DIN 50157-2-2008 Metallic materials - Hardness testing with portable measuring instruments operating with mechanical penetration depth - Part 2 Verification and calibration of the .pdf

1、April 2008DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 10DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 77.040.10!$I=“1386126www.din.deDDIN 50157-2Me

2、tallische Werkstoffe Hrteprfung mit tragbaren Hrteprfgerten, die mit mechanischerEindringtiefenmessung arbeiten Teil 2: Prfung und Kalibrierung der HrteprfgerteMetallic materials Hardness testing with portable measuring instruments operating with mechanicalpenetration depth Part 2: Verification and

3、calibration of the testing devicesMatriaux mtalliques Essai de duret avec des appareils de mesure portables qui travaillent avec la mesuredu profondeur de pntration mcanique Partie 2: Vrification et talonnage des appareils dessaiAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beut

4、h.deGesamtumfang 15 SeitenDIN 50157-2:2008-04 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich 5 2 Normative Verweisungen. 5 3 Allgemeine Bedingungen. 5 4 Bezeichnung 5 5 Direkte Kalibrierung . 6 6 Indirekte Prfung 6 7 Zeitabstnde zwischen den Prfungen und Kalibrierungen 8 8 Prfzeugnis/Ka

5、librierschein 8 Anhang A (informativ) Messunsicherheit der Kalibrierergebnisse des Hrteprfgertes . 9 Literaturhinweise . 15 DIN 50157-2:2008-04 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitskreis Normung portabler Hrteprfverfahren“ des Arbeitsausschusses NA 062-01-41 AA erarbeitet. DIN 50157, Metallisc

6、he Werkstoffe Hrteprfung mit tragbaren Hrteprfgerten, die mit mechanischer Eindringtiefenmessung arbeiten besteht aus: Teil 1: Prfverfahren Teil 2: Prfung und Kalibrierung der Hrteprfgerte DIN 50157-2:2008-04 4 Einleitung Tragbare Hrteprfgerte sollen die Hrteprfungen an Proben erlauben, die zu gro o

7、der zu schwer sind, um sie auf ortsfesten Hrteprfmaschinen zu prfen. Da die klassischen Hrteprfverfahren wie Rockwell, Vickers, Brinell u. a. in tragbaren Gerten nicht oder nur schwer realisierbar sind, haben verschiedene Hersteller versucht, in Anlehnung an die klassischen Verfahren neue Prfverfahr

8、en zu entwickeln, die auch in tragbaren Gerten verwendbar sind. Jedoch bedeutet die Entwicklung jedes neuen Prfverfahrens im Prinzip auch die Einfhrung einer neuen Hrteskala. Wenn diese Gerte die gemessenen Hrtewerte in den gngigen Skalen wie Rockwell, Vickers oder Brinell angeben sollen, mssen sie

9、eine Umwertung durchfhren. Solche Hrtewerte sind dann keine wirklichen Rockwell-, Vickers- oder Brinellwerte, weil sie nicht mit den genormten Rockwell-, Vickers- oder Brinell-Verfahren bestimmt worden sind. Bei der Eindringtiefenmessung wird eine relative Tiefenmessung analog dem Rockwell-Verfahren

10、 durch-gefhrt. Bei Messungen mit tragbaren Hrteprfgrten werden die Gerte in den meisten Fllen von Hand an der Probe festgehalten. Dabei knnen je nach der Erfahrung des Prfers zustzliche Bedienungsfehler in das Prfergebnis einflieen. DIN 50157-2:2008-04 5 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt das Verfa

11、hren fr die Prfung und Kalibrierung von tragbaren Hrteprfgerten mit mecha-nischer Eindringtiefenmessung nach DIN 50157-1 fest. Diese Norm legt ein direktes und indirektes Prfverfahren, das fr die Ermittlung der Abweichung und der Wiederholprzision des Prfgertes geeignet ist, fest. Das indirekte Prfv

12、erfahren kann fr die regelmige Routineberwachung beim Anwender eingesetzt werden. ANMERKUNG Die mit den Gerten nach dieser Norm bestimmten Hrtewerte bilden keine eigene Hrteskala. Die ermittelten Hrtewerte werden den bestehenden Hrteskalen nach Vickers (DIN EN ISO 6507), Brinell (DIN EN ISO 6506), R

13、ockwell (DIN EN ISO 6508) zugeordnet. Die Hrteskalen nach HR, HV und HBW ermitteln die Hrtewerte mit anderen Eindringkrperformen, anderen Prfkrften und einem anderen Messprinzip. Daher knnen die nach dem in dieser Norm beschriebenen Messprinzip ermittelten Messwerte nur ber entsprechende Referenzkur

14、ven oder empirische Beziehungen den entsprechenden Skalen fr HR, HV und HBW zugeordnet werden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisun

