DIN 50158-2-2008 Metallic materials - Hardness testing with portable measuring instruments operating with electrical penetration depth - Part 2 Verification and calibration of the .pdf

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1、April 2008DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 8DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 77.040.10!$I?“1386128www.din.deDDIN 50158-2Met

2、allische Werkstoffe Hrteprfung mit tragbaren Hrteprfgerten, die mit elektrischerEindringtiefenmessung arbeiten Teil 2: Prfung und Kalibrierung der HrteprfgerteMetallic materials Hardness testing with portable measuring instruments operating with electrical penetrationdepth Part 2: Verification and c

3、alibration of the testing devicesMatriaux mtalliques Essai de duret avec des appareils de mesure portables qui travaillent avec la mesuredu profondeur de pntration lctrique Partie 2: Vrification et talonnage des appareils dessaiAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth

4、.deGesamtumfang 12 SeitenDIN 50158-2:2008-04 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 Einleitung 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen. 4 3 Allgemeine Bedingungen. 4 4 Bezeichnung 4 5 Direkte Kalibrierung . 5 6 Indirekte Prfung 5 7 Zeitabstnde zwischen den Prfungen und Kalibrierungen 7 8 Prfzeugnis/Kal

5、ibrierschein 7 Anhang A (informativ) Messunsicherheit der Kalibrierergebnisse des Hrteprfgertes . 8 Literaturhinweise . 12 DIN 50158-2:2008-04 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitskreis Normung portabler Hrteprfverfahren“ des Arbeitsausschusses NA 062-01-41 AA erarbeitet. DIN 50158, Metallisch

6、e Werkstoffe Hrteprfung mit tragbaren Hrteprfgerten, die mit elektrischer Eindringtiefenmessung arbeiten besteht aus: Teil 1: Prfverfahren Teil 2: Prfung und Kalibrierung der Hrteprfgerte Einleitung Tragbare Hrteprfgerte sollen die Hrteprfungen an Proben erlauben, die zu gro oder zu schwer sind, um

7、sie auf ortsfesten Hrteprfmaschinen zu prfen. Da die klassischen Hrteprfverfahren wie Rockwell, Vickers, Brinell u. a. in tragbaren Gerten nicht oder nur schwer realisierbar sind, haben verschiedene Hersteller versucht, in Anlehnung an die klassischen Verfahren neue Prfverfahren zu entwickeln, die a

8、uch in tragbaren Gerten verwendbar sind. Leider bedeutet die Entwicklung jedes neuen Prfverfahrens im Prinzip auch die Einfhrung einer neuen Hrteskala. Wenn diese Gerte die gemessenen Hrtewerte in den gngigen Skalen wie Rockwell, Vickers oder Brinell angeben sollen, mssen sie eine Umwertung durchfhr

9、en. Solche Hrtewerte sind dann keine wirklichen Rockwell-, Vickers- oder Brinellwerte, weil sie nicht mit den genormten Rockwell-, Vickers- oder Brinell-Verfahren bestimmt worden sind. Bei Messungen mit tragbaren Hrteprfgrten werden die Gerte in den meisten Fllen von Hand an der Probe festgehalten.

10、Dabei knnen je nach der Erfahrung des Prfers zustzliche Bedienungsfehler in das Prfergebnis einflieen. DIN 50158-2:2008-04 4 1 Anwendungsbereich Dieser Teil von DIN 50158 legt das Verfahren fr die Kalibrierung und Prfung von tragbaren Hrteprfgerte mit elektrischer Eindringtiefenmessung nach DIN 5015

11、8-1 fest. Diese Norm legt ein direktes und indirektes Prfverfahren, das fr die Ermittlung der Abweichung und der Wiederholprzision des Prfgerts geeignet ist, fest. Das indirekte Prfverfahren kann fr die regelmige Routineberprfung beim Anwender eingesetzt werden. ANMERKUNG Die mit den Gerten nach die

12、ser Norm bestimmten Hrtewerte bilden keine eigene Hrteskala. Die ermittelten Hrtewerte werden den bestehenden Hrteskalen nach Vickers (DIN EN ISO 6507) und Rockwell (DIN EN ISO 6508) zugeordnet. Die Hrteskalen nach HR und HV ermitteln die Hrtewerte mit anderen Eindringkrperformen, anderen Prfkrften

13、und einem anderen Messprinzip. Daher knnen die nach dem in dieser Norm beschriebenen Messprinzip ermittelten Mess-werte nur ber entsprechende Referenzkurven oder empirische Beziehungen den entsprechenden Skalen fr HR und HV zugeordnet werden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokument

14、e sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 50158-1, Metallische Werkstoffe Hrteprfung mit tragba

