DIN 50159-2-2015 Metallic materials - Hardness testing with the UCI method - Part 2 Verification and calibration of the testing devices《金属材料 UCI法的硬度试验 第2部分 试验装置的检验和校准》.pdf

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1、Januar 2015DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP)Preisgruppe 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!%=pq“2267778www.din.deDDIN 50159-2Me

2、tallische Werkstoffe Hrteprfung nach dem UCI-Verfahren Teil 2: Prfung und Kalibrierung der HrteprfgerteMetallic materials Hardness testing with the UCI method Part 2: Verification and calibration of the testing devicesMatriaux mtalliques Essai de duret aprs la mthode UCI Partie 2: Vrification et tal

3、onnage des appareils dessaiAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 50159-2:2008-10www.beuth.deGesamtumfang 11 SeitenDIN 50159-2:2015-01 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung .4 1 Anwendungsbereich .5 2 Normative Verweisungen 5 3 Allgemeine Bedingungen 5 4 Bezeichnung

4、 .5 5 Direkte Kalibrierung 5 6 Indirekte Kalibrierung 6 6.1 Allgemeines 6 6.2 Durchfhrung .6 6.3 Wiederholprzision 6 6.4 Abweichung 7 7 Zeitabstnde zwischen den Kalibrierungen 7 8 Anforderungen an die Hrtevergleichsplatten .8 9 Kalibrierschein .8 Anhang A (informativ) Messunsicherheit der Kalibriere

5、rgebnisse des Hrteprfgertes .9 A.1 Indirekte Kalibrierung des Hrteprfgertes durch den Anwender .9 A.2 Messunsicherheitsbudget . 10 Literaturhinweise . 11 DIN 50159-2:2015-01 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 062-01-41 AA Hrteprfung fr Metalle“ erarbeitet. DIN 50159 Metallische

6、Werkstoffe Hrteprfung nach dem UCI-Verfahren besteht aus: Teil 1: Prfverfahren Teil 2: Prfung und Kalibrierung der Hrteprfgerte Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokumentes Patentrechte berhren knnen. DIN und/oder DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle

7、 diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 50159-2:2008-10 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Ergnzung der Mglichkeit der Ankopplung von Hrtevergleichsplatten, wenn bestimmte Mindestdicken unterschritten werden; b) redaktionelle nderungen. Frhere Ausgaben DIN 50159

8、-2: 2008-10 DIN 50159-2:2015-01 4 Einleitung Tragbare Hrteprfgerte erlauben die Hrteprfungen an Proben, die zu gro oder zu schwer sind, um sie auf ortsfesten Hrteprfmaschinen zu prfen. Da die klassischen Hrteprfverfahren wie Rockwell, Vickers, Brinell u. a. in tragbaren Gerten nicht oder nur schwer

9、realisierbar sind, haben verschiedene Hersteller versucht, in Anlehnung an die klassischen Verfahren neue Prfverfahren zu entwickeln, die auch in tragbaren Gerten verwendbar sind. Jedoch bedeutet die Entwicklung jedes neuen Prfverfahrens im Prinzip auch die Einfhrung einer neuen Hrteskala. Wenn dies

10、e Gerte die gemessenen Hrtewerte in den gngigen Skalen wie Rockwell, Vickers oder Brinell angeben sollen, mssen sie an einem Punkt ihrer Messkette eine Um-wertung durchfhren. Solche Hrtewerte sind dann keine wirklichen Rockwell-, Vickers- oder Brinellwerte, weil sie nicht mit den genormten Rockwell-

11、, Vickers- oder Brinell-Verfahren bestimmt worden sind. DIN 50159-2:2015-01 5 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt das Verfahren fr die Kalibrierung von tragbaren Hrteprfgerten nach dem UCI-Verfahren nach DIN 50159-1 fest. Diese Norm legt ein direktes und indirektes Prfverfahren, das fr die Ermittlun

12、g aller Abweichungen und der Wiederholprzision des Prfgertes geeignet ist, fest. Das indirekte Prfverfahren kann fr die regelmige Routineberwachung beim Anwender eingesetzt werden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind

13、 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 50159-1, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach dem UCI-Ver

