Werkstoffe

• Farb-Eindringverfahren (Risse)
• Ultraschallverfahren (Risse, Poren, Lunker, Einschlüsse)
• Durchstrahlungsverfahren (Risse, Poren, Lunker, Einschlüsse)

• Lichtmikroskopie (Gefügeanalyse)
• Elektronenmikroskopie (Gefügeanalyse)

• Wärmeleitfähigkeit, Wärmedehnung
• elektrische, magnetische Eigenschaften

• Spektralanalyse (chemische Zusammensetzung)
• Salzsprühtest (Korrosionsverhalten)

• Prüfung der Umformbarkeit, Giessbarkeit, Schweissbarkeit, Härtbarkeit

• Genormte Proben verschiedener grössen und Form
• Die Zugkraft steigt gleichmässig an und wird fortlaufend gemessen
• Die Probe wird längs ihrer Achse bis zum Bruch gedehnt
• Eine Spannungs-Dehnungs-Kurve wird aufgenommen

• Eine Druckprobe wird bis zum Bruch, bis zum Anriss oder bis zu einer vereinbarten Stauchung gestaucht.
• Kennwert:
  • Druckfestigkeit

• Beurteilung der Widerstandsfähigkeit (Zähigkeit) metallischer Werkstoffe gegen schlagartige Belastung
• In einem Pendelschlagwerk wird eine gekerbte Probe mit einem Schlag durchtrennt. Die dabei verbrauchte Arbeit wird gemessen (Ausschwinghöhe des Pendels).

Normalbedingungen:

• Arbeitsvermögen des Pendelhammers: 300 J
• Auftreffgeschwindigkeit: ca. 5 m/s
• Probentemperatur: Raumtemperatur

Die Zähigkeit wird ermittelt.

1. Studium der zugehörigen Prüfnorm
2. Erlangen genauer Kenntnisse des zu Prüfenden Bauteils
3. Überprüfung der Prüfmaschine mit einer kalibrierten Härtevergleichsplatte im zu erwartenden Prüfbereich
4. Prüfung des Bauteils nach Norm- min. drei Messungen

Weil die vermeidbaren Fehlerquellen alle in der Probenvorbereitung liegen.

• Härteprüfung nach Brinell
  • Kugel
• Härteprüfung nach Vickers
  • Diamant der ein Rechteck in die Probe Drückt 136° Diamantwinkel
  • gemessen wird die Seitenlänge des Rechteckes
• Härteprüfung nach Rockwell
  • Diamant der ein Rechteck in die Probe drückt,
  • Die Tiefe des Eindrucks wird gemessen
    •  

Eine kleine Stahlkugel trifft auf die Bauteiloberfläche. Aus der Rückprallgeschwindigkeit wird die Härte bestimmt.

• Es wird ein Material für Dynamische beanspruchung getestet. z.B. Flugzeugflügel, Achse

Es wird eine Probe in die Maschine eingespannt und dann mit einer Schwellenden Zugkraft immer wieder an der Probe in beide richtungen gezogen.

• erkennbare Fehler:
  • Oberflächenrisse und Poren
• Vorteile:
  • einfach, preiswert
  • unabhängig von Grösse und Geometrie des Werkstücks
  • Fehler direkt sichtbar
  • zerstörungsfrei
• Nachteile:
  • nur offene Oberflächenfehler auffindbar
  • Fehlertiefe nicht erkennbar

• erkennbare Fehler:
  • voluminöse und flächige Innenfehler
• Vorteile:
  • innenliegende Fehler detektierbar
  • gute Automatisierbarkeit
  • zerstörungsfrei
  • grosse Reichweite (Wanddicke)
• Nachteile:
  • Geometrieabhängig (Zugänglichkeit)
  • glatte Oberfläche zur Ankopplung nötig
  • Kopplungsmittel nötig

• erkennbare Fehler:
  • voluminöse Innenfehler
• Vorteile:
  • innenliegende Fehler detektierbar
  • gute Automatisierbarkeit
  • zerstörungsfrei
  • Fehler auf Bildschirm sichtbar, Fehlergrösse sichtbar
  • gute dokumentierbare Röntgenbilder
• Nachteile:
  • relativ teuer und aufwendig
  • Fehler mit geringer Ausdehnung in Strahlrichtung schwierig erkennbar

Die Spektralanalyse ist eine Form der Werkstoffprüfung, bei der ein durch eine elektrische Entladung erzeugter Lichtbogen an einer Werkstoffprobe „abgefunkt“ wird (vergleichbar mit dem Elektrodenschweissen). Durch die physikalische Eigenschaften der einzelnen Elemente wird beim Übergang in das Ionengas, bzw. den Lichtbogen, von jedem Element ein charakteristisches Licht freigesetzt. Das so erzeugte Licht wird durch eine optische Einrichtung auf dessen Zusammensetzung analysiert, welche somit Aufschluss über die elementare Zusammensetzung der Werkstoffprobe gibt. Es können nicht nur die enthaltenen Elemente festgestellt, sondern auch das prozentuale Vorkommen in Gewichtsprozent in der Werkstoffprobe analysiert werden.

Grundsatz: Aus den Anforderungen an das Bauteil ergeben sich die notwendigen Eigenschaften des Werkstoffes.

• Anforderungen:
  • niedriges Gewicht
  • geringe Kosten
• Werkstoffeigenschaften:
  • Carbonfasern:
    • geringes Gewicht
    • hohe Kosten
  • Stahl:
    • hohes Gewicht
    • niedrige Kosten

• Festigkeitsanspruch:
  • Innere Kräfte (Spannungen) führen zu Verformungen, evtl. zum Bruch
• Korrosionsbeanspruchung
  • Reaktionen mit anderen Stoffen führen zu Stoffverlust (Durchbrüche)
• Tribologischebeanspruchung
  • Reibung und Verschleiss ergeben Werkstoff- und Energieverluste
• Thermischebeanspruchung
  • Erweichung in der Wärme, Versprödung in der Kälte, Wärmeausdehnung

• Mechanische Eiegnschaften
• Thermische Eiegnschaften
• Technologische Eigenschaften
• Chemische Eigenschaften

• Je nach Anwendung ist eine entsprechend hohe Sicherheit einzukalkulieren!
  • Beachte! Im Bauteil ist nicht nur der Werkstoff örtlich verschieden, auch die Beanspruchung ist unterschiedlich.
• Einsturz Hallenbad Uster, 09.05.1985 Ursache Stahlkorrosion / falsche Werkstoffauswahl

Die Pfeile links bedeuten, dass ggf. Optimierungsschlaufen durchlaufen werden müssen.

Man ist immer an Minimalen Herstellkosten Interessiert.