Das Richten von Stahl gewinnt mit immer engeren Toleranzbereichen zunehmend an Bedeutung. Es ist vergleichbar mit dem Biegen. Der Ausgangszustand des Werkstücks ist durch Richten nicht wieder herstellbar. Verschiedene Verfahren stehen zur Auswahl.

 

Mittlerweile gibt es elektromechanische und hydraulisch angetriebene Richtbänke, die computergesteuert arbeiten. Das bietet vor allem Vorteile in der Serienfertigung. Bei Härtha arbeiten wir mit einer manuellen Richtpresse.

 

Anforderungen

Ziel beim Richten von Stahl ist die Einhaltung eines vorgegebenen Toleranzbereichs für Verzug. Vor, während und nach dem Richten werden die Bauteilgeometrie und die Abweichungen manuell oder per NC-Steuerung vermessen. Ist die Formabweichung bei Serienteilen immer gleich, kann eine fixe Verformung eingestellt werden und auf die Messungen verzichtet werden.
 

 

Rundrichten

Das Rundrichten beschreibt verschiedene Verfahren zum Richten runder Bauteile. Abweichungen werden mittels Sensoren während einer Drehung gemessen. Es ist wichtig, dass diese während der gesamten Messung am Bauteil anliegen. Das Rundrichten wird in Rollrichten und Biegerichten unterschieden.
 

Rollrichten

Das Rollrichten kommt meist schon früh im Entstehungsprozess von Bauteilen zum Einsatz, zum Beispiel bei Rohlingen nach dem Schmieden. Es soll eine Ebenheit im Material erzielen und Spannungen abbauen. Diese Art des Rundrichtens beeinflusst in der Regel das gesamte Bauteil.
 

Biegerichten

Beim Biegerichten sollen vorhandene Abweichungen gezielt ausgebessert werden. Das setzt die Messung der Bauteilgeometrie und der Rundlaufabweichungen voraus. Nur auf diese Weise kann das Werkstück korrekt in der Richtpresse positioniert werden. Anschließend folgt der Biegehub durch die Presse. Das kann manuell passieren oder durch NC-Steuerung.
 

Hochfrequenzhämmern

Das Hochfrequenzhämmern eignet sich beispielweise für Schweißnähte oder zur Steigerung der Lebensdauer von Bauteilen in Benutzung. Mit diesem Richtverfahren können Verformungen und Eigenspannungen in bestimmten Bereichen des Bauteils behandelt werden. Es kann eine besonders hohe Maßgenauigkeit herbeiführen.
 

Formteilrichten

Das Formteilrichten eignet sich für nicht rotationssymmetrische Bauteile wie zum Beispiel Aluminium-Gussteile. Dazu muss die Messeinrichtung auf einen Sollwert geeicht werden. Das Richten erfolgt durch Biegen.
 
INFO: Richten von Rohren
Bei der Herstellung von Rohren treten häufig Geradheitsabweichungen auf, die ein Richten erfordern. Früher wurde die Geradheit von Rohren mit Augenmaß bestimmt. Heute gelten mitunter sehr präzise Vorgaben. Ein Meter Rohr darf beispielsweise maximal 0,2 mm Geradheitsabweichung aufweisen. Bei längeren Bezugslängen dürfen entsprechend größere Abweichungen auftreten. Derartige Anforderungen setzten den Einsatz moderner Richtmaschinen voraus.

 

Immer wenn an Stahlteilen Verzug entsteht, kann das Richten zum Einsatz kommen – egal ob thermische oder mechanische Metallverarbeitung. Auch bei der Nutzung von Werkstücken kann Verzug entstehen. Das Richten eignet sich für alle Stahlsorten vom unlegierten Baustahl bis zum vergüteten Sonderstahl.

 

 

Je nach Verfahren bietet das Richten folgende Vorteile:

 

• Hohe Maßhaltigkeit
• Optimale Ebenheit
• Geeignet für verschiedene Bauteilgeometrien
• Geeignet für verschiedene Stahlsorten

 

 

Sie möchten bei uns Werkstücke aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium richten lassen? Dann benötigen wir im ersten Schritt folgende Angaben über Ihr Werkstück:

 

• Werkstoffbezeichnung
• Härte
• Wärmebehandlungen
• Gewicht und Stückzahl
• Abmessungen

 

 

In unserer Standortübersicht erfahren Sie, wo Sie Härtha in Ihrer Nähe finden, und welche Verfahren wir neben dem Richten von Stahl anbieten.

 

 

Tiefkühlen ist nur sinnvoll für Werkstoffe mit Restaustenit bei Raumtemperatur. Es kommt hauptsächlich bei hochlegierten ledeburistischen Werkzeugstählen, aber auch bei eutektoiden Werkszeugstählen zum Einsatz. Bei unlegierten und niedriglegierten Stählen bildet sich Restaustenit erst ab einem Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,5 %.

