In den letzten Jahren hat es bei der Auswertung der optischen Härteprüfverfahren keine grundsätzlich neuen Entwicklungen gegeben. Die meisten der vorhandenen optischen Makro- und Mikrohärteprüfmaschinen arbeiten immer noch mit analogen Messlinealen oder Messokularen, also auf dem Stand von vor mehr als 50 Jahren.
Arnold Horsch, Inhaber AHOTEC e.K. Werkstoffprüftechnik, Remscheid
Bei diesen Auswertemethoden sind durch den Prüfereinfluss mehr oder weniger große Fehlmessungen möglich. Teilweise wurden digitale Messlineale – Messokulare eingeführt, jedoch stellen auch diese keine genauere Messmethode als analoge Systeme dar, lediglich Ablese- oder Auswertefehler wurden eliminiert. Die Ergebnisse der Auswertung sind im wesentlichen von der Erfahrung der Prüfer abhängig.
Auswertung mit Bildanalyse
Durch den Einsatz moderner Bildanalyseverfahren können auch in der Härteprüfung Vereinfachungen in der Bedienung und eine deutliche Verringerung von Fehlmessungen erreicht werden.
Die Hersteller von Standard Bildverarbeitungssystemen bieten teilweise umfangreiche Librarys zum Auswerten an. Diese haben jedoch den Nachteil, dass sie fast immer optimale Härteeindrücke und Beleuchtungsbedingungen voraussetzen.
Optimale Härteeindrücke sind aber nur unter Laborbedingungen, und nicht unter Produktionsbedingungen in einer Härterei, Gießerei oder Schmiede zu erreichen. Die geforderten Beleuchtungsbedingungen sind überwiegend bei neuen und modernen Mikrohärteprüfern gegeben, jedoch nie bei älteren Mikro- und Makrohärteprüfern. Die in Bild 1 gezeigten Härteeindrücke geben eine kleine Bandbreite der in einem Produktionsbetrieb erzeugten Härteeindrücke von optimal bis schlecht wieder.
Mit dem PRECIDUR Auswertesystem wurde ein System geschaffen, dass mit neuen selbst entwickelten Algorithmen, ausschließlich für die Härteprüfung arbeitet. Dies ermöglicht es auch neue Messprobleme kurzfristig durch die Optimierung des Auswertealgorithmen zu lösen. Ein besonderer Vorteil des Auswertesystems ist die Unabhängigkeit von guter Beleuchtung. Auch bei einseitig ausgeleuchteten Bildern kann der Härteeindruck einwandfrei ausgewertet werden. Durch die intelligente Auswertung, verbunden mit der Unempfindlichkeit gegen Beleuchtungseinflüsse, wird eine optimale, sichere und normgerechte Auswertung gewährleistet.
Mikro- und Kleinlasthärteprüfung
In der Mikro- und Kleinlasthärteprüfung wurde bisher der größtmögliche Automatisierungsgrad umgesetzt. Bereits seit Ende der 80er Jahre werden sehr gut funktionierende halbautomatische Prüfsysteme eingesetzt. Die PRECIDUR Auswertesoftware kann zusammen mit der 3– Achsensteuerung WinMotion an jedes bestehende halbautomatische Härteverlaufsprüfgerät installiert werden. Bild 2 zeigt die Lösung eines vollautomatischen Härteverlaufprüfgerätes mit X-Y-Z Achsen Steuerung. Auch ältere Geräte von Frank, Reicherter oder Zwick können ohne Probleme mit dem PRECIDUR System und einem manuellem Kreuztisch nachgerüstet werden.
Makrohärteprüfgeräte
Bei Makrohärteprüfgeräten sind bei der automatischen Auswertung von Härteeindrücken vollkommen andere Problemstellungen zu lösen als in der Mikrohärteprüfung. Die Beleuchtungssysteme vorhandener, auch neuerer Maschinen befinden sich technisch auf dem Stand von vor ca. 50 Jahren. Auch können aufgrund der eingesetzten Optiken die vorhandenen Möglichkeiten dieser Maschinen kaum ausgenutzt werden. Der klassische Universalhärteprüfer verfügt in der Regel über einen Lastbereich von 1–250 kgf.
Es ist also möglich, alle Prüfverfahren von HV1 bis HB5/250 mit einem Gerät abzudecken.
Die vorhandenen optischen Systeme mit Mattscheiben und Messlinealablesung sind nicht in der Lage, eine Prüfung mit Prüflasten <10kgf (HV10) normgerecht durchzuführen. Die großen Messunsicherheiten machen eine Prüfung praktisch unmöglich.
Der Einsatz von Kameras mit Zwischenoptik, ermöglicht es auch bei sehr niedrigen Prüflasten Vergrößerungen zu erreichen, die eine gleich hohe Messunsicherheit wie bei der Mikrohärteprüfung gewährleisten. Der Einbau der Kameras muss staubdicht erfolgen, um Verschmutzungen und Beschädigungen zu vermeiden.
Bild 3 zeigt den Einbau in einen Wolpert DIA TESTOR 2 von 1962. Diese Härteprüfmaschine wurde zusammen mit einem Mikrohärteprüfer ZWICK 3202 auf Kameraauswertung umgestellt und wird in der Wareneingangskontrolle einer Maschinenfabrik eingesetzt.
QE 535
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