Materialprüfung und
Materialanalyse
Wir führen als Labor an der Hochschule in Karlsruhe Materialprüfungen und Materialanalysen als Dienstleistungen durch. Die Materialprüfungen für die Bestimmung von Materialkennwerten sind auch Bestandteile von Projekten zur Verschleißanalytik.
Analysen im STZ Tribologie:
- Härteprüfungen
- Mikrohärteprüfung
- Nanoindentierung
- Oberflächenanalyse
- Hochauflösende Bildaufnahmen
- Materialanalyse
- Gefügedichtemessung
- Kontaktwinkelmessung
- Reibwertmessung
Die Härteprüfung bestimmt die Härte eines Bauteils als Eindringwiderstand eines Prüfkörpers bestimmt. Wir führen die gängigen Verfahren der Härteprüfung nach Vickers, Rockwell, Brinell und Knoop durch. Die Härteprüfung von Beschichtungen, Gefügebestandteilen und in Mikrobereichen erfolgt mit der Mikrohärteprüfung und durch Nanoindentierung.
Als eines von wenigen Labors können wir die oberflächennahe Gefügedichte zerstörungsfrei über eine Fläche zu messen. Dies erfolgt mit der Photothermischen Randzonenanalyse. Damit lassen sich die Auswirkungen von Prozessänderungen auf die Bauteilrandschicht zerstörungsfrei detektieren und auch Ermüdungszustände eines Bauteils.
Mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) werden Bildaufnahmen der Objektoberfläche mit hoher Vergrößerung angefertigt. Dabei kann gleichzeitig die chemische Elementzusammensetzung mit der Energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) bestimmt werden. Das Rasterelektronenmikroskop wird auch für Partikelanalysen eingesetzt, um neben der Größenverteilung direkt eine chemische Elementanalyse der Partikel vorzunehmen.
Weitere Untersuchungsmethoden für die Charakterisierung der Oberflächeneigenschaften runden unser Dienstleistungsangebot ab. Dazu gehören die Kontaktwinkelmessung / Randwinkelmessung zur Bewertung der Benetzbarkeit von Oberflächen sowie Reibwertmessungen von Oberflächen bzw. Tribosystemen.
Leistungsübersicht Materialprüfung und Materialanalyse:
HÄRTEPRÜFUNG
- Vickers
- Rockwell
- Brinell
- Knoop
Bei der Härteprüfung wird ein Prüfkörper in den Werkstoff eingedrückt und als Messgröße für die Härte dient entweder die Eindringtiefe des Prüfkörpers oder die Eindruckgröße.
- Kunststoffprüfung
- Kugeleindruckversuch
- Rockwell-Eindringprüfung
- Shore-Härteprüfung
MIKROHÄRTEPRÜFUNG
- Oberflächenhärte
- Härte Beschichtung
- Einhärtetiefe
- Härteverlauf
- Härtematrix
- Elastizitätsmodul
Im Steinbeis-Transferzentrum wird die Mikrohärteprüfung als instrumentierte Eindringprüfung durchgeführt. Dadurch kann die Härte und der Elastizitätsmodul in Mikrobereichen sehr genau mit kleinen Kräften gemessen und weitere Materialkennwerte bestimmt werden.
NANOINDENTIERUNG
- Härte Beschichtungen
- Härte Gefügebestandteile
- Härteverlauf
- Härtematrix (Mapping)
- Elastizitätsmodul
- Streckgrenze
- Speichermodul
- Verlustmodul
Die Nanoindentierung erfolgt als instrumentierte Eindringprüfung mit sehr kleinen Prüfkräften und Eindringtiefen. Bei der instrumentierten Eindringprüfung wird die Prüfkraft und die Eindringtiefe kontinuierlich gemessen. Dadurch wird zum einen eine sehr hohe Genauigkeit der Messung erreicht und zum anderen können aus der Kraft-Weg-Kurve weitere Materialkennwerte. Beispiele hierfür sind Elastiztätsmodul, Streckgrenze, Verformungsarbeit sowie Speicher- und Verlustmodul von Kunststoffen.
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (REM)
- Bildaufnahmen
- Mikrobereichsanalyse
- Schadensanalyse
- Partikelanalyse
Mit der Rasterelektronenmikroskopie (REM) werden Bildaufnahmen der Oberflächen mit hoher Auflösung und Vergrößerung angefertigt. Beim REM wird die Probenoberfläche ein Elektronenstrahl wird zeilenförmig über das Objekt geführt und die Oberfläche vergrößert abgebildet.
CHEMISCHE ELEMENTANALYSE (EDX)
- Elementanalyse
- Materialidentifikation
- Elementmapping
Die chemische Elementanalyse erfolgt mit der Energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX-Analyse), als ein Verfahren der Röntgenmikroanalyse. Diese beruht darauf, dass jedes chemische Element eine charakteristische Röntgenstrahlung aussendet, wenn es angeregt wird.
PHOTOTERMISCHE RANDZONENANALYSE
- Werkstoffinhomogenitäten
- Schleifbrand
- Schichtdicke
- Gefügedichte
Die Photothermische Randzonenanalyse dient dazu Materialeigenschaften oberflächennah zu bestimmen, wo sich die tribologisch relevanten Eigenschaften eines Bauteils befinden. Bei diesem Verfahren wird das Material mit einem Diodenlaser erwärmt und die Wärmestrahlung gemessen. Sprechen Sie uns bei Interesse an !
KONTAKTWINKELMESSUNG
Die Bestimmung der Oberflächenspannung erfolgt indirekt über die Kontaktwinkelmessung / Randwinkelmessung mit Testflüssigkeiten. Diese Messmethode ist der Messung von Benetzbarkeit mit Testtinte deutlich überlegen. Die Oberflächenspannung beeinflusst die Benetzbarkeit von Oberflächen und spielt eine wichtige Rolle beim Beschichten, Lackieren und Kleben und bei Lagern.
REIBWERTMESSUNG
Um den Reibwert zu messen, wird mit einem Mikro-Ritztester ein Prüfkörper über eine Oberfläche bewegt und dabei das Verhältnis von Tangential- zu Normalkraft bestimmt. Da der Reibwert eine Systemeigenschaft ist, kann dieser nur durch eine Messung ermittelt werden.
ZUGPRÜFUNG
Die Universalprüfmaschine der Serie Inspekt table der Fa. Hegewald und Peschke wird für Zug- und Druckprüfungen im mitteleren Kraftmessbereich bis 100 kN eingesetzt. Damit können Werkstoffprüfungen im Bereich von -70°C bis +180°C durchgeführt werden.