Materialprüfung & Werkstoffprüfung
Die Materialprüfung und Werkstoffprüfung dienen dazu, die Eigenschaften eines Werkstoffs im Hinblick auf seine Anforderungen zu überprüfen. Dazu werden verschiedene analytische Verfahren eingesetzt, um die physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften von Materialien zu bestimmen.
Als Steinbeis-Transferzentrum führen wir Materialprüfungen als Dienstleistung durch.
Was bietet unser Steinbeis-Transferzentrum?
- Präzise Materialprüfung: Moderne Einrichtungen ermöglichen eine präzise Materialprüfung und die Ermittlung zuverlässiger Daten über die Materialeigenschaften.
- Fachkundige Expertise: Die Untersuchungen werden von qualifizierten Materialwissenschaftlern/innen durchgeführt, die Ihnen bei Fragen gerne zur Verfügung stehen.
- Kundenzentrierter Ansatz: Jeder Auftrag ist individuell und deshalb sind unsere Analysen auf die jeweiligen kundenspezifischen Anforderungen zugeschnitten.
Dienstleistungen
Die Materialprüfung für technische Bauteile umfasst eine Vielzahl von zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfverfahren, um die Qualität, Sicherheit und Belastbarkeit von Werkstoffen zu bewerten. Diese Verfahren werden je nach Anwendungsfall, Materialtyp und Einsatzbereich gewählt.
MATERIALANALYSE
Die Materialanalyse umfasst die Untersuchung der Zusammensetzung von Materialien, von Einschlüssen, Korrosionserscheinungen und Ablagerungen bis hin zur Werkstoffbestimmung. Die in der Materialanalyse eingesetzten Techniken sind die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX), die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, eng. XRF) und die Infrarotspektroskopie (IR).
HÄRTEPRÜFUNG
Die Härteprüfung dient dazu, die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen das Eindringen eines Prüfkörpers zu bestimmen. Sie ist ein wichtiges Verfahren zur Beurteilung mechanischer Eigenschaften von Metallen, Kunststoffen, Elastomeren und anderen Werkstoffen. Die Härteprüfung ist entscheidend für die Qualitätssicherung und Werkstoffprüfung in der Industrie, da sie Rückschlüsse auf Verschleißfestigkeit und Bearbeitbarkeit eines Materials ermöglicht. Die Bestimmung der Härte erfolgt durch Messung der Größe des vom Prüfkörper hinterlassenen Eindrucks (optisches Messverfahren), durch Messung der Eindringtiefe des Prüfkörpers (Tiefenmessverfahren) oder durch Auswertung der Kraft-Weg-Kurve (instrumentierte Eindringprüfung).
NANOINDENTATION
Nanoindentation ist eine fortschrittliche Materialcharakterisierungstechnik, mit der die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen präzise bestimmt werden können. Die Nanoindentation bietet die Möglichkeit, Härte, Elastizitätsmodul, Streckgrenze, Materialdämpfung und vieles mehr auf höchstem Niveau zu analysieren. Am häufigsten wird die Nanoindentation jedoch für die Härteprüfung von Beschichtungen eingesetzt, entweder von der Oberfläche oder im Querschliff.
Die Bestimmung der Dehngrenze (auch Streckgrenze oder Fließgrenze genannt) mittels Nanoindentation ist eine fortschrittliche Methode, die insbesondere für Beschichtungen oder kleine Proben eingesetzt wird. Bei der Nanoindentation wird ein sehr kleiner, scharfer Eindringkörper (Indenter) mit kontrollierter Kraft in das Material gedrückt und die Eindringtiefe genau gemessen. Diese Methode eignet sich besonders für die Prüfung von Bauteilen, bei denen eine konventionelle Zugprüfung nicht möglich ist.
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. Die Zugprüfung liefert wichtige Werkstoffkennwerte wie die Bestimmung der Zugfestigkeit, Streckgrenze und Bruchdehnung.
METALLOGRAFISCHE UNTERSUCHUNG
Die metallografische Untersuchung als Teilgebiet der Metallurgie dient der Untersuchung des Gefüges und der Kornstruktur metallischer Werkstoffe mit Hilfe mikroskopischer Verfahren. Dazu werden an Schliffen metallischer Proben mittels Lichtmikroskopie (LiMi) oder Rasterelektronenmikroskop (REM) Gefügestrukturen untersucht und Merkmale wie Phasenanteile, Korngrößen, Partikelgrößen und Ausscheidungen bestimmt.
REIBUNGSKOEFFIZIENT BESTIMMEN
Um den Reibungskoeffizienten eines tribologischen Systems zu bestimmen, wird ein Prüfkörper mit einer definierten Normalkraft auf einen Grundkörper gedrückt und translatorisch oder rotatorisch bewegt. Dabei wird die Tangentialkraft (Reibungskraft) gemessen und aus ihrem Verhältnis zur Normalkraft der Reibungskoeffizient bestimmt. Der Reibungskoeffizient, auch Reibwert genannt, gibt an, wie groß der Widerstand ist, wenn zwei Bauteile unter Last relativ zueinander bewegt werden.