 

Das Tiefkühlen erfolgt in der Regel direkt nach dem Härten. Um die hohe Rissgefahr beim Tiefkühlen zu senken, wird es immer häufiger nach dem ersten Anlassen eingesetzt. Dabei soll die Ausscheidung dispers verteilter η-Karbide den Prozesserfolg gewährleisten. Dieser Zusammenhang ist aber nicht abschließend geklärt.

 

Ob der Restaustenitgehalt besser durch mehrfaches Anlassen oder durch Tiefkühlen stabilisiert wird, hängt vom Werkstoff ab.

 

 

Durch Tiefkühlen werden Stähle nach einer Wärmebehandlung zusätzlich gehärtet und erlangen Maßstabilität. Das geschieht durch eine Abkühlung auf -90 °C bis -196 °C. Bei diesen Temperaturen wandelt sich der im Werkstoff enthaltene Restaustenit in Martensit um.

 

Wird der Restaustenit nicht gesenkt, können beim Einsatz des Bauteils Änderungen in der Gefügestruktur und im Volumen auftreten. Grund dafür ist der weiche Restaustenit, der sich über Wochen hinweg in den härteren Martensit umwandelt. Diese schleichende Veränderung der Maßhaltigkeit wird durch das Tiefkühlen von Stahl verhindert. Das ist vor allem bei Präzisionsbauteilen und sehr präzisen Werkzeugen von Bedeutung.

 

INFO: Tiefkühlmethoden
Beim Tiefkühlen werden durch verschiedene Methoden immer niedrigere Temperaturen möglich. Mit Tiefkühltruhen und -schränken wird Luft auf bis zu -60 °C abgekühlt. Durch Alkoholmischungen, Trockeneis und Flüssiggas werden Temperaturen weit unter -60 °C erreicht. Tiefkühlen mittels flüssigen Stickstoffs erzielt -196 °C und flüssiges Helium ermöglicht eine Tiefkühlung bis auf -269 °C.

 

 

Was geschieht beim Tiefkühlen?

Beim Tiefkühlen wird der Abkühlprozess nach dem Härten verlängert, um die Umwandlungsrate von Austenit in Martensit zu erhöhen. Dazu wird das Bauteil in der Regel auf -90 °C abgekühlt. Um eine noch höhere Umwandlungsrate zu erzielen, ist auch das Abkühlen über einen längeren Zeitraum auf bis zu –196 °C möglich. Anschließend folgt mindestens ein Anlassvorgang.

 

Durch diese Verfahrensweise wird die zuvor heterogene Mikrostruktur in eine homogene Gitterstruktur überführt. Dadurch werden Eigenspannungen im Gefüge reduziert. Zudem steigen die Härte und Verschleißfestigkeit durch den höheren Martensitgehalt.

 

 

 

Das Tiefkühlen soll in erster Linie schleichende Änderungen in der Maßhaltigkeit verhindern und bietet folgende Vorteile:

 

• Festigung der Maßstabilität
• Abbau von Eigenspannungen
• Geringere Abnutzung durch höhere Verschleißfestigkeit
• Automatisierbar und reproduzierbar
• Optimal für Präzisionswerkzeuge

 

 

Grundvoraussetzungen zum Tiefkühlen sind ein Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,5 % sowie ein ausreichender Gehalt an Legierungselementen mit einer Martensitfinishtemperatur (Mf) unter 30 °C. Alle Stähle, die diese Voraussetzungen erfüllen, eignen sich zum Tiefkühlen. Beispiele dafür sind:

 

• Ledeburitische Chromstähle (z.B. 1.2080, 1.2379, 1.2436)
• Schnellarbeitstähle
• Eutektoide Werkzeugstähle (z.B. 1.2842)

 

 

Unsere Anlagen zum Tiefkühlen bieten folgende Abmessungen: 1.150 x 750 x 600 mm / 500 kg

 

 

Erfahren Sie in unserer interaktiven Standortübersicht, wo wir bei Härtha das Tiefkühlen von Stahl anbieten.

 

 

Sie wollen Ihre Bauteile bei uns Härten und Tiefkühlen lassen? Gerne kommen wir mit einem Angebot auf Sie zu. Verraten Sie uns zunächst bitte die Werkstoffbezeichnung, die Abmessungen sowie Gewicht und Stückzahl der zu behandelnden Werkstücke.

 

 

Bei der Magnetpulverrissprüfung wird das Werkstück zunächst magnetisiert. Dabei werden Feldlinien erzeugt, die parallel zur Werkstückoberfläche verlaufen. Risse an der Oberfläche bewirken, dass die Feldlinien austreten und nach der defekten Stelle wieder eintreten. Dadurch bilden sich magnetische Pole am Riss, die ein magnetisches Streufeld hervorrufen.

Während der Magnetisierung wird ein Pulver aus Eisenoxid, das mit fluoreszierenden Farbstoffteilchen versetzt ist, über das Werkstück gestreut bzw. mittels wässriger Suspension über das Bauteil gespült. Das Eisenpulver sammelt sich nun an den Magnetpolen der defekten Stellen. In einem dunklen Raum sind jetzt dank UV-Licht selbst feinste Risse gut erkennbar.

