Die Rockwell-Härteprüfung ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Bewertung der Materialhärte in der modernen Industrie. Sie liefert sofortige Ergebnisse durch Messung der Eindringtiefe unter einer Standardlast, wodurch optische Messungen überflüssig werden. Diese Einfachheit reduziert Bedienfehler, beschleunigt die Produktion und unterstützt automatisierte Prüfungen. Aufgrund seiner Geschwindigkeit, Konsistenz und Benutzerfreundlichkeit ist Rockwell eine bevorzugte Methode in Härteprüfung.
Inhalte
Was ist der Rockwell-Härtetest?
Der Rockwell-Härtetest wurde von zwei Personen erfunden, nämlich Hugh Rockwell und Stanley P. Rockwell. Beide Männer waren nicht verwandt, arbeiteten aber für die New Departure Company in Bristol. Die Idee war, einen Test zu entwickeln, der effizienter war und weniger stark vom Bediener abhängig war als andere Methoden. Sie meldeten das Patent für ihre Erfindung erstmals am 1914. Juli 15 an, die Genehmigung erfolgte jedoch erst fünf Jahre später, am 11. Februar 1919.
Der Rockwell-Härtetest misst die Härte eines Materials durch Messung der Eindringtiefe des Eindringkörpers unter Belastung. Im Gegensatz zu Brinell oder Vickers misst Rockwell die Eindringtiefe nicht durch visuelle Beobachtung, sondern liefert einen direkten Messwert.
Verfahren zur Rockwell-Härteprüfung
Das Prinzip der Rockwell-Härteprüfmethode besteht in der Verwendung einer kleinen und einer großen Last zur Überprüfung der Materialhärte Durch differenzielle Tiefenmessung. Dabei werden unterschiedliche Belastungen mithilfe verschiedener Eindringkörper, sogenannter Skalen, angewendet. Die Skalen sind durch unterschiedliche Endbuchstaben wie HRA, HRB, HRC usw. gekennzeichnet, die die unterschiedliche Rockwell-Härtezahl (HR) angeben, die durch die Anwendung unterschiedlicher Belastungen erreicht wird.
Sample Prep
Um zu verhindern, dass sich die Testprobe unter der aufgebrachten Last verformt, stellen Sie sicher, dass die Oberfläche glatt, eben, sauber und dick ist.
Auswahl der richtigen Skala
Wählen Sie die Skala entsprechend der Art des geprüften Materials. Wählen Sie beispielsweise HRB für Kupfer oder Weichmessing und HRC für gehärteten Stahl.
Testschritte
Wenden Sie eine geringe Last von 10 kgf an, um mit dem Eindringkörper einen Nullreferenzpunkt festzulegen, und messen Sie dann die Eindringtiefe mit der Messuhr oder dem digitalen Bildschirm.
Wenden Sie die Hauptlast (60/100/150 kgf, je nach Skala) an derselben Stelle an, an der die Nebenlast angewendet wurde.
Als nächstes wird eine tiefere Vertiefung erzeugt, dazu wird die Hauptlast für eine Verweilzeit von ca. 2-6 Sekunden aufgebracht, um die Messung durchführen zu können.
Um die endgültige Einkerbung zu messen, entfernen Sie die Hauptlast, während Sie die Nebenlast belassen.
Lesen Sie die Messwerte und Härtewerte direkt am Gerät ab.
Rockwell-Härteprüfmaschine
Die Rockwell-Härteprüfmaschine besteht aus einem Eindringkörpersystem, einem Lastaufbringungsmechanismus und einer direkt ablesbaren Schnittstelle (entweder ein analoges Zifferblatt oder ein digitales Display). Die beiden Haupttypen von Eindringkörpern sind Stahlkugel-Eindringkörper für weichere Materialien (z. B. HRB-Skala) und Diamantkegel-Eindringkörper (Brale) für härtere Materialien (z. B. HRC-Skala).
Anwendungen des Rockwell-Härtetests
Der Rockwell-Härtetest ist bekanntermaßen einfach und anpassungsfähig. Aus diesem Grund wird er häufig in vielen Anwendungen in unterschiedlichen Branchen eingesetzt:
- Wird in Metallen und Legierungen verwendet, um die Härte von Stahl, Kupferlegierungen, Aluminium und mehr zu bewerten.
