Härte

Bedeutung und Prüfung

Härte ist der mechanische Widerstand eines Werkstoffes gegen das Eindringen eines Körpers. Sie ist eine der am häufigsten überprüften Eigenschaften von Elastomerwerkstoffen.

Bedeutung für die Anwendungstechnik

Die Härte gibt Aufschluss über das Verformungsverhalten von Werkstoffen. Wird sie an Normprobekörpern ermittelt, so erlaubt sie, zusammen mit anderen Materialkennwerten, Rezepturen zu identifizieren. Gemeinsam mit der Ermittlung der Dichte und Bauteilabmessung gehört die Härtemessung zur den drei wichtigsten Bausteinen einer Identitätsprüfung. Sie wird daher gerne im Rahmen einer Wareneingangskontrolle durchgeführt.

Die Härteprüfung

Es gibt unterschiedliche Prüfverfahren, die Härte eines Werkstoffes zu messen. Die Auswahl der geeigneten Messmethode hängt in erster Linie vom Materialtyp und der Geometrie des Prüflings ab und wird zusätzlich noch von dem zu erwartenden Härtegrad bestimmt.

Zur Härteprüfung an Elastomeren und thermoplastischen Elastomeren werden, abhängig von der Grundhärte und Geometrie des Prüflings, überwiegend die Härtemessverfahren nach Shore und IRHD genutzt. Daher prüfen wir im Elastomer Institut Richter ausschließlich nach diesen Verfahren.

Shore Härtemessungen nach DIN EN ISO  868, DIN ISO 7619-1 und ASTM D2240-00 sind ausschließlich für die Messung der Härte an planparallelen Normprobekörpern geeignet. In den Normen wird zwischen unterschiedlichen Methoden unterschieden.

Für Elastomerbauteile wird in der Regel nach Shore A und Shore D geprüft. Diese Messmethoden unterscheiden sich durch die Geometrie des Eindringkörpers und den Härtebereich, den sie ansprechen.

Der Eindringkörper nach Shore A hat die Form eines Kegelstumpfes. Damit können Härten von 10 bis 90 Shore gemessen werden. Für härtere Werkstoffe über 90 sollte der Eindringkörper nach Shore D, eine Kegelspitze, eingesetzt werden.

Die Messmethoden der IRHD-Härte nach (DIN) ISO 48 oder auch ASTM D 1414 eignen sich sowohl für Normprüfkörper als auch für Fertigteile. Die Eindringkörper sind kugelförmig und unterschieden sich je nach Methode in ihrem Durchmesser. Die verschiedenen IRHD Methoden sind mit M, H, N oder L bezeichnet. Für die Ermittlung der Härte an kleinen Elastomerbauteilen kommt in der Regel die Methode der Mikrohärte, IRHD M zum Einsatz.

Der Mikroindenter LNP ermöglicht es durch hochempfindlicher Kraft- und Wegmessung und nahezu beliebig kleine Eindringkörper, die IRHD-Härte in Anlehnung an ISO 48-2, Verfahren M, an fast allen Fertigteilen und Prüfplatten reproduzierbar zu messen. Dieses zukunftsträchtige Messverfahren (siehe auch: lnp-northeim.de) wird bei uns mit großem Erfolg in der Schadensanalyse und der Qualitätssicherung eingesetzt.

Neben Shore und IRHD sind noch weitere Härteprüfverfahren im Rahmen der Kunststoffprüfung bekannt. Beispielsweise wird die Härte an glasfaserverstärkten Kunststoffen, Thermoplasten oder Duroplasten auch nach Barcol bestimmt. Auch Rockwell oder Vickers kommen teilweise zum Einsatz.

In unserem Prüflabor nutzen wir aufgrund der Produkte, Werkstoffe und Anwendungsfelder, die uns täglich begegnen, ausschließlich die Verfahren nach Shore und IRHD und LNP Mikroindenter.

Downloads

Weitere und ausführlichere Informationen zu den unterschiedlichen Härte-Prüfverfahren und zur Bedeutung der Härte als Werkstoffkennwert finden Sie in unseren Fachberichten:

In dem Bericht aus 05/2014 erhalten Sie Antworten auf folgende Fragen: Wie und mit welchen Methoden wird die Härte an Elastomererbauteilen geprüft? Lassen sich die Ergebnisse von Härtemessungen nach verschiedenen Methoden vergleichen oder umrechnen? Und welche Rückschlüsse auf die Qualität eines Werkstoffes oder Bauteiles lassen sich aus der Härteprüfung ziehen?

Ein historischer Rückblick aus dem Jahr 2015 auf die Entwicklung und Forschung zur Shore A Messmethode mit Bezug zur heutigen Prüfpraxis.

Im Rahmen einer Identitätsprüfung werden bestimmte Werkstoffeigenschaften an Bauteilen eines Prüfloses untersucht und auf eine Übereinstimmung mit den Referenzwerten aus der Bemusterung geprüft. An Elastomerbauteilen werden dazu in der Regel neben den Maßen auch die Dichte und die Härte des Bauteilwerkstoffes bestimmt. Ein Bericht aus dem Jahr 2014.

In dieser Sonderausgabe des Magazins DICHT! ist eine unter „O-Ring Prüflabor Richter“ im Zeitraum 2014 bis 2017 verfasste Reihe mit Fachwissen zu Grenzen und Möglichkeiten wichtiger Prüfverfahren für Elastomere erschienen.