Materialanalyse
Eine Materialanalyse dient der Untersuchung der Eigenschaften und der Zusammensetzung eines Materials. Sie wird eingesetzt, um Informationen über die Struktur, Zusammensetzung, Qualität und Leistungsfähigkeit eines Materials zu erhalten. Als analytische Verfahren werden die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX), die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, eng. XRF) und die Infrarotspektroskopie (IR) eingesetzt. Die Ergebnisse der Materialanalyse sind entscheidend, um sicherzustellen, dass Materialien für bestimmte Anwendungen geeignet sind und gegebenenfalls den geforderten Standards entsprechen.
Wir führen als Steinbeis-Transferzentrum Materialanalysen als Dienstleistung durch und bestimmen Werkstoffe.
Wozu dient die Materialanalyse?
Die Materialanalyse bei technischen Bauteilen ist ein wesentlicher Prozess, um sicherzustellen, dass die eingesetzten Materialien den spezifischen Anforderungen und Belastungen im Einsatz gerecht werden.
- Qualitätssicherung: Durch die Analyse der chemischen Zusammensetzung und Mikrostruktur der Materialien wird überprüft, ob sie den Spezifikationen entsprechen.
- Mechanischen Eigenschaften: Ermittlung von Eigenschaften wie Härte, Festigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit, die für die Belastbarkeit des Bauteils entscheidend sind.
- Erkennung von Materialfehlern: Die Materialanalyse hilft dabei innere Risse, Einschlüsse, Poren und andere potenzielle Schwachstellen zu identifizieren, die im Betrieb zu Versagen führen könnten.
- Optimierung des Fertigungsprozessen: Die Analyse zeigt, ob der Fertigungsprozess (z.B. Schweißen, Gießen, Wärmebehandlung) das Material optimal nutzt oder Anpassungen nötig sind.
- Erfüllung von Normen: Die Materialanalyse hilft sicherzustellen, dass die Bauteile den Anforderungen der Normen entsprechen, um Sicherheits- und Qualitätsstandards einzuhalten.
Dienstleistungen
- Chemische Materialanalyse
- Werkstoffbestimmung
- Analyse von Partikeln
- Kunststoffanalyse
- Analyse von Ablagerungen (Flecken)
- Metallographie
- Abriebprüfung
- Härteprüfung
- Zugprüfung
- Schadensanalyse
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine Materialanalyse.
Analysemethoden
Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX)
Die EDX-Analyse am Rasterelektronenmikroskop (REM) ist eine leistungsfähige Technik zur Bestimmung der chemischen Elemente von Werkstoffen, die in der Materialanalyse eingesetzt wird. Die EDX-Analyse (energiedispersive Röntgenspektroskopie) ist eine analytische Methode zur ortsaufgelösten Bestimmung chemischer Elemente und ihrer Konzentrationen. Diese Methode wird z. B. zur Bestimmung von Werkstoffen sowie zur Analyse von Rückständen bzw. Ablagerungen, Korrosionserscheinungen und zur Schadensanalyse im Allgemeinen eingesetzt.
Röntgen-Fluoreszenz-Analyse (RFA/XRF)
Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), englisch X-RAY Fluorescence Spectroscopy (XRF), wird zur Bestimmung der Materialzusammensetzung und zur zerstörungsfreien Schichtdickenmessung eingesetzt. Die Röntgenfluoreszenzanalyse funktioniert auch bei elektrisch nicht leitenden oder temperaturempfindlichen Materialien, da keine Erwärmung der Probe stattfindet. Die Röntgenfluoreszenzanalyse ermöglicht eine schnelle und genaue Identifizierung der in einer Probe enthaltenen Elemente. Dazu gehören Metalle, Legierungen und andere Materialien, bei denen die genaue chemische Zusammensetzung wichtig ist.
