1、Juli 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!$P?|“1452889www.din.deDDIN 50158-1Me
2、tallische Werkstoffe Hrteprfung mit tragbaren Hrteprfgerten, die mit elektrischerEindringtiefenmessung arbeiten Teil 1: PrfverfahrenMetallic materials Hardness testing with portable measuring instruments operating with electrical penetrationdepth Part 1: Test methodMatriaux mtalliques Essai de duret
3、 avec des appareils de mesure portables qui travaillent avec la mesuredu profondeur de pntration lectrique Partie 1: Mthode dessaiAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 50158-1:2008-04www.beuth.deGesamtumfang 16 SeitenDIN 50158-1:2008-07 2 Inhalt Seite Vorwort . 3
4、 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich 5 2 Normative Verweisungen. 5 3 Kurzbeschreibung 5 4 Symbole . 6 5 Bezeichnung 7 6 Prfgert 7 7 Probe 7 8 Durchfhrung 8 9 Messunsicherheit der Ergebnisse 8 10 Prfbericht. 8 Anhang A (informativ) Hinweise zur Ausfhrung des Eindringkrpers. 9 Anhang B (informativ) Verfa
5、hren fr die periodische Prfung der Prfgerte durch den Anwender. 10 Anhang C (informativ) Unsicherheit der Hrtemesswerte . 11 Literaturhinweise . 16 DIN 50158-1:2008-07 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitskreis Normung portabler Hrteprfverfahren“ des Arbeitsausschusses NA 062-01-41 AA erarbeit
6、et. DIN 50158, Metallische Werkstoffe Hrteprfung mit tragbaren Hrteprfgerten, die mit elektrischer Eindringtiefenmessung arbeiten besteht aus: Teil 1: Prfverfahren Teil 2: Prfung und Kalibrierung der Hrteprfgerte nderungen Gegenber DIN 50158-1:2008-04 wurden folgende Korrekturen vorgenommen: a) in 6
7、.4 wurde als mglicher Eindringkrper ein Diamantkegel mit dem Spitzenwinkel 100 ergnzt. Frhere Ausgaben DIN 50158-1: 2008-04 DIN 50158-1:2008-07 4 Einleitung Tragbare Hrteprfgerte sollen die Hrteprfungen an Proben erlauben, die zu gro oder zu schwer sind, um sie auf ortsfesten Hrteprfmaschinen zu prf
8、en. 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 Prfverfahren zu entwickeln, die auch in tragbaren Gerten verwendbar sind. L
9、eider 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 eine Umwertung durchfhren. Solche Hrtewerte sind dann keine wirkl
10、ichen Rockwell-, Vickers- oder Brinellwerte, weil sie nicht mit den genormten Rockwell-, Vickers- oder Brinell-Verfahren bestimmt worden sind. 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 Prfe
11、rs zustzliche Bedienungsfehler in das Prfergebnis einflieen. DIN 50158-1:2008-07 5 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt das Verfahren der Hrteprfung metallischer Werkstoffe durch tragbare Hrteprfgerte mit elektrischer Messung der Eindringtiefe fest. Die Gerte arbeiten im Kraftbereich zwischen 10 N un
12、d 100 N. Der Bereich der messbaren Hrtewerte erstreckt sich von 80 HV bis 1 100 HV. 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) und Rockwell (DIN EN ISO 65
13、08) zugeordnet. Die Hrteskalen nach HR und HV 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 Referenzkurven oder empirische Beziehu
14、ngen den entsprechenden Skalen fr HR und HV 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 Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des
15、in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 50158-2:2008-04, Metallische Werkstoffe Hrteprfung mit tragbaren Hrteprfgerten, die mit elektrischer Eindringtiefenmessung arbeitet Teil 2: Prfung und Kalibrierung der Hrtepfgerte DIN EN ISO 6507-2:2006-03, Metallische Werkstoffe Hrt
