Ablauf des Knoop-Prüfverfahrens
Allgemein
Bei der Härteprüfung nach Knoop, einem optischen Verfahren, wird die Eindrucksgröße gemessen, die der Eindringkörper hinterlässt.
Je größer der Eindruck, den der Eindringkörper unter definierter Prüfkraft auf der Oberfläche eines Werkstückes (einer Probe) hinterlässt, desto weicher ist das getestete Material.
Zur Ermittlung der Härte nach Knoop, HK, (laut ISO 4545) wird der pyramidenförmige rhombische Eindringkörper (Längskantenwinkel 172,5°; Querkantenwinkel 130°) mit einer definierten Prüflast (zwischen 1 gf und 2 kgf) in eine Probe hineingedrückt.
Berechnung der Knoop-Härte
Die Knoop-Härte HK ergibt sich als Quotient aus der Prüfkraft F (in Newton N) und der Projektionsfläche (Oberfläche) des Eindrucks, die sich mithilfe der längeren Diagonale d (in Millimeter) des rhombischen Pyramideneindrucks berechnen lässt (siehe Grafik unten).
Im Gegensatz dazu wird beim Vickers-Verfahren zur Ermittlung des Härtewertes der Mittelwert der beiden Eindrucksdiagonalen des quadratischen Pyramideneindrucks berechnet.
Die längere Diagonale des Knoop-Eindrucks ist etwa siebenmal länger als die kurze. Daher lässt sich die längere Diagonale vergleichsweise genau ausmessen und der Eindruck ist eher länglich als breit. Der Knoop-Eindringkörper geht nur ca. 1/30 seiner längeren Diagonale d in das Material hinein, das heißt, die Eindringtiefe ist sehr gering. Deshalb eignet sich das Knoop-Verfahren insbesondere für dünne und schmale Proben bzw. für die Prüfung spröder Materialien (um Rissbildungen am Prüfeindruck zu vermeiden).
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Aufbringung der Prüfkraft
Die nach der Norm zulässige Aufbringzeit für die Prüfkraft beträgt 2 bis 8 Sekunden (Sollzeit 7 s). Die Einwirkdauer der Prüfkraft beträgt 10 bis 15 Sekunden (Sollzeit 14 s). Bei einer längeren Einwirkdauer muss die Dauer in Sekunden im Härtewert zusätzlich angegeben werden, z. B.: 870 HK 1/30 (Einwirkdauer von 30 s).
Die Prüfkräfte, die beim Knoop-Verfahren eingesetzt werden, sind sehr gering. Somit sind auch die Prüfeindrücke sehr klein. Daher ist bei diesem Verfahren besonders auf eine stoß- und schwingungsfreie Prüfung zu achten, um die Messwerte nicht zu verfälschen.
Mindestabstand der Prüfeindrücke
Die Prüfeindrücke müssen beim Knoop-Verfahren so gesetzt werden, dass genügend Abstand zum Probenrand (Kante) sowie zwischen den einzelnen Prüfeindrücken vorliegt. Die Mindestwerte, die laut Norm dabei einzuhalten sind, finden Sie hier.
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