 

Das Verfahren eignet sich für Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche oder nah an der Oberfläche – es können verdeckte Risse bis ca. 1 mm Tiefe nachgewiesen werden. Es werden nur Risse erkannt, die quer zu den Feldlinien verlaufen. Defekte, die parallel zu den Feldlinien verlaufen, stören die Feldlinien nicht und es entsteht kein Streufeld.

 

Mittels unterschiedlicher Verfahren zur Magnetisierung können sowohl längs als auch quer zur Bauteiloberfläche Feldlinien erzeugt werden, um längs und quer liegende Risse zu prüfen. Diese Verfahren sind die Feld- und Stromdurchflutung sowie die kombinierte Magnetisierung. Sehr große Bauteile können in Teilbereichen magnetisiert werden. Die Anlagen zur Magnetisierung dürfen nicht von Menschen mit einem Herzschrittmacher bedient werden.

 

Stromdurchflutung

Bei der Stromdurchflutung wird ein Strom durch das Bauteil geschickt, der ein ringförmiges Magnetfeld rund um die Bauteiloberfläche erzeugt. Die Feldlinien verlaufen quer zur Bauteiloberfläche. Auf diese Weise können mittels Eisenpulver Risse in Längsrichtung erkannt werden.

 

Felddurchflutung

Bei der Felddurchflutung verläuft der Strom nicht durch das Bauteil selbst. Stattdessen wird das Bauteil in ein U-förmiges Eisenjoch eingespannt. An beiden Schenkeln des Jochs befinden sich elektrische Spulen. Auf diese Weise entsteht ein Magnetfeld in Längsrichtung zur Bauteiloberfläche und dank des Eisenpulvers werden Querrisse sichtbar.
 

Kombinierte Magnetisierung

Wenn die Rissorientierung nicht absehbar ist, können die Strom- und die Felddurchflutung nacheinander oder in Kombination parallel durchgeführt werden. Dazu wird der Prüfling gleichzeitig in ein Eisenjoch mit Spulen eingespannt und zusätzlich wird Strom durch das Werkstück gesendet. Diese Vorgehensweise ist besonders bei großen Stückzahlen sinnvoll.

 

Die Magnetpulverprüfung eignet sich grundsätzlich für alle magnetisierbaren Werkstoffe. Sie kommt zum Beispiel bei Sicherheitsteilen im Automobilbau zum Einsatz oder bei Schweißnähten an Rohrleitungen.

 

Die Fluxprüfung wird zur automatisierten Kontrolle einfacher Massenteilen, wie etwa Stangen oder Bolzen, genutzt. Komplexe Bauteile mit unregelmäßiger Geometrie, wie zum Beispiel Kurbelwellen, Federn oder Bremsscheiben, sind bei der Magnetpulverrissprüfung aber auch kein Problem. Gleiches gilt bis zu einem gewissen Grad für raue Oberflächen.

 

Hintergrund

Risse bilden sich bei der Herstellung, Bearbeitung und dem Einsatz von Stahl. Typische Vorgänge, die zur Rissbildung führen, sind beispielsweise Gießen, Walzen, Schweißen und Biegen. Bleibt die Rissbildung unbehandelt, wandert der Riss von der Oberfläche ins Innere des Bauteils und bedingt gegebenenfalls einen Bruch. Mittels Magnetpulverrissprüfung kann das Bauteil nach jedem Bearbeitungsschritt auf Risse überprüft werden.

 

 

Die Magnetpulverrissprüfung dient zur Qualitätssicherung von Werkstücken und bietet folgende Vorteile:

 

• Schnelles und günstiges Verfahren
• Reproduzierbar
• Zuverlässig gemäß DIN-Vorschriften
• Selbst feinste Risse und verdeckte Risse (dicht unterhalb der Oberfläche) werden gut sichtbar angezeigt
• Keine Oberflächenbehandlung notwendig
• Auch bei komplizierter Bauteilform und großen Größen anwendbar
• Stationär und mobil anwendbar

 

 

DIN EN ISO 9934-1 Zerstörungsfreie Prüfung – Magnetpulverprüfungen – Teil 1: Allgemeine Grundlagen

 

DIN EN ISO 17638 Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen – Magnetpulverprüfung von Schweißverbindungen

 

DIN EN ISO 1369 Gießereiwesen – Magnetpulverprüfung

 

DIN EN ISO10228-1 Zerstörungsfreie Prüfung von Schmiedestücken aus Stahl – Teil 1: Magnetpulverprüfung

 

DIN EN ISO 10839-5 Zerstörungsfreie Prüfung von Stahlrohren – Teil 5: Magnetpulverprüfung nahtloser und geschweißter ferromagnetischer Stahlrohre zum Nachweis von Oberflächenunvollkommenheiten

 

ASME Section V Article 7 & 25 Magnetic Particle Examination

 

ASME Section VIII

 

DIN 25435-2, Wiederkehrende Prüfungen der Komponenten des Primärkreises von Leichtwasserreaktoren – Teil 2: Magnetpulver- und Eindringprüfung

 

DIN EN 1330-7, Zerstörungsfreie Prüfung – Terminologie – Teil 7: Begriffe der Magnetpulverprüfung

