Härteprüfung: Metalle und Kunststoffe

Das Funktionsprinzip der Härteprüfung

Die Härteprüfung basiert auf dem Widerstand, den ein Werkstoff einem Eindringkörper entgegensetzt. Wir verwenden verschiedene Eindringkörper, darunter bei der Härteprüfung an Metallen Kugeln (Brinell), Pyramiden (Vickers) oder Kegel (Rockwell), je nach Material und normativer Vorgabe. Der härteste Werkstoff, der Diamant, dient bei Vickers und Rockwell als Eindringkörper.

Bei der Kunststoffhärteprüfung kommen in unserem Prüflabor die Verfahren Shore A, Micro Shore A und IRHD M mit Ihren speziellen Eindringkörpern zum Einsatz. Hier ist bis auf die Konditionierung im Prüfklima zumeist keine weitere Probenvorbereitung erforderlich.

Bei Metallen ist es normalerweise vor der Prüfung notwendig, die Prüfflächen der Probe vorzubereiten. Soll eine Prüfung im Kernbereich stattfinden, wird das Muster getrennt. Anschließend wird das Teilstück in der Regel in Kunststoff eingebettet (d.h. Verbacken mit flüssigem Kunststoff und zu einem „Schliff“ in Standardgröße erstarrt). Dies erleichtert den anschließenden Schleif- und Polierprozess, welcher bei den meisten Prüfungen für eine valide Durchführung notwendig ist. Das Schleifen und Polieren wird in unserem Labor vollautomatisch durchgeführt. Dies sorgt nicht nur für eine hohe Produktivität, sondern auch für eine gleichbleibende Qualität.

Bei der Oberflächenhärteprüfung entfällt der Trennvorgang. Das Schleifen und Polieren der Probenoberfläche wird von Hand durchgeführt. Um die Prüfergebnisse nicht zu verfälschen, ist es essenziell, mit viel Fingerspitzengefühl zu agieren um ggfs. nur die Beschichtung, nicht aber den darunter liegenden Randbereich der Probe abzutragen und diesen zu polieren.

Zur Prüfung werden die Eindringkörper mit einer definierten Kraft und Zeit auf den vorbereiteten Probekörper aufgebracht. Z.B. beim Verfahren nach Vickers werden danach die Diagonalen des so entstandenen bleibenden Eindrucks vermessen. Dies geschieht an unseren Prüfgeräten automatisch mit einer hochauflösenden Kamera. Über eine Formel wird dann der Härtewert der jeweiligen Skala errechnet. Beim Verfahren Rockwell wird statt der Diagonalen-Vermessung während der Prüfung die Tiefe des entstandenen Eindrucks aufgenommen und darüber der Härtewert bestimmt. Das Verfahren benötigt daher keine Kamera.

Es ist auch möglich, die Einhärtetiefe von Randschichthärtungen mittels einer Härteprüfung zu ermitteln. In diesem Fall werden in einem Quer- oder Längsschliff der Probe eine Reihe von Härteeindrücken, beginnend am Rand in Richtung Bauteilinneres verlaufend, durchgeführt. Anhand des Härteabfalls und einer definierten Grenzhärte, kann so eine Einhärtetiefe ermittelt werden.