Materialprüfung
Mit der Materialprüfung werden die Eigenschaften eines Materials auf ihre Anforderungen hin überprüft. Dazu werden verschiedene analytische Verfahren eingesetzt, um die physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften eines Materials zu bestimmen.
Als Auftragslabor führen wir Materialprüfungen als Dienstleistung im Steinbeis-Transferzentrum durch.
Was bietet unser Steinbeis-Transferzentrum?
1. Präzise Materialprüfungen
Moderne Geräte ermöglichen eine präzise und zuverlässige Materialprüfung und die Ermittlung zuverlässiger Daten über die Materialeigenschaften.
2. Fachkundige Expertise
Die Untersuchungen werden von qualifizierten Materialwissenschaftlern/innen durchgeführt, die Ihnen bei Fragen gerne zur Verfügung stehen.
3. Kundenzentrierter Ansatz
Jeder Auftrag ist individuell und deshalb sind unsere Analysen auf die jeweiligen kundenspezifischen Anforderungen zugeschnitten.
Dienstleistungen
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE
Die Rasterelektronenmikroskopie (REM Analyse) dient der hochauflösenden bildgebenden Untersuchung von Mikrostrukturen und zur Durchführung von Materialanalysen. Dabei rastert ein fein gebündelter Elektronenstrahl die Oberfläche präzise Zeile für Zeile ab, um Topographieaufnahmen (SE) und Materialkontrastbilder (BSE) zu erzeugen. Die chemische Zusammensetzung kann dabei mit der Röntgenmikroanalyse (EDX) oder Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, eng. XRF) bestimmt werden.
MATERIALANALYSE
Die Materialanalyse dient der Bestimmung von Werkstoffen wie Metallen, Gläsern, Keramiken, Kunststoffen, Elastomeren und Verunreinigungen. Dabei kommen die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX), die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, eng. XRF) und die Infrarotspektroskopie (IR) zum Einsatz. Mit diesen Verfahren werden die chemische Zusammensetzung oder die Bindungsverhältnisse eines Werkstoffes bestimmt und mit Hilfe von Datenbanken die Werkstoffbestimmung durchgeführt.
DICHTEBESTIMMUNG
Die Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten, Feststoffen und Pulvern erfolgt unter Ausnutzung des Archimedischen Prinzips mit einem Tensiometer.
OBERFLÄCHENSPANNUNG
Die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten und Festkörpern ist für verschiedene Anwendungen von Bedeutung und ihre Messung liefert wichtige Informationen über die Wechselwirkungen zwischen Materialien an Oberflächen. Diese spielt eine wichtige Rolle beim Beschichten, Lackieren und Kleben sowie in der Tribologie bei der Optimierung von Materialpaarungen und Reibungseigenschaften. Des Weiteren ist die Oberflächenspannung bzw. deren polaren Anteile ein Maß zur indirekten Beurteilung des Sauberkeitszustandes einer Oberfläche.
Die Messung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten erfolgt überwiegend nach der Wilhelmy-Plättchen-Methode mit einem Tensiometer. Dazu wird ein angerautes Platin-Iridium-Plättchen als Probenkörper in die Flüssigkeit abgesenkt und anschließend mit konstanter Geschwindigkeit hochgezogen.
Die Oberflächenspannung von Festkörpern, die auch als Oberflächenenergie bezeichnet wird, wird mittels der Kontaktwinkelmessung bestimmt. Dabei wird ein Tropfen auf eine Oberfläche gebracht und anschließend der sich ergebende Kontaktwinkel mittels Kamera gemessen.
METALLOGRAPHIE
Die Metallographie dient der qualitativen und quantitativen Beschreibung des Gefüges metallischer Werkstoffe mit Hilfe mikroskopischer Verfahren. Für metallographische Untersuchungen werden Schliffe von metallischen Proben hergestellt und anschließend geätzt. An diesen werden dann mittels Lichtmikroskopie oder Rasterelektronenmikroskopie die Gefügestrukturen untersucht und Merkmale wie Phasenanteile, Korngrößen, Korngrößenverteilung, Partikelgrößen und Ausscheidungen bestimmt.
