Die Härte und andere wichtige Werkstoffkenngrößen dünner Schichten, die galvanisch oder durch einen Härteprozess erzeugt wurden, bestimmt man vorteilhaft nach dem Mikrohärte-Verfahren gemäß DIN EN ISO 14577 Teil 1.
In Abhängigkeit von einer Prüfkraft wird die entstehende Eindringtiefe gemessen. Eine Vickerspyramide dringt mit einer vorgegebenen Kraft in die Schicht ein. Während des Eindringvorgangs wird laufend die Eindringtiefe der Pyramide gemessen. Aus der maximal gewählten Prüfkraft und der sich dabei ergebenden Eindringtiefe wird der Härtewert HM berechnet. Der dabei ermittelte Härtewert wird zur Abgrenzung gegenüber dem konventionell nach Vickers ermittelten Härtewert mit „Martenshärte HM“ bezeichnet . Der Vorteil dieser Methode liegt neben der objektiven, da nicht Anwender abhängigen, Härtebestimmung vor allem darin, dass auch noch sehr kleine Eindrücke ausgewertet werden können, da keine visuelle Ausmessung des Pyramiden-Eindrucks notwendig ist. Wegen der kleinen Ausdehnung des Pyramiden-Eindrucks kann es allerdings bei Anwendungen mit großer Oberflächenrauheit oder grober Gefügestruktur des Werkstoffs oder der Schicht zu einer unakzeptablen Streuung der Messwerte kommen.
Eine wesentliche Verbesserung schafft das aktuell von der Helmut Fischer GmbH + Co. KG, Sindelfingen, vorgestellte Mikrohärte-Messgerät FISCHERSCOPE HM2000. Es arbeitet mit Eindringkräften bis 2N. Das entspricht einer Verdoppelung gegenüber der bisher maximal möglichen Prüfkraft. Damit integriert der Eindruck der Vickerspyramide über ein größeres Volumenelement der zu messenden Schicht. Das reduziert die Streuung der Messwerte.
Dieses Mikrohärte-Prüfverfahrens dient insbesondere zur Qualitätskontrolle für Hartstoffschichten auf Zerspanungs- und Umformwerkzeugen, für galvanische Beschichtungen, zum Beispiel chemisch abgeschiedene Nickelschichten, Goldschichten auf Kontakten elektrischer Bauteile, Farb- und Lackschichten im Automobilbau und für Kunststofffolien. Zuverlässige und reproduzierbare Messergebnisse gewährleisten automatisierte Messabläufe. Dies ermöglichen die Mikrohärte-Messgeräte der Baureihe FISCHERSCOPE HM2000.
Zum Auswerten der Messungen verfügen sie über die Messsoftware WIN-HCU®. Diese ermöglicht neben der normgerechten (DIN EN ISO 14577–1) Bestimmung der Kennwerte auch die herkömmliche Ermittlung der Vickershärte (DIN EN ISO 6507–1) durch Ausmessen der Eindruckdiagonalen mit Hilfe des Videomikroskops. Dazu erhält man auf dem Bildschirm des Personal-Computers, der den Messablauf steuert und die Messergebnisse auswertet, ein vergrößertes Videobild des Pyramiden-Eindrucks. Durch einfaches Positionieren von Cursormarkierungen an den Eckpunkten der Eindruckdiagonalen wird die Vickershärte automatisch berechnet.
Besonders vorteilhaft ist dies, wenn bei einer Werkstoffprüfung beide Kennwerte benötigt werden oder eine Korrelation zwischen Universal- und Vickershärte ermittelt werden soll.
Die Messergebnisse zeigt die Software übersichtlich als Diagramme und Tabellen auf dem Farbbildschirm des Auswerte- und Steuer-Rechners an. Dargestellt werden u. a. der Zusammenhang zwischen der Prüfkraft und der Eindringtiefe sowie der Verlauf der Martenshärte HM über der Prüfkraft, über der Eindringtiefe oder über der Zeit.
Die Härteeindrücke werden mehrfach vergrößert abgebildet. Ebenso zeigt die Software zahlreiche berechnete Werkstoffkennwerte, u. a. den elastischen und plastischen Verformungsanteil, das Kriechen und den Elastizitätsmodul des Werkstoffs. Darüber hinaus wertet die Software die Messdaten statistisch aus oder stellt sie wahlweise in einer SPC-Karte, in einem Histogramm und in einem Wahrscheinlichkeitsnetz dar. Über eine standardisierte Software-Schnittstelle des Betriebssystems können die Messdaten zur weiteren Auswertung oder Dokumentation in eine EXCEL-Tabelle übernommen werden.
Die maßgebliche Mitarbeit bei der Normung der instrumentierten Eindringprüfung beweist erneut die hohe Kompetenz der Helmut Fischer GmbH + Co. KG in industrieller Messtechnik. Basierend auf über 50 Jahren Erfahrung entwickelt der Messgerätehersteller immer wieder richtungsweisende, praxisgerechte und wirtschaftliche Messgeräte.
Helmut Fischer, Sindelfingen
QE 541
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