Foundry Hardness Testing

Härteprüfung und Gefügebeurteilung in Gießereien

Im dynamischen Bereich der Qualitätskontrolle in Gießereien stehen die Qualitätssicherung mit schnellen Ergebnissen bei der Beurteilung und Härteprüfungen im Vordergrund. Die Probenbeurteilung ist häufig eine Herausforderung und kostet wertvolle Zeit. Dieser Artikel befasst sich mit optimierten Ansätzen zur Erstellung einer Beurteilungsanalyse innerhalb von 30 Sekunden, um die Einheitlichkeit aller Proben sicherzustellen. Erfahren Sie mehr über die Auswahl der optimalen Härteprüfmethode für Ihre spezifischen Anforderungen.

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Wie kann eine Beurteilung in 30 Sekunden durchgeführt werden?

Heutige Werkstoffe sind in der Praxis ein Gemenge verschiedener chemischer Elemente, man spricht in solchen Fällen auch von einer „Legierung“. Stahl und Gusseisen sind im Grunde genommen Legierungen auf Basis von Eisen (Fe) mit Zulegierung von Kohlenstoff (C), der für die Härte des Eisenwerkstoffes verantwortlich ist. Anhand des Mikrogefüges kann dann auf Eigenschaften der Legierung wie deren Festigkeit, Härte und Zähigkeit geschlossen werden.

Die Probe ist bereit für die abschließende Beurteikung; dieser Prozess sollte nicht länger als 30 Sekunden dauern. StructureExpert bietet eine Komplettlösung und ist sowohl für den Einsatz in der Produktion als auch im Labor konzipiert. Dadurch entfällt der zusätzliche Aufwand für die Positionierung und Justierung von Proben auf Prüfgeräten. Die automatische Analyse beseitigt Subjektivität und Fehler, die durch manuelle Analysen verursacht werden können. Zu Beginn wird die Probe einfach mit der präparierten Seite nach unten auf das Gerät gelegt, um die Probe gemäß den erforderlichen Toleranzen zu überprüfen für:
  • Größe und Anzahl der Körner pro Fläche
  • Form, Verteilung und Größe der Graphitpartikel
  • Kugelgröße, Ferrit-/Perlitgehalt und Karbidanteil
  • Phase zur Messung des Volumen- und des Phasenanteils
Sehen Sie sich „How to Verify your internal structure for metallographic failure analysis“ (So überprüfen Sie Ihre Gefüge für die metallographische Fehleranalyse) an:

Empfehlungen zur Härteprüfung für Gießereien

Besuch der Gießerei
1400 Grad – das war die Temperatur in der Gießerei bei MAT Dania, als Sara Christensen von Struers die Gießerei besuchte.

Insbesondere Gießereien sind stark auf strenge Prüfmethoden angewiesen, um die Qualität und Haltbarkeit metallischer Komponenten zu überprüfen. Zu den eingesetzten Techniken gehören zwei bekannte Härteprüfverfahren, Rockwell und Brinell. Diese erweisen sich als die wichtigsten Instrumente bei der Bewertung von Gusseisen oder Aluminium, um die Eigenschaft des Materials zu messen, der ausgeübten Kraft standzuhalten, ohne nennenswerte Verformungen oder Schäden zu verursachen. Während Rockwell-Bewertungen bei Gusseisen schnelle Ergebnisse liefern, typischerweise innerhalb von 10 Sekunden, werden Härteprüfungen nach Brinell aufgrung ihrer Fähigkeit zur genauen Messung der Härte größerer Aluminium-/Aluminiumlegierungsproben bevorzugt, insbesondere wenn das Material durch eine grobe oder heterogene Kornstruktur gekennzeichnet ist.

Rockwell ist eine schnelle und relativ kostengünstige Methode für Gusseisen, die ein sofort analysebereites Ergebnis liefert und keine optische Messung erfordert. Die Rockwell-Härte wird durch Vermessen der Tiefe eines Eindrucks ermittelt, nachdem ein Eindringkörper mit einer bestimmten Prüfkraft in die Probe gedrückt wurde.

Prüfung der Probe
Eine nicht eingebettete Probe kurz vor der Härteprüfung nach Rockwell

Der Werkstoff des Eindringkörpers ist je nach verwendeter Skala ein Diamantkegel oder eine Hartmetallkugel. Im Allgemeinen sollte das geprüfte Material nicht in Harz eingebettet werden, da beim der Rockwell-Prüfung der Weg des Eindringkörpers zur Messung der Härte und nicht die Eindringfläche verwendet wird. Prüfungen nach Rockwell sind im Gegensatz zu anderen Härteprüfmethoden nicht auf eine perfekt präparierte Oberfläche angewiesen, da die Eindringtiefe gemessen und keine optische Messung der Geometrie des Eindrucks durchgeführt wird. Bei den oben genannten Methoden ist es jedoch wichtig, dass die Probe sauber und eben ist. Wenn die Oberfläche zu rau ist und Kratzer oder Schmutz aufweist, kann dies zu einem falschen Wert führen. Eine Lösung besteht darin, sicherzustellen, dass die Proben ordnungsgemäß gereinigt werden.