15、gen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 50157-1:2008-04, Metallische Werkstoffe Hrteprfung mit tragbaren Hrteprfgerten, die mit mecha-nischer Eindringtiefenmessung arbeitet Teil 1: Prfverfahren DIN EN ISO 376, Metallische Werkstoffe Kalibrie

16、rung der Kraftmessgerte fr die Prfung von Prf-maschinen mit einachsiger Beanspruchung DIN EN ISO 6508-2:2006-03, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach Rockwell Teil 2: Prfung und Kalibrierung der Prfmaschinen 3 Allgemeine Bedingungen Vor der Prfung und Kalibrierung des Hrteprfgertes muss sichergest

17、ellt sein, dass das Gert ent-sprechend der Betriebsanleitung aufgebaut ist. Die Prfung und Kalibrierung muss an einem Ort durchgefhrt werden, der frei von Erschtterungen und starken elektrischen oder magnetischen Feldern ist. Der Eindringkrper muss unbeschdigt sein. Die Halterung des Eindringkrpers

18、muss sich reibungsarm im Messkopf bewegen. 4 Bezeichnung Bezeichnung der Kalibrierung des tragbaren Hrteprfgertes: Kalibrierung DIN 50157-2 DIN 50157-2:2008-04 6 5 Direkte Kalibrierung 5.1 Kegelige Diamanteindringkrper nach DIN 50157-1:2008-04, A.1, mssen unbeschdigt sein und nach DIN EN ISO 6508-2

19、kalibriert werden. 5.2 Kegelstumpf-Diamanteindringkrper nach DIN 50157-1:2008-04, A.2, mssen folgende Mae ein-halten: a) Kegelwinkel 80 0,5 oder Kegelwinkel 100 0,5; b) der Durchmesser des Kegelstumpf-Plateaus muss 0,06 mm 0,005 mm betragen; c) die bearbeitete Mantelflche des Diamant-Kegelstumpfes m

20、uss mindestens 0,7 mm lang sein. 5.3 Das Eindringtiefenmesssystem des Hrteprfgertes muss nach DIN EN ISO 6508-2:2006-03, 4.4, (Skalen A bis K) kalibriert werden. 5.4 Die Prfkrfte mssen bei einem Hrteprfgert mit statischer Kraftaufbringung mittels eines Kraft-messgertes der Klasse 1 nach DIN EN ISO 3

21、76 kalibriert werden. Jede eingestellte Kraft muss dreimal gemessen werden. Die Grenzabweichung fr die Prfvorkraft betrgt 2 % und fr die Prfgesamtkraft 1 %. 5.5 Die Prfkrfte werden bei einem Hrteprfgert mit dynamischer Kraftaufbringung mittels eines hin-reichend schnell reagierenden Messsystems kali

22、briert. Anforderungen an die Grenzabweichung nach 5.4. 5.6 Die Mindestanzeigeauflsung des Hrteprfgertes sollte 1 HMMRC betragen. 5.7 Die Wiederholprzision aller geprfter Kraftstufen muss gleich oder besser als 1 % sein. 6 Indirekte Prfung 6.1 Allgemeines 6.1.1 Die indirekte Prfung muss bei einer Tem

23、peratur von (23 5) C mit Hilfe von Hrtevergleichsplatten durchgefhrt werden. 6.1.2 Fr die indirekte Prfung eines Prfgertes muss der Messkopf auf einem Stativ montiert werden. Dadurch werden Ungenauigkeiten auf Grund ungewollter Bewegungen whrend der Messung vermieden, und es wird sichergestellt, das

24、s die Eindruckrichtung senkrecht zur Oberflche der Probe verluft. 6.2 Durchfhrung 6.2.1 Fr die indirekte Prfung mssen fr jede der angewendeten Hrteskalen drei Hrtevergleichsplatten verwendet werden, je eine aus jedem der unten angefhrten Bereiche. a) Fr konische Eindringkrper (einschlielich Kegelstu

25、mpf-Eindringkrper) 25 HRC von 40 HRC bis 55 HRC 60 HRC b) Fr sphrische Eindringkrper 125 HBW 125 HBW bis 225 HBW 225 HBW DIN 50157-2:2008-04 7 6.2.2 Auf jeder der drei Hrtevergleichsplatten sind 5 Messungen durchzufhren. Die Prfung muss nach DIN 50157-1 vorgenommen werden. Die Hrte muss auf 0,2 Einh

26、eiten bei Rockwellskalen und 1 Einheit bei Brinellskalen genau abgelesen werden. Vor jeder Prfung mssen mindestens 2 Vorversuche durchgefhrt werden, um die korrekte Funktion des Prfgertes zu prfen. Die Ergebnisse dieser Messungen werden im Endergebnis nicht bercksichtigt. 6.3 Wiederholprzision 6.3.1

