Materialprüfung und
Materialanalyse
Das Steinbeis-Transferzentrum ist ein Prüflabor an der Dualen Hochschule Karlsruhe und bietet Materialuntersuchungen als Dienstleistung an.
Leistungsübersicht:
- Härteprüfung
- Mikrohärteprüfung
- Nanoindentation
- Oberflächenanalyse
- Materialanalyse
- Gefügedichtemessung
- Benetzbarkeit
- Kratzfestigkeit
- Reibwertmessung
Die Härteprüfung dient zur Bestimmung des Eindringwiderstandes eines Werkstoffes. Wir bieten die gängigen Verfahren nach Rockwell, Vickers, Knoop, Brinell an und bei Kunststoffen die Kugeldruckhärte oder die Shore-Härte. Die Härteprüfung von Beschichtungen und die Bestimmung der Einhärtetiefe von randschichtgehärteten Bauteilen erfolgt durch Mikrohärteprüfung. Die Härte in Mikrobereichen wird durch Nanoindentation bestimmt, z.B. bei Gefügen, Partikeln und dünnen Schichten.
Als eines von wenigen Labors können wir die oberflächennahe Gefügedichte, Schichtdicken und die Dichte von Beschichtungen zerstörungsfrei über eine Fläche zu messen. Das Verfahren dazu nennt sich Photothermische Randzonenanalyse. Damit lassen sich durch die Randschicht verursachte Unterschiede eines Bauteils bestimmen.
Mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) werden Aufnahmen der Objektoberflächen mit hoher Tiefenschärfe und großer Vergrößerung angefertigt. Dabei kann gleichzeitig die Materialidentifikation mit der Energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) erfolgen. Das Rasterelektronenmikroskop wird für Partikelanalysen eingesetzt, wie beispielsweise im Rahmen von Restschmutzanalysen eingesetzt. Die Partikelanalyse mit dem REM hat den Vorteil, dass von allen Partikeln direkt eine Elementanalyse angefertigt werden kann.
Unser Dienstleistungsangebot umfasst weitere Untersuchungsmethoden für die Charakterisierung der Oberflächenbeschaffenheit. Dazu gehört die Benetzbarkeit von Oberflächen, die das Schmierstoffverhalten auf Oberflächen charakterisiert. Diese wird durch Messung des Kontaktwinkels bestimmt. Des Weiteren bieten wir Reibwertmessungen für Ihr Tribosystem an und bestimmen für Kunststoffoberflächen die Kratzfestigkeit.
Übersicht Materialprüfung und Materialanalyse:
HÄRTEPRÜFUNG
- Rockwell
- Vickers
- Knoop
- Brinell
Bei der Härteprüfung wird ein Prüfkörper in den Werkstoff eingedrückt, weswegen diese als Eindringhärteprüfung bezeichnet wird. Als indirekte Messgröße für die Härte dient entweder die Eindringtiefe oder die Eindruckgröße des Prüfkörpers.
- Kunststoffe
Bei Kunststoffen wird die Kugeldruckhärte oder die Shore-Härte gemessen. Der Kugeleindruckversuch wird mit einer Hartmetallkugel durchgeführt, die eine bestimmte Zeitdauer auf die Oberfläche einwirkt. Bei der Shore-Härteprüfung dient ein federbelasteter Stift aus gehärtetem Stahl als Eindringkörper. Bei Shore A wird ein Kegelstumpf als Prüfspitze und bei Shore D eine kugelförmigen Spitze verwendet. Shore A wird für Gummi (z.B. O-Ringe, Dichtungen) und Shore D für Thermoplaste, Duroplaste und Hartgummi verwendet. Die Ermittlung der SHORE-Härtekennwerte erfolgt mit einer Skala von 0 SHORE bis 100 SHORE.
