Härteprüfer | Härteprüfgeräte

Die Härte eines Werkstoffes bzw. die Härteprüfung ist ein wesentliches Merkmal des Verschleißschutzes und weiterer Anforderungen. Martens definiert diese mit: "Härte ist der mechanische Widerstand, den ein Werkstoff der mechanischen Eindringung eines anderen Körpers entgegensetzt".

In modernen, qualitätsorientierten Unternehmen ist die Ermittlung der Härte und Überwachung der Güte eine unabdingbare Qualitätssicherungsmaßnahme. Durch die Messung der Härte können Rückschlüsse / Prognosen auf das Verschleißverhalten eines Werkstoffs getroffen werden. So müssen z. B. Stanzwerkzeuge eine hohe Härte aufweisen damit diese nicht vorzeitig abstumpfen. Dies gilt für das Stanzen von Blech aber auch für z. B. Kunststoff, Leder, Gummi und eine Vielzahl andere zu stanzende Werkstoffe.
Auch sind bei zerspanenden Prozessen Kenntnisse über die Härte der Fräser und den zu verarbeiteten Werkstoffen wichtig. Nur wenn die Härte ermittelt wird kann der QS-Prozess / Fertigungsprozess optimal geplant werden um eine Abweichung zu definierten Toleranzen frühzeitig zu erkennen. Um die Härte eines Werkstoffes zu ermitteln werden nachfolgend beschriebene / angebotene Härteprüfer genutzt (Schwerpunkt Metall - Härteprüfer):

Härteprüfer: Im Jahr 1900 wurde der erste industriell nutzbare (Brinell-) Härteprüfer entwickelt und vorgestellt. Bereits frühzeitig zu Anfang der Industrialisierung erkannte man wie wichtig die Messung der Härte des Werkstoffes für die Qualität und Verwendbarkeit des Produkts war. Das Prinzip der Härteprüfung ist im Grunde genommen immer gleich: Ein Eindringkörper (unterschiedliche Geometrien / Verfahren) wird mit definierter Kraft beaufschlagt. Je nach Härte (Widerstand gegen das Eindringen) entsteht ein bleibender Härteprüfeindruck (Ausnahme Gummi-Härteprüfung). Die Größe des Eindrucks ist abhängig von der Härte des Werkstoffs. Um die Härte zu ermitteln wird dessen Größe nachträglich oder der Tiefungsweg während dem Prüfauflauf gemessen. Bei den optischen Härteprüfverfahren (Brinell, Vickers, Knoop) werden die Diagonalen des bleibenden Härteprüfeindrucks ermittelt. Bei den Härteprüfverfahren auf Basis der Eindringtiefenmessung (Rockwell, Shore, Kugeldruckhärte) erfolgt eine Tiefenmessung / Tiefendifferenzmessung während dem Prüfablauf.

Härteprüfer haben einen langen Weg der Entwicklung hinter sich. Das erste industriell nutzbare Verfahren nach Brinell verwendete eine Stahlkugel als Eindringkörper. Diese wurde anfangs mit einer Messlupe, aktuell mit gering vergrößernder Mikroskop-Technik vermessen. Da der Stahl einer Brinell-Kugel nur begrenzt hart sein kann (heute aus Wolfram-Karbid) wurde 1925, in Anlehnung an dieses Verfahren, die Härteprüfmethode Vickers (benannt nach der Vickers - Werft in England) entwickelt. Bei diesem Härteprüfverfahren wird in dem Härteprüfer ein synthetischer Diamant in Form einer Pyramide verbaut. Der Härteprüfeindruck ist in diesem Fall quadratisch. Die Härte wird aus dem Mittelwert der Diagonalen-Spitzen des Quadrats errechnet. Das Härteprüfverfahren nach Vickers ist das am universellsten einsetzbare Härteprüfverfahren (ab z.B. 1 gf bis zu 125 kgf Prüfkraft). Entsprechend klein sind die Härteprüfeindrücke. Für deren Vermessung sind hohe Vergrößerungen erforderlich (< 1.000-fach).
Für die Messung nach Rockwell ist ein Wegmessverfahren erforderlich. Dies ermittelt das Eindringen des Eindringkörpers hochauflösend  - bei einem modernen Härteprüfer mit einer Auflösung von >0,1 µm.

Als erstes Messmittel für die Härteprüfung nach Brinell wurde eine Messlupe genutzt. Für das Verfahren Vickers verwendete man anfangs konventionelle Mikroskope. Für die Tiefenmessung nach Rockwell wurden bis zum Ende des 20. Jahrhunderts Zeigermessuhren eingesetzt. Anfang des 20. Jahrhunderts wurden die ersten Härteprüfer mit integrierten Messsystemen entwickelt. Dabei verwendete man bei einem Härteprüfer für die Verfahren Brinell und Vickers (Vickers mit Prüflasten >3 kp) das Prinzip eines Profilprojektors: Der beleuchtete Härteprüfeindruck wird auf die Rückseite einer Mattscheibe projiziert und kann mittels Lineal oder digitalem Maßstab vermessen werden.
Zu Beginn des 21. Jahrhunderts setzten sich elektronische Härteprüfer mit automatischen Prüfablauf, integrierter Mikroskop-Technik, integrierter Videokamera (Objektiv + Übersichtskamera) und elektronischen Tiefenmess-Sensoren durch. Heute ist ein Härteprüfer ohne Elektronik nebst Software kaum noch denkbar und wird nur vereinzelt angeboten. Unter anderem auch da ein moderner Härteprüfer in der Lage ist den Messwert zu speichern, ein Prüfzeugnis zu drucken und den Messwert zu exportieren. Neben der Rationalisierung der Härteprüfung (bis hin zum Vollautomaten der Härteprüf-Sequenzen ohne Bedienereingriff durchführt) wird ein elektronischer Härteprüfer angeschafft um Fehler durch einen Bedienereinfluss zu minimieren.
Weitere Info zu den Messverfahren und Wissen zu diesem Thema finden Sie hier