- Wird in der Fertigung und im Ingenieurwesen eingesetzt, um Linien für schnelle Qualitätsprüfungen zu erstellen.
- In der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie wird sichergestellt, dass Strukturkomponenten langlebig und robust sind.
- Wird zur Überprüfung der Wärmebehandlung verwendet, um die Wirksamkeit von Prozessen wie Glühen und Abschrecken zu bestätigen.
Vor- und Nachteile des Rockwell-Härtetests
Vorteile
- Im Vergleich zu anderen Prüfmethoden ist die Rockwell-Härteprüfung schneller und spart Zeit, da die Werte sofort vom Bildschirm abgelesen werden.
- Bei dieser Methode treten kaum Fehler auf, da die Messungen größtenteils automatisch und nicht durch menschliche Bediener durchgeführt werden.
- Die Messungen werden mit bloßem Auge beobachtet; für die Verfahren ist die Verwendung eines optischen Geräts wie beispielsweise eines Mikroskops nicht erforderlich.
- Damit können zahlreiche Materialien und Härtegrade geprüft werden, was es zu einer sehr vielseitigen und skalierbaren Prüfmethode macht.
- Der Rockwell-Härtetest ist sehr kostengünstig.
Nachteile
Ein großer Nachteil dieses Tests ist seine hohe Empfindlichkeit gegenüber der Oberflächenbeschaffenheit des Prüfmaterials, etwaigen Ölverschmutzungen, Rauheiten oder Krümmungen. Dies kann zu ungleichmäßigen Ergebnissen führen. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich diese Prüfmethode am besten für Proben mit ebener Oberfläche eignet; bei komplexen Formen ist sie jedoch problematisch.
Unterschied zwischen Brinell-, Rockwell- und Vickers-Härteprüfungen
Die folgende Tabelle bietet einen Vergleich der Brinell, Rockwell und Härteprüfung nach Vickers.
| Merkmal | Rockwell | Brinell | Vickers |
|---|---|---|---|
| Einrückertyp | Stahlkugel / Diamant | Stahl Ball | Diamantpyramide |
| Bewertungsgrundlagen | Tiefe | Eindruckdurchmesser | Einrückung diagonal |
| Ladebereich | 60–150 kgf | 500–3000 kgf | 1–100 kgf |
| Geeignet für | Alle Metalle | Grobe Materialien | Dünne und harte Materialien |
| Präzision | Moderat | Niedrig | Hoch |
| Benutzerfreundlich | Sehr hohe | Moderat | Benötigt Mikroskop |
| Anwendungsgeschwindigkeit | Schnell | Langsamer | Moderat |
| Oberflächenvorbereitung | Minimal | Kritischer | Äußerst kritisch |
Jeder Härtetest für Materialien hat seine Nische; Rockwell wird wegen der Geschwindigkeit und Automatisierung bevorzugt, Brinell für unebene Oberflächen und Vickers für Mikrohärte und dünne Materialien.
FAQ
1. Wie viele Rockwell-Härteskalen gibt es?
Es gibt insgesamt 30 Rockwell-Härteskalen, die vom Materialtyp abhängen und jeweils mit Buchstaben wie A, B, C usw. gekennzeichnet sind. Sie sind in zwei Kategorien unterteilt: die regulären Rockwell-Skalen und die oberflächlichen Rockwell-Skalen.
2. Was ist der Unterschied zwischen regulären und oberflächlichen Rockwell-Skalen?
Die Rockwell-Standardwaagen dienen zur Prüfung dickerer Materialien durch Aufbringen höherer Lasten. Beispielsweise beträgt die Mindestlast etwa 10 kgf, die Höchstlast zwischen 50 und 150 kgf. Die Rockwell-Oberflächlichkeitswaagen dienen hingegen zur Prüfung dünnerer Materialien. Hier beträgt die Mindestlast etwa 3 kgf, die Höchstlast zwischen 15 und 45 kgf.