27、 Fr jede Hrtevergleichsplatte seien H1bis H5die gemessenen Werte, die nach Gre geordnet sind. 6.3.2 Die Wiederholprzision des Prfgertes unter den jeweiligen Prfbedingungen wird durch die Spann-weite r in Prozent der gemessenen Hrtewerte ausgedrckt. 10015=HHHr (1) Der mittlere Hrtewert H der fnf Eind

28、rcke ist: 554321HHHHHH+= (2) wobei H1, H2, H3, H4, H5 die Hrtewerte der fnf Eindrcke sind. 6.3.3 Die Wiederholprzision der geprften Prfgerte wird als ausreichend betrachtet, wenn sie die in der Tabelle 1 angegebenen Bedingungen erfllt. 6.4 Abweichung 6.4.1 Die Abweichung des Prfgertes unter den Prfb

29、edingungen ergibt sich aus: 100=HHHE (3) Dabei ist H die Hrte der verwendeten Hrtevergleichsplatte; H der mittlere Hrtewert aus den 5 Messungen. 554321HHHHHH+= (4) 6.4.2 Die Abweichung des Prfgertes, ausgedrckt in Prozent von der angegebenen Hrte der Hrte-vergleichsplatte, darf nicht mehr als die in

30、 der Tabelle 1 angegebenen Werte betragen. Tabelle 1 Zulssige Wiederholprzision und Grenzabweichungen der Hrteprfgerte Hrteskala Hrtebereich der Hrtevergleichsplatte Grenzabweichungen Zulssige WiederholprzisionHRC20 HRC bis 70 HRC 2,0 HMMHRC 0,03 % oder 1,0 HTMHRCaHBW 125 HBW 125 HBW bis 225 HBW 225

31、 HBW 4 % 3 % 2,5 % 4 % 3 % 2,5 % aDer grere der beiden Werte muss genommen werden. DIN 50157-2:2008-04 8 7 Zeitabstnde zwischen den Prfungen und Kalibrierungen Die Festlegungen fr die direkte Prfung sind in Tabelle 2 angegeben. Die indirekte Prfung muss mindestens einmal in 12 Monaten und nach jeder

32、 direkten Prfung durchgefhrt werden. Tabelle 2 Direkte Prfung von Hrteprfgerten Prfanforderungen Kraft Tiefenmesssystem Eindringkrperavor der ersten Inbetriebnahme x x x nach Aus- und Wiedereinbau von Maschinenteilen, die Einfluss auf Prfkraft, Messsystem oder Prfzyklus haben x x Versagen bei der in

33、direkten Prfungbx x sofern indirekte Prfung 14 Monate zurckliegt x x aDarber hinaus wird empfohlen, dass der Eindringkrper nach 2 Jahren Einsatzdauer direkt geprft wird. bDiese Parameter sind nacheinander zu prfen, bis die Maschine die indirekte Prfung besteht und brauchen nicht geprft werden, wenn

34、durch Einsatz eines kalibrierten Eindringkrpers nachgewiesen werden kann, dass der Eindringkrper die Ursache der nicht bestandenen indirekten Prfung war. 8 Prfzeugnis/Kalibrierschein Das Prfzeugnis/Kalibrierschein muss mindestens folgende Angaben enthalten: a) Hinweis auf DIN 50157-2; b) Art der Prf

35、ung (direkt oder/und indirekt); c) Angaben zur Identifizierung des Hrteprfgertes; d) Prf- und Kalibriermittel (Hrtevergleichsplatten, Kraftmessgert usw.); e) Temperatur whrend der Prfung; f) erhaltenes Ergebnis einschlielich Messunsicherheit; g) Name des Prfers; h) Prfungsdatum und Angabe der Prfste

36、lle. DIN 50157-2:2008-04 9 Anhang A (informativ) Messunsicherheit der Kalibrierergebnisse des Hrteprfgertes A.1 Indirekte Kalibrierung des Hrteprfgertes durch den Anwender A.1.1 Indirekte Kalibrierung mit Hrtevergleichsplatten Durch die indirekte Kalibrierung mit Hrtevergleichsplatten wird die Gesam

37、tfunktion des Hrteprfgertes berprft, sowie die Wiederholprzision und die Abweichung des Hrteprfgertes vom Istwert der Hrte bestimmt. Die Messunsicherheit der indirekten Kalibrierung des Hrteprfgertes berechnet sich nach folgender Gleichung: 2ms2DCRM2H2CRMHTMuuuuu += (A.1) Dabei ist uCRMdie Kalibrier

38、unsicherheit der Hrtevergleichsplatte entsprechend dem Kalibrierzeugnis fr k = 1; uHdie Standardunsicherheit des Hrteprfgertes bei Messung des CRM; uCRMDdie Hrtenderung der Hrtevergleichsplatte seit ihrer letzten Kalibrierung aufgrund von Drift; umsdie Standardunsicherheit aufgrund der Auflsung des

