Lernfeld 6 · Prüfung Teil 1

Werkstoffprüfverfahren

Werkstoffprüfung im Werkzeugbau: Härteprüfung nach Rockwell, Vickers und Brinell, Zugversuch, Kerbschlagbiegeversuch und Rissprüfung an gehärteten Teilen.

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Darum geht es

Die Härte ist im Werkzeugbau die wichtigste Abnahmegröße. Rockwell C nach DIN EN ISO 6508 drückt einen Diamantkegel mit Vorkraft und Zusatzkraft ein und misst die bleibende Eindringtiefe; der Wert erscheint direkt. Es eignet sich für gehärtete Teile. Vickers nach DIN EN ISO 6507 misst die Diagonalen eines Pyramideneindrucks und deckt mit kleinen Prüfkräften auch dünne Nitrier- und Randschichten ab. Brinell nach DIN EN ISO 6506 arbeitet mit einer Hartmetallkugel und ist für weichere Werkstoffe gedacht, etwa weichgeglühten Werkzeugstahl.

Eine gültige Messung braucht eine ebene, blanke Fläche, ausreichende Dicke und Abstand zum Rand und zu anderen Eindrücken. Zunder und entkohlte Randschichten täuschen zu geringe Härte vor. Ist der Rand weicher als der Kern, sind Entkohlung oder Schleifbrand die üblichen Ursachen.

Der Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1 liefert Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung, der Kerbschlagbiegeversuch nach DIN EN ISO 148-1 die verbrauchte Schlagenergie als Maß für die Zähigkeit. Bricht ein Stempel trotz richtiger Härte aus, fehlt meist Zähigkeit. Oberflächenrisse an gehärteten Teilen findet man mit der Farbeindring- oder der Magnetpulverprüfung.

Das solltest du dir merken

Gehärtete Teile mit Rockwell C prüfen, weiche mit Brinell, dünne Schichten mit Vickers bei kleiner Kraft.
Zugfestigkeit gleich Höchstkraft durch Anfangsquerschnitt.
Bruchdehnung bezieht die bleibende Verlängerung auf die Anfangsmesslänge.
Härte allein schützt nicht vor Ausbrüchen, dafür braucht es Zähigkeit.
Nie auf Zunder oder entkohlter Randschicht messen.

Formeln

Vickershärte: $H V = 0, 1891 \cdot \frac{F}{d ^{2}}$; $F$ Prüfkraft in N, $d$ Mittelwert der beiden Diagonalen in mm
Brinellhärte: $H B W = \frac{0 , 102 \cdot 2 \cdot F}{π \cdot D \cdot ( D - D ^{2} - d ^{2} )}$; $F$ Prüfkraft in N, $D$ Kugeldurchmesser in mm, $d$ mittlerer Eindruckdurchmesser in mm
Zugfestigkeit: $R_{m} = \frac{F _{m}}{S _{0}}$; $R_{m}$ in N/mm², $F_{m}$ Höchstkraft in N, $S_{0}$ Anfangsquerschnitt in mm²
Bruchdehnung: $A = \frac{L _{u} - L _{0}}{L _{0}} \cdot 100$; $A$ in Prozent, $L_{u}$ Messlänge nach dem Bruch in mm, $L_{0}$ Anfangsmesslänge in mm

Typische Fehler in der Prüfung

Bei Vickers nur eine Diagonale statt des Mittelwerts eingesetzt.
Für den Querschnitt der Rundprobe den Durchmesser statt der Kreisfläche verwendet.
Härte auf der Zunderschicht gemessen und das Teil zu Unrecht als zu weich gemeldet.
Ausbrüche an der Schneide allein mit zu niedriger Härte erklärt.

Tipps aus der Werkstatt

Gehärtet: Rockwell C. Weich: Brinell. Dünne Schicht: Vickers mit kleiner Kraft. Bei Vickers den Mittelwert beider Diagonalen quadrieren, beim Zugversuch durch die Kreisfläche πd²/4 teilen, nicht durch den Durchmesser.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

14 Aufgaben zu „Werkstoffprüfverfahren“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Werkzeugmechaniker/-in (2004 i. d. F. 2018), Lernfeld 6 (Herstellen technischer Teilsysteme des Werkzeugbaus); DIN EN ISO 6506, 6507, 6508, 6892-1, 148-1. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.