Zweck

Die Rockwell-Härteprüfung ist eine empirische Eindruckshärteprüfung, die nützliche Informationen über metallische Werkstoffe liefern kann. Diese Informationen können mit der Zugfestigkeit, der Verschleißfestigkeit, der Verformbarkeit und anderen physikalischen Eigenschaften von metallischen Werkstoffen in Verbindung gebracht werden und können bei der Qualitätskontrolle und der Materialauswahl hilfreich sein.

Prinzip der Rockwell-Härteprüfung

Eine Eindringhärteprüfung, bei der eine geeichte Maschine verwendet wird, um einen kugelförmigen Diamanteindringkörper oder einen Wolframkarbid- (oder Stahl-) Kugeleindringkörper unter festgelegten Bedingungen in die Oberfläche des zu prüfenden Materials zu drücken und den Unterschied in der Eindringtiefe zu messen, wenn die Kraft auf den Eindringkörper von einer festgelegten Vorprüfkraft auf eine festgelegte Gesamtprüfkraft erhöht und dann zurück auf die Vorprüfkraft gebracht wird. Die Prüfung ist in drei Phasen der Kraftaufbringung und -entfernung unterteilt:
Phase 1 - Der Eindringkörper wird mit der Probe in Kontakt gebracht und die Vorprüfkraft aufgebracht. Nach Aufrechterhaltung der Vorprüfkraft für eine bestimmte Verweilzeit wird die Grundeindringtiefe gemessen.
Phase 2 - Die Kraft auf den Eindringkörper wird durch eine zusätzliche Prüfkraft erhöht, um die Gesamtprüfkraft zu erreichen. Die gesamte Prüfkraft wird für eine bestimmte Verweilzeit aufrechterhalten.
Phase 3 - Die zusätzliche Prüfkraft wird entfernt, so dass wieder die Vorprüfkraft erreicht wird. Nach Aufrechterhaltung der Vorprüfkraft für eine bestimmte Zeit wird die endgültige Eindringtiefe gemessen. Der Rockwell-Härtewert ergibt sich aus der Differenz zwischen der Tiefe des endgültigen Eindrucks und der Tiefe des Grundeindrucks unter der Vorprüfkraft. Die Vorprüfkraft wird aufgehoben und der Eindringkörper wird von der Probe entfernt.

Berechnung der Rockwell-Härtezahl

Bei einer Rockwell-Prüfung wird die Kraft auf den Eindringkörper von einer Vorprüfkraft auf eine volle Prüfkraft erhöht und dann wieder zurück auf die Vorprüfkraft gebracht. Die Differenz zwischen den beiden Messungen der Eindringtiefe wird in mm gemessen. Aus dem Wert in mm wird die Rockwell-Härtezahl abgeleitet. Die Rockwell-Härtezahl ist eine willkürliche Zahl, die nach dem Berechnungsverfahren eine höhere Zahl für das härtere Material ergibt.

Klassifizierung der Rockwell-Prüfung:

Die Rockwell-Härteprüfung und der Rockwell-Oberflächenhärteprüfung. Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Testklassifizierungen liegt in den verwendeten Prüfkräften. Für die Rockwell-Härteprüfung beträgt die Vorprüfkraft 10 kg (98 N) und die Gesamtprüfkräfte 60 kg (589 N), 100 kg (981 N) und 150 kg (1471 N). Für die Rockwell-Oberflächenhärteprüfung beträgt die Vorprüfkraft 3 kg (29 N) und die Gesamtprüfkräfte 15 kg (147 N), 30 kg (294 N) und 45 kg (441 N).

Darstellung des Rockwell-Härtewertes

Rockwell-Härtewerte werden nicht nur mit einer Zahl bezeichnet, da angegeben werden muss, welcher Eindringkörper und welche Kräfte zur Durchführung der Prüfung verwendet wurden. Nach der Härtezahl folgt das Symbol HR und die Skalenbezeichnung. Beispiele: 64 HRC = Rockwell-Härtezahl von 64 auf der Rockwell-C-Skala, 81 HR30N = Rockwell-Oberflächenhärtezahl von 81 auf der Rockwell-30N-Skala.

Rockwell-Härteprüfungen mit Diamantkegel (Rockwell C)

Eindringkörper: Diamantkegel mit einem Winkel von 120° und einem Radius der Spitzenabrundung von 0,2 mm. Glanzpoliert.
Zuerst wird eine sogenannte "Vorlast", von 98,1 N (Fo) aufgebracht; dabei muss die Ablesung der Eindringtiefe auf Null gestellt werden. Dieser Schritt ist notwendig, um die Probe zu setzen, danach wird eine zusätzliche Kraft (F1) aufgebracht, bis eine Volllast (F) von 588,6 oder 981 oder 1471,5 N erreicht ist. Nach Ablauf der Zeit, die der Tiefenzeiger bis zur Arretierung benötigt, um anzuhalten, wird die Zusatzlast (F1) entfernt, so dass nur noch die anfängliche Last (Fo) übrig bleibt.