- Shore-Härteprüfung mit Kugeleindruckversuch
MIKROHÄRTEPRÜFUNG
- Oberflächenhärte
- Schichthärte
- Elastizitätsmodul
- Streckgrenze
- Härte-Tiefen-Verlaufsmessung
- Härtemapping
Im Steinbeis-Transferzentrum wird die Mikrohärteprüfung als instrumentierte Eindringprüfung durchgeführt. Dadurch kann die Härte sehr genau in Mikrobereichen gemessen und aus der Kraft-Weg-Kurve weitere Festigkeitskennwerte berechnet werden. Dazu gehören beispielsweise der Elastizitätsmodul und die Streckgrenze. Gerade die Bestimmung der Streckgrenze durch eine Eindringprüfung ist von großem Vorteil, da keine Zugproben angefertigt werden.
NANOINDENTATION
- Schichthärte
- Gefügebestandteile
- Härte-Tiefen-Verlaufsmessung
- Härtemapping
- Elastizitätsmodul
- Streckgrenze
Die Nanoindentation erfolgt als instrumentierte Eindringprüfung. Das bedeutet, dass während der Prüfung Prüfkraft und Eindringprüfung kontinuierlich gemessen werden. Dadurch wird zum einen eine sehr hohe Genauigkeit erreicht um zum anderen die Möglichkeit eröffnet weitere Festigkeitskennwerte zu bestimmen, z.B. Elastizitätsmodul, Streckgrenze, elast./plast. Verformungsarbeit.
RASTERELEKTRONEN MIKROSKOPIE (REM)
- Oberflächenanalyse
- Mikrobereichsanalyse
- Bildaufnahmen
- Schadensanalyse
- Restschmutzanalyse
Mit der Rasterelektronenmikroskopie (REM) werden tiefenscharfe Oberflächenanalysen hoher Vergrößerung durchgeführt. Bei einem REM wird die Probenoberfläche anstatt mit Licht durch Elektronenstrahlen vergrößert abgebildet. Der Elektronenstrahl wird zeilenförmig über das Objekt geführt und die hierbei stattfindende Wechselwirkung zur Erzeugung eines Bildes des Objekts genutzt.
MATERIALIDENTIFIKATION (EDX)
- Materialidentifikation
- Elementanalyse
- Partikelanalyse
Die Methode Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX-Analyse) ist ein Verfahren der Röntgenmikroanalyse und wird zur Materialidentifikation (Elementanalyse) am Rasterelektronenmikroskop (REM) eingesetzt. Diese beruht darauf, dass jedes chemische Element eine charakteristische Röntgenstrahlung aussendet, wenn es angeregt wird.
PHOTOTERMISCHE RANDZONENANALYSE
- Eigenspannungen
- Werkstoffinhomogenitäten
- Schleifbrand
- Schichtdicke
- Gefügedichte
Die Photothermische Randzonenanalyse dient dazu Materialeigenschaften oberflächennah zu bestimmen. Bei diesem Verfahren wird das Material mit einem Diodenlaser erwärmt und die Wärmestrahlung gemessen. Sprechen Sie uns bei Interesse an !
MESSUNG BENETZBARKEIT
Die Benetzbarkeit einer Oberfläche erfolgt indirekt über die Messung des Kontaktwinkels von Testflüssigkeiten. Die Benetzbarkeit spielt eine wichtige Rolle beim Beschichten, Lackieren und Kleben sowie bei geschmierten Tribosystemen.
REIBWERTMESSUNGEN
Um den Reibwert zu messen, wird ein Prüfkörper mit einer Relativgeschwindigkeit über eine Oberfläche bewegt und dabei das Verhältnis von Tangentialkraft zu Normalkraft bestimmt. Da der Reibungskoeffizient eine Systemeigenschaft eines tribologischen Systems darstellt, kann dieser nur durch Messungen ermittelt werden. Diese führen wir mit dem Mikro-Ritztester (-Scratchtester) durch.
PRÜFUNG KRATZFESTIGKEIT
- Kunststoffe
Die Prüfung der Kratzfestigkeit spielt insbesondere bei Kunststoffen eine große Rolle, da diese bzgl. Oberflächenverformungen und -beschädigungen empfindlich sind. Die Prüfung der Kratzfestigkeit erfolgt mit dem Mikro-Ritztester, bei dem ein Prüfkörper bekannter Geometrie mit ansteigender Belastung über die Oberfläche bewegt wird.
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.