Modell NHT²
Nanoindenter für instrumentierte Eindringprüfung (Martens Härteprüfung)
Der Nanoindenter wird für Härteprüfung mit sehr kleinen Prüfkräften und die Bestimmung von Materialkennwerten eingesetzt. Damit erfolgen Charakterisierungen von Beschichtungen, Lacken und kleiner Oberflächenbereiche, z.B. bei Gefügebestandteilen. Mit der Möglichkeit des Härtemappings werden die Materialkennwerte über eine Fläche bestimmt, um die Verteilung über eine Fläche zu bestimmen. Hierzu werden die Prüfpunkte matrixartig angeordnet, so dass die Streuung der Materialkennwerte bestimmt werden kann.
Die Nanoindentation erfolgt als sogenannte instrumentierte Eindringprüfung mit kontinuierlicher Messung der Kraft-Weg-Kurve während der Prüfkörper eindringt. Aus dieser Kurve werden die Härte und weitere Materialkennwerte berechnet, wie z.B. der Elastizitätsmodul (E-Modul), die Druckfließgrenze und der Verlustfaktor des Werkstoffes. Dese Kennwerte müssen am realen Bauteil bestimmt werden, um belastbare Werte zu erhalten.
Als Labor an einer Hochschule bieten wir die Untersuchungen mit dem Nanoindenter als Dienstleistung an. Wir arbeiten auf der wissenschaftlichen Grundlage einer Hochschule, mit der Handlungskompetenz eines Industrieunternehmens.
Analysen
- Härte Beschichtungen
- Härte Lacke
- Härteverlaufsmessung
- Einhärtetiefe (Eht, Rht, Nht)
- Elastizitätsmodul
- Druckfließgrenze
- Kriechverhalten
- Verformungsarbeit (elast./plast.)
- Verlustfaktor
- Härtemapping
Normen
- Instrumentierte Eindringprüfung: ISO 14577, ASTM E2546
- Dynamisch-mechanische Analyse (DMA) Kunststoffe: ISO 6721
- Metallische Überzüge: ISO 4516
- Glaskeramik: ISO 9385
- Einsatzhärtetiefe: ISO 2639
- Randschichthärtetiefe: EN 10328, ISO 3754
- Nitrierhärtetiefe: DIN 50190-3
Beispiel
Härteverlaufsmessung für Einhärtetiefe
Prüfkörper
- Berkovich
- Vickers
- Kegel
Spezifikation
- Prüfkraft: 0.1 – 500 mN
- Eindringtiefe: 0.01 – 200 µm
- Positioniergenauigkeit: 2 µm
Betriebsmodi
- Kraftgeregelte oder weggeregelte Eindringprüfung
- Dynamische Prüfzyklus mit zunehmender Prüfkraft oder Eindringtiefe
- Kontinuierlicher und progressiver Multizyklus
- Sinusmode für oszillierende Lastaufbringung
- Matrixprüfung (Mapping)
- Lineare oder quadratische Belastung
Nanoindentation – Verfahren
Bei der Nanoindentation wird während eines Belastungs- und Entlastungsvorgang die Prüfkraft und Eindringtiefe des Prüfkörpers kontinuierlich gemessen. Deshalb wird diese auch als instrumentierte Eindringprüfung (Martens Härteprüfung) bezeichnet. Aus der so gewonnenen Kraft-Weg-Kurve werden die Härte und weitere Materialkennwerte bestimmt. Beispiele für weitere Materialkennwerte sind der Elastizitätsmodul, die Druckfließgrenze, die elast. und plast. Verformungsarbeit zur Charakterisierung der Haftfestigkeit von weichen Beschichtungen. Oder der Verlustfaktor eines Werkstoffes als Maß für die Fähigkeit des Materials, Vibrationen und Körperschall zu dämpfen. Bei Gleitreibungspaarungen dient dieser Faktor zur Charakterisierung der Neigung zu Stick-Slip-Verhalten.
Als Prüfkörper wird für die Nanoindentation i.d.R. ein Berkovich-Prüfdiamant verwendet. Die Berkovich-Spitze hat das gleiche Verhältnis von Projektionsfläche zu Tiefe wie ein Vickers-Eindringkörper, aber hat anstatt der Dachkante eine Spitze. Aufgrund der sehr kleinen Eindringtiefen des Berkovich-Prüfkörper kann die Prüfung als quasi zerstörungsfrei betrachtet werden.
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