 

DIN EN 1369, Gießereiwesen – Magnetpulverprüfung

 

DIN EN 10228-1, Zerstörungsfreie Prüfung von Schmiedestücken aus Stahl – Teil 1: Magnetpulverprüfung

 

DIN EN 10246-12, Zerstörungsfreie Prüfung von Stahlrohren – Teil 12: Magnetpulverprüfung nahtloser und geschweißter ferromagnetischer Stahlrohre zum Nachweis von Oberflächenfehlern

 

DIN EN 10246-18, Zerstörungsfreie Prüfung von Stahlrohren – Teil 18: Magnetpulverprüfung der Rohrenden nahtloser und geschweißter ferromagnetischer Stahlrohre zum Nachweis von Dopplungen

 

DIN EN ISO 3059, Zerstörungsfreie Prüfung – Eindringprüfung und Magnetpulverprüfung – Betrachtungsbedingungen

 

DIN EN ISO 9934-1, Zerstörungsfreie Prüfung – Magnetpulverprüfung – Teil 1: Allgemeine Grundlagen

 

DIN EN ISO 9934-2, Zerstörungsfreie Prüfung – Magnetpulverprüfung – Teil 2: Prüfmittel

 

DIN EN ISO 9934-3, Zerstörungsfreie Prüfung – Magnetpulverprüfung – Teil 3: Geräte

 

DIN EN ISO 17638, Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen – Magnetpulverprüfung

 

DIN EN ISO 23278, Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißverbindungen – Magnetpulverprüfung von Schweißverbindungen-Zulässigkeitsgrenzen

 

DIN CEN/TR 16638, Zerstörungsfreie Prüfung – Eindring- und Magnetpulverprüfung unter Anwendung von blauem Licht

 

 

In unserer interaktiven Standortübersicht erfahren Sie, welche Verfahren zur Prüfung und Metallverarbeitung wir bei Ihnen in der Nähe anbieten.

 

 

Sie sind an einer Magnetpulverrissprüfung interessiert? Unsere Spezialisten beraten Sie gerne über geeignete Prüfverfahren für Ihre Bauteile. Nennen Sie uns zunächst bitte die Werkstoffbezeichnung, die Abmessungen sowie das Gewicht und die Stückzahl der zu prüfenden Teile.

 

 

Das Reinigungsstrahlen eignet sich für unterschiedliche Anforderungen an die Oberflächenqualität metallischer Werkstücke, da die Korngrößen und Strahlmittel an das gewünschte Ergebnis angepasst werden. Auch der Druck ist individuell regelbar. Er liegt zumeist im Niederdruckbereich zwischen 0,5 bar und 5 bar.

 

Das Strahlmittel wird in einer Strahlkammer auf die Werkstückoberfläche geschleudert. Durch die hohe Geschwindigkeit werden beim harten Aufprall sämtliche Verschmutzungen auf dem Metall und Reste vorheriger Behandlungen entfernt.

 

Das Feinstrahlen ist häufig ein manueller Prozess. Beim Sandstrahlen werden in der Industrie hingegen zumeist CNC-gesteuerte Sandstrahlanlagen genutzt, um große Stückzahlen automatisiert bei gleichbleibenden Parametern verarbeiten zu können.

 

INFO:
Durch wachsende Anforderungen an industrielle Bauteile hat sich das Reinigungsstrahlen aus dem Sandstrahlen heraus entwickelt. Es wurde immer weiter verfeinert und eignet sich nun hervorragend, um Werkstücke von Rost, Lack und alten Schichten zu befreien sowie zur Glättung metallischer Oberflächen.

 

Das Reinigungsstrahlen bringt verschiedene Vorteile mit sich:

 

• Veredlung von Stählen, die bei einer Wärmebehandlung oder durch Fertigungsverfahren ihre Korrosionsfähigkeit verloren haben
• Umweltfreundlicher als Beizen
• Eignet sich für verschiedenste Werkstoffe
• Edle matte Optik
• Höhere Lebensdauer für Werkzeuge und Druckgussformen

 

 

Das Strahlmittel zum Reinigungsstrahlen richtet sich nach dem Einsatzbereich und der Beschaffenheit des Bauteils. Für Edelstahl eignet sich beispielsweise der eher weiche und ferritfreie Korund. Für dickwandige Werkstücke kann hingegen ein grobes Strahlmittel sinnvoll sein.

 

Es lässt sich folgende Einteilung vornehmen:

 

• Glasperlen zum Glätten und Verhärten von Oberflächen sowie zum Lösen von Zugspannungen an Schweißnähten
• Hartguss zur Lackentfernung
• Steelgrit zum Entrosten
• Steelshot zum Abtragen von Schichten
• Korund zum Entzundern und zur Reinigung stark verunreinigter Oberflächen

 

 

Einsatzmöglichkeiten

Reinigungsstrahlen wird unter anderem zum Entschichten, Entzundern, Entrosten und Glätten verwendet. Diese Schritte sind Bestandteil wichtiger Verfahren in der Metallverarbeitung. Zudem können unterschiedlichste Werkstoffe reinigungsgestrahlt werden, darunter Aluminium, Titan, Edelstahl und Buntmetalle.

