Materialprüfung und
Materialanalyse
Wir bieten als Steinbeis-Transferzentrum Materialprüfungen und Materialanalysen als Dienstleistung an.
Labordienstleistungen
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, Super Rockwell) oder der bleibende Abdruck des Prüfkörpers (Vickers, Knoop, Brinell).
Die Härteprüfung nach Leeb (Rückprallhärteprüfung) wird zur mobilen Härteprüfung eingesetzt oder bei Bauteilen, die zu groß für eine Härteprüfmaschine sind. Bei dieser schlägt ein bewegter Schlagkörper senkrecht auf einer Oberfläche auf und prallt zurück.
HÄRTEPRÜFUNG KUNSTSTOFFE
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 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. Damit wird die Oberflächenhärte, die Härte von Beschichtungen 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 Verfahrensgenauigkeit erreicht.
NANOINDENTIERUNG
Die Nanoindentierung ist eine Materialprüfung mit sehr kleinen Prüfkräften und ganz kleinen Eindringtiefen des Prüfkörpers. Damit werden Materialeigenschaften wie z.B. die Härte von dünnen Beschichtungen, der E-Modul und das Dämpfungsverhalten bestimmt. Des Weiteren werden damit Härteverlaufsmessungen von randschichtgehärteten Bauteilen im Querschliff durchgeführt. Bei der Nanoindentierung wird die Prüfkraft und die Eindringtiefe während der Prüfung kontinuierlich gemessen, was als instrumentierte Eindringprüfung bezeichnet wird.
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 Bildaufnahmen mit großer Vergrößerung angefertigt. Dabei rastert ein Elektronenstrahl die Oberfläche zeilenförmig ab, wodurch eine sehr hohe Ortsauflösung erreicht wird. Damit werden Bildaufnahmen der Topographie als auch Materialkontrastbilder angefertigt.
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.
REINHEITSGRAD METALLE
Der Reinheitsgrad eines metallischen Werkstoffes ist die Angabe über den Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen in Form von Sulfiden und Oxiden. Hierzu werden Längsschliffe der Proben angefertigt und an diesen der Reinheitsgrad nach den entsprechenden Normen mit einem Auflichtmikroskop bestimmt.
REIBWERTMESSUNG
Der Reibwert bzw. 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 3D-Oberflächenmessungen bestimmt.
PHOTOTERMISCHE RANDZONENANALYSE
Die Photothermische Randzonenanalyse dient dazu Materialeigenschaften (Strukturdichte, Schichtdicke, Haftfestigkeit, Werkstoffermüdung) am Bauteilrand zu bestimmen. Bei diesem Verfahren wird das Material mit einem Diodenlaser erwärmt und die reflektierte Wärmestrahlung gemessen.
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 ein großes Spektrum von Härteprüfverfahren an, d.h. Vickers, Rockwell, Knoop, Brinell, Leeb, Kugeleindruckversuch, Shore. Die Härteprüfung von Beschichtungen und Härteverlaufsmessungen (Einhärtetiefe, Schweißnaht) 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 Mikrostrukturanalysen von Bauteiloberflächen oder Bruchflächen durchgeführt und dabei hochauflösende Aufnahmen mit großer Vergrößerung angefertigt. Zusätzlich können mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) die chemischen Elemente des Werkstoffs für Materialanalysen bestimmt werden.
Der Reinheitsgrad von Metallen ist die Angabe über den Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen in Form von Sulfiden und Oxiden.
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 der Photothermischen Randzonen-Analyse. Durch die Randschichtanalyse können die Eigenschaften der Bauteilrandschicht hinsichtlich Reibungs- und Verschleißeigenschaften bewertet werden.