DIN 51200-2016 Materials testing machines - Design and application of holding devices for test pieces in hardness testing machines《材料试验机 硬度试验机的试样夹紧装置的设计和应用》.pdf

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1、August 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 9DIN 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 19.060!%Vqp“2517877www.din.deDIN 51200Werkstoffprfmaschinen Gestalten und Anwenden von

2、 Aufnahmevorrichtungen fr Proben in HrteprfgertenMaterials testing machines Design and application of holding devices for test pieces in hardness testing machinesMachines dessai des matriaux Faonnement et application des dispositifs porter les prouvettes des machines dessai de duretAlleinverkauf der

3、 Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 51200:1985-10www.beuth.deGesamtumfang 14 SeitenDDIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP)DIN 51200:2016-08 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 Einleitung . 4 1 Anwendungsbereich . 5 2 Normative Verweisungen 5 3 Fehler bei der Aufnahme der Probe, ihre U

4、rsachen und Auswirkungen 5 3.1 Fehlerhafte Aufnahme der Probe . 5 3.2 Ursachen fr die Fehler 6 3.3 Auswirkung der Fehler 6 4 Arten der Aufnahmevorrichtung 7 4.1 Allgemeines 7 4.2 Einfache Aufnahmevorrichtungen . 7 4.3 Aufnahmevorrichtungen mit Einspannung der Probe . 7 4.4 Festspanneinrichtungen am

5、Hrteprfgert . 7 5 Fehlerbeseitigung unter Bercksichtigung der Prfflchenform 8 5.1 Allgemeines 8 5.2 Die Prfflche ist eben (Form A) 8 5.3 Die Prfflche ist zylindrisch (Form B) 9 5.4 Die Prfflche ist kegelig (Form C) 9 5.5 Die Prfflche ist allseitig gewlbt (Form D und E) . 9 6 Beispiele . 10 Literatur

6、hinweise 14 DIN 51200:2016-08 3 Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitsausschuss NA 062-01-41 AA Hrteprfung fr Metalle“ in Zusammenarbeit mit dem NA 062-08-11 AA Werkstoffprfmaschinen“ im DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP) erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente d

7、ieses Dokumentes Patentrechte berhren knnen. DIN und/oder DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 51200:1985-10 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Ergnzung des Anwendungsbereichs der Norm um weitere Hrteprfverf

8、ahren; b) berarbeitung der normativen Verweisungen; c) redaktionelle berarbeitung. Frhere Ausgaben DIN 51200: 1951-09, 1985-10 DIN 51200:2016-08 4 Einleitung Ziel dieser Norm ist es, Vorrichtungen zu beschreiben, die eine einwandfreie Hrteprfung auch bei nicht einfach gestalteten Proben und bei Prob

9、en grerer Abmessungen ermglichen. Ein weiteres Ziel dieser Norm ist, den Konstrukteuren von Aufnahmevorrichtungen und den Benutzern von Hrteprfgerten Hinweise zu geben und an Beispielen zu zeigen, dass fast alle vorkommenden Proben mit einer entsprechenden Aufnahmevorrichtung einwandfrei geprft werd

10、en knnen. Als Hilfe fr den Benutzer von Hrteprfgerten werden zu den Beispielen die Hrteprfverfahren empfohlen, die fr den jeweiligen Einzelfall am zweckmigsten erscheinen, und es wird aufgefhrt, welche Fehler bei den Messungen auftreten knnen und wie sie zu vermeiden sind. DIN 51200:2016-08 5 1 Anwe

11、ndungsbereich Diese Norm gilt fr das zweckmige Gestalten und Anwenden von Vorrichtungen zur Aufnahme von Proben, die auf einem Hrteprfgert fr die Hrteprfung z. B. nach DIN EN ISO 4516, DIN EN ISO 4545-1, DIN EN ISO 6506-1, DIN EN ISO 6507-1, DIN EN ISO 6508-1, DIN EN ISO 16859-1, DIN EN ISO 14577-1,

12、 DIN EN ISO 14577-4, DIN 50157-1, DIN 50158-1, oder DIN 50159-1 geprft werden sollen. Bei der Hrteprfung sind die Proben im Allgemeinen Werkstcke. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments

13、 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 50157-1, Metallische Werkstoffe Hrteprfung mit tragbaren Hrteprfgerten, die mit mechanischer

14、Eindringtiefenmessung arbeiten Teil 1: Prfverfahren DIN 50158-1, Metallische Werkstoffe Hrteprfung mit tragbaren Hrteprfgerten, die mit elektrischer Eindringtiefenmessung arbeiten Teil 1: Prfverfahren DIN 50159-1, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach dem UCI-Verfahren Teil 1: Prfverfahren DIN EN I

