HÄRTEPRÜFUNG WIKI

Härteprüfung nach Brinell

Die Härteprüfung nach Brinell dient zur Bestimmung der Härte von weichen bis mittelharten Metallen mit grobem oder inhomogenem Gefüge. Dazu wird eine Hartmetallkugel als Prüfkörper in das zu prüfende Bauteil eingedrückt und der Eindringwiderstand ermittelt. Anschließend wird die Größe des bleibenden Härteeindrucks optisch vermessen und daraus die Brinellhärte HBW berechnet. Die Härteprüfung nach Brinell gehört zu den optischen Messverfahren.

Wir führen als Steinbeis-Transferzentrum die Härteprüfung nach Brinell normkonform als Dienstleistung durch.

Werkstoffe

Weiche Metalle (Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Blei, Zinn) bis hin zu mittelharten Metallen (vergütete Stähle)
Werkstoffe mit grober oder inhomogener Kornstruktur (Stahlguss, Gusseisen)

Methoden

HBW 1/1,25
HBW 1/2,5
HBW 1/5
HBW 1/10
HBW 1/30
HBW 2,5/7,8125
HBW 2,5/15,625
HBW 2,5/31,25
HBW 2,5/62,5
HBW 2,5/187,5
HBW 5/31,25
HBW 5/62,5
HBW 5/125
HBW 5/250
HBW 10/125
HBW 10/250

Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine Härteprüfung nach Brinell.

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Härteprüfverfahren Brinell

DEFINITION

Das Brinell-Verfahren lässt sich wie folgt charakterisieren:

Statisches Härteprüfverfahren
Optisches Messverfahren, d.h. bleibende Eindrucksgröße wird lichtoptisch ausgemessen
Genormtes Verfahren (ISO 6506:2014, ASTM E10)
Prüflastbereich: 1kgf bis 3000 kgf, d.h. Kleinlast- bis Makrobereich
Prüfkörper: Wolframcarbidkugel mit Durchmesser 1, 2.5, 5 oder 10 mm.

BEANSPRUCHUNGSGRAD

Der Beanspruchungsgrad dient dazu, um gleiche Prüfbedingungen bei unterschiedlichen Kugeldurchmessern und Prüfkräften zu gewährleisten. Der Beanspruchungsgrad ist als Näherungswert für die Flächenpressung zwischen Kugel und Prüfstückoberfläche anzusehen. Bei Einhaltung der in der Gleichung 0,102 x F/D² ausgedrückten Beziehung ist die Flächenpressung nahezu unabhängig vom gewählten Kugeldurchmesser.

DURCHFÜHRUNG

Bei der Brinell Härteprüfung wird eine Kugel aus Wolframcarbid mit einer definierten Kraft in das zu prüfende Bauteil eingedrückt. Anschließend wird der plastisch bleibende Abdruck des Prüfkörpers lichtoptisch vermessen. Je kleiner der Abdruck, desto härter ist das getestete Material.

PROBENANFORDERUNG

Bei der Härteprüfung nach Brinell ist eine Oberflächenpräparation für die zu prüfende Probe erforderlich, da die Oberflächenqualität gut genug sein muss, um den Prüfeindruck lichtoptisch auswerten zu können. Je größer der Kugeldurchmesser des Prüfkörpers desto rauer darf die Bauteiloberfläche sein.
Die Anforderungen der Brinell-Prüfung sind aber geringer als die der Vickers-Prüfung, da die Abdrücke größer sind.

HÄRTEANGABE

Ein Härtewert nach Brinell setzt sich aus den folgenden Bestandteilen zusammen:

Numerischer Härtewert
Zwei Großbuchstaben: HB (Härte nach Brinell)
Dritter Großbuchstabe W (Wolframcarbidkugel)
Prüflast in kgf
Einwirkdauer der Prüflast, wenn diese nicht im Bereich 10-15 s

Beispiel: 450 HBW 5/60/20

VOR- UND NACHTEILE

Vorteile Brinell-Verfahren

Mit Brinell können inhomogene Werkstoffe (z. B. Gussteile) geprüft werden, da die große Kugel viele Kristalle (unterschiedliche Gefügebestandteile des Werkstoffs) trifft und einen mechanischen Mittelwert bildet.
Eine Vielzahl von Prüfkräften und Kugeldurchmessern für die unterschiedlichsten Anwendungen stehen zur Auswahl.
Relativ große Prüfeindrücke, die leichter zu messen sind als die relativ kleinen Vickers-Eindrücke.

Nachteile Brinell-Verfahren

Da der Abdruck lichtoptisch vermessen wird, muss die Oberfläche von ausreichender Qualität sein.
Bei Prüfungen im Makrobereich mit hoher Prüflast (z.B. HBW 10/3000) hohe Gefahr der Verformung des Prüfmaterials und damit Gefahr von Messfehlern durch Wallbildung.
Das Verfahren ist etwas langsamer im Vergleich zum Rockwell-Verfahren, d.h. eine Härteprüfung dauert zwischen 30 und 60 Sekunden.
Mehrere Prüfkörper, wegen Kugeln mit unterschiedlichen Durchmessern.

Wie wird die Brinell Härteprüfung durchgeführt?

