Mobile Härteprüfung den Einflussgrößen auf der Spur Erfahrungen, Tipps und Ideen

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Helge Bruhn
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1 1 Mobile Härteprüfung den Einflussgrößen auf der Spur Erfahrungen, Tipps und Ideen Einflüsse auf die Messunsicherheit im Baustelleneinsatz Erfahrungen und Hinweise, Joachim Laimmer

2 2 Was eine gute Messung ausmacht! Präzision und Genauigkeit! Verteilung der Messwerte geringe Präzision geringe Genauigkeit hohe Präzision geringe Genauigkeit hohe Präzision hohe Genauigkeit geringe Präzision hohe Genauigkeit - Messwerte streuen stark - Erwartungswert weicht stark vom Sollwert (rot) ab - Messwerte streuen kaum - Erwartungswert weicht stark vom Sollwert (rot)ab - Messwerte streuen wenig - Erwartungswert weicht kaum vom Sollwert (rot) ab - Messwerte streuen stark - Erwartungswert weicht kaum vom Sollwert (rot) ab

3 3 Anforderung an ein mobiles Härteprüfverfahren Normgerecht, bzw. gut vergleichbar mit Laborverfahren Gut transportabel und robust Gute Bedienbarkeit ( selbstsprechend ) Möglichst wenig Oberflächenvorbereitung Möglichst breites Anwendungsfeld (Werkstoffe, Härte..) Kleine gezielte Eindrücke bei Schweißnähten - große für Gusswerkstoffe Möglichst Lage unabhängig messen Geringe Abmessungen um in Zwangslagen zu messen

4 4 Fazit in meinem Bereich UCI Verfahren wird angewendet da: a. Vergleichbar Vickers in Eindringkörper und Last (HV10 und HV5) b. genormt nach DIN und ASTM A1038, Geräteabnahme durch MPA -> Umwertung der Messwerte gem. DIN EN ISO c. Leicht, Akkubetrieb, robust, einfache Bedienbarkeit d. Präparation metallografisch darstellbar e. Werkstoff in der Regel auf niedrig / unlegierte Stähle begrenzt f. Prüfplatten in Härte und Werkstoff mit Zertifikat verfügbar g. Hand- und Stativmessungen durchführbar h. Messung ist Lage unabhängig i. Eindrücke sind ggfs. optisch (direkt oder per Abdruck) ausmessbar (Vickers) TIV zeigte im Praxistest unerklärliche Streuungen Im Testbetrieb wird eingesetzt -> Kugeleindringverfahren (MAT-TEC) : x. Bedingt vergleichbar mit Brinell (Eindringkörper) b. Direkter Rückschluss auf Streckgrenze scheint möglich

5 5 UCI für den ambulanten Einsatz Test - Untersuchte Einflussfaktoren 1. Anzahl Einzelmessungen wie oft soll ich messen? 2. Last - welche Sonde ist optimal? 3. Schräge / Stativ - wie schief darf ich drücken oder ist Stativ besser? 4. Präparation Schleifen bis zu welcher Stufe? 5. Tm =?s Sofortmessung oder Zeitmessung? (GE-spezifisch?) 6. Werkstofffestigkeit welchen Einfluss hat die Härte meines Werkstoffes? 7. (Optische Auswertung von UCI Eindrücken?- Replika) Nicht betrachtet wurden: - Andere Werkstoffgruppen(E-Module) > Beschränkung auf un-/niedrig legierten Stahl - Schwingungen auf dem System (durch Strömung in Leitungen z.b.) - Temperatur / Feuchtigkeit -> Messungen erfolgten schwingungsfrei,trocken bei Raumtemperatur im Labor

6 6 exemplarische Auswertung 30 Eindrücke HV10 UCI Härtestatistik 30 Eindrücke HV10 UCI, Stativ, Sofortmessung, Erwartungswert 202HV Härte HV10 UCI Datenreihen1 Erwartungswert Mittelwert 3% Anzahl der Messungen 10 Eindrücke pro Messung als Kompromiss, Praxis / Prüfdauer und Genauigkeit

7 7 Statistik / Auswertung Visualisierung Boxplot - Diagramm: Ausreißer - gebräuchliche Methode zur Visualisierung von Stichproben - zeigt alle Messwerte als graphisches Objekt an Boxmitte = Mittelwert Arm Box Median - 50% der Messwerte liegen in der Box, die vom Mittelwert geteilt wird - alle anderen Werte liegen innerhalb der Arme - sollte ein Arm 1,5x länger als die Box werden würde, so wird dieser extreme Wert als Ausreißer bezeichnet

12 bei dem eine sinnvolle Messung nicht mehr möglich

8 8 Einfluss der Schräglage auf die Abweichung des Messwertes in % -Der maximal mögliche Winkel ist etwa 12 bei dem eine sinnvolle Messung nicht mehr möglich ist. -Stativ ist zur Minimierung des Winkels empfehlenswert

9 9 Kombinierte Einflüsse der Dauer und des Werkstoffs auf den Messwert (134 HV 10) - Bei Härte oberhalb /= 150HV wird mit HV 10 gemessen, Bei Härten unter 150HV mit HV5 -In der Regel wird mit Stativ bei 3s gemessen --Vorsicht bei langen Messzeiten und weichem Werkstoff!

10 10 Untersuchung des Einflusses der Präparation 3 Härten: 142 HV HV HV10 6 verschiedene Präparationsarten: elektrolytisch poliert (60sec, 35V) poliert (3µm) 400er Körnung geschliffen (Polimob) 320er (Schleifpapier) 120er (Schleifpapier) 80er (Schleifpapier) Hinweise -Mit 80er Korn kann die gleiche Rauheit wie mit 240er erreicht werden, wenn es nur verschlissen genug ist!! ->aber bringt Verformung ein! -Vorsicht ab 180er bezüglich Drehzahl / Wärmeentwicklung Jeder Zustand wurde 10 Mal mit den gleichen Parametern geprüft.

11 11 Untersuchung des Einflusses der Präparation - UCI -Je höher die Härte, desto weniger Einfluss hat die Präparation -elektropolieren erhöht die Präzision bei allen Härten Warum liegen nahezu alle Werte zu niedrig????

12 12 Untersuchung des Einflusses der Präparation UCI (optisch) UCI Eindrücke lassen sich optisch auswerten, aber nur mit dem richtigen Vorsatz bei Zeitmessungen (sonst Lastfehler von ca. +6-9% -> Messwert um ca. 10% falsch!!!) Zylinder = Zeitmessung Raute = Sofortmessung

13 13 Hilfsmittel Excel

14 14 1 Kraft-Eindring-Versuch / Martenshärteprüfung / ABI Kraft-Eindringkurve enthält Informationen über plastische und elastische Verformung Eindringkörperform beeinflusst stark Verhältnis elastisch zu plastisch Die klassischen Härtewerte erhältlich man ebenfalls

15 15 Kraft-Eindring-Versuch / Martenshärteprüfung === Ergebnisse === SampleName : sample_ _1527 Streckgrenze Rp : 329 Zugfestigkeit Rm : 421 Zugfestigkeit Rm(HB) : 435 Brinell Haerte HBi : 138.2

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