16、eprfung nach Vickers Teil 2: Prfung und Kalibrierung der Prfmaschinen DIN EN ISO 6507-3, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach Vickers Teil 3: Kalibrierung von Hrte-vergleichsplatten DIN EN ISO 6508-2:2006-03, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach Rockwell Teil 2: Prfung und Kalibrierung der Prfma
17、schinen (Skalen A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) 3 Kurzbeschreibung Ein mit einer elektrisch leitfhigen Schicht (siehe Anhang A) versehener Diamant-Eindringkrper in Form eines Kegels oder einer Pyramide wird von Hand mit stetig zunehmender Kraft, deren Endwert frei whlbar ist, in die Oberflche einer
18、 metallischen Probe gedrckt, siehe Bild 1. Dabei bildet die elektrisch leitende Diamantoberflche eine elektrische Brcke zwischen der Probe und der Halterung des Diamanten. Der elektrische Widerstand dieser Brcke wird hauptschlich durch den Widerstand der leitfhigen Schicht gebildet. Beim Eindringen
19、des Eindringkrpers in die Metalloberflche nimmt dieser Widerstand ab. Er ist ein Ma fr die Eindringtiefe. Das Gert registriert sowohl die aufgebrachte Kraft als auch den elektrischen Widerstand und ordnet so jedem Kraftwert einen elektrischen Widerstand, d. h. eine Eindringtiefe zu (Kraft/Widerstand
20、-Kurve), siehe Bild 2. Legende 1 leitfhige Schicht (siehe Anhang A) 2 Teil der Schicht, deren Widerstand R gemessen wird 3 Probe Bild 1 Prinzip des leitfhigen Diamanteindringkrpers DIN 50158-1:2008-07 6 Legende 1 Referenzkurve 2 Messkurve ANMERKUNG Die Referenzkurve kann nur nherungsweise in dieser
21、Form verwendet werden. Die Referenzkurve setzt voraus, das der Werkstoff in Bezug auf die Hrte senkrecht zur Oberflche homogen ist. Tatschlich sind die nach dem Vickers-Verfahren an einer metallischen Hrtevergleichsplatte bestimmten Hrtewerte unterhalb von HV 10 prfkraftabhngig (steigende Hrtewerte
22、bei kleiner werdender Prfkraft). Bild 2 Auswertung der Messergebnisse 4 Symbole 4.1 Symbole Siehe Tabelle 1. Tabelle 1 Formelzeichen, ihre Benennung und Einheiten Formelzeichen Benennung Einheit F Prfkraft N FrPrfkraft auf der Referenzkurve N FmPrfkraft auf der Messkurve N R elektrischer Widerstand
23、HrHrte der Hrtevergleichsplatte HV HmHrte der Probe HV Bestimmung der Hrte aus: rmrmFFHH = (1) DIN 50158-1:2008-07 7 4.2 Angabe der Hrtewerte Im Folgenden ist ein Beispiel fr die Angabe der mit diesen Gerten bestimmten Hrtewerte angegeben. BEISPIEL 350 H ME HV Umgewertetes Verfahren Mobil (transport
24、abel)/Elektrisch Hrte Hrtewert 5 Bezeichnung Bezeichnung der Prfung der Hrte mit tragbarem Hrteprfgert: Prfung DIN 50158-1 6 Prfgert 6.1 Das Prfgert besteht aus dem mechanischen Messkopf und dem elektronischen Mess- und Anzeigeteil, die mit einem Kabel oder in anderer Form, z. B. Infrarotsignale, ve
25、rbunden sind. 6.2 Die fr den Eindruck erforderliche Prfkraft wird manuell ber den Messkopf stofrei auf den Eindringkrper aufgebracht. 6.3 Das Prfgert muss die aufgebrachte Prfkraft und den entsprechenden elektrischen Widerstand zwischen der Halterung des Diamanteindringkrpers und der Probe messen kn
26、nen. 6.4 Der Eindringkrper muss entweder ein Diamantkegel nach DIN EN ISO 6508-2:2006-03, 4.3.1, oder eine Diamantpyramide nach DIN EN ISO 6507-2:2006-03, 4.3, oder ein Diamantkegel mit dem Spitzenwinkel 100 mit einer elektrisch leitfhigen Oberflche sein, siehe Anhang A. 7 Probe 7.1 Die Prfung kann
