Untersuchungen zur verlässlichen Messung der Härte nach dem UCI – Verfahren (Ultrasonic Contact Impedance) Translated title: Investigation on reliable hardness measurements using the UCI method (ultrasonic contact impedance)

Kurzfassung

Bei der Herstellung von Stahltragwerken nach DIN EN 1090 sowie bei der allgemeinen Materialprüfung ist die Messung der Härte Bestandteil der normgerechten Bauteilprüfung. Dabei wird zumeist die konventionelle stationäre Vickershärteprüfung gefordert. Beispielsweise werden bei der Erzeugung von thermischen Schnittkanten obere Grenzwerte für die Härte vorgeschrieben, die es folglich zu überprüfen gilt. Die Ermittlung der tatsächlich vorliegenden Härte an derartigen technischen Oberflächen stellt sich in der Praxis jedoch als schwierig dar, da die hohen Härten verfahrensbedingt nur in dünnen Schichten vorliegen und die zugänglichen Oberflächen der Schnittkanten Schneidriefen aufweisen. Die umständliche Verfahrensprüfung und die normgerechte Härtemessung an metallografischen Schliffen sind selbstverständlich möglich, aufgrund des hohen experimentellen Aufwands jedoch nicht immer praxistauglich. Im Zusammenhang mit der rechtlichen Produkthaftung, die für jedes gefertigte Bauteil gewährt werden muss, besteht unmittelbarer Bedarf an einem Verfahren zur verlässlichen Ermittlung der Härte, auch an nicht normgerecht vorbereiteten Oberflächen.

Abstract

The manufacturing of steel constructions according to EN 1090 includes measurement of hardness as a main part of standardized component testing. This usually requires the conventional stationary Vickers hardness method. For example, in the production of thermal cut edges, upper limits of the hardness exist, which have to be met. The determination of the actual hardness of such technical surfaces is difficult, because high hardness occurs only in thin layers and the cut edges are rough. Due to the high experimental effort, standardized hardness measurement on the cross section is not always practical. Regarding product liability, there is an immediate need for a reliable method to measure hardness, even on technical surfaces. This article is concerned with investigations on reliable hardness measurements using in-situ UCI method on thermal cut edges. For that purpose, measurements were carried out on different samples with different test loads and preparation steps in order to compare them with conventional Vickers hardness measurements. No influence of the hardness test method was shown if the minimum mass of the samples according to DIN 50159 or ASTM A 1038 is observed. In addition, the investigations on the technical surfaces revealed that the accuracy of the hardness measurements is determined by the roughness and the test load. The reproducibility increased after slight grinding of the surface and by using a higher test load (HV10). However, the absolute maximum hardness values at the cut edges are underestimated compared to the conventional Vickers measurements on the cross section, due to the fact that the maximum hardness value is not always located on the surface.