 

Entsprechend kommt das Reinigungsstrahlen in den unterschiedlichsten Branchen zum Einsatz, beispielsweise in der Medizintechnik und Elektronik sowie in der Automotive- und Möbelindustrie.

 

Da das Feinstrahlen sehr filigran und präzise ausgeführt werden kann, wird es auch für Gravuren genutzt.

 

 

Maximale Werkstückgröße: 1.350 x 900 x 600 mm / 200 kg

 

 

Sie möchten Reinigungsstrahlen für Ihre Bauteile beauftragen? Wir freuen uns darauf, Ihnen ein Angebot zu unterbreiten. Zunächst benötigen wir folgende Angaben:

 

• Werkstoffbezeichnung
• Gewicht
• Abmessungen
• Stückzahl

 

 

Die Härterei Härtha ist an verschiedenen Standorten in Deutschland, Italien und den Niederlanden vertreten. Erfahren Sie in unserer interaktiven Standortübersicht, wo Sie in Ihrer Nähe Reinigungsstrahlen lassen können.

 

 

Mittels unterschiedlicher Verfahren zur Materialanalyse können diverse Werkstoffe untersucht werden. Bei Härtha nutzen wir die optische Emissionsspektroskopie zur Analyse von Werkstoffen auf Eisenbasis.

 

Die Metallanalyse kann dabei folgende Funktionen erfüllen:

• Identifizierung unbekannter Werkstoffsorten
• Prüfung der Lieferqualität eines Werkstoffs
• Prüfung eines Werkstoffs auf DIN-Spezifikation
• Ermittlung von Gründen für zu hohen Verschleiß
• Bestimmung der Materialqualität
• Ausschluss einer Materialverwechslung

 

Optische Emissionsspektroskopie (OES)

Die optische Emissionsspektroskopie wird auch als Bogen-Funken-OES oder Funken-OES bezeichnet. Sie wird zur Bestimmung von Stahlsorten eingesetzt und mittels OES- Spektrometer, auch Funkenspektrometer, durchgeführt. Das Gerät stellt das Emissionsspektrum chemischer Stoffe dar.

 

Sobald ein Werkstoff oder ein Bauteil den Funkenstand durchläuft, kommt es zur Bogen- oder Funkenentladung. Durch den Kontakt zwischen Funken und Material verdampft das Probenmaterial. Die dabei freigesetzten Atome und Ionen werden zur Strahlung angeregt. Diese emittierte Strahlung wird über optische Systeme geleitet und in ihre spektralen Komponenten zerlegt.

 

Dadurch ergeben sich unterschiedlich lange Lichtwellen, die für die einzelnen Elemente typisch sind. Durch das Messen dieser unterschiedlich langen Wellen können die in einem Werkstoff enthaltenen Elemente beziehungsweise Inhaltsstoffe eindeutig identifiziert und quantifiziert werden.

 

Stationäre und mobile Geräte

Für die Materialanalyse stehen sowohl stationäre als auch mobile Geräte zur Verfügung. Bei Härtha nutzen wir beide Gerätetypen. Somit können wir flexibel reagieren, aber auch die exakte Analyse großer und sperriger Werkstücke ist kein Problem.

 

Kosten der Materialanalyse

Welche Kosten für eine Materialanalyse anfallen, hängt von der Art der Analyse ab und vom Werkstück, das überprüft werden soll. Bei einer Metallanalyse mittels OES-Spektrometer ist die Anzahl der Messstellen ausschlaggebend für die Kosten.

 

 

Ein wichtiger Vorteil der Materialanalyse ist die Schnelligkeit des Verfahrens. Als zerstörungsfreies Prüfverfahren hat die Materialanalyse zudem keinen Einfluss auf die Beschaffenheit des Werkstücks.

 

Die genaue Kenntnis der Werkstoffbeschaffenheit erlaubt die Einhaltung gesetzlicher Prüf- und Sicherheitsanforderungen sowie eine effiziente Ressourcennutzung durch Instandsetzung von Bauteilen. Daraus folgen Kosteneinsparungen gegenüber einer Neuanschaffung.

 

 

Die Materialanalyse kann bei verschiedenen Verfahren zur Metallverarbeitung zum Einsatz kommen. In unserer interaktiven Standortübersicht erfahren Sie, wo wir welche Verfahren anbieten.

 

 
Die Härteprüfung ist ein Tiefendifferenzverfahren, bei dem der Widerstand des Werkstoffs gegen eine dauerhafte Verformung gemessen wird. Dazu wird ein Eindringkörper mit einer bestimmten Prüfkraft auf den Werkstoff gedrückt. Anschließend wird die entstandene Eindringtiefe bzw. der bleibende Eindruck des Prüfkörpers gemessen und der Härtewert des Metalls berechnet.
 
