Materialprüfung und
Materialanalyse
Wir bieten als Steinbeis-Transferzentrum Materialprüfungen und Materialanalysen als Dienstleistung an.
Leistungsübersicht:
HÄRTEPRÜFUNG
Bei der Härteprüfung wird mit einer Härteprüfmaschine ein Prüfkörper in den Werkstoff eingedrückt und der Eindringwiderstand bestimmt. Als Messgröße für die Makro-Härte dient entweder die Eindringtiefe (Rockwell) oder der bleibende Abdruck des Prüfkörpers (Vickers, Knoop, Brinell).
Bei der Härteprüfung nach Leeb (Rückprallhärteprüfung) schlägt ein bewegter Schlagkörper senkrecht auf einer Oberfläche auf und prallt zurück. Die Geschwindigkeit des Schlagkörpers wird vor und nach dem Aufprall gemessen und die von der Probe absorbierte Energiemenge ist ein Maß für die dynamische Leeb-Härte (HL) der Probe. Diese Methode wird zur mobilen Härteprüfung eingesetzt oder bei Bauteilen, die zu groß für eine Härteprüfmaschine sind.
Die Härteprüfung von Kunststoffen und Hartgummi wird vorzugsweise durch eine Kugel als Eindringkörper ermittelt. Damit wird die Kugeleindruckhärte nach ISO 2039-1 oder die Rockwellhärte nach Iso 2039-2 (Rockwell-Skalen R, L, M und E.) bestimmt. Die Härte von Elastomeren und gummielastische Polymere wird durch die Shore-Härteprüfung ermittelt. Bei diesem Härteprüfverfahren wird der jeweilige Eindringkörper mit einer definierten Federkraft in den Prüfkörper gedrückt und die Eindringtiefe gemessen.
Diese Bleistift Härteprüfung erfolgt nach der ASTM 3363 oder der ISO 15184 indem Bleistifte mit verschiedenen Härten über die zu prüfende Probe geführt werden. Die Bleistifthärte ist die Widerstandsfähigkeit einer Beschichtung gegen das Eindringen bzw. Einkratzen einer Bleistiftspitze. Das Vorgehen wird so lange wiederholt bis ein Bleistift gefunden wird, der keinen Kratzer hinterlässt. Die Härte dieses Bleistiftes entspricht der Härte der Beschichtung.
MIKROHÄRTEPRÜFUNG
Die Mikrohärteprüfung ist eine Härteprüfung mit kleinen Prüfkräften und geringen Eindringtiefen des Prüfkörpers. Damit werden die Härten und weitere Materialeigenschaften von Beschichtungen, in kleinen Oberflächenbereichen und die Einhärtetiefe von randschichtgehärteten Bauteilen bestimmt. Bei der Mikrohärteprüfung wird der Kraft-Weg-Verlauf während der Prüfung kontinuierlich gemessen (instrumentierte Eindringprüfung) und daraus die Härte berechnet. Dadurch wird eine sehr hohe Genauigkeit erreicht und sowohl plastische als auch elastische Eigenschaften des Materials erfasst.
NANOINDENTIERUNG
Die Nanoindentierung ist eine Materialprüfung mit sehr kleinen Prüfkräften und sehr kleinen Eindringtiefen des Prüfkörpers. Damit werden die Härten und weitere Materialeigenschaften von dünnen Beschichtungen, in kleinen Oberflächenbereichen sowie sowie die Einhärtetiefe von randschichtgehärteten Bauteilen bestimmt. Bei der Nanoindentierung wird die Prüfkraft und die Eindringtiefe während der Prüfung kontinuierlich gemessen (instrumentierte Eindringprüfung) und aus dieser Kraft-Weg-Kurve die Härte und weitere Materialkenngrößen berechnet.
RASTERKRAFTSPEKTROSKOPIE
Mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) können sogenannte Kraft-Abstandskurve (Force-Distance-Curve) aufgenommen werden. Dazu wird der Cantilever auf die Probe abgesenkt, mit definierter Kraft aufgedrückt und wieder entfernt. Aus dieser Kurve lassen sich Rückschlüsse auf die ortsaufgelösten Größen wie Adhäsionskraft an der Oberfläche und Elastizität (E-Modul) des Materials gewinnen.
