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Die Härteprüfung nach Brinell dient zur Bestimmung der Härte von weichen bis hin zu mittelharten Metallen mit grober oder inhomogener Kornstruktur. Dazu wird ein Prüfkörper in das zu prüfende Bauteil eingedrückt und anschließend wird der bleibende Härteabdruck optisch vermessen und daraus die Brinell-Härte HBW berechnet. Die Härteprüfung nach Brinell gehört zu den optischen Messverfahren bei denen der bleibende plastische Eindruck des Prüfkörpers vermessen wird, während bei den Tiefen-Messverfahren die Eindringtiefe des Prüfkörpers zur Ermittlung der Härte dient. Wie wird die Brinell Härteprüfung durchgeführt? Bei der Brinell Härteprüfung wird eine Kugel aus Wolframcarbid mit einer definierten Kraft in das zu prüfende Bauteil eingedrückt. Je nach dem Beanspruchungsgrad wird eine Kugel entsprechenden Durchmessers mit einer bestimmten Prüfkraft verwendet. Anschließend wird der plastisch bleibende Abdruck des Prüfkörpers lichtoptisch vermessen. Je kleiner der Abdruck, desto härter ist das getestete Material.
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, ASTM E10) Prüflastbereich: 1kgf bis 3000 kgf, d. 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. Je kleiner der Abdruck, desto härter ist das getestete Material.
Deswegen drückte er eine Kugel, die er dem Radlager eines Eisenbahnrads entnommen hatte, in den Werkstoff und vermaß anschließend den hinterlassenen Eindruck. Dieses Verfahren erwies sich als zuverlässig. Das war die Geburtsstunde der Härteprüfung nach Brinell. Heute wird die Prüfung nach Brinell mit einem entsprechenden Prüfgerät durchgeführt. Das Gerät presst eine Wolframkarbidkugel in die Probenoberfläche, anschließend wird der Durchmesser des Eindrucks optisch vermessen. Größen des Eindringkörpers: 1, 2, 5, 5 und 10 mm Prüfkräfte: 1 kgf bis 3000 kgf Maximale Härte: 650 HBW Zum Prüfen der Härte von großen Proben Da bei der Härteprüfung nach Brinell ein verhältnismäßig großer Eindruck erzeugt wird, eignet sich diese Prüfung gut für große Proben mit einer groben oder inhomogenen Kornstruktur, wie Gussstücke oder geschmiedete Werkstücke. Nützlicher Hinweis HBW ist die Abkürzung für Härte Brinell Wolframkarbid. Wolframkarbid: Es sei darauf hingewiesen, dass Prüfverfahren nach Brinell seit Kurzem mit Wolframkarbidkugeln und nicht länger mit den weicheren Stahlkugeln (HBS) durchgeführt werden.
Brinell zurück zur Übersicht Das Brinell-Verfahren eignet sich für die Härteprüfung von weichen Metallen (Leichtmetalle, Blei, Zinn) bis hin zu harten Metallen wie Stahl und Eisen. Die Brinell-Prüfung eines Werkstoffs mit unterschiedlichen Kugeldurchmessern und Prüfkräften muss innerhalb eines Beanspruchungsgrades (" Ablauf des Brinell Prüfverfahrens ") durchgeführt werden, um die gemessenen Härtewerte direkt miteinander vergleichen zu können. Untenstehend findet sich eine Übersichtstabelle, die die Brinell-Methoden gruppiert nach Beanspruchungsgrad, dem damit verbundenen Härtebereich und empfohlenen Anwendungen (Werkstoffe) präsentiert. Je höher der Beanspruchungsgrad, desto härter sind die Metalle, die mit den Methoden innerhalb dieses Beanspruchungsgrades geprüft werden können bzw. sollten. Der gängigste Beanspruchungsgrad (Lastfaktor) ist HBW 30. Mit den Brinell-Methoden, die zu HBW 30 gehören, prüft man harte Metalle wie Stahl und Eisen. Beim Brinell-Verfahren müssen die Prüfeindrücke so gesetzt werden, dass genügend Abstand zum Probenrand (Kante) sowie zwischen den einzelnen Prüfeindrücken vorliegt.
Aufgrund des Erfordernisses der optischen Eindrucksauswertung müssen Vickers-Härteprüfer mit einer Optik ausgestattet sein und sind daher teurer in der Anschaffung als Rockwell-Prüfer. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass das Vickers-Verfahren aufgrund seiner vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in der Praxis immer mehr zum gängigsten Verfahren wird, auch wenn eine Probenpräparation notwendig ist und die Auswertung des Härtewertes aufwendig ist.
Ebenfalls darf die Härte eines Bauteils nicht zu hoch sein wenn dieses mechanischen Belastungen ausgesetzt werden soll. Würde hier das Material zu hart (und damit zu wenig zäh) sein würden vorzeitig Risse entstehen. Diese führen zum vorzeitigen Versagen durch Rissbildung und Rissfortsatz. Auch wenn die heutigen Fertigungsprozesse als sehr sicher angesehen werden können - letztlich können selbst kleine Veränderungen in dem Prozess dazu führen, dass sich die Härte dramatisch ändert. Zum Beispiel kann in einem Härteofen ein Temperatursensor ausfallen und die Wärmebehandlung fehlerhaft sein. Daher ist die Härteprüfung in verschiedenen Stadien des Prozess unabdingbar zur Sicherung des Fertigungsprozesses. Eignung eines Härteprüfverfahrens abhängig vom Werkstoff Die Härte der verwendeten Materialien und Bauteils kann extrem unterschiedlich sein. Nicht jedes Härteprüfverfahren ist für jede Härte und / oder jedes Material geeignet. Die Werkstoffhärte kann zu hoch sein so das selbst eine extrem harte Brinell-Kugel aus Wolfram-Karbid beschädigt und abgeplattet wird.