Die unterschiedlichen Arten der Härteprüfung unterschieden sich zum einen nach der Form und dem Material des Eindringkörpers. Dieser ist in der Regel aus Stahl, Hartmetall oder Diamant und pyramiden-, kegel- oder kugelförmig. Zudem wird nach Größe und der Art der Belastung unterschieden. Es gibt die statische Prüfung mit gleichbleibender Belastung und die dynamische Prüfung mit schlagartiger Belastung.
 

Am weitesten verbreitet sind die genormten Härteprüfverfahren gemäß Rockwell, Vickers und Brinell. Die Verwendung dieser Normverfahren ermöglicht international einheitliche und vergleichbare Messwerte.
 

Härteprüfung nach Rockwell

Rockwell bietet ein schnelles Verfahren zur Härteprüfung von Metallen, bei dem die Werte direkt ablesbar sind. Es eignet sich in erster Linie als Schnelltest und für große Werkstoffproben, aber wird auch für gründlichere Prüfungen wie den Stirnabschreckversuch nach Jominy genutzt.
Bei der Härteprüfung nach Rockwell wird ein Diamantkegel als Eindringkörper in den Werkstoff gedrückt – zunächst mit einer Vorkraft, um Fehler wegen unsauberer Oberflächen zu vermeiden, und dann mit der Prüfkraft. Aus der daraus resultierenden Eindringtiefe ergibt sich die Rockwell-Härte.
Die Maßeinheiten HR und HRC sind gebräuchlich. HR steht für Hardness/Härte Rockwell und C für Cone – mit HRC werden neben dem Verfahren also auch der Prüfkörper und die Härteskala angegeben.

 

Härteprüfung nach Vickers

Die Vickers Härteprüfung eignet sich grundsätzlich für alle festen Werkstoffe und findet ebenfalls in der Metallindustrie ihre Verwendung, zum Beispiel zur Kontrolle von Schweißnähten und Randschichten. Sie kann sowohl im Makro- als auch im Mikrobereich eingesetzt werden, wenn die Oberfläche plan geschliffen ist.
Bei der Härteprüfung nach Vickers wird eine symmetrische Diamantpyramide als Prüfkörper verwendet, die unter Aufwendung der Prüfkraft einen Eindruck im Werkstoff hinterlässt. Die Diagonalen dieses Eindrucks werden optisch vermessen und dienen zur Ermittlung der Vickers-Härte (HV).

Härteprüfung nach Knoop

Die Härteprüfung nach Knoop wird vor allem bei spröden Werkstoffen wie Keramik und für Beschichtungen eingesetzt. Ein asymmetrischer pyramidenförmiger Diamant dient als Prüfkörper, der mit wenig Kraft auf den Werkstoff drückt, um Rissbildung zu vermeiden und das Eindringen in dünne Schichten zu ermöglichen. Die Knoop-Härte (HK) ergibt sich aus der optischen Vermessung der langen Diagonalen.

Härteprüfung nach Brinell

Die älteste gebräuchliche Methode zur Härteprüfung ist das Brinell-Verfahren. Es wurde bereits 1900 von Johan August Brinell entwickelt. Die Härteprüfung nach Brinell eignet sich für Werkstoffe mit inhomogener oder grober Kornverteilung und für große Proben, da bei diesem Prüfverfahren ein eher größerer Eindruck entsteht. Als Eindringkörper wird eine Kugel aus Wolframkarbid genutzt. Entsprechend wird die Maßeinheit HBW (Härte Brinell Wolframkarbidkugel) abgekürzt.

 
Welche der vier Methoden zur Härteprüfung eingesetzt wird, hängt vor allem von der Werkstoffsorte, der Härte und den Behandlungen des Werkstücks ab sowie von der Homogenität des Gefüges, aber auch von der Größe des Bauteils.
 
Wichtig ist, dass der zu prüfende Materialausschnitt repräsentativ für das gesamte Werkstück ist. Bei einem sehr heterogenen Gefüge muss der Prüfbereich entsprechend groß ausfallen.
 
Zudem können Normen einen Einfluss auf die Wahl der Härteprüfung haben sowie die Anzahl der Proben und die notwendige Genauigkeit des Prüfergebnisses.
 

 
Je nach Härteprüfung ergibt sich die Angabe der Härte aus unterschiedlichen Parametern. Neben der Unterscheidung nach statischer und dynamischer Härteprüfung, unterteilt man die statischen Verfahren zusätzlich in Tiefenmessverfahren und optische Messverfahren.
 

Dynamische Härteprüfung

Bei dynamischen Härteprüfungen wird die Krafteinwirkung des Prüfkörpers schlagartig ausgeführt. Bei der Leeb-Rückprallmethode (ISO 16589) wird beispielsweise eine Kugel auf das zu prüfende Material geschossen und anschließend die Höhe des Rückpralls gemessen.
 
Ein weiteres Beispiel ist das UCI-Verfahren (DIN 50159-1), kurz für Ultrasonic Contact Impedance. Hierbei wird die Resonanzverschiebung eines Ultraschallschwingstabs gemessen, die sich beim Kontakt des Prüfkörpers mit der Materialoberfläche ergibt.
 