HÄRTEPRÜFUNG
Bei der Härteprüfung wird die Härte von Metallen, Nichtmetallen und Beschichtungen als Eindringwiderstand gegen einen Prüfkörper bestimmt. Als Messgröße für die Makrohärte dient verfahrensabhängig die Größe des bleibenden Abdruckes des Prüfkörpers (Vickers, Knoop, Brinell) oder die Eindringtiefe (Rockwell, Super Rockwell).
Die Härteprüfung an kleinen Probenbereichen oder dünnen Schichten erfolgt mit der Mikrohärteprüfung, die häufig auch als Martenshärteprüfung bezeichnet wird. Im Gegensatz zur makroskopischen Härteprüfung, bei der größere Lasten auf größere Proben aufgebracht werden, werden bei der Mikrohärteprüfung kleinere Lasten und kleinere Eindringkörper verwendet. Bei der Mikrohärteprüfung wird zur Erreichung der Genauigkeit die Härte aus dem während der Prüfung aufgezeichneten Kraft-Weg-Verlauf während ermittelt.
Die Härteprüfung von Beschichtungen wird mit kleinen bis sehr kleinen Prüfkräften durchgeführt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Prüfkörper nicht zu tief in die Beschichtung eindringt und der Härtewert nicht durch die Eigenschaften des Grundwerkstoffs verfälscht wird.
Zur Bestimmung der Einhärtetiefe (EHT, RHT, NHT) von oberflächengehärteten Stählen wird eine Reihe von Härteeindrücken am polierten Querschliff vom Probenrand in Richtung der Probenmitte gesetzt. Dies erfolgt mit der Mikrohärteprüfung oder der Nanoindentierung mit. Aus diesem so ermittelten Härte-Tiefen-Verlauf wird die Einhärtetiefe ermittelt.
Die Bestimmung der Härte von Elastomeren und steifen Thermoplasten erfolgt mit der Härteprüfung nach Shore und der IRHD-Härteprüfung. Mit diesen Verfahren wird die Härte am Ausgangsmaterial (Prüfplatten) und an Fertigteilen (O-Ringe, Dichtungen, Kleinteile) bestimmt.
NANOINDENTATION
Nanoindentation ist eine fortschrittliche Materialcharakterisierungstechnik, die es ermöglicht, mechanische Eigenschaften von Materialien auf der Nanoskala präzise zu messen. Die Nanoindentation-Technologie bietet die Möglichkeit, die Härte, den Elastizitätsmodul, die Streckgrenze, die Werkstoffdämpfung und vieles mehr auf höchstem Niveau zu analysieren. Die Nanoindentation wird oftmals für Härteprüfungen von Beschichtungen eingesetzt. Bei der Nanoindentation werden die Materialkennwerte aus der während der Prüfung aufgezeichneten Kraft-Weg-Kurve ermittelt, was als instrumentierte Eindringprüfung bezeichnet wird.
STRECKGRENZE
Die Nanoindentation ermöglicht die Bestimmung der Streckgrenze direkt am Bauteil oder an Beschichtungen. Die Nanoindentation ist eine mittels als Eindringprüfung mit kleinen Prüfkraften. Diese hat den Vorteil, dass keine Zugproben für angefertigt werden müssen. Somit entfallen alle Probleme, die mit der Herstellung von Zugproben und deren abweichenden Eigenschaften verbunden sind.
E-Modul, Poissonzahl
Durch eine Ultraschallprüfung können der Elastizitätsmodul (E-Modul) und die Poissonzahl (Querkontraktionszahl) zerstörungsfrei direkt am Bauteil bestimmt werden. Damit entfallen alle Probleme, die mit der Herstellung von Zugproben und deren vom realen Bauteil abweichenden Eigenschaften verbunden sind.