14、fahren Teil 1: Prfverfahren DIN EN ISO 376, Metallische Werkstoffe Kalibrierung der Kraftmessgerte fr die Prfung von Prfmaschinen mit einachsiger Beanspruchung DIN EN ISO 6507-2:2013-12, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach Vickers Teil 2: Prfung und Kalibrierung der Prfmaschinen DIN EN ISO 6507-3

15、, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach Vickers Teil 3: Kalibrierung der Hrtevergleichsplatten 3 Allgemeine Bedingungen Vor der Kalibrierung des Hrteprfgertes muss sichergestellt sein, dass das Gert entsprechend der Betriebsanleitung aufgebaut ist. Die Kalibrierung muss an einem Ort durchgefhrt wer

16、den, der frei von Erschtterungen und starken elektrischen oder magnetischen Feldern ist. 4 Bezeichnung Die Bezeichnung einer Kalibrierung eines tragbaren Hrteprfgerts nach DIN 50159-2 lautet: Kalibrierung DIN 50159-2 5 Direkte Kalibrierung 5.1 Der Eindringkrper ist eine gerade Diamantpyramide mit qu

17、adratischer Grundflche mit einem festgelegten Winkel zwischen gegenberliegenden Flchen von 136 nach DIN EN ISO 6507-2:2013-12, 4.3. Zur berprfung der Unversehrtheit des Eindringkrpers ist ein Vergrerungsglas mit einer Vergrerung von mindestens 10 zu verwenden. 5.2 Die Prfkrfte werden bei einem Hrtep

18、rfgert mit statischer Kraftaufbringung mittels eines Kraftmessgertes der Klasse 1 oder besser nach DIN EN ISO 376 kalibriert. Die Prfkraft des Hrteprfgertes muss dreimal gemessen werden. Die zulssige Abweichung fr die Prf-kraft betrgt 2 % und die Wiederholprzision, ausgedrckt als die relative Spannw

19、eite, betrgt 1,2 %. Bei Hrteprfgerten, bei denen die Prfkraft durch kontinuierliche Spannung einer Feder erreicht und getriggert wird, muss das Trigger- oder Schaltsignal der Prfkraft angezeigt werden, um den Zeitpunkt des Erreichens der Sollprfkraft darzustellen. 5.3 Die Auflsung der Anzeige des Hr

20、teprfgertes sollte mindestens 1 HV (UCI) betragen. DIN 50159-2:2015-01 6 6 Indirekte Kalibrierung 6.1 Allgemeines 6.1.1 Die indirekte Kalibrierung muss bei einer Temperatur von (23 5) C mit Hilfe von Hrtevergleichs-platten durchgefhrt werden. Wenn die indirekte Prfung auerhalb dieses Temperaturberei

21、ches durchgefhrt wurde, muss dies im Kalibrierschein angegeben werden. 6.1.2 Fr eine indirekte Kalibrierung muss sichergestellt werden, dass die Kraftaufbringung mglichst senkrecht und dann auch weitgehend ohne Querkrafteinfluss, z. B. durch eine Fhrungshilfe, erfolgt (Stativ). Dadurch werden Ungena

22、uigkeiten aufgrund ungewollter Bewegungen whrend der Messung vermieden, und es wird sichergestellt, dass die Eindruckausrichtung senkrecht zur Oberflche der Hrtevergleichsplatte ist. 6.2 Durchfhrung 6.2.1 Fr die indirekte Kalibrierung mssen drei nach DIN EN ISO 6507-3 kalibrierte Hrtevergleichsplatt

23、en verwendet werden, je eine aus jedem der unten angefhrten Bereiche (weitere Anforderungen an die Hrte-vergleichsplatten, siehe Abschnitt 8). a) 250 HV b) 400 HV bis 600 HV c) 700 HV 6.2.2 Auf jeder der drei Hrtevergleichsplatten sind 5 Messungen durchzufhren. Die Prfung muss nach DIN 50159-1 vorge

24、nommen werden. Die Hrte muss auf 1 HV (UCI-Einheit) genau abgelesen werden. Vor jeder Kalibrierung mssen mindestens 2 Vorversuche durchgefhrt werden, um die korrekte Funktion des Prfgertes zu prfen. Die Ergebnisse dieser Messungen werden im Endergebnis nicht bercksichtigt. Fr spezielle Anwendungen k