Infrarotspektroskopie (IR)
Die IR-Spektroskopie (Infrarotspektroskopie) wird zur Analyse von Kunststoffen und zur Analyse von Ablagerungen oder Verunreinigungen auf Oberflächen eingesetzt. Die charakteristischen Spektren ermöglichen die Materialanalyse von Kunststoffen, Elastomeren, Fasern, Partikeln, Ölen, Fetten und anderen organischen Substanzen. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit und der Möglichkeit, detaillierte Informationen über die molekulare Struktur von Materialien zu liefern, eignet sich die Infrarotspektroskopie für Analysen in vielen Bereichen. Häufig wird die IR-Spektroskopie auch eingesetzt, um filmische Verunreinigungen wie Fette, Öle, Reinigungs- und Schmiermittel auf Bauteiloberflächen nachzuweisen.
Metallografische Untersuchung
Die metallografische Untersuchung als Teilgebiet der Metallurgie dient der Untersuchung des Gefüges und der Kornstruktur metallischer Werkstoffe mit Hilfe mikroskopischer Verfahren. Ihr Hauptziel ist es, die inneren Strukturen und Eigenschaften eines Metalls oder einer Legierung sichtbar zu machen, um wichtige Informationen über ihre Qualität und ihre Eignung für bestimmte Anwendungen zu erhalten. Für metallografische Untersuchungen werden Schliffe von metallischen Proben hergestellt und anschließend geätzt. An diesen werden dann mit Hilfe der Lichtmikroskopie (LiMi) oder des Rasterelektronenmikroskops (REM) die Gefügestrukturen untersucht und Eigenschaften wie Phasenanteile, Korngrößen, Partikelgrößen und Ausscheidungen bestimmt.
Abriebprüfung
Die Abriebprüfung dient der Untersuchung der Abriebfestigkeit. Dabei wird die Beständigkeit eines Werkstoffes oder einer Beschichtung gegen Abrieb oder Verschleiß durch mechanische Einwirkung geprüft. Es wird untersucht, wie gut das Material wiederholtem Reiben oder Kontakt mit anderen Oberflächen widersteht. Diese Prüfung ist in vielen Bereichen wichtig, da sie Aufschluss über die Haltbarkeit und Lebensdauer von Werkstoffen unter realen Einsatzbedingungen gibt.
Härteprüfung
Die Härteprüfung dient der Bestimmung des Widerstandes, den ein Werkstoff dem Eindringen eines härteren Körpers (Prüfkörper) entgegensetzt. Die Härte ist ein wichtiger Indikator für die mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffes und lässt Rückschlüsse auf seine Festigkeit, Verschleißbeständigkeit und Verformbarkeit zu. Es gibt verschiedene Härteprüfverfahren, darunter die Rockwell-, Brinell- und Vickershärteprüfung sowie die Mikrohärteprüfung und die Nanoindentation als präzise Eindringprüfung mit sehr geringen Prüfkräften.
Zugprüfung
Die Zugprüfung ist ein genormtes Standardverfahren der Werkstoffprüfung zur Bestimmung verschiedener Werkstoffkennwerte. Im Zugversuch werden genormte Proben mit definiertem Querschnitt bis zum Bruch gedehnt. Dabei wird die Dehnung bzw. der Weg gleichmäßig, stoßfrei und mit geringer Geschwindigkeit erhöht. Während des Versuchs werden die Kraft an der Probe und die Längenänderung in der Messstrecke kontinuierlich gemessen.
Schadensanalyse
Die Schadensanalyse dient dazu, die Ursachen und Mechanismen des Versagens von Werkstoffen oder Bauteilen zu erkennen und zu verstehen. Sie ist ein wesentliches Instrument der Qualitätssicherung und der Produktentwicklung. Dabei werden verschiedene Analysetechniken eingesetzt, um den Schadensfall zu untersuchen und die primäre Schadensursache zu ermitteln. Diese wird auch als Initialursache bezeichnet, die häufig zu weiteren Schäden führt, die jedoch nur Folgeschäden darstellen. Erst die Ermittlung dieser sogenannten Root Cause („Wurzel allen Übels“) ermöglicht die Ableitung von Abhilfemaßnahmen.