15、ren Hrteprfgerten, die mit elektrischer Eindringtiefenmessung arbeiten Teil 1: Prfverfahren DIN EN ISO 376, Metallische Werkstoffe Kalibrierung der Kraftmessgerte fr die Prfung von Prf-maschinen mit einachsiger Beanspruchung DIN EN ISO 6507-3, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach Vickers Teil 3: K

16、alibrierung von Hrte-vergleichsplatten 3 Allgemeine Bedingungen Vor der Prfung und Kalibrierung des Hrteprfgertes muss sichergestellt sein, dass das Gert ent-sprechend der Betriebsanleitung aufgebaut ist. Die Prfung und Kalibrierung muss an einem Ort durchgefhrt werden, der frei von Erschtterungen u

17、nd starken elektrischen oder magnetischen Feldern ist. Der Eindringkrper muss unbeschdigt sein. Die Halterung des Eindringkrpers muss sich reibungsarm im Messkopf bewegen. 4 Bezeichnung Bezeichnung der Kalibrierung des tragbaren Hrteprfgertes: Kalibrierung DIN 50158-2 DIN 50158-2:2008-04 5 5 Direkte

18、 Kalibrierung 5.1 Kalibrierung der Prfkraft 5.1.1 Zur Bestimmung der Prfkraft sollte der Messkopf in ein Stativ eingespannt werden, das es erlaubt, die Prfkraft ber die Prfzeit konstant zu halten. 5.1.2 Die zu kalibrierenden Prfkrfte betragen 10 N, 20 N, 50 N und 100 N. Jede Prfkraft ist dreimal zu

19、messen, wobei die Abweichungen 3 % betragen mssen. 5.1.3 Der Wert der Prfkraft muss bei der Kalibrierung auf der Anzeige des Instrumentes ablesbar sein. Die Auflsung der Kraftanzeigeeinrichtung sollte 0,01 N betragen. 5.1.4 Die Prfkraft wird mittels kalibrierter Kraftmessgerte der Klasse 1 nach DIN

20、EN ISO 376 kalibriert. 5.1.5 Die Wiederholprzision aller geprfter Kraftstufen muss gleich oder besser als 1 % sein. 5.2 Kalibrierung des Eindringkrpers 5.2.1 Die Oberflche des Eindringkrpers muss poliert und frei von Oberflchenfehlern sein. 5.2.2 Der Eindringkrper muss die in DIN 50158-1 angegebene

21、Form haben und unbeschdigt sein. 5.2.3 Der Kontakt zwischen Diamant und metallischer Fassung muss auf der ganzen Lnge von Leitsilber bedeckt sein. 5.2.4 Der elektrische Widerstand zwischen Diamantspitze und metallischer Fassung darf 1 k nicht ber-schreiten. 5.2.5 Die Kraft/Widerstand-Kurve des Eindr

22、ingkrpers muss stetig sein. Zur Bestimmung der Kraft/Wider-stand-Kurve sind nacheinander 10 Krfte im Prfkraftbereich des Gertes einzustellen und die zugehrigen Widerstandswerte zu registrieren. Dieser Vorgang sollte dreimal wiederholt werden. ANMERKUNG Unstetigkeiten knnen z. B. durch Fehler in der

23、leitfhigen Schicht des Eindringkrpers hervorgerufen werden. 5.3 berprfung des Widerstandsmessgertes 5.3.1 Die Widerstandsmessung muss durch Einschalten eines Dekadenwiderstandes zwischen Diamant-halterung und Masse kontrolliert werden. 5.3.2 Die Wiederholprzision bei 5 Messungen bei gleichem eingesc

24、halteten Widerstand muss 2 % sein. ANMERKUNG Fr die Genauigkeit des Instruments ist die Wiederholprzision und nicht der Absolutwert des elek-trischen Widerstandes von Bedeutung. 6 Indirekte Prfung 6.1 Die indirekte Prfung muss bei Raumtemperatur von (23 5) C mit Hilfe von Hrtevergleichsplatten durch

25、gefhrt werden. 6.2 Fr die indirekte Prfung eines Prfgerts muss der Messkopf auf einem Stativ montiert werden. Dadurch werden ungewollte Bewegungen whrend der Messung vermieden und es wird sichergestellt, dass die Eindruckrichtung senkrecht zur Oberflche der Probe verluft. DIN 50158-2:2008-04 6 6.3 D

26、as Prfgert muss fr jede blicherweise verwendete Prfkraft geprft werden, wobei mindestens zwei Prfkrfte ausgewhlt werden mssen. Eine dieser Prfkrfte muss die am hufigsten verwendete sein. Fr jede Prfkraft (auch, wenn nur eine Prfkraft verwendet wird) mssen zwei unterschiedliche Hrte-vergleichsplatten