25、ann ein Hrteprfgert nur fr den Hrtebereich geprft werden, der der zu prfenden Hrte entspricht. 6.3 Wiederholprzision 6.3.1 Fr jede Hrtevergleichsplatte sind H1bis H5die gemessenen Werte, die nach Gre geordnet sind. 6.3.2 Die Wiederholprzision des Prfgertes unter den jeweiligen Prfbedingungen wird du

26、rch die Spann-weite r in Prozent der gemessenen Hrtewerte ausgedrckt. 10015=HHHr (1) Der mittlere Hrtewerte H der fnf Eindrcke ist: 554321HHHHHH+= (2) wobei H1, H2, H3, H4und H5die Hrtewerte der fnf Eindrcke sind. 6.3.3 Die Wiederholprzision der geprften Prfgerte wird als ausreichend betrachtet, wen

27、n sie die in der Tabelle 1 angegebenen Bedingungen erfllt. DIN 50159-2:2015-01 7 6.4 Abweichung 6.4.1 Die Abweichung der Prfgertes unter den Prfbedingungen ergibt sich aus: HHE = (3) Dabei ist H die Hrte der verwendeten Hrtevergleichsplatte. 6.4.2 Die Messabweichung des Prfgertes, ausgedrckt in Proz

28、ent von der angegebenen Hrte der Hrtevergleichsplatte, darf nicht mehr als die in der Tabelle 1 angegebenen Werte betragen. Tabelle 1 Zulssige Wiederholprzision und Messabweichung des Hrteprfgertes Hrte-skala Messabweichung % Zulssige Wiederholprzision % 800 HV 250 HV 250 HV HV 0,1 5 6 7 8 8 6 HV 0,

29、3 5 6 7 8 8 6 HV 0,8 4 4 5 6 8 6 HV 1 4 4 5 6 8 6 HV 5 4 4 4 4 5 5 HV 10 4 4 4 4 5 5 6.4.3 Wenn die Anforderung der Messabweichung und/oder der zulssigen Wiederholprzision nicht eingehalten wird, muss die Frequenzverschiebung des Hrteprfgertes vom Hersteller berprft bzw. neu eingestellt werden. 7 Ze

30、itabstnde zwischen den Kalibrierungen Die Festlegungen fr die direkte Prfung sind in Tabelle 2 angegeben. Die indirekte Kalibrierung muss mindestens einmal in 12 Monaten und nach jeder direkten Kalibrierung durchgefhrt werden. Tabelle 2 Direkte Kalibrierung von Hrteprfgerten Prfanforderungen Kraft E

31、indringkrper Vor der ersten Inbetriebnahme x x Nach Aus- und Wiedereinbau von Komponenten, die Einfluss auf die Prfkraft haben x DIN 50159-2:2015-01 8 8 Anforderungen an die Hrtevergleichsplatten 8.1 Um in der Hrtevergleichsplatte durch den UCI-Sensor hervorgerufene Strschwingungen zu vermeiden, mus

32、s sie hinreichend gro sein. Typischerweise ist dies der Fall ab einem Durchmesser bzw. einer Kantenlnge von 50 mm und einer Dicke von 15 mm. Werden diese Werte unterschritten, ist die Hrte-vergleichsplatte anzukoppeln. 8.2 Der fr die Hrtevergleichsplatten verwendete Werkstoff muss einen Elastizittsm

33、odul von (210 10) GPa aufweisen. 9 Kalibrierschein Der Kalibrierschein muss mindestens folgende Angaben enthalten: a) Verweisung auf DIN 50159-2; b) Art der Kalibrierung; c) Angaben zur Identifizierung des Hrteprfgertes; d) Kalibriermittel (Hrtevergleichsplatten, Kraftmessgert usw.); e) Temperatur d

34、er Kalibrierung; f) erhaltenes Ergebnis einschlielich Messunsicherheit; g) Name des Prfers; h) Prfdatum und Angabe der Kalibrierstelle. DIN 50159-2:2015-01 9 Anhang A (informativ) Messunsicherheit der Kalibrierergebnisse des Hrteprfgertes A.1 Indirekte Kalibrierung des Hrteprfgertes durch den Anwend

