Zerstörungsfreie und zerstörende Werkstoffprüfung: Verfahren im Überblick

Zerstörungsfreie und zerstörende Werkstoffprüfung

Statische Prüfverfahren

Zerstörungsfreie Prüfungen statisch.

Ritzhärte

Ritzhärte-Verfahren nutzen Materialien wie Metall, Stein oder alternative Werkstoffe. Nach Martens wird ein Diamant auf die Basis gedrückt, der die Prüffläche ritzt. Die Ritzhärte wird anhand der Ritzbreite und Ritzform bestimmt. Die Methode eignet sich für spröde Materialien und Beschichtungen.

Eindruckhärte und Pentrationsprüfung

Ensayos de Durezza por penetración estática:

Methode nach Brinell: Eine Kugel aus Hartmetall wird mit einer definierten Kraft in das Material gedrückt. Der Durchmesser des Eindrucks wird gemessen; daraus ergibt sich die Brinellhärte.

Methode nach Vickers: Als Eindringkörper dient eine Diamantpyramide mit quadratischer Grundfläche. Die Diagonalen des Eindrucks werden ausgewertet.

Methode nach Rockwell: Zunächst wird eine Vorlast von 10 kg aufgebracht, danach die Prüflast. Die Eindringtiefe wird als Härtewert ausgegeben. Die Härteskala richtet sich nach Eindringkörper und Prüflast.

Dynamische Härteprüfung

Methode der Auswirkungen (Rückprallhärte): Ein Kugelbolzen mit 5 mm Durchmesser trifft aus definierter Höhe auf die Oberfläche. Die Rückprallgeschwindigkeit ist ein Maß für die Härte.

Shore-Methode: Ein Stempel wird aus definierter Höhe auf das Material fallen gelassen. Die Rücksprunghöhe ist der Messwert. Nicht verwendet werden sollten: Hammer-, Glasrohr- oder Pendelverfahren ohne definierte Bedingungen.

Duroskop: Eine Variante des früheren Schlagverfahrens, bei der ein Pendel den Eindruck erzeugt.

Zugversuch

Bei der Zugprüfung wird eine Probe einer Zug- oder Druckkraft ausgesetzt, bis sie versagt. Aus den gewonnenen Daten werden Spannung, Dehnung und Elastizitätsmodul berechnet.

Druckversuch

Für die Druckprüfung wird die Probe zylindrisch ausgeführt. Die Höhe entspricht etwa dem Durchmesser, um Knickeffekte zu vermeiden. Das Verhalten hängt vom Material ab.

Scherversuch

Die Scherprüfung untersucht die Scherfestigkeit. Anwendungen sind Schrauben, Niete und Bolzen.

Knickversuch

Ein Knickversuch wird an einem langen Probekörper mit kleinem Querschnitt durchgeführt, der in Achsrichtung belastet wird. Ohne Knickung bleibt er stabil; bei Überschreitung der Grenzlast knickt er seitlich aus.

Torsionsversuch

Bei Torsionsprüfungen werden Wellen, Antriebswellen und Rohre einem Drehmoment ausgesetzt. Die Proben haben meist einen runden oder rohrförmigen Querschnitt. Die Prüfmaschinen besitzen zwei Spannbacken zur Befestigung der Probe; ein Kopf wird angetrieben, der andere ist mit einem Messsystem zur Erfassung von Drehmoment und Verdrehung ausgestattet.

Biegeversuch

Bei der Biegeprüfung wird eine Probe mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt an beiden Enden frei aufgelegt. In der Mitte wird eine zunehmende Kraft aufgebracht, bis sich eine Verformung zeigt.

Dynamische destruktive Prüfverfahren

Dynamische destruktive Prüfverfahren:

Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy

Der Charpy-Versuch dient zur Ermittlung der Kerbschlagzähigkeit. Ein Pendel mit verschiedenen Massen erzeugt Energien von 10, 30 oder 300 kgm.

Ablauf: Das Pendel wird bis zu einer bestimmten Höhe angehoben und fällt auf die Probe, die dadurch bricht. Der Hammer steigt danach wieder auf. Ein Teil der Energie wird für die Verformung der Probe verbraucht, der Rest für die Weiterbewegung des Pendels.

Ermüdungsversuch

Maschinenbauteile wie Wellen, Pleuel, Federn oder Getriebeteile sind häufig wechselnden Spannungen ausgesetzt. Bei zyklischer Belastung kann ein Bruch auftreten, obwohl die Spannung unterhalb der Festigkeitsgrenze liegt. Die Ermüdungsfestigkeit ist die maximale Spannung, die ein Material ohne Bruch über eine große Anzahl von Lastwechseln aushält.

Destruktive Technologieprüfungen

Unterschiede in Form oder Farbe der Funken zeigen die Materialzusammensetzung; dies ist bei Schleifprozessen erkennbar.

Faltversuch

Der Faltversuch ermöglicht die Beurteilung der Verformbarkeit des Probenmaterials. Die Probe wird einfach oder doppelt gefaltet; dabei werden Risse im äußeren Bereich beobachtet. Fehlende Risse bedeuten gute plastische Eigenschaften.

Tiefungsversuch

Beim Tiefungsversuch wird eine Blechprobe mit einem Stempel verformt. Der Versuch wird meist auf einer Erichsen-Prüfmaschine durchgeführt. Gemessen wird die Tiefe bei der ersten Rissbildung.

Zerstörungsfreie Prüfverfahren

Zerstörungsfreie Prüfverfahren

Makroskopische Prüfung

Dient zum Erkennen von Rissen und Porositäten. Sie erfolgt häufig mit Flüssigkeiten (Farbeindringverfahren).

Optische Prüfung

Informationen über Legierungen, Bestandteile der Matrix, Kornform und Porosität.

Magnetpulverprüfung

Bei magnetisierbaren Werkstoffen werden Fehler an der Oberfläche sichtbar gemacht, indem magnetisches Pulver auf das Bauteil aufgebracht wird.