Bei der Brinellhärteprüfung wird eine Hartmetallkugel mit einer definierten Kraft in das zu prüfende Bauteil eingedrückt. Je nach Beanspruchungsgrad wird eine Kugel entsprechenden Durchmessers mit einer bestimmten Prüfkraft verwendet. Anschließend wird der plastisch bleibende Eindruck des Prüfkörpers lichtoptisch vermessen. Je kleiner der Eindruck ist, desto härter ist der geprüfte Werkstoff. Die Einheit der ermittelten Härte ist kp/mm² und wird mit dem Verfahrensnamen Brinell bezeichnet (HBW = Brinellhärte mit Hartmetallkugel).

Wie wird ein Härtewert nach Brinell angegeben?

Bei den Härteangaben ist es wichtig die Prüfkraft anzugeben mit der die Härte ermittelt wurde, da eine Abhängigkeit zwischen Härtewert und Prüfkraft besteht. Des Weiteren ist die Angabe des Kugelhalbdurchmessers zwingend erforderlich. So besagt die Angabe 450 HBW 5/60, dass eine Brinell-Härte von 450 kp/mm² bei der Prüfung mit einer Wolframcarbidkugel mit einem Durchmesser von 5 mm und einer Prüfkraft von 60 kp erreicht werden muss.

Härteprüfung an Bauteilen

Welches Härteprüfverfahren?

Die Wahl des Härteprüfverfahrens wird durch die Art und Homogenität des Werkstoffs, das Gefüge, die Probengröße und den Werkstoffzustand bestimmt. Bei allen Härteprüfungen muss die Probe für das gesamte Gefüge repräsentativ sein. Eine Ausnahme besteht, wenn z. B. die Härte verschiedener Gefügebestandteile bestimmt werden soll. Aus diesem Grund sollte bei einem heterogenen Gefüge ein größerer Eindruck gemacht werden als bei einem homogenen Werkstoff. Für jede Härteprüfung gibt es eigene Normen, die genaue Angaben über das Verfahren und den genauen Ablauf enthalten.

Vickers Härteprüfung

Homogene Werkstoffe mit niedriger bis hoher Härte.
Kleine bis große Werkstücke
Ermittlung von Einhärtetiefen
Härteverlaufsmessungen
Härteverteilung über Schweißnähte

Brinell Härteprüfung

Weiche Metalle (Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Blei, Zinn) bis hin zu mittelharten Metallen (vergütete Stähle)
Werkstoffe mit grober oder inhomogener Kornstruktur

Rockwell Härteprüfung

Bauteile mittlerer bis hoher Härte
Bauteile aus Kunststoff (Thermoplaste, weiche Verbundmaterialien)

Knoop Härteprüfung

Spröde Materialien
Beschichtungen

Mobile Härteprüfung

Große oder schwere Werkstücke
Vor-Ort-Härteprüfungen

Instrumentierte Eindringprüfung

Dünne und sehr dünne Beschichtungen
Kleine Bauteile
Bestimmung Einhärtetiefen
Härteverlaufsmessungen

Shore Härteprüfung

Shore A: Thermoplastische Elastomere (TPE), Nitrilkautschuk (NBR), Polyurethan (PU), Niederdichtes Polyethylen (LDPE), Silikonkautschuk, Neopren
Shore D: Polycarbonat (PC), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyvinylchlorid (PVC), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Hochdichtes Polyethylen (HDPE)
Shore OO: Weiche Schäume, sehr weiche elastomere Materialien, gelartige Materialien

Wie wird Härte definiert?

Die Härte ist der mechanische Widerstand eines Werkstoffes gegen das mechanische Eindringen eines anderen härteren Körpers. Die Härte kann sich durch Wärme verändern, das heißt die Härte eines Werkstückes nimmt nach einer Wärmebehandlung einen anderen Wert an. Die Härte gehört nicht zu den Grundeigenschaften eines Werkstoffs. Deswegen muss der quantitativ ermittelte Wert immer in Bezug zum Härteprüfverfahren mit den folgenden Parametern gesetzt werden:

Prüfkraft
Last-Zeit-Profil
Lasteinwirkdauer
Prüfkörper

Warum eine Härteprüfung?

Die Härteprüfung wird gemacht zum Bestimmen des Widerstands, den ein Werkstoff der dauerhaften Verformung durch Eindringen eines härteren Eindringkörpers entgegensetzt. bestimmt werden. Damit lässt sich entscheiden ob ein bestimmter Werkstoff oder eine bestimmte Werkstoffbehandlung für den beabsichtigten Einsatzzweck geeignet ist.

Was wird bei der Prüfung gemessen?

Bei der Härteprüfung wird ein Prüfkörper in den Werkstoff eingedrückt und die Härte als Eindringwiderstand bestimmt. Diese Bestimmung erfolgt durch:

Messen der Größe des vom Prüfkörper hinterlassenen Eindrucks (optische Messverfahren)
Messen der Eindringtiefe des Prüfkörpers (Tiefen-Messverfahren)
Auswertung der Kraft-Weg-Kurve (instrumentierte Eindringprüfung)

Die instrumentierte Eindringprüfung (Martens Härteprüfung) ist dadurch gekennzeichnet, dass nicht nur die Härte mit hoher hohe Genauigkeit bestimmt wird sondern auch aus der Kraft-Weg-Kurve weitere Werkstoffkennwerte bestimmt werden können.