ZHU/zwickiLine+

Universeller Härteprüfer zur instrumentierten Eindringprüfung

Die universelle Härte-Prüfmaschine ZHU/zwickiLine+ auf Basis der Material-Prüfmaschine zwickiLine+ kann neben den klassischen Härteprüfverfahren Rockwell, Vickers, Brinell und Kugeldruckhärte auch für das innovative Verfahren der instrumentierten Eindringprüfung zur Bestimmung der Härte sowie zusätzlicher Werkstoffparameter an metallischen Werkstoffen eingesetzt werden (sogenannte Martenshärte, ISO 14577). Des Weiteren werden zyklische Eindringprüfungen mit steigernder Prüfkraft oder Eindringtiefe und Teilentlastung in der Prüfsoftware testXpert hardness Edition umgesetzt.
Härte-Prüfmaschine ZHU/zwickiLine+
Härtemesskopf und Optische Einheit der ZHU/zwickiLine+
Härtemesskopf der ZHU/zwickiLine
  • Instrumentierte Eindringprüfung
  • Optische Härteprüfverfahren (Vickers, Brinell, Knoop)
  • Zug-, Druck- und Biegeprüfungen

Die ZHU/Z2.5 ist die flexibelste und vielseitigste Härteprüfmaschine der Welt.

Dr. Erhard Reimann

Das Wesentliche im Überblick

Vorteile und Merkmale der ZHU/zwickiLine+

  • Bedienergerechte Einknopfbedienung.
  • Universelle, werkstoffunabhängige Anwendung für praktisch alle Härteprüfverfahren mit Eindringtiefenmessung.
  • Schnelles und automatisches Anfahren auch bei unterschiedlichen Probenhöhen.
  • Vollautomatischer Prüfablauf und Auswertung.
  • Kürzestmögliche Prüfzeiten.
  • Minimaler Umrüstaufwand bei Wechsel des Verfahrens und Austausch des Eindringkörpers und Tastfußes.
  • Hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messwerte durch hohe Messwertauflösung und gleichbleibende Prüfbedingungen.
  • Ermittlung zusätzlicher Werkstoffkenndaten aus dem Kraft-Eindringtiefen-Verlauf.
  • Vielseitige Ergebnisdarstellung: Einzel- und statistische Werte, Grafik, Bildschirmdarstellung und Ausdrucke sind weitgehend frei veränderbar.
  • Mehrfachkurve für den direkten Vergleich der Prüfungen einer Serie.
  • Konfiguration anwenderspezifischer Prüfabläufe: Auch spezielle Prüfabläufe lassen sich einfach definieren und durchführen.
  • Für produktionsbegleitende Prüfungen einsetzbar.

Anwendungsbereich

  • Insgesamt deckt der Härtemesskopf alle Härteprüfungen mit Eindringtiefenmessung ab wie:
  • Martens-Härte HM, instrumentierte Eindringprüfung
  • Rockwell-Härte Skalen A bis K, N, T sowie HMR5/250
  • Rockwell-Härte Skalen R, L, M, E, K, α
  • Kugeldruckhärte H (für Kunststoffe)
  • Vickers-Tiefenmessung HVT
  • Brinell-Tiefenmessung HBT

Die instrumentierte Härteprüfung zur Ermittlung der Martens-Härte HM an Metallen ist in DIN EN ISO 14577-1 genormt. Das Ziel dieser Norm ist die Festlegung einer universellen Härteskala. Diese Skala deckt alle Härtegrade vom Streifenthermoplasten bis zu sehr harten Metallen ab und erlaubt damit eine bessere Vergleichbarkeit des Werkstoffverhaltens.

  • Die Kraft-Eindringtiefen-Kurve und verschiedene Abläufe des Belastungsvorgangs erlauben eine umfassendere Beschreibung der mechanischen Werkstoffeigenschaften wie:
  • Plastische und elastische Anteile der Eindringarbeit
  • Martens-Härte HM
  • Volumenhärte HMs
  • Eindringhärte HiT
  • Elastischer Eindringmodul Eir
  • Kriechverhalten
  • Relaxationsverhalten

Merkmale der optischen Prüfeinheit

  • Flexible Anpassung der Prüfparameter, z. B. Anfahr-, Belastungs- und Entlastungsgeschwindigkeit.
  • Prüfbarkeit von HM und HV an einem Eindruck.
  • Darstell- und Auswertbarkeit des Prüfkraft-Eindringtiefen- Verlaufs bei allen Prüfverfahren.
  • Optische Kontrolle der Probenoberfläche.
  • Die Verlaufsprüfungen sind frei definierbar sowie im- und exportierbar. Dies ist anwendbar bei allen Verfahren.
  • Neben den Härteverlaufsmessungen nach Vickers sind beliebige Verlaufsprüfungen durchführbar.
  • Es gelten die Leistungsmerkmale bei Anwendung der „optischen“ Härteprüfverfahren.

