Materialhärteprüfung von CNC-bearbeiteten Teilen

Bei der Auswahl des richtigen Materials für Ihr CNC-bearbeitetes Teil ist die Härte oft eine der wichtigsten Überlegungen. Härtere Materialien sind widerstandsfähiger gegen Verformung und Kratzer, halten länger und sind leichter zu reinigen und zu pflegen. Allerdings müssen oft Abstriche bei der Zähigkeit bzw. Belastbarkeit gemacht werden, wenn ein hartes Material benötigt wird. Es mag widersprüchlich klingen, aber wenn Sie Glas als Beispiel nehmen, ist es zwar hart, aber die Zähigkeit ist extrem schwach, was es sehr zerbrechlich macht. Kunststoffe sind oft hart, aber weniger widerstandsfähig gegen Oberflächen- und Schlagschäden als Metalle.

Sie haben sich also für ein hartes Material entschieden. Aber wie können Sie es testen, um sicherzustellen, dass es den erforderlichen Härtegrad hat? Und wenn das Material, das Sie ausgewählt haben, nicht hart genug ist, gibt es dann eine Möglichkeit, es härter zu machen? Lassen Sie uns diese Fragen im Detail erforschen.

Wie testet man die Materialhärte?

Wenn es um die Prüfung der Materialhärte geht, gibt es vier gängige Methoden in der CNC-Bearbeitung (und der digitalen Fertigung im Allgemeinen): die Rockwell-, Brinell-, Vickers- und Leeb-Methode.

Die Rockwell Methode ist aufgrund seiner nicht-destruktiven Methodik eine gängige Wahl und eignet sich für verschiedene Fertigungsmaterialien.
Brinell ist besser für weichere Materialien oder Materialien mit groben Mikrostrukturen geeignet.
Wenn Sie präzise Messungen für Materialien mit hoher Härte oder dünnen Beschichtungen benötigen, ist die Vickers-Methode möglicherweise die geeignetste Prüfmethode für Sie.
Und wenn Sie Tests vor Ort durchführen müssen, bietet die Leeb-Härteprüfung einfache Bedienbarkeit durch mobilen Einsatz.

Bei Protolabs werden in den meisten unserer Datenblätter Werte verwendet, die mit den Brinell- und Rockwell-Methoden erzielt wurden. Die folgende Tabelle zeigt eine kleine Auswahl unserer Metallmaterialien und die Werte, die sie erreichen.

Welche Möglichkeiten gibt es, mein Material mit geringer Härte härter zu machen?

Sie haben also ein Material gefunden, das alle Anforderungen erfüllt, aber nicht hart genug ist für das, was Sie brauchen. Was sind Ihre Optionen? Nun, je nach Material gibt es verschiedene Optionen.
Zu den Optionen gehören Einsatzhärtung, Aufkohlung, Nitrierung, Karbonitrierung, Induktionshärtung, Flammhärtung, Abschreckung, Ausscheidungshärtung und Eloxierung.
Was bedeuten also all diese Begriffe? Und wie lassen sie sich vergleichen?

Das Einsatzhärten ist ein Verfahren, mit dem die Oberfläche eines Metallobjekts, in der Regel Stahl, verbessert wird, während das Innere relativ weicher und duktiler bleibt.

Aufkohlen eine Wärmebehandlung zur Erhöhung des Kohlenstoffgehalts in der Oberflächenschicht von kohlenstoffarmen Stählen oder Eisenbasislegierungen.

Nitrieren ist ein Verfahren zur Oberflächenhärtung, das zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Metallen, vor allem Stahl, eingesetzt wird.

Carbonitrieren ist ein Verfahren zur Oberflächenhärtung, das zur Verbesserung der Stahleigenschaften eingesetzt wird, indem Kohlenstoff und Stickstoff in die Oberflächenschicht des Metalls eingebracht werden.

Induktionshärtung ist eine Oberflächenwärmebehandlung, die zur Erhöhung der Härte und Verschleißfestigkeit bestimmter Bereiche von Metallkomponenten eingesetzt wird.

Flammhärten ist ein Wärmebehandlungsverfahren zur Erhöhung der Härte und Verschleißfestigkeit bestimmter Bereiche von Metallteilen, insbesondere von Stahl.

Abschrecken ist ein entscheidender Schritt bei der Wärmebehandlung von Metallen, insbesondere bei Verfahren wie Härten, Anlassen oder Glühen. Dabei wird ein erhitztes Metallwerkstück schnell abgekühlt, nachdem es eine bestimmte Temperatur erreicht hat.

Dispersionshärten ist ein  Wärmebehandlungsverfahren, das zur Erhöhung der Festigkeit und Härte bestimmter Materialien und Legierungen eingesetzt wird.

Eloxieren ist ein elektrochemischer Prozess, der eine schützende Oxidschicht auf der Oberfläche von Metallen, insbesondere Aluminium und seinen Legierungen, erzeugt. Dieser Prozess verbessert die Korrosionsbeständigkeit, Haltbarkeit und das Aussehen des Metalls.