27、 aus folgenden unterschiedlichen Hrtebereichen verwendet werden: 225 HV; 400 HV bis 600 HV; 700 HV 6.4 Auf jeder Hrtevergleichsplatte, kalibriert nach DIN EN ISO 6507-3, sind 5 Eindrcke zu erzeugen. Die Prfung ist nach DIN 50158-1 vorzunehmen. 6.5 Fr jede Hrtevergleichsplatte seien H1bis H5, die Wer

28、te der jeweils gemessenen Hrten, geordnet nach zunehmender Gre. 6.6 Wiederholprzision Die Wiederholprzision des Prfgerts unter der jeweiligen Prfbedingung wird durch die Spannweite r ausgedrckt. 15HHr = (1) Die Wiederholprzision des Prfgerts ist als ausreichend zu betrachten, wenn die Messwerte die

29、in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen erfllen. Tabelle 1 Zulssige Wiederholprzision des Prfgertes Zulssige Wiederholprzision des Prfgertes HV 1 bis 225 HV 250 350 600 750 20 28 48 60 6.7 Abweichung Die Abweichung des Prfgerts unter den Prfbedingungen ergibt sich aus: 100=HHHE (2) Dabei ist H der Hrte

30、wert der verwendeten Hrtevergleichsplatte; H der mittlere Hrtewert aus 5 Messungen. DIN 50158-2:2008-04 7 554321HHHHHH+= (3) Die Abweichung des Prfgertes, ausgedrckt in Prozent, von der angegebenen Hrte der Hrtevergleichs-platte, darf 8 % nicht berschreiten. 7 Zeitabstnde zwischen den Prfungen und K

31、alibrierungen Die Festlegungen fr die direkte Prfung sind in Tabelle 2 angegeben. Die indirekte Prfung muss mindestens einmal in 12 Monaten und nach jeder direkten Prfung durchgefhrt werden. Tabelle 2 Direkte Prfung von Hrteprfgerten Prfanforderungen Kraft Tiefenmesssystem Eindringkrperavor der erst

32、en Inbetriebnahme x x x nach Aus- und Wiedereinbau von Maschinenteilen, die Einfluss auf Prfkraft, Messsystem oder Prfzyklus haben x x Versagen bei der indirekten Prfungbx x sofern indirekte Prfung 14 Monate zurckliegt x x aDarber hinaus wird empfohlen, dass der Eindringkrper nach 2 Jahren Einsatzda

33、uer direkt geprft wird. bDiese Parameter sind nacheinander zu prfen, bis die Maschine die indirekte Prfung besteht und brauchen nicht geprft werden, wenn durch Einsatz eines kalibrierten Eindringkrpers nachgewiesen werden kann, dass der Eindringkrper die Ursache der nicht bestandenen indirekten Prfu

34、ng war. 8 Prfzeugnis/Kalibrierschein Das Prfzeugnis/der Kalibrierschein muss mindestens folgende Angaben enthalten: a) Hinweis auf DIN 50158-2; b) Art der Prfung (direkt oder/und indirekt); c) Angaben zur Identifizierung der Hrteprfgertes; d) Prf- und Kalibriermittel (Hrtevergleichsplatte, Kraftmess

35、gert, usw.); e) Temperatur whrend der Prfung; f) erhaltenes Ergebnis einschlielich Messunsicherheit; g) Name des Prfers; h) Prfungsdatum und Angaben der Prfstelle. DIN 50158-2:2008-04 8 Anhang A (informativ) Messunsicherheit der Kalibrierergebnisse des Hrteprfgertes A.1 Direkte Kalibrierung des Hrte

36、prfgertes durch den Anwender A.1.1 Kalibrierung der Prfkraft Die kombinierte relative Standardunsicherheit der Prfkraftkalibrierung wird mit der folgenden Gleichung berechnet: 2FHTM2FRSFuuu += (A.1) Dabei ist uFRSdie relative Messunsicherheit des Kraftmessgertes (aus dem Kalibrierzeugnis); uFHTMdie

37、relative Standardunsicherheit der durch die Hrteprfmaschine erzeugten Prfkraft. Die Messunsicherheit des Bezugsnormals, des Kraftmessgertes, ist im entsprechenden Kalibrierzeugnis angegeben. Einflussgren wie Temperaturabhngigkeit, Langzeitstabilitt und Interpolationsabweichung sollten bei hohen Anfo

38、rderungen an die Messung bercksichtigt werden. Abhngig von der Konstruktion des Kraftmessgertes sollte die Rotationssymmetrie des Kraftmessgertes bezogen auf die Eindringkrperachse des Hrteprfgertes bercksichtigt werden. BEISPIEL Messunsicherheit des Kraftmessgertes (aus dem Kalibrierzeugnis): UFRS=