27、auf jeder metallischen Oberflche vorgenommen werden, die frei von Zunder, Oxid-schichten (Al, Cu, Messing usw.) und von Schmierstoffen ist. Die Oberflche sollte mit Schleifmittel der Krnung 100 oder hher bearbeitet sein. Die Oberflchen der Probe und der Hrtevergleichsplatte sind mit geeigneten Reini
28、gungsmitteln metallisch rein zu prparieren. 7.2 Die Vorbereitung der Prfflche muss so durchgefhrt werden, dass nderungen an der Oberflche, z. B. durch Erwrmen oder Kaltverformung, auf ein Minimum beschrnkt bleiben. 7.3 Die Dicke der Probe oder der zu prfenden Schicht muss mindestens das Dreifache de
29、s Durchmessers des Eindruckes betragen. ANMERKUNG Ein Einspannen der Probe oder des Hrteprfgertes zur Messung ist empfehlenswert. DIN 50158-1:2008-07 8 8 Durchfhrung 8.1 Die Prfung wird bei Raumtemperatur zwischen 10 C und 35 C durchgefhrt. 8.2 Der Fu des Messkopfes wird auf die zu prfende Oberflche
30、 aufgesetzt. Dann wird durch einen stetig wachsenden manuellen Druck der Eindringkrper senkrecht in die Oberflche bis zum Erreichen des vorgegebenen Kraftwertes eingedrckt. ANMERKUNG Unter besonderen Umstnden darf das Gert auch ohne Fu oder mit Zusatzteilen benutzt werden. 8.3 Die Aufbringzeit der P
31、rfkraft muss 2 s bis 8 s betragen. 8.4 Whrend des gesamten Prfvorganges mssen seitliche Bewegungen des Messkopfes vermieden werden, da dadurch die Messwerte beeinflusst werden knnen. 8.5 Der Abstand des Mittelpunktes jedes Prfeindruckes vom Rand der Probe muss mindestens das Dreifache des Durchmesse
32、rs des Prfeindruckes betragen. 8.6 Im ersten Schritt des Verfahrens werden Prfungen auf einer Hrtevergleichsplatte mit bekanntem Hrtewert durchgefhrt. Die Kraft/Widerstand-Kurven dieser Prfungen werden im Gert automatisch als Referenzkurven gespeichert. 8.7 Nach der Aufnahme der Referenzkurven wird
33、im zweiten Schritt die zu untersuchende Probe geprft. 8.8 In der Nhe des Prfortes drfen keine starken elektrischen oder magnetischen Felder auftreten, da sie das Messergebnis beeinflussen knnen. 9 Messunsicherheit der Ergebnisse Die Ursachen der Abweichungen der Ergebnisse knnen in zwei Gruppen aufg
34、eteilt werden: 9.1 Quellen, die abhngig sind vom Hrteprfgert. Dazu gehren auch Abweichungen bei der Kalibrierung und Abweichungen, die durch die Hrtevergleichsplatten verursacht werden (siehe Anhang C). 9.2 Quellen, die abhngig sind von den angewendeten Prfverfahren und von den unterschiedlichen Prf
35、-bedingungen. ANMERKUNG Wie bei allen tragbaren Hrteprfgerten knnen Abweichungen vor allem dadurch entstehen, dass das Gert whrend des Messvorganges nicht fest auf der Unterlage ruht, oder dass das Gert nicht senkrecht zur Oberflche arbeitet. Als berschlgiger Wert fr die erweiterte Messunsicherheit
36、(Vertrauensniveau 95 %, k = 2) kann die Grenz-abweichung des Prfgertes unter Prfbedingungen aus DIN 50158-2:2008-04, 6.7, verwendet werden. Ein Beispiel fr die Abschtzung der Unsicherheit der gemessenen Hrtewerte ist in Anhang C angegeben. 10 Prfbericht Der Prfbericht muss mindestens folgende Angabe
37、n enthalten: b) Hinweis auf DIN 50158-1; c) die Einzelheiten, die zur Identifizierung der Proben notwendig sind; d) das erhaltene Messergebnis; e) den Hrtewert der zur Kalibrierung verwendeten Hrtevergleichsplatte; f) alle wesentlichen Einzelheiten der Prfung, die nicht in diesem Teil von DIN 50158
