Kugeleindruckhärte - Versionsgeschichte

Oluschinski am 27. August 2026 um 12:48 Uhr

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	<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Kugeleindruck-Härte</span>		<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Kugeleindruck-Härte</span>
	__FORCETOC__		__FORCETOC__
	==Grundlagen==		==Grundlagen==
	Für die Bestimmung der [[Härte]] an [[Kunststoffe]]n wurde das Kugeleindruckverfahren eingeführt. Das Verfahren beruht auf der Messung der Eindringtiefe einer Stahlkugel in die [[Oberfläche]] eines Prüfkörpers unter Einwirkung einer Prüfkraft. Diese Prüfkraft wirkt nach Anlegen einer Vorkraft eine definierte Zeit ein. Die prinzipielle Schwierigkeit dieses Verfahrens besteht darin, dass die Eindringtiefe keine lineare Funktion der Belastung ist. Ausgeglichen wird dies durch eine Begrenzung der Eindringtiefe auf einen Wert, der klein gegenüber dem Kugeldurchmesser ist. Ein einheitlicher Eindringtiefenbereich von 0,15 mm bis 0,35 mm wird durch die Anwendung von vier Prüfkraftstufen erreicht. Dazu sind folgende Prüfkräfte festgelegt: 49 N, 132 N, 358 N und 961 N. An den Kraftübergangsstellen von einer Laststufe zur anderen treten dabei Unstetigkeitsstellen auf und somit je Prüfkraft unterschiedliche Härtewerte.		Für die Bestimmung der [[Härte]] an [[Kunststoffe]]n wurde das Kugeleindruckverfahren eingeführt. Das Verfahren beruht auf der [[Messen\|Messung]] der Eindringtiefe einer Stahlkugel in die [[Oberfläche]] eines Prüfkörpers unter Einwirkung einer Prüfkraft. Diese Prüfkraft wirkt nach Anlegen einer Vorkraft eine definierte Zeit ein. Die prinzipielle Schwierigkeit dieses Verfahrens besteht darin, dass die Eindringtiefe keine lineare Funktion der Belastung ist. Ausgeglichen wird dies durch eine Begrenzung der Eindringtiefe auf einen Wert, der klein gegenüber dem Kugeldurchmesser ist. Ein einheitlicher Eindringtiefenbereich von 0,15 mm bis 0,35 mm wird durch die Anwendung von vier Prüfkraftstufen erreicht. Dazu sind folgende Prüfkräfte festgelegt: 49 N, 132 N, 358 N und 961 N. An den Kraftübergangsstellen von einer Laststufe zur anderen treten dabei Unstetigkeitsstellen auf und somit je Prüfkraft unterschiedliche Härtewerte.

	==Auswertung und Kennwertberechnung==		==Auswertung und Kennwertberechnung==
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	Das '''Bild 2''' enthält die schematische Versuchsdurchführung bei der Ermittlung der Kugeleindruckhärte. Im '''Bild 3''' sind unterschiedliche Härtetester der Firmen [https://www.zwick.de/ ZwickRoell] und Instron-Wolpert dargestellt (siehe [[Hersteller von Materialprüfmaschinen]]).		Das '''Bild 2''' enthält die schematische Versuchsdurchführung bei der Ermittlung der Kugeleindruckhärte. Im '''Bild 3''' sind unterschiedliche Härtetester der Firmen [https://www.zwick.de/ ZwickRoell] und Instron-Wolpert dargestellt (siehe: [[Hersteller von Materialprüfmaschinen]]).