15、SO 4516, Metallische und andere anorganische berzge Mikrohrteprfungen nach Vickers und Knoop DIN EN ISO 4545-1, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach Knoop Teil 1: Prfverfahren DIN EN ISO 6506-1, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach Brinell Teil 1: Prfverfahren DIN EN ISO 6507-1, Metallische Werk

16、stoffe Hrteprfung nach Vickers Teil 1: Prfverfahren DIN EN ISO 6508-1, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach Rockwell Teil 1: Prfverfahren DIN EN ISO 14577-1, Metallische Werkstoffe Instrumentierte Eindringprfung zur Bestimmung der Hrte und anderer Werkstoffparameter Teil 1: Prfverfahren DIN EN ISO

17、 14577-4, Metallische Werkstoffe Instrumentierte Eindringprfung zur Bestimmung der Hrte und anderer Werkstoffparameter Teil 4: Prfverfahren fr metallische und nichtmetallische Schichten DIN EN ISO 16859-1, Metallische Werkstoffe Hrteprfung nach Leeb Teil 1: Prfverfahren 3 Fehler bei der Aufnahme der

18、 Probe, ihre Ursachen und Auswirkungen 3.1 Fehlerhafte Aufnahme der Probe Eine fehlerhafte Aufnahme der Probe ist gegeben, wenn null die Prfflche der Probe nicht rechtwinklig zur Wirkrichtung der Prfkraft steht (Fall I), null die Probe nicht ausreichend gesttzt ist und daher unter der Einwirkung der

19、 Prfkraft kippen kann (Fall II) oder DIN 51200:2016-08 6 null die Probe nicht ausreichend gesttzt ist und sich daher unter der Einwirkung der Prfkraft plastisch verformen kann (Fall III). Beispiele fr fehlerhaften Einbau und Korrekturmanahmen sind in Tabelle 1 enthalten. Die Probe kann gegebenenfall

20、s auch bei einwandfreier Aufnahme infolge des Einwirkens der Prfkraft ihre Gestalt plastisch verndern. In solchen Fllen muss die plastische Verformung durch die Anwendung eines mit kleinerer Prfkraft arbeitenden Hrteprfverfahrens vermieden werden. 3.2 Ursachen fr die Fehler Fr die Fehler sind folgen

21、de Ursachen mglich: null schiefer oder nicht spielfreier Sitz des Auflagetisches auf der Spindel der Zustelleinrichtung; null zu groes Spiel der Spindel in der Spindelmutter und dadurch zu groer Spindelversatz bei Einwirkung der Prfkraft; null zu groes Spiel und nicht gengend zentrische Lagerung der

22、 Spindelmutter im Gestell des Hrteprfgertes; null ein mangelhafter Zustand der Aufnahmevorrichtung; null eine fr die Probe oder das Prfverfahren ungeeignete Aufnahmevorrichtung. 3.3 Auswirkung der Fehler 3.3.1 Steht die Prfflche der Probe nicht rechtwinklig zur Wirklinie der Prfkraft (Fall I) oder k

23、ippt die Probe unter der Einwirkung der Prfkraft (Fall II), null dann entstehen bei der Hrteprfung nach Brinell und Vickers verzerrte und daher fr die Auswertung unbrauchbare Prfeindrcke, null dann wird bei der Hrteprfung nach Rockwell eine falsche Hrte angezeigt. 3.3.2 Wird die Probe unter der Einw

24、irkung der Prfkraft bleibend verformt (Fall III), null dann wird die Probe unbrauchbar fr ihren Verwendungszweck, null dann treten bei der Hrteprfung nach Brinell und Vickers keine Fehler der ermittelten Hrte auf, wenn die bleibende Vernderung der Hhenlage der Probe nur so gering ist, dass die Prfkr

25、aft bis zum Ende des Prfvorgangs in voller Gre auf den Eindringkrper einwirkt. Andernfalls wird der Prfeindruck zu klein und dadurch die Hrte zu gro ermittelt, null dann geht bei der Hrteprfung nach Rockwell die rumliche Verlagerung der Probe in Wirkrichtung der Prfkraft in voller Hhe als Fehler in

26、das Messergebnis ein. Fr die Verfahren A, B, C und F ergibt eine Verlagerung von 0,002 mm fr die Verfahren N und T von 0,001 mm einen Fehler von 1 Rockwell-Einheit. DIN 51200:2016-08 7 4 Arten der Aufnahmevorrichtung 4.1 Allgemeines Entsprechend der Art der Probe bestehen die Mglichkeiten entspreche