Rockwell-Härteprüfungen mit rundem Eindringkörper (Rockwell B)

Eindringkörper: Wolframkarbidkugel W mit einer Härte von nicht weniger als 850 HV und einem Durchmesser von 1/16" (1,5875mm).

Rockwell-Mindeststärke und -Oberfläche

Die Dicke sollte mehr als das 10-fache der Tiefe des Eindrucks betragen. Im Allgemeinen sollte nach dem Test keine Verformung auf der Rückseite des Teststücks sichtbar sein, obwohl nicht alle derartigen Anzeichen auf einen schlechten Test hinweisen.
Besondere Rücksicht ist zu nehmen, wenn die Prüflinge durch Verfahren wie Aufkohlen, Karbonitrieren, Nitrieren, Induktion usw. behandelt worden sind.

Rockwell-Skalen und -Oberflächenskalen

Maximale Wiederholbarkeit und zulässige Fehler

Begriffe und Tipps

Eichungen - Bestimmung der Werte signifikanter Parameter durch Vergleich mit den von einem Referenzgerät oder einem Satz von Referenzstandards angegebenen Werten.

Standardisierung - durch Verifizierung oder Kalibrierung in Übereinstimmung mit einem bekannten Standard bringen.

Kontrolle - Kontrolle oder Test, um die Übereinstimmung mit der Spezifikation sicherzustellen. Rockwell-Prüfgeräte müssen periodisch mit Prüfblöcken verifiziert werden.

Rockwell-Härteprüfgerät - Ein Gerät, das in der Lage ist, eine Rockwell-Härteprüfung und/oder eine Rockwell-Oberflächenhärteprüfung durchzuführen und die resultierende Rockwell-Härtezahl anzuzeigen.

Tragbares Härteprüfgerät für Rockwell-Härteprüfungen - Ein Rockwell-Härteprüfgerät, das so entwickelt worden ist, dass die Benutzer das Gerät transportieren, einstellen und benutzen können und das die Rockwell-Härte nach dem Prinzip der Rockwell-Härteprüfung den Eindruck misst.

Wiederholbarkeit R - Die Leistung einer Rockwell-Härtemaschine in jedem Härtegrad unter bestimmten Prüfbedingungen wird aus dem Bereich von n Härtemessungen geschätzt, die im Rahmen einer Leistungsprüfung an einem standardisierten Prüfblock durchgeführt wurden.

Eindringkörper - Standard-Rockwell-Eindringkörper sind entweder kugelförmige Diamanteindringkörper oder Wolframkarbidkugeln mit einem Durchmesser von 1,588 mm (1/16 Zoll), 3,175 mm (1/8 Zoll), 6,350 mm (1/4 Zoll) oder 12,70 mm (1/2 Zoll). Staub, Schmutz oder andere Fremdkörper dürfen sich nicht auf dem Eindringkörper ansammeln, da dies die Prüfergebnisse beeinflusst.

Probenhalter - Es muss ein Probenhalter oder "Amboss" verwendet werden, der zur Aufnahme des Prüflings geeignet ist. Die Sitz- und Auflageflächen aller Ambosse müssen sauber und glatt und frei von Grübchen, tiefen Kratzern und Fremdkörpern sein. Wenn der Amboss aus irgendeinem Grund beschädigt ist, muss er repariert oder ausgetauscht werden. Herkömmliche Ambosse zur Aufnahme der Probe, sollten eine Mindesthärte von 58 HRC aufweisen.
Flache Werkstücke sollten auf einem flachen Amboss geprüft werden, der eine glatte, ebene Auflagefläche hat, deren Ebene senkrecht zur Achse des Eindringkörpers steht.
Zylindrische Teile mit kleinem Durchmesser sind auf einem harten Amboss mit V-Nut zu prüfen, wobei sich die V-Nut-Achse direkt unter dem Eindringkörper befindet, oder auf harten, parallelen Zwillingszylindern, die ordnungsgemäß in ihrer Basis positioniert und eingespannt sind.
Für die Prüfung von Werkstücken oder Teilen, die nicht auf Standard-Ambossen gelegt werden können, können spezielle Ambosse oder Vorrichtungen, einschließlich Spannvorrichtungen, erforderlich sein.

Probe - Um beste Ergebnisse zu erzielen, sollten sowohl die Prüfoberfläche als auch die Unterseite des Prüfkörpers glatt, gleichmäßig und frei von Rost, Fremdkörpern und Schmiermitteln sein. Eine Ausnahme bilden bestimmte Materialien wie reaktive Metalle, die am Eindringkörper haften bleiben können. In solchen Situationen kann ein geeignetes Schmiermittel wie z. B. Kerosin verwendet werden. Die Verwendung eines Schmiermittels sollte auf dem Prüfbericht angegeben werden. Die Vorbereitung sollte so erfolgen, dass eine Veränderung der Oberflächenhärte der Prüffläche (z. B. durch Wärme oder Kaltbearbeitung) minimiert wird.