Materialprüfung & Werkstoffprüfung
Die Material- und Werkstoffprüfung dient 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 der Materialien zu ermitteln.
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.
Leistungen
MATERIALANALYSE
Die Materialanalyse umfasst die Untersuchung der Zusammensetzung von Materialien sowie von Einschlüssen, Korrosionserscheinungen und Ablagerungen bis hin zur Werkstoffbestimmung.
HÄRTEPRÜFUNGEN
Bei den Härteprüfungen wird die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen das Eindringen eines Prüfkörpers bestimmt. Sie ist ein wichtiges Verfahren zur Beurteilung der mechanischen Eigenschaften von Metallen, Kunststoffen, Elastomeren und anderen Werkstoffen. Die Bestimmung der Härte kann auf drei Arten erfolgen: 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 ist ein Teilgebiet der Metallurgie und dient der mikroskopischen Untersuchung des Gefüges und der Kornstruktur metallischer Werkstoffe. Dazu werden Gefügestrukturen an Schliffen metallischer Proben mittels Lichtmikroskopie (LiMi) oder Rasterelektronenmikroskop (REM) untersucht und Merkmale wie Phasenanteile, Korngrößen, Partikelgrößen und Ausscheidungen bestimmt.
REIBWERTMESSUNG
Um den Reibwert bzw. Reibungskoeffizienten zu bestimmen, wird ein Prüfkörper mit einer definierten Normalkraft auf die Beschichtung gedrückt und translatorisch oder rotatorisch bewegt. Dabei wird die Tangentialkraft (Reibungskraft) gemessen und aus ihrem Verhältnis zur Normalkraft der Reibwert ermittelt. Dieser gibt an, wie groß der Widerstand ist, wenn zwei Bauteile unter Last relativ zueinander bewegt werden.
Die Ermittlung des Reibwertes von Schrauben bzw. Schraubverbindungen 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 in einem 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 über das zu prüfende Material bewegt. Dabei kann die Bewegung translatorisch oder rotatorisch erfolgen. Nach einer bestimmten Anzahl von Lastwechseln wird 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) ist ein Verfahren zur hochauflösenden, bildgebenden mikroskopischen Untersuchung von Bauteilen sowie zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Werkstoffen. Dabei rastert ein fein gebündelter Elektronenstrahl die Oberfläche Zeile für Zeile ab, um topographische Bilder (SE) und Materialkontrastbilder (BSE) zu erzeugen. Die chemische Zusammensetzung kann mittels Röntgenmikroanalyse (EDX) oder Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, englisch XRF) ermittelt werden.
BENETZBARKEIT
Die Benetzbarkeit von Bauteilen hängt unter anderem von der Oberflächenenergie, d. h. der Oberflächenspannung eines Festkörpers, ab. Diese wird mittels Kontaktwinkelmessung bestimmt. Dabei wird ein Tropfen auf die Oberfläche gegeben und anschließend der Kontaktwinkel, der sich dabei ergibt, mit einer Kamera gemessen. Die polaren Anteile der Oberflächenenergie dienen als Maß zur Beurteilung des Sauberkeitszustands einer Oberfläche. Die Oberflächenenergie von Pulvern wird mit 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
Das Ziel der Schadensanalyse besteht darin, die Ursachen für das Versagen von Bauteilen zu ermitteln. Dazu werden verschiedene Analysetechniken eingesetzt, um den Schadensfall zu untersuchen und die primäre Schadensursache zu ermitteln. Diese wird auch als Initialursache bezeichnet. Sie führt häufig zu weiteren Schäden, die jeweils nur Folgeschäden darstellen. Erst durch die Ermittlung dieser sogenannten Root Cause (Wurzel allen Übels) ist die Ableitung von Abhilfemaßnahmen möglich.
Korrosionsanalyse
Zur detaillierten Analyse von Korrosionsfällen kommen im Rahmen der Schadensanalyse verschiedene mikroskopische Verfahren zum Einsatz. Diese ermöglichen jeweils spezifische Einblicke in die Struktur und Zusammensetzung der Proben. Mithilfe der Lichtmikroskopie kann die Oberfläche auf mikroskopischer Ebene untersucht werden, wodurch sich erste Hinweise auf das Ausmaß der Korrosion ergeben. Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) liefert ergänzend hochaufgelöste Bilder der Oberflächentopographie. In Kombination mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) können diese Bilder detailliert werden, 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.