	[[Datei:kugeld_3.jpg\|550px]]		[[Datei:kugeld_3.jpg\|550px]]
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	Da bei der Prüfung gleichzeitig eine Aufbiegung des [[Lastrahmen]]s auftritt, die durch die Nachgiebigkeit (siehe: [[Zugversuch Nachgiebigkeit]]) beschreibar ist, muss eine Korrektur des Härtewertes erfolgen:		Da bei der [[Prüfen\|Prüfung]] gleichzeitig eine Aufbiegung des [[Lastrahmen]]s auftritt, die durch die Nachgiebigkeit (siehe: [[Zugversuch Nachgiebigkeit]]) beschreibar ist, muss eine Korrektur des Härtewertes erfolgen:
	{\|		{\|
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	In der nachfolgenden Tabelle sind einige [[Kennwert\|Werte]] der Kugeleindruckhärte für verschiedene [[Formmasse]]n und [[Kunststoffe]] zusammengestellt.		In der nachfolgenden Tabelle sind einige [[Kennwert\|Werte]] der Kugeleindruckhärte für verschiedene [[Formmasse]]n und [[Kunststoffe]] zusammengestellt.

	{\| border="1px" style="border-collapse:collapse"		{\| class="alttable" border="1px" style="border-collapse:collapse"
	\|+ '''Tabelle 1''': Kennwerte der Kugeleindruckhärte für [[Thermoplaste]] und Formmassen		\|+ '''Tabelle 1''': Kennwerte der Kugeleindruckhärte für [[Thermoplaste]] und Formmassen
	!! style="width:150px; background:#DCDCDC" \| Produktgruppe		!! style="width:150px; background:#DCDCDC" \| Produktgruppe
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	\|-		\|-
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|'''~~1000~~ h-Auslagerung''':		\|'''1.000 h-Auslagerung''':
	\|Wird dieser Werkstoff bis 1000 Stunden unter identischen Bedingungen ausgelagert, dann ergibt sich die rote Kurve für die 10 mm entfernten Messpunkte. Man sieht deutlich, dass sich das Niveau der [[Härte]] im Bereich der Schultern und dem mittleren planparallelen Teil angeglichen hat. Dieser Effekt entsteht infolge der größeren Mobilität der Polymerketten und den dadurch hervorgerufenen Deformations- und Orientierungsausgleich.		\|Wird dieser Werkstoff bis 1000 Stunden unter identischen Bedingungen ausgelagert, dann ergibt sich die rote Kurve für die 10 mm entfernten Messpunkte. Man sieht deutlich, dass sich das Niveau der [[Härte]] im Bereich der Schultern und dem mittleren planparallelen Teil angeglichen hat. Dieser Effekt entsteht infolge der größeren Mobilität der Polymerketten und den dadurch hervorgerufenen Deformations- und Orientierungsausgleich.
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	*[[Kugel- oder Stifteindrückverfahren]]		*[[Kugel- oder Stifteindrückverfahren]]

			==Literaturhinweise==
	~~'''~~Literaturhinweise~~'''~~

	* DIN EN ISO 2039-1 (2003-06): Kunststoffe – Bestimmung der Härte – Teil 1: Kugeleindruckversuch		* DIN EN ISO 2039-1 (2003-06): Kunststoffe – Bestimmung der Härte – Teil 1: Kugeleindruckversuch
	* [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (~~2024~~) 4. Auflage, S. 191/192 (ISBN 978-3-446-44718-9; E-Book: ISBN 978-3-446-48105-3; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 23)		* [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2025) 4. Auflage, S. 191/192 (ISBN 978-3-446-44718-9; E-Book: ISBN 978-3-446-48105-3; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 23)
	* Koch, T., [[Bierögel, Christian\|Bierögel, C.]], Seidler, S.: Conventional ~~Hardness Values~~. In: [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.], Seidler, S.: Mechanical and Thermomechanical Properties of Polymers. Landolt-Börnstein. Volume VIII/6A3, Springer Verlag, Berlin (2014) 357–379, (ISBN 978-3-642-55165-9; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 16)		* Koch, T., [[Bierögel, Christian\|Bierögel, C.]], Seidler, S.: Conventional hardness values. In: [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.], [https://www.researchgate.net/profile/Sabine-Seidler Seidler, S.]: Mechanical and Thermomechanical Properties of Polymers. Landolt-Börnstein. Volume VIII/6A3, Springer Verlag, Berlin (2014) 357–379, (ISBN 978-3-642-55165-9; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 16)