ZUGPRÜFUNG
Mit dem Zugversuch (Zugprüfung), als genormtes Prüfverfahren, werden mit einer Universalprüfmaschine Werkstoffkennwerte ermittelt. Je nach Werkstoff erfolgt die Zugprüfung nach unterschiedlichen Normen. Der Zugversuch wird mit eine Probe geeigneter Geometrie durchgeführt und dabei diese gedehnt bis die Probe reißt. Während des Zugversuchs werden die Kraft und die Längenänderung der Probe gemessen. Als Kennwerte werden Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Elastizitätsmodul und Querkontraktionszahl ermittelt. Des Weiteren werden damit Fliesskurven ermittelt, die mit der Umformbarkeit von Materialien korrelieren.
REIBWERT ERMITTELN
Die Reibwertmessung ist ein Verfahren, bei dem der Reibwert zwischen zwei Oberflächen ermittelt wird. Der Reibwert bzw. auch als Reibungskoeffizient bezeichnet, gibt an, wie stark der Widerstand ist, wenn zwei Oberflächen unter Last relativ zueinander bewegt werden. Es gibt verschiedene Methoden zur Reibwertmessung und verschiedene tribologische Prüfstände.
Um die Reibwerte von Schrauben zu bestimmen, erfolgt eine Prüfung nach den entsprechenden Normen. Dabei wird der Reibwert von Gewinde und Kopf- bzw. Mutterauflage bestimmt.
VERSCHLEISSPRÜFUNG
Die Verschleißprüfung dient zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit von Bauteilen. Dazu wird ein Prüfkörper mit einer definierten Normalkraft translatorisch oder rotatorisch über einen Grundkörper bewegt und nach einer bestimmten Anzahl von Lastwechseln der Verschleiß messtechnisch bestimmt.
PHOTOTHERMIE
Die Photothermie dient dazu um Materialeigenschaften, wie z.B. Strukturdichte, Schichtdicke, Werkstoffermüdung, zerstörungsfrei auf realen Bauteil zu bestimmen. Bei der Photothermie werden die oberflächennahen Bereiche mit einem Diodenlaser erwärmt und anschließend die reflektierten thermischen Wellen ausgewertet.
Schadensanalyse
Die Schadensanalyse dient zur Ermittlung der Ursachen für das Versagen von Bauteilen, um daraus ggfs. Abhilfemaßnahmen abzuleiten. Hierzu setzen wir verschiedene Analysetechniken ein.
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Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine Materialprüfung.
Ziel der Materialprüfung
Ziel der Materialprüfung ist es, die Eigenschaften und die Qualität eines Werkstoffs zu überprüfen, um sicherzustellen, dass er den festgelegten Normen und Anforderungen entspricht. Die Materialprüfung spielt in verschiedenen Industriezweigen, Forschungsbereichen und Qualitätskontrollverfahren eine entscheidende Rolle. Die Methoden unterscheiden sich je nach Werkstoff und Verwendungszweck. Die Materialprüfung wird eingesetzt, um die unterschiedlichen Anforderungen an Werkstoffe in verschiedenen Branchen, von der verarbeitenden Industrie bis hin zur Medizintechnik, zu überprüfen. Die wichtigsten Aspekte der Materialprüfung sind:
- Qualitätssicherung: Die Hauptaufgabe der Materialprüfung ist die Sicherstellung der Qualität von Materialien. Dies beinhaltet die Identifizierung von Defekten, Unregelmäßigkeiten oder Verunreinigungen, die die Leistung oder Sicherheit beeinträchtigen könnten.
- Materialeigenschaften: Materialprüfungen liefern detaillierte Informationen über die physikalischen, mechanischen, thermischen, chemischen und anderen Eigenschaften eines Materials. Dadurch können Ingenieure/innen die Eignung eines Materials für bestimmte Anwendungen bewerten.
- Tribologische Eigenschaften: Dazu gehören Tests zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit und des Reibwertes.
- Fehlererkennung: Materialprüfungen ermöglichen die frühzeitige Erkennung von Mängeln, Unregelmäßigkeiten oder Defekten in Materialien. Dies trägt dazu bei, fehlerhafte Produkte zu identifizieren, Ausschuss zu minimieren und die Kosten zu senken.