27、nd 4.2 bis 4.4 fr deren Aufnahme im Hrteprfgert. Um die regelmige berprfung und Kalibrierung der Prfmaschine mit Hrtevergleichsplatten oder Referenzmaterialien durchfhren zu knnen, mssen Aufnahmevorrichtungen ausbaubar gestaltet werden. Bei den Aufnahmevorrichtungen kommt es im Wesentlichen darauf a

28、n, dass die Prfflche der Probe rechtwinklig zur Wirkrichtung der Prfkraft ausgerichtet wird und gesichert ist, dass sich die Lage der Probe whrend des Prfvorgangs unter der Einwirkung der Prfkraft nicht verndert. Insbesondere bei der Mikro- und Nanoindentation sind weitere Einflussgren zu bercksicht

29、igen, die Einfluss auf die Steifigkeit der Probenbefestigung haben knnen. 4.2 Einfache Aufnahmevorrichtungen Mit diesen Vorrichtungen wird durch einfaches Auf- oder Einlegen der Probe deren sichere Lagerung und einwandfreie Ausrichtung zum Eindringkrper erreicht. Zu dieser Art von Aufnahmevorrichtun

30、gen gehren Unterlagen (z. B. Keilstcke, Prismen) und Zentrierstcke. Diese Vorrichtungen knnen fr Verwendungszwecke allgemeiner Art entwickelt sein, z. B. Prismen fr bestimmte Durchmesser-Bereiche, oder sie sind speziell der Probe angepasst. 4.3 Aufnahmevorrichtungen mit Einspannung der Probe Bei die

31、sen Vorrichtungen wird die Probe durch Einspannung in einer bestimmten Lage zum Eindringkrper im Hrteprfgert gehalten. Zu dieser Art von Aufnahmevorrichtungen gehren z. B. Schraubstcke aller Art. 4.4 Festspanneinrichtungen am Hrteprfgert Die Probe wird im Hrteprfgert fest eingespannt. Zum Erzeugen d

32、er von der Prfkraft unabhngigen Festspannkraft wird eine im Kopf des Hrteprfgertes eingebaute Festspanneinrichtung benutzt. Die Probe, die entweder einfach auf den Auflagetisch gelegt wird oder in einer Vorrichtung nach 4.2 oder 4.3 aufgenommen ist, wird hierbei gegen die Spannhlse der Festspanneinr

33、ichtung gedrckt (siehe Bild 1). DIN 51200:2016-08 8 Legende 1 Kopf des Hrteprfgertes 2 Eindringstempel 3 Spannhlse 4 Probe 5 Auflagetisch 6 Hubspindel F Kraft Bild 1 Beispiel einer Festspanneinrichtung Die Festspannkraft soll bei Hrteprfungen nach Rockwell grer sein als die verwendete Prfkraft, dami

34、t die Probe auch unter der Einwirkung der Prfkraft gegen die Spannhlse verspannt bleibt und ihre Lage nicht beim Prfvorgang verndern kann. Die Festspannkraft darf aber nicht so gro sein, dass sich die Probe plastisch verformt. Die Festspannkraft bewirkt unabhngig von der Prfkraft im Hrteprfgert eine

35、n sicheren Kraftschluss ber die Probe. Sie ist deshalb immer anzuwenden, wenn die Form der Probe einen derartigen sicheren Kraftschluss erfordert, z. B. bei berhngenden Proben. 5 Fehlerbeseitigung unter Bercksichtigung der Prfflchenform 5.1 Allgemeines Tabelle 1 zeigt fr die wesentlichen geometrisch

36、en Formen der Probe Beispiele zu den unter 3.1 aufgefhrten Fehlermglichkeiten. Die verschiedenen Fehler knnen auch kombiniert auftreten. 5.2 Die Prfflche ist eben (Form A) Hier ist nur erforderlich, die Prfflche rechtwinklig zur Wirkrichtung der Prfkraft auszurichten und in dieser Lage whrend des Pr

37、fvorganges festzuhalten. Wenn die Auflageflche der Probe zur Prfflche so stark geneigt ist, dass keine Selbsthemmung gegen seitliches Wegrutschen besteht, ist z. B. ein Anschlag vorzusehen, gegen den sich die Probe absttzt. DIN 51200:2016-08 9 5.3 Die Prfflche ist zylindrisch (Form B) Die Probe ist