	[[Kategorie:Härte]]		[[Kategorie:Härte]]

Loeffler-Kamann am 23. Oktober 2024 um 10:37 Uhr

2024-10-23T10:37:42Z

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	\|Wird dieser Werkstoff bis 1000 Stunden unter identischen Bedingungen ausgelagert, dann ergibt sich die rote Kurve für die 10 mm entfernten Messpunkte. Man sieht deutlich, dass sich das Niveau der [[Härte]] im Bereich der Schultern und dem mittleren planparallelen Teil angeglichen hat. Dieser Effekt entsteht infolge der größeren Mobilität der Polymerketten und den dadurch hervorgerufenen Deformations- und Orientierungsausgleich.		\|Wird dieser Werkstoff bis 1000 Stunden unter identischen Bedingungen ausgelagert, dann ergibt sich die rote Kurve für die 10 mm entfernten Messpunkte. Man sieht deutlich, dass sich das Niveau der [[Härte]] im Bereich der Schultern und dem mittleren planparallelen Teil angeglichen hat. Dieser Effekt entsteht infolge der größeren Mobilität der Polymerketten und den dadurch hervorgerufenen Deformations- und Orientierungsausgleich.
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			==Siehe auch==
			*[[IRHD-Härte]]
			*[[Konventionelle Härteprüfung]]
			*[[Kugel- oder Stifteindrückverfahren]]


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	* DIN EN ISO 2039-1 (2003-06): Kunststoffe – Bestimmung der Härte – Teil 1: Kugeleindruckversuch		* DIN EN ISO 2039-1 (2003-06): Kunststoffe – Bestimmung der Härte – Teil 1: Kugeleindruckversuch
	* [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (~~2015~~) 3. Auflage, S. ~~198~~/~~199~~ (ISBN 978-3-446-~~44350~~-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		* [[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2024) 4. Auflage, S. 191/192 (ISBN 978-3-446-44718-9; E-Book: ISBN 978-3-446-48105-3; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 23)
	* Koch, T., [[Bierögel, Christian\|Bierögel, C.]], Seidler, S.: Conventional Hardness Values. In: [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.], Seidler, S.: Mechanical and Thermomechanical Properties of Polymers. Landolt-Börnstein. Volume VIII/6A3, Springer Verlag, Berlin (2014) 357–379, (ISBN 978-3-642-55165-9; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 16)		* Koch, T., [[Bierögel, Christian\|Bierögel, C.]], Seidler, S.: Conventional Hardness Values. In: [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.], Seidler, S.: Mechanical and Thermomechanical Properties of Polymers. Landolt-Börnstein. Volume VIII/6A3, Springer Verlag, Berlin (2014) 357–379, (ISBN 978-3-642-55165-9; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 16)

	[[Kategorie:Härte]]		[[Kategorie:Härte]]

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{{PSM_Infobox}}
Kugeleindruck-Härte
__FORCETOC__
==Grundlagen==
Für die Bestimmung der [[Härte]] an [[Kunststoffe]]n wurde das Kugeleindruckverfahren eingeführt. Das Verfahren beruht auf der Messung der Eindringtiefe einer Stahlkugel in die [[Oberfläche]] eines Prüfkörpers unter Einwirkung einer Prüfkraft. Diese Prüfkraft wirkt nach Anlegen einer Vorkraft eine definierte Zeit ein. Die prinzipielle Schwierigkeit dieses Verfahrens besteht darin, dass die Eindringtiefe keine lineare Funktion der Belastung ist. Ausgeglichen wird dies durch eine Begrenzung der Eindringtiefe auf einen Wert, der klein gegenüber dem Kugeldurchmesser ist. Ein einheitlicher Eindringtiefenbereich von 0,15 mm bis 0,35 mm wird durch die Anwendung von vier Prüfkraftstufen erreicht. Dazu sind folgende Prüfkräfte festgelegt: 49 N, 132 N, 358 N und 961 N. An den Kraftübergangsstellen von einer Laststufe zur anderen treten dabei Unstetigkeitsstellen auf und somit je Prüfkraft unterschiedliche Härtewerte.

