Mikrotribometer zur Qualitétssicherung von Randschichten 
H. Klimper-Westkamp, P. Mayr 
Stiftung Institut fir Werkstofftechnik, Bremen 
Kurzfassung 
Das Konzept dieses neu entwickelten Mikrotribometers basiert auf dem Prinzip des Kalotten- 
schleifers jedoch mit direktem Antrieb der Kugel, der fortlaufenden Messung der Kalottentiefe 
und der Abtragsraten sowie einer automatischen Dosierung des Abrasionsmediums. Diese 
Automatisierung eröffnet neue Perspektiven in der Qualitätssicherung. So wird es ermöglicht, 
dickere Randschichten z.B. Verbindungsschichten von nitrierten Proben mit kleineren Kugeln zu 
messen, da der direkte Antrieb die Probleme mit der nicht mitrotierenden kleinen Kugel bei bis- 
herigen Kalottenschleifern überwindet. Durch den direkten Antrieb wird außerdem die als 
zerstörungsfrei zu bezeichnende Messung an schwer zugänglichen Stellen von Bauteilen mog- 
lich. Die kontinuierliche Erfassung und Dokumentation der Abtragsrate liefert Informationen über 
das tiefenabhängige Verschleißverhalten der Randschichten sowie Informationen über die 
Schichtdicke. Mit diesem Verfahren ist eine Qualitätskontrolle Sieg; die weit Uber die sehr 
aufwendige mikroskopische Kontrolle am geatzten randscharfen Querschliff hinausgeht. Das 
Anwendungsfeld ist weitreichend, alle Randschichten, die ein vom Substrat unterschiedliches 
Abriebverhalten zeigen, können so bezüglich ihrer Schichtdicke bestimmt werden. Außerdem 
werden mit diesem Gerät tribologische Untersuchungen tiefenabhängig im Mikrobereich ermög- 
licht. 
Mikrowearmeter for the Quality Control of Barrier-Layers 
Abstract 
The construction of the microwearmeter seems to be similar to a ball grinding tester. But the dri- 
ving motor is connected directly to the grinding ball and the depth of the grinded spherical 
surface in the specimen is measured continuously by an LVDT during grinding. A special 
construction ensures a steady dose of the grinding suspension. By this way the abrasion rate 
can be calculated. A discontinuous change in abrasion rate indicates the layer thickness. This 
new microwearmeter spends depth dependent information about the abrasion resistance under 
defined circumstances. So layer thickness measurements are possible without metallographic 
microscopy even at thicker barrier layers e.g. nitrocarburised specimen. The automatic quality 
control with the microtribometer is much cheaper than the metallographic measurements under 
a light microscope and can be applied to all the different barrrier layers even in the micro region. 
1. Einleitung 
Aufgrund der Forderungen der DIN ISO 9000ff werden in zunehmendem Maße Qualitätssiche- 
rungssysteme für Randschichten erforderlich. Dies wird bislang an einzelnen begleitenden Pro- 
ben durch metallographische, lichtmikroskopische Überprüfungen am Querschliff sichergestellt. 
Der dabei anfallende Personalaufwand ist so groß, daß lediglich stichpunktartig kontrolliert wer- 
den kann. Aufgrund der sehr weiten Verbreitung z.B. von nitrocarburierten Randschichten eröff- 
net sich ein großer Markt für ein automatisiertes, zerstörungsfrei arbeitendes Randschichtkon- 
trollverfahren wie es nachfolgend beschrieben wird. Bisherige Systeme zur zerstörungsfreien 
Schichtdickenmessung arbeiten als Schwingquarzmeßsysteme /1/, als coulometrische Systeme 
mit Elektrolyt /2,3/, auf dem Prinzip der Potentialdifferenzmessung /4/, durch Anregung der fer- 
Prakt. Met. Sonderbd. 26 (1995) 433