Einfluß der Belastungsgeschwindigkeit bei der Härteprüfung by Ramaswamy Lakshmanan

By Ramaswamy Lakshmanan

1m Schrifttum wird zwischen physikalischer und technischer Harte IItter schieden. Der physikal ische Hartebegriff geht auf H. Hertz 1) 2) IXld F. Auerbach three) zUrUck, wonach Harte diejenige Belastung ist, bei der eine eben sichtbare Deformation an dem zu prUfenden Kerper erkennbar wird. Hingegen bedient guy sich in der Technik der Definition der Harte nal h A. Martens 4), derzufolge guy unter Harte den Widerstand versteht, de'l ein Kerper dem Eindringen eines anderen Kerpers unter meBbarer plastischer Verformung entgegensetzt. Diese Definition ist genau gerlOmmen unzulanglich, wenn guy beri. icksich tigt, daB der Eindringwiderstand eines Werkstoffes von verschiedenen anderen Werkstoffeigenschaften wie Elastizitat, Plastizitat und Visko- tat mitbeeinfluBt wird. Die technische Harte ist somit keine physikalisch eindeutig definierte Werkstoffeigenschaft 5)6)7) Dennoch weist die bei ferritischem Stahl empirisch gefundene Proportionalitat zwischen der Harte nach dem Brinellschen Verfahren und der Zugfestigkeit auf eine Vergleich barkeit der FI iel3vorgange bei beiden PrQfverfahren hin, additionally auf die Meg lichkeit eines zahienmaBigen Bildes des Formanderungswiderstandes eines Werkstoffes eight) Demzufolge sind al Ie Verfahren zur Bestimmung der Festig keit gleichzeitig auch geeignet, Vergleichswerte fur die mittlere Harte zu liefern, da sie nicht nur die Oberflachenharte erfassen, sondern auch die Harte im Inneren des Werkstoffs. Von diesem Standpunkt aus kann etas Spannung-Dehnung-Schaubild, das guy bei einem Zugversuch erhalt, auch als Vergleichskurve fur die Harte herangezogen werden.

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Dieser durch die gegenlaufigen Effekte bewirkte niedrigere Impuls des Eindringkorpers bedeutet, daB die Summe der Impulse im FOhrungsstift und Bolzen hoher als im Idealfall sein muB; das bedeutet auch, daB die Endgeschwindigkeiten nicht viel niedriger als im theoretischen Fall liegen. FOr den zweiten StaB ist der Impuls 12 gem aus den Oszillogrammen gleich 0,0657 kps • D ieser Wert Jiegt nur um etwa 7 Wert von 12 = % unter dem berechneten 0,0708 kps • Aus diesem Ergebnis ist zu ersehen, daB auch der elastische StaB zwischen Bolzen und FOhrungsstift gestort ablauft und daB der FOhrungsstift nicht seine volle Geschwindigkeit (7990 mm/s) erreicht.

In anderen Beispielen dar HarteprLifung ist dieses Verhaltnis dar Krafte jedoch wesentlich anders. Die HarteprOfung nach Brinell wird Oblicherwe i se nach DIN 50 351 durchgefOhrt. Die Berechnungen von A. K ri sch 49) 50) gelten fOr den Fall, daB die Gewichte nur durch die Widerstandskraft der - 48 Probe gebremst werden und nicht mit einer zusatzl ichen Bremse. Die Probe I iegt nach dem Ansatz auf einer starren Unterlage. Die Berechnungen wurden mit den folgenden Ansatzen durchgefGhrt: Kugeldurchmesser D = 10 mm, E i ndr i ngkerpermasse = m1 2 0,306 kps /mm (m 1g 3000 kp), Unterlagenmasse (KraftmeBdose + Probe) M = m 2 + m3 = 0,340' 10 -4 2 kps /mm (Mg = 0,334 kp), Anfangsgeschwindi gkeit v o = 0, 1, 10, 100 mm/s, Federkonstante der KraftmeBdose c3 = 22 700 kp/mm, Harte 100, 200, 300, 400 kp/mm 2 • Die Bestimmung der KraftmeBdosenmasse ist schwierig, da nicht einfach zu ermitteln ist, welche Masse amVerformungsvorgang beteiligt ist.

Da die Impulsanteile der ersten beiden Wellen zunehmen, muB der Impuls fUr den dritten StoB abnehmen. Dies wird von der Kurve bestatigt. Da die Fehler bei der Impulsbestimmung Dber die verschiedenen Versuchsreihen konstant bleiben, ist die Tendenz der Impulsanderungen mit der Harte zuverlassig. Es ist auffallend, daB die Impulse fUr den ersten und zweiten StoB ahnI iche GroBenordnungen haben und trotzdem die gemessenen Krafte sich deutlich voneinander unterscheiden. Dies ist erklarlich, weil die Zeiten von Null bis Maximum fUr die zweite Welle kDrzer sind als fur die erste, und bei ungefahr gleichbleibendem Wert J P dt muB P zunehmen.

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