Erweiterter Anwendungsbereich

  • Zusätzlich zu den klassischen Verfahren der Härteprüfung (Vickers, Rockwell, Brinell) und zu der instrumentierten Eindringprüfung sind dank der zwickiLine+ noch folgende Anwendungen realisierbar:
  • Vollautomatische Härteverlaufsprüfungen für Vickers und für Rockwell (z.B. Stirnabschreckversuch nach Jominy, Vickersprüfung an Keramik)
  • Kugeldruck an Kunststoffen
  • Zyklische Prüfungen an Papier oder Keramik
  • Materialprüfung im allgemeinen (z.B. Zug-/Druckprüfungen)

Video zur Anwendung der ZHU/zwickiLine

1:38

Universelle Härte-Prüfmaschine ZHU/zwickiLine

Die ZHU/Z2.5 ist die flexibelste und vielseitigste Härteprüfmaschine der Welt. Sie ergibt sich durch den Einbau des Härtemesskopfes in die zwickiLine Prüfmaschine.

Technischer Überblick

Härte-Prüfmaschine zwickiLine+

zwickiLine+ Härte-Prüfmaschinen mit testControl II

Typ

Z2,5 TN+

Artikel-Nr.

1044260

Prüfkraft Fmax

2,5

kN

Prüfraum

Prüfraumhöhe[1]

675

mm

Prüfraumtiefe

105

mm

Prüfraumbreite

keine Einschränkung

Lastrahmen

Höhe

1289

mm

Breite

585

mm

Tiefe

707

mm

Gewicht, ca.[2]

132

kg

Lackierung

A6-C31, RAL 7021 und RAL 3038

Umgebungstemperatur

+10 ... +35

°C

relative Luftfeuchtigkeit (nicht betauend)

20 ... 90

%

mittlerer Schalldruckpegel bei vmax gemessen in 1 m Abstand zur Maschinenvorderseite

64

dB(A)

Konformität

ISO 9000 und CE

Antrieb

Antriebsleistung

500

W

Leistungsaufnahme

2,3

kVA

Motor

AC-Servomotor

Ansteuerung, Sollwertvorgabe

Digital

Traversengeschwindigkeit vmin ... vmax

0,0005 ... 3000

mm/min

Wegauflösung des Antriebs

0,95

nm

Positionier-Wiederholgenauigkeit an der Traverse (ohne Richtungsumkehr)

±2

μm

Regler

adaptiv

Zykluszeit

1000

Hz

Anschlusswerte des Netzeingangs

Variante

1

kW

Netzanschluss

230

V

Phasen

1Ph/N/E

zulässige Netzspannungsschwankung

± 10

%

Leistungsaufnahme (Volllast), ca.

2,3

kVA

Netzfrequenz

50/60

Hz

  1. Inklusive optische Härteprüfvorrichtung. Die Maße der Kreuztische sind jedoch nicht miteinbezogen.
  1. Inklusive typische Einbauten

Härte-Messkopf bis 2,5 kN

Beschreibung

Wert

Artikel-Nr.

1044204

Auflösung

0,002

μm

Prüfkraft, max. (Fmax)

2,5

kN

Anschluss oben

Ø 20

mm

Druckplatte unten

Ø 138

mm

Kraftaufnehmer

0,005 ... 2,5

kN

Längenänderungsaufnehmer, inkremental

max. 4 mm, erhöhte Auflösung 0,002 μm

Härte-Messkopf bis 200 N

Beschreibung

Wert

Artikel-Nr.