38、festgelegt sind, oder die wahlweise angewandt werden knnen; g) Einzelheiten ber Vorkommnisse, die das Messergebnis beeinflusst haben knnten; h) die Prftemperatur, wenn sie auerhalb des in 8.1 festgelegten Bereiches liegt; i) Name des Prfers; j) Prfdatum. DIN 50158-1:2008-07 9 Anhang A (informativ) H
39、inweise zur Ausfhrung des Eindringkrpers Eine leitfhige Oberflche des Eindringkrpers kann durch Ionenimplantation oder CVD-Beschichtung mit dotiertem Diamant hergestellt werden. DIN 50158-1:2008-07 10 Anhang B (informativ) Verfahren fr die periodische Prfung der Prfgerte durch den Anwender Eine einf
40、ache Prfung des Prfgertes sollte an jedem Tag, an dem das Prfgert verwendet wird, vorgenommen werden, in jedem verwendeten Hrtebereich oder jeder verwendeten Hrteskala. Vor der Prfung sollte die Messeinrichtung (fr jeden Hrtebereich oder jede Hrteskala) indirekt auf der entsprechenden Hrtevergleichs
41、platte geprft werden. Die Messwerte sollten nicht mehr als 6 HV vom Referenzwert der Hrtevergleichsplatte abweichen. Wenn die Messeinrichtung diese Vorprfung nicht besteht, sollten entsprechende Manahmen unternommen werden. Die Prfung sollte aus mindestens einem Eindruck auf einer Hrtevergleichsplat
42、te bestehen, kalibriert nach DIN EN ISO 6507-3. Wenn die Differenz zwischen dem Mittelwert der abgelesenen Hrte und der Hrte der Hrtevergleichsplatte innerhalb der in DIN 50158-2:2008-04, 6.7 enthaltenen Grenzabweichung liegt, kann das Prfgert als zufriedenstellend betrachtet werden. Wenn nicht, sol
43、lte eine vollstndige indirekte Prfung durchgefhrt werden. Ein Protokoll dieser Ergebnisse sollte aufbewahrt werden, um die Reproduzierbarkeit und die Anzeige-abweichung des Prfgertes bestimmen zu knnen. DIN 50158-1:2008-07 11 Anhang C (informativ) Unsicherheit der Hrtemesswerte C.1 Allgemeine Anford
44、erungen Die Herangehensweise an die Bestimmung der Unsicherheit bercksichtigt nur jene Unsicherheiten, die mit der messtechnischen Gesamtfunktion der Hrteprfmaschine im Zusammenhang mit Hrtevergleichsplatten (im Folgenden mit CRM abgekrzt) verbunden sind. Die Unsicherheiten der Funktion spiegeln die
45、 kombinierte Wirkung aller Einzelunsicherheiten (indirekte Prfung) wider. Wegen dieser Herangehensweise ist es wichtig, dass die individuellen Gertekomponenten innerhalb der Toleranzen wirken. Es wird nachdrcklich empfohlen, dass dieses Verfahren maximal nach einem Jahr nach dem erfolgreichen Besteh
46、en der direkten Prfung angewendet wird. Bild C.1 Struktur der metrologischen Kette fr die Definition und Weitergabe der Hrteskalen DIN 50158-1:2008-07 12 Bild C.1 zeigt die Struktur der metrologischen Kette mit vier Niveaus, die notwendig sind, um die Hrteskalen zu definieren und weiterzugeben. Die
47、Kette beginnt auf dem internationalen Niveau, wo die internationalen Definitionen der verschiedenen Hrteskalen festgelegt werden, um internationale Vergleiche durchzufhren. Eine Anzahl von primren Hrtenormalmesseinrichtungen auf dem nationalen Niveau erzeugen primre Hrtevergleichsplatten fr das Nive
48、au der Kalibrierlaboratorien. Natrlich sollten die direkte Kalibrierung und Prfung dieser Maschinen mit hchstmglicher Genauigkeit erfolgen. C.2 Messunsicherheit der Hrteprfung C.2.1 Allgemeines Zur Abschtzung der Messunsicherheit knnen folgende zwei Verfahren angewendet werden. C.2.2 Verfahren ohne Messabweichung (Methode 1) Die Methode 1 (abgekrzt mit M1) ist eine vereinfachte Methode, die ohne Bercksichtigung der systema-tischen Abweichung der Hrteprfmaschine angewendet werden kann. In (M1) wird die Gre