38、so aufzunehmen, dass ihre Achse rechtwinklig von der Wirkrichtung der Prfkraft geschnitten wird. 5.4 Die Prfflche ist kegelig (Form C) Die Probe ist so aufzunehmen, dass die Scheitellinie der Kegelmantelflche rechtwinklig zur Wirkrichtung der Prfkraft liegt. Die Wirkrichtung der Prfkraft muss die Ac

39、hse des Kegels schneiden. Wenn die Neigung des Kegels so gro ist, dass keine Selbsthemmung gegen seitliches Wegrutschen besteht, so ist z. B. ein Anschlag vorzusehen, gegen den sich die Probe absttzt. 5.5 Die Prfflche ist allseitig gewlbt (Form D und E) Die Probe ist in einer Vorrichtung so aufzuneh

40、men, dass eine sichere Lage sichergestellt ist und die Prfstelle rechtwinklig zur Wirkrichtung der Prfkraft liegt. DIN 51200:2016-08 10 Tabelle 1 Beispiele zu den unter 3.1 aufgefhrten Fehlermglichkeiten fr die wesentlichen geometrischen Formen der Probe Fehlerhafte Aufnahme Prfflche Form Fall A B C

41、 D E eben zylindrisch (Scheitellinie parallel zur Auflageflche) kegelig (Scheitellinie geneigt zur Auflageflche) allseitig gewlbt (Zentrierung der Prfstelle erforderlich) allseitig gewlbt (zustzliche Schrg-stellung der Auflageflche erforderlich) I Fehlerart: Prfflche nicht rechtwinklig zur Wirkricht

42、ung der Prfkraft Fehlerbeseitigung: Durch Ausrichten II Fehlerart: Probe kippt Fehlerbeseitigung: Durch Untersttzung der Prfstelle Legende 1 Festspann-einrichtung Legende 1 Festspann-einrichtung Legende 1 Keil mit geringer Steigung III Fehlerart: Probe wird verformt Fehlerbeseitigung: Durch Unterstt

43、zung der Prfstelle Legende 1 Festspann-einrichtung 6 Beispiele Aus der groen Zahl der Aufnahmevorrichtungen, die sich aus der Vielgestaltigkeit der Proben ergibt, werden mit den Bildern 2 bis 7 einige Beispiele gezeigt. DIN 51200:2016-08 11 BEISPIEL 1 Zu Fall I A und Fall II A Aufgabe: Hrteprfung au

44、f der gehrteten Stirnflche eines Formteils. Anwendbare Prfverfahren: Rockwell C, A, N oder Vickers je nach Hrtetiefe. Lsung: Durch die dargestellte Aufnahmevorrichtung (siehe Bild 2) wird die Prfflche rechtwinklig zur Wirkrichtung der Prfkraft ausgerichtet und gleichzeitig die Probe gegen Kippen whr

45、end des Prfvorganges gesichert. Damit die Probe mit ihrer Auflageflche satt in der Aufnahmevorrichtung aufliegt, wird die zur Auflageflche rechtwinklige Flche nur durch eine schmale Leiste abgesttzt. Bei der Hrteprfung eines solchen Formteils nach Rockwell muss die Festspann-einrichtung verwendet we

46、rden. Die Aufnahmevorrichtung ist durch einen Zapfen zentriert. Legende F Kraft Bild 2 Beispiel einer Probenaufnahme fr Proben mit ebenen aber nicht planparallelen Oberflchen BEISPIEL 2 Zu Fall I B und Fall II B Aufgabe: Hrteprfung an der gehrteten Krmmungsflche eines Klinkenhebels. Anwendbare Prfve

47、rfahren: Rockwell C, A, N oder Vickers je nach Hrtetiefe. Lsung: Zum Ausrichten der Prfstelle und zur Vermeidung des Kippens wird die Probe in der dargestellten Aufnahmevorrichtung (siehe Bild 3) mit Ihrer Bohrung auf einen Lagerbolzen gesteckt und sttzt sich unterhalb der Messstelle auf einen Sttzb

48、olzen ab. Die Aufnahmevorrichtung ist durch einen Zapfen zentriert. Legende F Kraft Bild 3 Beispiel einer Probenaufnahme fr Proben mit zylindrischen Oberflchen DIN 51200:2016-08 12 BEISPIEL 3 Zu Fall I B und Fall II B Aufgabe: Hrteprfung auf gehrteten Zahnflanken geradverzahnter Zahnrder. Anwendbare Prfverfahren: Rockwell C, A, N oder Vickers je nach Zahngre und Hrtetiefe. Lsung: Es ist eine Aufnahmevorrichtung fr Hrteprfungen nach Vickers dargestellt (siehe Bild 4)