1044205

Auflösung

0,002

μm

Prüfkraft, max. (Fmax)

0,2

kN

Anschluss oben

Ø 20

mm

Druckplatte unten

Ø 138

mm

Kraftaufnehmer

0,002 ... 0,2

kN

Längenänderungsaufnehmer, inkremental

max. 4 mm, erhöhte Auflösung 0,002 μm

Optische Einheit

Ergänzungseinheit „Optik“ zum Härtemesskopf

Beschreibung

Artikelnummer

Ergänzungseinheit „Optik” in Verbindung mit Härtemesskopf (testControl II) inklusive manueller Verschiebeeinrichtung zum Einbau in eine zwickiLine+ Härte-Prüfmaschine. Einschließlich 1,4 MPixel GigE-Kamera, LED-Beleuchtung und Softwarelizenzen.

1044206

Hierzu erforderlich:

Objektive

siehe unten

Netzteil für LED-Beleuchtung

375922

Leistungsfähige Grafikkarte für optische Härteprüfverfahren[1]

075270

Ergänzungseinheit „Optik” in Verbindung mit Härtemesskopf (testControl II) inklusive motorischer Verschiebeeinrichtung, zum Einbau in eine zwickiLine+ Härte-Prüfmaschine. Einschließlich 1,4 MPixel GigE-Kamera, LED-Beleuchtung und Softwarelizenzen.

1044207

Hierzu erforderlich:

Objektive

siehe unten

Netzteil für LED-Beleuchtung

375922

Leistungsfähige Grafikkarte für optische Härteprüfverfahren[1]

075270

Motorischer Kreuztisch

siehe oben

Videoadapter (austauschbar; Option zur Ergänzungseinheit „Optik“) mit niedriger Eigenvergrößerung zum Anschluss der GigE-Kamera an Härte-Messmikroskope. Das auf dem Bildschirm dargestellte Sichtfeld wird etwa um den Faktor 2 erweitert.

320406

  1. Die Kompatibilität der PC-Karte ist nur in Verbindung mit PCs aus dem ZwickRoell-Lieferprogramm und Windows 10 garantiert. Bei Nutzung des Kunden-eigenen PCs muss dieser bei Auftrag zu ZwickRoell geschickt werden.

Objektive

Artikel-Nr.

311954

311956

311958

311960

311962

Eigenvergrößerung

5 : 1

10 : 1

20 : 1

40 : 1

60 : 1

Sichtfeld horizontal, max., Standardausführung

1760

880

440

220

147

μm[1] [2]

Sichtfeld vertikal, max., Standardausführung

1320

660

330

165

110

μm[1] [2]

Bildauflösung, Standardausführung

1,5

0,8

0,4

0,2

0,13

μm/Pixel

Sichtfeld horizontal, max., optionale Ausführung (Artikel-Nr. 320406)

2720

1360

680

340

227

μm[3] [4]

Sichtfeld vertikal, max., optionale Ausführung (Artikel-Nr. 320406)

2040

1020

510

255

171

μm[3] [4]

Bildauflösung, optionale Ausführung

2,3

1,2

0,6

0,3

0,2

μm/Pixel

  1. In der Standardausführung ist im Messmikroskop vor der GigE-Kamera ein Videoadapter mit hoher Eigenvergrößerung integriert.
  1. Die zulässigen Messbereiche sind in den entsprechenden Normen detailliert beschreiben. Um zum Beispiel nach DIN EN ISO 6507-2 eine Auflösung von 0,2 μm (d < 40 μm) bzw. 0,5% von d (d ≥ 40 μm) zu erreichen, sollte ein Vickers-Eindruck mindestens 1/3 des vertikalen Sichtfeldes betragen.
  1. In der optionalen Ausführung ist im Messmikroskop vor der GigE-Kamera ein austauschbarer Videoadapter mit niedriger Eigenvergrößerung integrierbar, um - im Vergleich zur Standardausführung - das Sichtfeld zu vergrößern. Für die Brinell-Härteprüfung ist dies zwingend erforderlich.
  1. Nach DIN EN ISO 6506-1/2 ist der Belastungsgrad so zu wählen, daß 0,24 · D < Eindruckdurchmesser < 0,6 · D ist. Der bleibende Eindruckdurchmesser liegt also innerhalb folgender Grenzen:
    Kugel 1 mm: 0,240 mm < Eindruckdurchmesser < 0,6 mm
    Kugel 2,5 mm: 0,6 mm < Eindruckdurchmesser < 1,5 mm
    Kugel 5 mm: 1,2 mm < Eindruckdurchmesser < 3 mm
    Die Messeinrichtung soll über eine Skalenteilung von 0,5% von d verfügen.
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