35、er Durch die indirekte Kalibrierung mit Hrtevergleichsplatten wird die Gesamtfunktion des Hrteprfgertes berprft, die Wiederholprzision und die Abweichung des Hrteprfgertes vom Istwert der Hrte bestimmt. Die Messunsicherheit der indirekten Kalibrierung des Hrteprfgertes berechnet sich nach folgender

36、Gleichung: 2222msD-CRMHCRMHTMuuuuu += (A.1) Dabei ist uCRMdie Kalibrierunsicherheit der Hrtevergleichsplatten entsprechend dem Kalibrierzeugnis fr k = 1; uHdie Standardunsicherheit des Hrteprfgertes bei Messung des CRM; uCRM-Ddie Hrtenderung der Hrtevergleichsplatte seit ihrer letzten Kalibrierung a

37、ufgrund von Drift; umsdie Standardunsicherheit aufgrund der Auflsung des Hrteprfgertes. BEISPIEL Hrtevergleichsplatte: HCRM= 554 HV 1 Messunsicherheit der Hrtevergleichsplatte: uCRM= 4 HV 1 (k = 1) Auflsung des Hrteprfgertes: ms= 1 HV 1 (UCI) Tabelle A.1 Ergebnisse der indirekten Kalibrierung Nr Gem

38、essener Hrtewert H, HV 1 (UCI) 1 556 2 550min3 557 4 554 5 559maxMittelwert H 555,2 Standardabweichung sH3,4 nstuHH= (A.2) Fr t = 1,14, n = 5 und sH= 3,4 ergibt sich: uH= 1,73 HV 1 (UCI) DIN 50159-2:2015-01 10 A.2 Messunsicherheitsbudget Tabelle A.2 Messunsicherheitsbudget Gre XiSchtzwert xiStandard

39、mess-unsicherheit u(xi) Verteilungs-typ Empfindlichkeits- koeffizient ciBeitrag zur Unsicherheit ui(H) uCRM554 HV 1 4 HV 1 Normal 1,0 4 HV 1 uH0 HV 1 (UCI) 1,73 HV 1 (UCI) Normal 1,0 1,73 HV 1 (UCI) ums0 HV 1 (UCI) 1 HV 1 (UCI) Rechteck 1,0 1 HV 1 (UCI) uCRM-D0 HV 1 0 HV 1 Dreieck 1,0 0 HV 1 Kombini

40、erte Messunsicherheit uHTM4,59 HV 1 (UCI) Erweiterte Messunsicherheit UHTM(k = 2) 9,18 HV 1 (UCI) Daraus ergibt sich: Tabelle A.3 Maximale Abweichung des Hrteprfgertes einschlielich der Messunsicherheit Auf dem Hrteprfgert gemessene Hrte Erweiterte Messunsicherheit Abweichung des Prfgertes vom Wert

41、der Prfplatte Maximale Abweichung des Hrteprfgertes einschlielich der Messunsicherheit HV 1 (UCI) HV 1 (UCI) HV 1 (UCI) HV 1 (UCI) 555,2 9,18 1,2 10,38 Das Ergebnis des Beispiels bedeutet, dass das Gert die in Tabelle 1 festgelegte Grenzabweichung des Prfgertes einschlielich der Messunsicherheit ein

42、hlt. DIN 50159-2:2015-01 11 Literaturhinweise 1 Sawla, A.: Uncertainty of measurement in the verification and calibration of the force measuring systems of testing machines, April 1999. 2 Wehrstedt, A., Patkovszky, I.: News in the field of standardization about verification and calibration of materi

43、als testing machines, May 2001, EMPA Academy 2001. 3 Gabauer, W.: Manual codes of practice for the determination of uncertainties in mechanical tests on metallic materials, The estimation of uncertainties in hardness measurements, Project No. SMT4-CT97-2165, UNCERT COP 14:2000. 4 Polzin, T., Schwenk

44、, D.: Method for Uncertainty Determination of Hardness Testing; PC File for Deter-mination, Materialprfung 44 (2002) 3, 6471. 5 ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement 6 ASTM A 1038a, Standard Test Method for Portable Hardness Testing by the Ultrasonic Contact Impedance Method