39、Hrteprfgertes. BEISPIEL Hrtevergleichsplatte: HCRM= 255 HV Messunsicherheit der Hrtevergleichsplatte: uCRM= 1,94 HV (k = 1) Auflsung des Hrteprfgertes: ms = 1 HMMHV 30 (daraus 29,032msms=u HMMHV 30) Tabelle A.1 Ergebnisse der indirekten Prfung Nr. Gemessener Hrtewert H HV 1 258max2 256 3 253min4 253

40、 5 254 Mittelwert H 254,8 Standardabweichung sH2,2 DIN 50157-2:2008-04 10 nstuHH= (A.2) Fr t = 1,14, n = 5 und sH= 2,2 ergibt sich: uH= 1,12 HMMV 30 A.1.2 Messunsicherheitsbudget Tabelle A.2 Messunsicherheitsbudget Gre Schtzwert Standardmess-unsicherheit Verteilungs-typ Empfindlich-keitskoeffizient

41、Beitrag zur Unsicherheit Xixiu(xi) ciui(H) uCRM255 HV 1,94 HV Normal 1,0 1,94 HV uH0 HMMHV 30 1,12 HMMHV 30 Normal 1,0 1,12 HMMHV 30 ums0 HMMHV 30 0,29 HMMHV 30 Normal 1,0 0,29 HMMHV 30 uCRMD0 HV 0 HV Dreieck 1,0 0 HV Kombinierte Messunsicherheit uHTM2,26 HMMHV 30 Erweiterte Messunsicherheit UHTM(k

42、= 2) 4,52 HMMHV 30 Daraus ergibt sich: Tabelle A.3 Maximale Abweichung des Hrteprfgertes einschlielich der Messunsicherheit Auf dem Hrteprfgert gemessene Hrte Erweiterte Messunsicherheit Abweichung des Prfgertes vom Wert der Prfplatte Maximale Abweichung des Hrteprfgertes einschlielich der Messunsic

43、herheit HMMHV 30 HMMHV 30 HMMHV 30 HMMHV 30 254 4,5 0,2 4,7 Das Ergebnis des Beispiels bedeutet, dass das Gert die in Tabelle 1 festgelegte Grenzabweichung des Prfgertes von 2,5 % einschlielich der Messunsicherheit einhlt. A.2 Direkte Kalibrierung des Hrteprfgertes A.2.1 Kalibrierung der Prfkraft Di

44、e kombinierte relative Standardunsicherheit der Prfkraftkalibrierung wird nach der folgenden Gleichung berechnet: 2FHTM2FRSFuuu += (A.3) DIN 50157-2:2008-04 11 Dabei ist uFRSdie relative Messunsicherheit des Kraftmessgertes (aus dem Kalibrierzeugnis); uFHTMdie relative Standardunsicherheit der durch

45、 das Hrteprfgert erzeugten Prfkraft. Die Messunsicherheit des Bezugsnormals, des Kraftmessgertes, ist im entsprechenden Kalibrierzeugnis angegeben. Einflussgren, wie Temperaturabhngigkeit, Langzeitstabilitt und Interpolationsabweichung sollten bei hohen Anforderungen an die Messung bercksichtigt wer

46、den. Abhngig von der Konstruktion des Kraftmessgertes sollte die Rotationssymmetrie des Kraftmessgertes bezogen auf die Eindringkrperachse des Hrteprfgertes bercksichtigt werden. ANMERKUNG Die fr die Definition und Weitergabe der Hrteskalen erforderliche metrologische Kette ist in DIN 50157-1:2008-0

47、4, Bild C.1, gezeigt. BEISPIEL Messunsicherheit des Kraftmessgertes (aus dem Kalibrierzeugnis): UFRS= 0,12 % (k = 2) Kalibrierwert des Kraftmessgertes FRS= 1 000,0 N Tabelle A.4 Ergebnisse der Prfkraftkalibrierung 1. Messreihe 2. Messreihe 3. Messreihe Mittelwert Relative Abweichung Relative Standar

48、d-messun-sicherheit F1F2F3F FreluFHTMPrfkraft-kalibrierung N N N N % % 1 1 001,2 1 003,5 1 002,3 1 002,3 0,23 0,066 Dabei ist FFFF=RSrel (A.4) nFsu1FFHTM= , (n = 3) (A.5) sF die Standardabweichung der Kraftanzeigewerte. In der Tabelle A.5 wird der maximale Wert uFHTMaus Tabelle A.4 verwendet. DIN 50157-2:2008-04 12 Tabelle A.5 Berechnung der Messunsicherheit der Prfkraft Gre Schtzwert Relative Grenzwerte Ve