenständer. Dieser muss für alle Prüfaufgaben robust und biegesteif ausgeführt sein (z. B. aus Aluminium- oder Grauguss), um absolut gleichbleibende Prüfvoraussetzungen über den gesamten Prüfkraftbereich garantieren zu können. Zusätzlich werden heutzutage Design und Modularität immer wichtiger und müssen somit auch beim Maschinenständer berücksichtigt werden.

Viele Härteprüfmaschinen, die für einfache Prüfaufgaben, wie zum Beispiel Einzelmessungen, eingesetzt werden, verfügen über ein Handrad zur Probenzustellung.

Ein Handrad eignet sich besonders gut für kleine Prüfteile. Außerdem können die Prüfteile sehr schnell verspannt und wieder entspannt werden. Durch das Handrad und die damit verbundene manuelle Bedienung können solche Härteprüfer nur als Stand-Alone-Lösungen, ohne Integration in Produktionsanlagen, eingesetzt werden.  

Immer mehr Härteprüfmaschinen verfügen über eine motorische Z-Achse zur Prüfkopfzustellung mit anschließender Verspannung des Prüfteils.

Dank der motorisierten Prüfeinheit vergrößert sich somit der Prüfraum bei gleichbleibender Arbeitshöhe und kompakten Abmessungen. Die daraus resultierende Ergonomie für den Bediener ist ein wesentlicher Fortschritt in Sachen Arbeitsbedingungen. Außerdem eignen sich diese Härteprüfer hervorragend für große und schwere Prüfteile.

Durch die motorische Z-Achse können die Maschinen auch optimal in vollautomatische Produktionsanlagen integriert und somit für 100%-Prüfungen verwendet werden. Natürlich ist ein Einsatz als Stand-Alone-Lösung ebenso problemlos möglich.

Um Verlaufsmessungen oder Messungen an vielen Prüfteilen durchführen zu können, ist eine vollautomatische Härteprüfmaschine mit einem motorischen Kreuzschlitten notwendig.

Dabei sind die wichtigsten technischen Faktoren der Kreuzschlitten, große Verfahrwege, hohe Geschwindigkeiten und ein Höchstmaß an Wiederhol- und Positioniergenauigkeit. Dies wird durch die hohen Auflösungen sowie nahezu umkehrspielfreie Spindeln garantiert.