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Leeb-Prüfung

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Allgemein

Die Bestimmung der Härte von metallischen Werkstoffen nach Leeb, wird in den Normen ISO 16859 und ASTM A956 festgehalten. Bei diesem dynamischen Prüfverfahren wird das Verhältnis aus Rückprall- und Aufprallgeschwindigkeit eines bewegten Schlagkörpers zur Ermittlung der Härte herangezogen.

Einordnung der Prüfung nach Leeb

Die Härteprüfung nach Leeb ist ein dynamisches Prüfverfahren und weist folgende Charakteristika auf:

  • Es gehört zu den genormten Verfahren (ISO 16859, ASTM A956).
  • Die Aufprallgeschwindigkeit liegt je Methode zwischen 1,4 – 3,0 m/s.
  • Es handelt sich um ein Rückprallprüfverfahren. Das heißt, zur Ermittlung des Härtewertes eines Prüfstückes wird die Geschwindigkeit eines Schlagkörpers vor und nach dem Aufprall gemessen. Das Verhältnis von Aufprall- und Rückprallgeschwindigkeit ist das Maß für die dynamische Leeb-Härte des Prüfkörpers.
  • Form und Material des Schlagkörpers: Wolframcarbid-Kobalt, Keramik oder Diamant, kugelförmige Eindringkörper mit unterschiedlichen Radien.

 

Ablauf des Prüfverfahrens

Beim Leeb-Härteprüfverfahren nach ISO 16859 beschleunigt ein Schlaggerät mit Federkraft einen Schlagkörper. Die Geschwindigkeit des Schlagkörpers wird in drei Phasen gegliedert:

  1. Anflugphase, in der der Schlagkörper mithilfe der Federkraft auf die Prüffläche beschleunigt wird.
  2. Aufprallphase, in der der Schlagkörper und die Probe direkt in Kontakt sind. Die Probe wird dabei elastisch und plastisch verformt und der Schlagkörper vollständig abgebremst. Durch die elastische Rückfederung von Schlagkörper und Probe wird der Rückprall des Schlagkörpers erzeugt.
  3. Rückprallphase, in der der Schlagkörper mit der verbleibenden Energie aus der Aufprallphase wieder beschleunigt wird.

Die Geschwindigkeiten werden kontaktfrei über eine induzierte Spannung gemessen. Diese Induktionsspannung wird durch einen bewegten Magneten in einer definierten Spule im Schlaggerät erzeugt. Das induzierte Spannungssignal wird elektronisch aufgezeichnet und die Scheitelwerte, der Punkt der Aufprallphase und der Punkt der Rückprallphase, werden zur Berechnung der Leeb-Härte herangezogen, siehe auch Abbildung unten. Das Verhältnis aus der Rückprallgeschwindigkeit vr zur Aufprallgeschwindigkeit vi, multipliziert mit dem Faktor 1000, beschreibt die Leeb-Härte (siehe Formel).

Phasen der Leeb-Prüfung

Legende:

A            Scheitelwert Anflug-Phase
B            Scheitelwert Rückprall-Phase
t             Zeit
U            Spannung

Methoden

Die einzelnen Leeb-Prüfmethoden unterscheiden sich hinsichtlich:

  • des Materials und der Form des Eindringkörpers der Schlageinheit;
  • der Aufprallgeschwindigkeiten.

Die spezifischen Unterschiede der einzelnen Methoden können aus der nachstehenden Tabelle entnommen werden.

Prüfmethode

Kinetische Aufprall-energie

[mJ]

Aufprall-geschwindigkeit

[m/s]

Rückprall-geschwindigkeit

[m/s]

Maximaler Abstand der Eindringkugel zur Prüffläche

[mm]

Masse des Schlagkörpers

[g]

Sphärischer Radius

[mm]

Material Eindring-körper

Anwendungsbereich

HLD

11,5

2,05

0,615 – 1,8245

2,00

5,45

1,5

WC-Co

300 – 890 HLD

HLS

11,4

2,05

0,82 – 1,886

2,00

5,40

1,5

C

400 – 920 HLS

HLE

11,5

2,05

0,615 – 1,886

2,00

5,45

1,5

PCD

300 – 920 HLE

HLDL

11,95

1,82

1,1092 – 1,729

2,00

7,25

1,39

WC-Co

560 – 950 HLDL

HLD+15

11,2

1,7

0,561 – 1,513

2,00

7,75

1,5

WC-Co

330 – 890 HLD+15

HLC

3,0

1,4

0,49 – 1,344

2,00

3,1

1,5

WC-Co

350 – 960 HLC

HLG

90,0

3,0

0,9 – 2,25

3,0

20,0

2,5

WC-Co

300 – 750 HLG

Wie liest und stellt man den Härtewert dar?

Der Härtewert der Leeb-Härteprüfung setzt sich aus drei Bestandteilen zusammen:

  1. einem nummerischen Härtewert;
  2. den zwei Großbuchstaben HL, die für Härte nach Leeb stehen;
  3. der Bezeichnung der Leeb-Skala, die das Schlaggerät und die damit verbundenen Parameter definiert.

Beispiel der Darstellung und Leseweise eines Härtewertes:

780 HL D

780                       … Härtewert

HL                         … nach Leeb

D                           … Leeb-Methode mit kugelförmigen Schlagkörper aus Wolframcarbid-Kobalt mit  einem Radius von 1,5mm und einer Masse von 5,45g