Ultrasonic Contact Impedance (UCI)-Härte

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Ultrasonic Contact Impedance (UCI)-Härte

Methodische Grundlagen

Ein Sonderverfahren der Härteprüfung stellt das UCI-Verfahren (Ultrasonic Contact Impedance) dar. Dabei regt ein piezoelektrischer Wandler (siehe Piezokeramischer Schwinger) einen stabförmigen Resonator mit einem Vickersdiamant (siehe Indenter) zu freien Schwingungen mit einer bestimmten Frequenz an. Beim Eindringvorgang schwingt der Stab nicht mehr frei, d. h. es tritt eine Resonanzverschiebung auf, die ein Maß für die Kontaktfläche des Indenters darstellt. Je weicher der Werkstoff, umso größer ist die Eindruckoberfläche und desto größer ist die Frequenzänderung. Zur Ermittlung eines Härtewerts müssen E-Modul und Querkontraktionszahl vom zu prüfenden Werkstoff und dem Diamanten bekannt sein. Der ermittelte Härtekennwert stellt einen Vergleichswert dar, der bei seiner Angabe durch die Bestimmungsmethode gekennzeichnet werden muss.

Vorteile des Prüfverfahrens

Die Kennwerte des Sonderverfahrens erreichen eine gute Reproduzierbarkeit, da die Bewertung der Frequenzänderung im Wesentlichen frei von subjektiven Fehlern des Werkstoffprüfers ist.
Da im Gegensatz zum konventionellen Vickers-Verfahren eine optische Bewertung des Härteeindrucks in einem Mikroskop entfällt, sind gute Voraussetzungen für eine einfache Automatisierung des Verfahrens gegeben. Die auf dieser Grundlage entwickelten Einsatzformen reichen von der Mobilen Härteprüfung mit Prüfsonden über die automatisierte online-Messung in der Produktionslinie bis hin zur vollautomatischen Flächenmessung.

Normenhinweise

• VDI/VDE 2616 Blatt 2 (2014-07): Härteprüfung an Kunststoffen und Elastomeren
• DIN 50159-1 (2022-06): Metallische Werkstoffe – Härteprüfung nach dem UCI-Verfahren – Teil 1: Prüfverfahren
• ASTM A1038 (2019): Standard Test Method for Portable Hardness Testing by the Ultrasonic Contact Impedance Method