Tiefenmessverfahren

Das Rockwell-Verfahren (HR) ist ein nach ISO 6508 genormtes Tiefenmessverfahren. Auch Brinell (HBT) und Vickers (HVT) können nach Tiefe gemessen werden. Diese Verfahren sind aber nicht genormt. Allen Verfahren ist gemein, dass die Eindringtiefe des Prüfkörpers gemessen wird.
 

Optische Messverfahren

Brinell (ISO 6506), Knoop (ISO 4545) und Vickers (ISO 6507) messen standardisiert und genormt mittels optischen Messverfahrens. Dabei wird die Eindrucksgröße gemessen, die der Prüfkörper im Material hinterlässt. Mithilfe einer Formel wird dann die Härte berechnet.
 

Die Prüfkraft beschreibt bei der Härteprüfung die Kraft, mit welcher der Eindringkörper auf das zu prüfende Material einwirkt. Dabei gilt, je größer der verbleibende Eindruck im Material, desto höher die Messgenauigkeit. Zum Prüfen sollte also immer die höchstzulässige Prüfkraft verwendet werden.

Prüfkräfte werden offiziell in Newton (N) angegeben, intern aber gerne in Gramm-Force (gf), Kilogramm-Force (kgf) oder Pond (p) gemessen. 1 kgf entspricht dabei 1.000 p bzw. 9,81 N. Oberhalb von 1 kgf spricht man von der Makrohärteprüfung, darunter von der Mikrohärteprüfung.
 

 
Nur eine ordnungsgemäße Vorgehensweise gewährleistet die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit von Härteprüfungen. Grundsätzlich gilt, dass bei geringerer Prüfkraft in der Regel mehr Parameter für ein exaktes Ergebnis beachtet werden müssen. Folgende Faktoren sind zu berücksichtigen:
 

• Eine kontrollierte Umgebung (Temperatur, Feuchtigkeit, Vibrationen etc.)
• Kalibrierung des Prüfgeräts
• Keine Verschmutzungen auf dem Material oder Prüfgerät
• Das Prüfgerät muss horizontal und der Prüfkörper senkrecht zur Materialoberfläche ausgerichtet sein
• Die Materialprobe muss stabil fixiert sein
• Bei optischen Messverfahren sind konstante Lichtverhältnisse wichtig

 

Um eine Härteprüfung vornehmen zu können, muss in vielen Fällen eine Oberflächenpräparation erfolgen. Das kann durch chemische, elektrochemische oder mechanische Verfahren erfolgen. Wichtig ist, dass die Eigenschaften der zu prüfenden Materialoberfläche unverändert bleiben.

Die Qualität der Oberflächenpräparation hat direkten Einfluss auf die Genauigkeit des Prüfergebnisses. Welches Verfahren sich eignet, ist abhängig vom Zustand der Materialoberfläche und von der Art der Härteprüfung bzw. vom genutzten Eindringkörper und der Prüfkraft.

Bei der Makrohärteprüfung (Prüfkraft über 1 kgf) muss nicht zwingend eine Präparation vorgenommen werden. Hier reicht meist ein Feinschliff. Bei einer Mikrohärteprüfung (Prüfkraft unter 1 kgf) muss die Oberfläche hingegen mechanisch oder mittels Elektrolyse poliert werden. Ziel ist eine deutlich sichtbare Kante zur optischen Vermessung des Eindrucks.
 

Verformungen bei der Präparation

Bei der Probenentnahme können Verformungen entstehen, die poliert werden müssen – je nach geplanter Prüfkraft mit einer Genauigkeit von 6, 3 μm bis 1 μm. Je geringer die Prüfkraft, desto weniger Verformungen dürfen vorliegen. Unter 300 gf muss die Oberfläche frei von Verformungen oder Schädigungen sein.
 
Je nach geplanter Härteprüfung sind folgende Schritte zur Oberflächenvorbereitung notwendig:
 

Härteprüfverfahren	Oberflächenvorbereitung
Rockwell (Makrohärteprüfung)	Keine Oberflächenpräparation, Schleifen
Brinell (Makrohärteprüfung)	Schleifen, Polieren oder Läppen
Vickers (Makrohärteprüfung)	Schleifen
Vickers (Mikrohärteprüfung)	Mechanisch Polieren, Elektropolieren
Knoop (Mikrohärteprüfung)	Hochglanzpolieren, Elektropolieren

 

Die Härteprüfung spielt eine große Rolle in der Qualitätssicherung verschiedenster Branchen, da sie oft nahezu zerstörungsfrei vorgenommen werden kann.

Besonders in der Metallindustrie wird sie häufig eingesetzt, um beispielsweise Schweißnähte zu kontrollieren oder den Erfolg von Wärmebehandlungen und Oberflächenveredelungen zu prüfen. Zudem spielt die Härteprüfung bei der Verwechslungsprüfung (PMI) von Werkstoffen eine Rolle.

 

 

 
Härteprüfungen setzen wir bei Härtha an allen Standorten zur Qualitätssicherung ein. In unserer Standortübersicht erfahren Sie außerdem, welche Verfahren zur Metallverarbeitung wir in Ihrer Nähe anbieten.
 