Detailaufnahme 3
Abb. 1. Prüfung nach Rockwell, die Bereiche in der Nähe des Eindrucks zeigen, wo die Probe durch den Eindruck selbst verformt (gedrückt) wird. Aus diesem Grund sollten Sie sich immer an die Standards halten, um Fehler auszuschließen.

Bei der Durchführung einer Prüfung nach Rockwell wird eine geringfügige Vorlast aufgebracht, bevor die Hauptlast angelegt und entlastet wird. Das Auslesen des Härtewertes erfolgt noch während die geringe Vorlast anliegt. Die Rockwell-Härteprüfung verwendet eine von 6 verschiedenen Hauptlasten von 15 kgf, 30 kgf, 45 kgf, 60 kgf, 100 kgf oder 150 kgf. Dies ergibt 30 verschiedene Rockwell-Skalen. Jede gilt jeweils für eine bestimmte Kombination aus Eindringkörper und Prüflast. Jede Skala ist für einen bestimmten Werkstoff bzw. eine bestimmte Applikation geeignet. Je nachdem, welche Norm angewendet wird, kann es sich um ISO 15 oder ASTM 30 Methoden handeln.

Zeichnung
Abb. 2. Schema einer Rockwell-Härteprüfung

Man unterscheidet zwischen zwei Arten von Rockwell-Prüfungen: Rockwell und Superficial Rockwell. Rockwell-Methoden, bei denen die geringe Vorlast 10 kgf und die Hauptlast 60, 100 oder 150 kgf beträgt, sind nach einem Buchstabensystem klassifiziert, das die Buchstaben A bis H und K verwendet. Superficial Rockwell wird für dünnere Proben verwendet, bei denen die geringere Vorlast 3 kgf und die Hauptlast 15, 30 oder 45 kgf beträgt. Die Klassifizierung verwendet die Buchstaben N, T, W, X und Y. Dies ergibt Kombinationen wie z. B.: 15T, 30N und 45Y. Im Allgemeinen sollte das geprüfte Material nicht in Harz eingebettet werden, da beim der Rockwell-Prüfung der Weg des Eindringkörpers zur Messung der Härte und nicht die Eindringfläche verwendet wird.

Struers Duramin-160 liefert schnelle Rockwell-Ergebnisse. Dank der hohen Präzision der Wägezellentechnologie ist die Präzision von Duramin-160 sogar höher als in einschlägigen Normen gefordert. Es wird über einen integrierten Touchscreen bedient und ist mit motorisierter Z-Achse erhältlich. Die Geräte eignen sich für Proben unterschiedlicher Größen und Formen. Duramin-160 ist außerdem für anspruchsvollere Prüfungen wie die Prüfung nach Jominy einsetzbar. Alle Härteprüfgeräte von Struers können von unserem erfahrenen Serviceteam kalibriert werden, um eine Optimierung der Geräte sicherzustellen.

Anwendungsberatung für Rockwell von Struers

Brinell-Härteprüfung von Aluminium

Für Aluminiumproben ist eine Brinell-Härteprüfung erforderlich. Die Prüfung mit einer Wolframkarbidkugel hinterlässt einen verhältnismäßig großen Eindruck. Die Größe des Eindrucks wird optisch vermessen, um die Härte zu bestimmen. Diese Prüfung wird üblicherweise für geschmiedete Werkstücke und Gussteile verwendet, die große, inhomogene Gefügebestandteile oder sehr grobe Strukturen haben, sodass mit anderen Methoden keine repräsentativen Ergebnisse erzielt werden können. DuraVista-40 ist bei Gießereien beliebt, da er zuverlässig sofortige Brinell-Ergebnisse liefert und Prüfergebnisse auch nach Vickers und Knoop liefern kann. Der gesamte Prüfzyklus kann vollständig automatisiert werden, wodurch sichergestellt wird, dass jedes Mal dieselbe Methode verwendet wird.

Im vergangenen Jahr hat MechTest durch die Zusammenarbeit mit unserem Team erhebliche Fortschritte bei der betrieblichen Effizienz erzielt, was zu einer erheblichen Reduzierung der Arbeitsstunden um 20 Stunden pro Woche führte. Als Spezialist für Werkstofftechnik und Fehleranalyse wollte MechTest den Durchsatz bei der Härteprüfung steigern und gleichzeitig die Standards in Bezug auf Qualität, Konsistenz und Dokumentation erhöhen. Chris Branton, Operations Manager und Miteigentümer von MechTest, sagte: „Unser neuer DuraVista-40 AC3 ermöglicht uns eine vollautomatische Messung der Härte“.

In einer Zeit, in der Präzision oberste Priorität hat, ist Struers ein Branchenführer, der modernste Technologien und Methoden bietet. Mit einem globalen Netzwerk von Experten ist Struers nicht nur ein Anbieter von Geräten, sondern ein Partner im Streben nach Exzellenz. Für eine Vorführung der Präparations-, Beurteilungs- oder Härteprüfmethoden von Struers vor Ort wenden Sie sich bitte an unser Team.

Erfahren Sie mehr über die neuesten Empfehlungen zur Präparation von Proben für die Beurteilung oder Härteprüfung in Gießereien

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