==Auswertung und Kennwertberechnung==

Bei der Auswertung des Versuchs wird durch rechnerische Berücksichtigung der nicht streng linearen Eindringtiefen-Kraft-Funktion ein nahezu stetiger Übergang an der Nahtstelle zweier Prüfkraftstufen erreicht. Für die Bestimmung der [[Härte]] wird die Prüfkraft gewählt, die 30 s nach dem Aufbringen eine Eindringtiefe erzeugt, die in dem bereits erwähnten Bereich von 0,15 bis 0,35 mm (grauer Bereich im '''Bild 1''') liegt.

[[Datei:kugeld_1.jpg|300px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''':
|width="600px" |Gültigkeitsbereich der Kugeleindruckhärte
|}

[[Datei:kugeld_2.jpg|600px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 2''':
|width="600px" |Versuchsdurchführung bei Messung der Kugeleindruckhärte
|}

Das '''Bild 2''' enthält die schematische Versuchsdurchführung bei der Ermittlung der Kugeleindruckhärte. Im '''Bild 3''' sind unterschiedliche Härtetester der Firmen [https://www.zwick.de/ ZwickRoell] und Instron-Wolpert dargestellt (siehe [[Hersteller von Materialprüfmaschinen]]).

[[Datei:kugeld_3.jpg|550px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 3''':
|width="600px" |Beispiele von Härteprüfeinrichtungen zur Messung der Kugeleindruckhärte
|}

Für die Auswertung gelten folgende Bedingungen:

* Wird nach Ablauf der Prüfzeit eine Eindringtiefe < 0,15 mm festgestellt, dann ist die Prüflast zu erhöhen!
* Wird nach Ablauf der Prüfzeit eine Eindringtiefe > 0,35 mm festgestellt, dann ist die Prüflast zu erniedrigen!
* Wird nach Ablauf der Prüfzeit eine Eindringtiefe im Bereich von 0,15–0,35 mm (grau) festgestellt, dann wird der Härtewert manuell oder durch die Software ermittelt!

Ist diese Bedingung also erfüllt, wird die [[Härte]] allgemein nach folgender Gleichung berechnet:
{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>HB\,=\,\frac{F}{\pi \, dh}</math>            (N/mm2)
|}

Da bei der Prüfung gleichzeitig eine Aufbiegung des [[Lastrahmen]]s auftritt, die durch die Nachgiebigkeit (siehe: [[Zugversuch Nachgiebigkeit]]) beschreibar ist, muss eine Korrektur des Härtewertes erfolgen:
{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>HB\,=\,\frac{F_r}{\pi \, dh_r}</math>            (N/mm2)
|}

{|
|-
|width="20px"| mit
|width="500px" | <math>F_r\,=\,\frac{0{,}21}{\left( h-h_r \right) + 0{,}21} \cdot F</math>            (N)
|}

mit
{|
|-
|F0
|width="15px" |
|Vorkraft (N)
|-
|FL
|
|Prüflast
|-
|F
|
|Gesamtlast
|-
|Fr
|
|reduzierte Prüfkraft
|-
|d
|
|Kugeldurchmesser d = 5 mm
|-
|h
|
|Eindringtiefe (mm)
|-
|hr
|
|reduzierte Eindringtiefe
|}

==Kennwerte für Formmassen und Thermoplaste==

In der nachfolgenden Tabelle sind einige [[Kennwert|Werte]] der Kugeleindruckhärte für verschiedene [[Formmasse]]n und [[Kunststoffe]] zusammengestellt.