Die Ermittlung der Reibungszahl von Schrauben (Gewinde, Kopfauflage, Mutterauflage) wird mit einer speziell für Schraubverbindungen entwickelten Prüfmaschine durchgeführt. Die Messungen können unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt werden, um die realen Einsatzbedingungen nachzubilden.
ABRIEBFESTIGKEIT PRÜFEN
Die Abriebfestigkeit einer Beschichtung gegen mechanische Beanspruchung wird im Abriebtest geprüft. Diese Prüfung ist in vielen Bereichen wichtig, da sie Aufschluss über die Haltbarkeit und Lebensdauer von Beschichtungen unter realen Einsatzbedingungen gibt. Zur Prüfung der Abriebfestigkeit wird ein Prüfkörper mit einer definierten Normalkraft translatorisch oder rotatorisch über das zu prüfende Material bewegt und nach einer bestimmten Anzahl von Lastwechseln das Verschleißvolumen messtechnisch bestimmt.
DICHTEBESTIMMUNG
Die Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten, Feststoffen und Pulvern erfolgt unter Ausnutzung des Archimedischen Prinzips mit einem Tensiometer.
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE
Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) dient der hochauflösenden bildgebenden mikroskopischen Untersuchung von Bauteilen und der Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Werkstoffen. Beim REM rastert ein fein gebündelter Elektronenstrahl die Oberfläche präzise Zeile für Zeile ab, um topographische Bilder (SE) und Materialkontrastbilder (BSE) zu erzeugen. Die chemische Zusammensetzung kann mittels Röntgenmikroanalyse (EDX) oder Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, eng. XRF) bestimmt werden.
BENETZBARKEIT
Die Benetzbarkeit von Bauteilen hängt u.a. von der Oberflächenenergie ab, die mittels der Kontaktwinkelmessung bestimmt. Dabei wird ein Tropfen auf eine Oberfläche gebracht und anschließend der sich ergebende Kontaktwinkel mittels Kamera gemessen. Die polaren Anteile der Oberflächenenergie sind ein Maß zur Beurteilung des Sauberkeitszustandes einer Oberfläche. Die Oberflächenenergie von Pulvern wird mittels der Washburn Methode 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
Ziel der Schadensanalyse ist die Ermittlung der Ursachen für das Versagen von Bauteilen. Dabei werden verschiedene Analysetechniken eingesetzt, um den Schadensfall zu untersuchen und die primäre Schadensursache zu ermitteln. Die primäre Schadensursache wird auch als Initialursache bezeichnet, die häufig zu weiteren Schäden führt, die jeweils nur Folgeschäden darstellen. Erst durch die Ermittlung dieser sogenannten Root Cause (Wurzel allen Übels) ist die Ableitung von Abhilfemaßnahmen möglich.
Korrosionsuntersuchung
Zur detaillierten Untersuchung von Korrosionsfällen werden im Rahmen der Schadensanalyse verschiedene mikroskopische Verfahren eingesetzt, die jeweils spezifische Einblicke in die Struktur und Zusammensetzung der Proben ermöglichen. Mit Hilfe der Lichtmikroskopie kann die Oberfläche auf mikroskopischer Ebene untersucht werden, was erste Hinweise auf das Ausmaß der Korrosion liefert. Ergänzend liefert die Rasterelektronenmikroskopie (REM) hochaufgelöste Bilder der Oberflächentopographie, die mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) weiter detailliert werden können, um die chemische Zusammensetzung der korrodierten Bereiche zu analysieren.
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine Materialprüfung.
Wozu dient die Materialprüfung und Werkstoffprüfung?
Die Materialprüfung und Werkstoffprüfung dient dazu, die Eigenschaften und die Qualität von Materialien (Werkstoffen) zu bestimmen und zu bewerten. Sie ist ein zentraler Bestandteil der Qualitätssicherung in der Materialwissenschaft, Fertigungstechnik und im Maschinenbau.
1. Sicherstellung der Qualität
- Überprüfung, ob ein Werkstoff die geforderten Eigenschaften erfüllt.
- Erkennung von Rissen, Lunkern, Einschlüsse oder anderen Fehlern vor dem Einsatz.
2. Ermittlung von Werkstoffeigenschaften
- Mechanische Eigenschaften: z. B. Härte, Festigkeit, Zähigkeit, Elastizität.
- Physikalische Eigenschaften: z. B. Dichte.
- Chemische Eigenschaften: z. B. Korrosionsbeständigkeit.
3. Vergleich und Auswahl geeigneter Werkstoffe
- Für Konstruktion und Fertigung wird der bestgeeignete Werkstoff bestimmt.
4. Fehleranalyse (Schadensanalyse)
- Ursachenfindung: Bestimmung der Ursachen für Materialversagen oder Schäden, um künftige Probleme zu vermeiden.
- Präventive Maßnahmen: Entwicklung von Strategien zur Vermeidung ähnlicher Fehler in der Zukunft.