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (REM)
Mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) werden hochauflösende Oberflächenanalysen durchgeführt und Aufnahmen mit hoher Tiefenschärfe angefertigt. Dabei rastert ein Elektronenstrahl die Oberfläche zeilenförmig ab, wodurch eine sehr hohe Ortsauflösung erreicht wird. Damit werden Bildaufnahmen der Topographie (SE) als auch Materialkontrastbilder angefertigt (BSE) erzeugt.
RÖNTGENSPEKTROSKOPIE (EDX)
Mit der Energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX-Analyse) am REM werden Materialanalysen durchgeführt, indem die chemischen Elemente des Werkstoffes bestimmt werden. Die Methode beruht darauf, dass jedes chemische Element eine charakteristische Röntgenstrahlung aussendet, wenn es durch den Elektronenstrahl des REM angeregt wird.
REIBWERTMESSUNG
Der Reibwert (Reibungskoeffizient) eines tribologischen Systems wird mit einem Tribometer bestimmt. Dazu wird ein Prüfkörper unter einer definierten Normalkraft über einen Grundkörper bewegt. Dabei wird die Tangentialkraft gemessen und aus dem Verhältnis zur Normalkraft der Reibwert µ berechnet. Reibwerte können nur aus Messungen des konkreten Systems bestimmt werden, da diese von sehr vielen Einflussfaktoren abhängen.
VERSCHLEISSPRÜFUNG
Das Verschleißverhalten von tribologischen Systemen wird mit einem Tribometer als Modellprüfeinrichtung ermittelt. Dazu wird der Prüfkörper unter einer definierten Normalkraft über einen Grundkörper translatorisch oder rotatorisch bewegt. Nach dem Test wird der Verschleiß gravimetrisch oder durch optische Messungen bestimmt.
PHOTOTERMISCHE RANDZONENANALYSE
- Strukturdichte
- Schichtdicke
- Haftfestigkeit
- Ermüdung
Die Photothermische Randzonenanalyse dient dazu Materialeigenschaften am Bauteilrand zu bestimmen. Bei diesem Verfahren wird das Material mit einem Diodenlaser erwärmt und die reflektierte Wärmestrahlung gemessen. Sprechen Sie uns bei Interesse an !
ZUG-/DRUCKPRÜFUNG
Die Universalprüfmaschine der Serie Inspekt table der Fa. Hegewald und Peschke wird für Zug- und Druckprüfungen im mittleren Kraftmessbereich bis 100 kN eingesetzt. Damit können Werkstoffprüfungen im Bereich von -70°C bis +180°C durchgeführt werden.
Mit der Härteprüfung werden die Härten von Metallen, Gläsern, Keramiken, Beschichtungen als Eindringwiderstand bestimmt. Wir bieten alle normkonformen Härteprüfverfahren an, d.h. Vickers, Rockwell, Knoop, Brinell, Leeb, Kugeleindruckversuch, Shore. Die Härteprüfung von Beschichtungen und Härteverlaufsmessungen (Einhärtetiefe, Schweißverbindungen) werden mit der Mikrohärteprüfung oder der Nanoindentierung durchgeführt.
Mit der Rasterkraftspektroskopie werden ortsaufgelöste Größen wie Adhäsionskraft an der Oberfläche und Elastizität (E-Modul) des Materials werden bestimmt.
Mit der Rasterelektronenmikroskopie (REM) werden hochauflösende Oberflächenanalysen durchgeführt und Aufnahmen der Objektivoberfläche mit großer Vergrößerung angefertigt. Zusätzlich können mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) die chemischen Elemente des Werkstoffs für Materialanalysen bestimmt werden.
Die Modelltribologie bietet Verfahren zur Prüfung von tribologisch beanspruchten Werkstoffen und Schichten an, mit und ohne Schmierstoff. Hierzu gehören Reibwertmessungen und Verschleißprüfungen von tribologischen Systemen.
Als eines von wenigen Labors können wir die Strukturdichte im Bereich am Bauteilrand zerstörungsfrei messen. Dies erfolgt mit dem Photothermischen Randzonen-Analysegerät. Durch die Randschichtanalyse können die Eigenschaften der Bauteilrandschicht hinsichtlich Reibungs- und Verschleißeigenschaften bewertet werden.