{| border="1px" style="border-collapse:collapse"
|+ '''Tabelle 1''': Kennwerte der Kugeleindruckhärte für [[Thermoplaste]] und Formmassen
!! style="width:150px; background:#DCDCDC" | Produktgruppe
!! style="width:150px; background:#DCDCDC" | HB (N/mm2)
!! style="width:150px; background:#DCDCDC" | Produktgruppe
!! style="width:150px; background:#DCDCDC" | HB (N/mm2)
|-
!colspan="4" |
|-
!colspan="2" | Härtbare Formmassen
!colspan="2" | Thermoplaste, unverstärkt
|-
|Phenolharz
|style="text-align:center" | ... 200
|Fluorpolymere
|style="text-align:center" | 30 ... 70
|-
|Harnstoffharz
|style="text-align:center" | ... 150
|Polyacetale
|style="text-align:center" | ... 140
|-
|Melaminharz
|style="text-align:center" | ... 200
|Polyamide
|style="text-align:center" | ... 100
|-
|Polyesterharz
|style="text-align:center" | ... 200
|Polycarbonate
|style="text-align:center" | ... 100
|-
|Epoxidharz
|style="text-align:center" | ... 200
|Polymethylmethacrylate
|style="text-align:center" | ... 200
|-
|
|
|Polyethylene
|style="text-align:center" | 10 ... 65
|-
|
|
|Polypropylenen
|style="text-align:center" | 60 ... 75
|-
|
|
|Polystyrene
|style="text-align:center" | ... 120
|-
|
|
|Polyvinylchloride
|style="text-align:center" | ... 120
|-
|
|
|PVC, schlagzäh
|style="text-align:center" | 30 ... 100
|}

==Einfluss der Orientierung==

Im '''Bild 4''' ist die Abhängigkeit der Kugeleindruckhärte vom Messort an einem [[Vielzweckprüfkörper]], also der Orientierung (siehe: [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen]]), für ein Polypropylen-Copolymerisat dargestellt.

[[Datei:kugeld_4.jpg|400px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 4''':
|width="600px" |Abhängigkeit der Kugeleindruckhärte von der Orientierung (Messort) und dem Auslagerungszustand in Waschlauge bei 95 °C für ein PP-Copolymerisat PPC2)
|}
{|
!width="150px" |
!width="550px" |
|-
|-valign="top"
|'''100 h-Auslagerung''':
|Wird das PP-Copolymerisat bei 95 °C in Waschlauge 100 Stunden ausgelagert, dann erhält man den blauen Kurvenverlauf. Es ist zu erkennen, dass in den Schulterbereichen aufgrund der geringeren [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen|Orientierung]] auch eine kleinere [[Härte]] registriert wird. Im Vergleich zu den Ausgangswerten ist infolge des Tempereinflusses (Abbau der Eigenspannungen) ebenfalls eine Verringerung des mittleren Härteniveaus feststellbar.
|}
{|
!width="150px" |
!width="550px" |
|-
|-valign="top"
|'''1000 h-Auslagerung''':
|Wird dieser Werkstoff bis 1000 Stunden unter identischen Bedingungen ausgelagert, dann ergibt sich die rote Kurve für die 10 mm entfernten Messpunkte. Man sieht deutlich, dass sich das Niveau der [[Härte]] im Bereich der Schultern und dem mittleren planparallelen Teil angeglichen hat. Dieser Effekt entsteht infolge der größeren Mobilität der Polymerketten und den dadurch hervorgerufenen Deformations- und Orientierungsausgleich.
|}

'''Literaturhinweise'''

* DIN EN ISO 2039-1 (2003-06): Kunststoffe – Bestimmung der Härte – Teil 1: Kugeleindruckversuch
* [[Grellmann,_Wolfgang|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 198/199 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
* Koch, T., [[Bierögel, Christian|Bierögel, C.]], Seidler, S.: Conventional Hardness Values. In: [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.], Seidler, S.: Mechanical and Thermomechanical Properties of Polymers. Landolt-Börnstein. Volume VIII/6A3, Springer Verlag, Berlin (2014) 357–379, (ISBN 978-3-642-55165-9; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 16)

[[Kategorie:Härte]]

Kugeleindruckhärte - Versionsgeschichte

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