39、 0,12 % (k = 2) Kalibrierwert des Kraftmessgertes: FRS= 100 N Tabelle A.1 Ergebnisse der Prfkraftkalibrierung 1. Messreihe 2. Messreihe 3. Messreihe Mittelwert Relative Abweichung Relative Standard-mess-unsicherheit F1F2F3F FreluFHTMPrfkraft-kalibrierung N N N N % % 1 99,1 100,0 99,7 99,6 0,40 0,27

40、DIN 50158-2:2008-04 9 Dabei ist FFFF=RSrel (A.2) nFsu1FFHTM= , (n = 3) (A.3) sF Standardabweichung der Kraftanzeigewerte. In der Tabelle A.2 wird der maximale Wert uFHTMaus Tabelle A.1 verwendet. Tabelle A.2 Berechnung der Messunsicherheit der Prfkraft Gre Schtzwert Relative Grenzwerte Relative Stan

41、dard-messun-sicherheit Empfindlich-keits-koeffizient Relativer Beitrag zur Unsicherheit XixiaiVerteilungs-typ u(xi) ciui(H) uFRS100 N Normal 6,0 1041 6,0 104uFHTM100 N Normal 6,6 1031 2,7 103Relative kombinierte Standardunsicherheit uF2,77 103Relative erweiterte Messunsicherheit UF(k = 2) 5,5 103Tab

42、elle A.3 Berechnung der maximalen relativen Prfkraftabweichung einschlielich der Messunsicherheit des Bezugsnormals Relative Prfkraftabweichung Erweiterte relative Messunsicherheit der Prfkraft Max. relative Prfkraftabweichung einschl. der Messunsicherheit des Bezugsnormals FrelUFFmax% % % 0,40 0,55

43、 0,95 wobei Fmax= IFrelI + UF(A.4) Das Ergebnis des Beispiels bedeutet, dass die Prfkraftabweichung einschlielich der Messunsicherheit des Bezugsnormals die Grenzabweichung von 1,0 % in 5.1.5 einhlt. DIN 50158-2:2008-04 10 A.1.2 Wiederholprzision des Widerstandsmessgertes Tabelle A.4 Wiederholprzisi

44、on des Widerstandsmessgertes Messung Nr. Widerstand k R10,76 R20,755 R30,755 R40,760 R50,765 Mittelwert R 0,759 Wiederholprzision %3,1759,001,010015rel=RRRr A.2 Indirekte Kalibrierung des Hrteprfgertes durch den Anwender Durch die indirekte Kalibrierung mit Hrtevergleichsplatten wird die Gesamtfunkt

45、ion des Hrteprfgertes berprft, sowie die Wiederholprzision und die Abweichung des Hrteprfgertes vom Istwert der Hrte bestimmt. Die Messunsicherheit der indirekten Kalibrierung des Hrteprfgertes berechnet sich nach folgender Gleichung: 2ms2DCRM2H2CRMHTMuuuuu += (A.5) Dabei ist uCRMdie Kalibrierunsich

46、erheit der Hrtevergleichsplatte entsprechend dem Kalibrierzeugnis fr k = 1; uHdie Wiederholprzision des Hrteprfgertes; uCRMDdie Hrtenderung der Hrtevergleichsplatte seit ihrer letzten Kalibrierung aufgrund von Drift; ums die Standardunsicherheit aufgrund der Auflsung der Messeinrichtung. BEISPIEL Hr

47、tevergleichsplatte: HCRM= 501 HV10 Messunsicherheit der Hrtevergleichsplatte: uCRM= 1,5 HV10 (k = 1) Auflsung des Hrteprfgertes: ms = 1 HMEHV 10 29,032msms=u HMEHV 10 DIN 50158-2:2008-04 11 Tabelle A.5 Ergebnisse der indirekten Prfung Berechneter Hrtewert H Nr. HV 1 505max2 501 3 497min4 504 5 501 M

48、ittelwert H 501,6 Standardabweichung sH3,1 nstuHH= (A.6) Fr t = 1,14; n = 5 und sH= 3,1 ergibt sich uH= 1,6 HMEHV 10 A.3 Messunsicherheitsbudget Tabelle A.6 Messunsicherheitsbudget Gre Schtzwert Standard-messunsicherheit Empfindlich-keitskoeffizient Beitrag zur Unsicherheit Xixiu(xi) Verteilungstypciui(H) uCRM501 HV 10 1,5 HV 10 Normal 1,0 1,5 HV 10 uH0 HMEHV 10 1,6 HMEHV 10 Normal 1,0 1,6 HMEHV 10 ums0 HMEHV 10 1,0 HMEHV 1