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 erfolgt mithilfe eines belasteten Kugeleindringkörpers. In der Norm ISO 2039-1 wird die Härte mittels des Kugeleindruckversuches ermittelt. Die Norm ISO 2039-2 beschreibt die Bestimmung der Härte von Kunststoffen mit einer Rockwell-Härteprüfmaschine unter Verwendung der Rockwell-Härteskalen R, L, M und E. Die Härte von Thermoplastischen Elastomere wird mit der Shore-Härteprüfung ermittelt.
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 geringen Prüfkräften und Eindringtiefen. Damit werden die Härten von Beschichtungen, von kleinen Bauteilen und die Einhärtetiefe von randschichtgehärteten Bauteilen bestimmt. Bei der Mikrohärteprüfung wird der Kraft-Weg-Verlauf während der Prüfung kontinuierlich gemessen (instrumentierte Eindringprüfung) und so die für kleine Prüfkräfte erforderliche Genauigkeit erreicht.
NANOINDENTIERUNG
Die Nanoindentierung ist eine Materialprüfung mit sehr kleinen Prüfkräften und Eindringtiefen des Prüfkörpers. Damit werden die Härten und weitere Materialeigenschaften von Beschichtungen und von kleinen Bauteilen bestimmt sowie die Einhärtetiefe von randschichtgehärteten Bauteilen. Bei der Nanoindentierung wird der Kraft-Weg-Verlauf während der Prüfung kontinuierlich gemessen (instrumentierte Eindringprüfung) und aus diesem verlauf die Materialgrößen 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 können Aufnahmen der Topographie als auch Materialkontrastbilder angefertigt werden.
RÖNTGENSPEKTROSKOPIE (EDX)
Mit der Energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX-Analyse) am REM werden Materialanalysen durchgeführt, indem die chemischen Elemente des Werkstoffes qualitativ und quantitativ 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 bzw. Reibungskoeffizient eines tribologischen Systems wird mit einem Tribometer gemessen. Dazu werden Frequenz, Hub, Prüfkraft und Prüfdauer als Prüfgrößen vorgegeben. Der Prüfkörper wird hierzu unter einer definierten Normalkraft über einen Gegenkörper bewegt. Dabei wird die Tangentialkraft gemessen und aus dem Verhältnis zur Normalkraft der Reibwert µ berechnet. Reibwerte können nur aus Messungen bestimmt werden, da diese nicht stoffspezifisch sind.
VERSCHLEISSPRÜFUNG
Mit einem Tribometer wird das Verschleißverhalten von tribologischen Systemen ermittelt. Dazu werden Frequenz, Hub, Prüfkraft und Prüfdauer als Prüfvariablen vorgegeben. Der Prüfkörper wird hierzu unter einer definierten Normalkraft über einen Gegenkörper rotatorisch oder translatorisch bewegt. Nach dem Test wird der Verschleiß gravimetrisch oder durch optische Vermessungen 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 !
ZUGPRÜFUNG
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 Härte-Tiefen-Verlauf-Messungen werden mit der Mikrohärteprüfung oder der Nanoindentierung durchgeführt, die durch sehr kleine Prüfkräfte gekennzeichnet sind.
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.