 

Die Probenpräparation ist fester Bestandteil der Metallographie und Grundlage für die mikroskopische Untersuchung fester Werkstoffe. Die Probenpräparation umfasst mehrere Schritte, mit verschiedenen Verfahren zur Auswahl. Damit die Probe nicht verfälscht wird und die Ausgangseigenschaften erhalten bleiben, ist zu jederzeit die richtige Vorgehensweise ausschlaggebend.

 

Das geeignete metallographische Verfahren

Für jeden Schritt der Probenpräparation müssen passende chemische und physikalische Verfahren sowie geeignetes Verbrauchsmaterial ausgewählt werden. Fundiertes Physik- und Chemiewissen sind eine Grundvoraussetzung für jeden Metallographen oder Werkstoffprüfer.

 

Die Entscheidung für die richtigen Präparationsverfahren richtet sich nach den Werkstückkenndaten. Diese umfassen im Wesentlichen die Beschaffenheit des Werkstücks, die Werkstoffsorte und die Behandlungen, denen das Werkstück unterzogen wurde.

 

Zum Beispiel eignet sich Nasstrennschleifen für Werkstücke aus Titan und Vakuuminfiltration für besonders poröse Werkstoffe. Die Einteilung nach Werkstoffgruppen hilft bei der Auswahl passender Verfahren.

 

Präparationsschritte im Überblick

Präparationsschritt	Mögliche Verfahrensweisen
Probenentnahme	Trennen
	Sägen
	Nasstrennen
Probenfixierung	Warmeinbetten
	Kalteinbetten
	Vakuuminfiltrieren
Schleifen	Manuell
	Halbautomatisch
	Vollautomatisch
Polieren	Manuell
	Halbautomatisch
	Vollautomatisch
	Elektrolyse
Ätzen	Tauchen
	Farbätzen

 

Mögliche Fehler und Qualitätskontrolle

Bei jedem Schritt der Probenpräparation können Fehler auftreten, die mit einer gezielten Qualitätskontrolle geprüft werden müssen. Nur wenn keine Fehler erkannt werden, kann der nächste Schritt folgen. Zu den Fehlern gehören unter anderem:

• Verformung
• Rissbildung
• Ausbrüche
• Änderungen in der Gefügestruktur
• Ablösen von Schichten
• Verschmieren
• Kratzer und Riefen
• Herauslösen von Phasen
• Überätzungen

 

 

 

 

Sobald die Probe erfolgreich vorbereitet wurde, folgt die eigentliche Analyse. Dazu wird das Gefüge unter dem Digitalmikroskop betrachtet. Das gewünschte Gefüge muss nicht zwingend in höchster Qualität vorliegen. Je nach Anwendung des Werkstücks wird eine hinreichende Qualität bestimmt.

 

 

Die Metallographie wird zur Qualitätssicherung in der gesamten Metallindustrie eingesetzt. Die Anwendungsbereiche umfassen zum Beispiel:

 

• Ermittlung von Schichtdicken
• Gefügeanalyse
• Verfahrensprüfungen (z.B. Wärmebehandlungen)
• Kontrolle der Kornverteilung bei Schäden
• Überwachung von Serienteilen
• Prüfung von Halbzeugen und Gussteilen
• Beurteilung von Schweißnähten

 

 

Ein Werkstück soll nach der Aufkohlung metallographisch untersucht werden. Die Zeichnungsvorschrift gibt die Aufkohlungstiefe an und dass kein Restaustenit enthalten sein soll. Diese Werte müssen nun geprüft werden.

 

Während der gesamten Probenpräparation ist die richtige Temperatur essenziell. Zunächst folgt die Probenanforderung. Wasserkühlung verhindert beim Trennvorgang, dass die Probe durch Wärmeentwicklung beeinträchtigt wird.

 

Nun folgt das Kalteinbetten oder Warmeinbetten. Da beim Kalteinbetten die Gefahr der Spaltbildung größer ist, erfolgt in diesem Beispiel ein Warmeinbetten mit einem Warmeinbettmittel, das schon bei 150 °C eingesetzt werden kann. Die Temperatur beim Warmeinbetten darf keinesfalls 180 °C überschreiten, weil sonst eventuell enthaltener Restaustenit gegebenenfalls in Martensit umgewandelt würde. Damit wäre die Probe fälschlicherweise in Ordnung, obwohl das für das Bauteil gar nicht zutrifft.

 

Ist die Qualitätskontrolle zufriedenstellend, folgt jetzt das Schleifen und Polieren. Die aufgekohlte Zone wird dann durch Anätzen sichtbar gemacht. Eine Mikrohärteprüfung kontrolliert abschließend die Tiefe der Aufkohlung gemäß DIN-Vorschrift.

 

 

 

Die Metallographie bieten wir bei der Härterei Härtha zur Qualitätssicherung unserer metallverarbeitenden Verfahren an. In unserer Standortübersicht erfahren Sie, welche Verfahren wir jeweils wo anbieten.