Prüftechniken
HT Härteprüfungen
Die Härte ist definiert als Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen (härteren) Körpers entgegensetzt. Die technische Härte ist eine mechanische Kenngröße zur Beschreibung eines Werkstoffes oder eines Werkstoffzustandes (z. B. zur Überprüfung einer Wärmebehandlung).
Die Messung der Härte kann nicht direkt gemessen werden, sondern wird aus primären Messgrößen (z. B. Prüfkraft, Eindringtiefe, Eindruckfläche) abgeleitet. Die Prüfung erfolgt an stationären Geräten, welche in der Regel die Härteprüfungen nach Vickers, Brinell und Rockwell durchführen können.
Mobile Härteprüfungen werden u. a. an größeren Bauteilen oder Anlagenkomponenten eingesetzt, da das Prüfen mit einem stationären Härteprüfgerät hier meist aus Transportgründen oder ohne Zerstörung des Bauteiles nicht möglich ist.
Mit der mobilen Härteprüfung, bei der in der Regel das UCI-Verfahren zum Einsatz kommt, können z. B. Wärmebehandlungszustände an eingebauten Schweißnähten überprüft werden.
In der Metallografie werden Werkstoffe durch die Herstellung von Schliffen untersucht. Die Schliffe werden durch das Trennen von Bauteilen erzeugt. Die herausgetrennten Stücke werden im Bereich der gewünschten Schliffebene durch Schleifen und Polieren auf SiC-Scheiben präpariert und anschließend durch chemische Ätzungen kontrastiert, um sie unter dem Mikroskop zu begutachten.
Es wird in makroskopische und mikroskopische Untersuchungen unterschieden, wobei eine klassische makroskopische Aufgabenstellung die Darstellung einer Schweißnaht im Querschliff ist. Hier können makroskopisch Schweißnahtfehler wie z. B. Lagenbindefehler, untersucht werden.
Bei der mikroskopischen Untersuchung werden vorrangig Gefügebestandteile bei hohen Vergrößerungen untersucht. Denn das Ziel der Metallografie ist, das Gefüge metallischer Werkstoffe qualitativ und quantitativ zu beschreiben, also Größe und Form sowie die Verteilung der Gefügebestandteile zu bestimmen. Die Metallografie ist ein wichtiger Bestandteil in der Schadensfallanalytik, bei der Qualitätssicherung und in Forschung und Entwicklung.
Bei der ambulanten Metallografie wird der metallografische Schliff auf einen Bauteil (z. B. einer eingebauten Rohrleitung) angefertigt. Da diese nicht unter dem Mikroskop begutachtet werden kann, muss ein Negativabdruck der präparierten Oberfläche erstellt werden, welcher anschließend unter dem Mikroskop ausgewertet werden kann. Eine übliche Aufgabenstellung ist die Zustandsbewertung von Zeitstandsschädigungen im Rahmen von Anlagenrevisionen.
Einachsige Zugversuche
Zugversuche geben Auskunft über die Belastbarkeit bzw. Festigkeits- und Verformbarkeitseigenschaften eines Grundwerkstoffs oder einer Schweißverbindung. Eine genormte Werkstoffprobe wird so lange gedehnt, bis die Probe bricht. Schnell brechende und sich wenig verformende Werkstoffe werden als spröde bezeichnet. Weist eine Probe eine hohe Verlängerung auf, spricht man von einer duktilen Probe.
Aus den Messergebnissen und Berücksichtigung der Probenabmessung erfolgt die Erstellung eines Spannungs-Dehnungs-Diagramms.
Im Zugversuch werden die klassischen Werkstoffkennwerte für die konstruktive Berechnung ermittelt. Dabei handelt es sich um die Zugfestigkeit, die Streckgrenze / Dehngrenze Rp0,2, die Bruchdehnung und die Brucheinschnürung.
Kerbschlagbiegeversuche ISO-V
Im Kerbschlagbiegeversuch wird der Kennwert Kerbschlagzähigkeit ermittelt. Dieser wird benötigt, um die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs bei schlagartiger Belastung zu bestimmen. Für den Versuch werden genormte Kerbproben verwendet. Die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffes ist temperaturabhängig, wobei die Widerstandsfähigkeit mit sinkenden Temperaturen abnimmt.
Proben mit sehr niedrigen Kerbschlagzähigkeiten neigen zum spröden Bruch.
Biegeversuche geben Auskunft über Festigkeit und Zähigkeit von Schweißverbindungen und Werkstoffen unter mechanischer Belastung. Hierbei wird der Prüfkörper (Biegedorn mit entsprechendem Radius) mittig in die Prüfeinrichtung platziert und durch die Lasteinleitung/en mit einer langsam stetig steigenden Kraft bis zum Bruch oder einer 180° Biegung belastet.
Die meisten metallischen Werkstoffe und Schweißverbindungen müssen diesen Biegeversuch ohne Anrisse auf der Oberfläche (Zugseite) bestehen.
Bei der Bruchprüfung wird das Bauteil (üblicherweise die Schweißnaht) absichtlich eingekerbt, um bei der Biegung einen Bruch der Schweißnaht zu erzielen. Die entstehende Bruchfläche wird auf Fehlstellen hin untersucht. Die meistverbreitete Anwendung dieser Prüfung ist die Bruchprüfung im Zuge einer Schweißerprüfung.
Optische Emissionsspektrometrie (Abfunken)
Dieses Verfahren wird zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von unlegierten, legierten und hochlegierten Stählen angewandt. Bei dem Verfahren wird das Material durch ein elektrisches Potenzial zwischen der Probe und einer Wolframelektrode verdampft. Die so angeregten Atome senden ein charakteristisches Licht oder optische Emission aus. Diese Information gibt Aufschluss über die chemische Zusammensetzung des Werkstoffs. Bei der Durchführung der Prüfung wird das Gerät mit Hilfe von Kontrollproben bekannter chemischer Zusammensetzung kalibriert. Das Prüfverfahren ist mobil anwendbar, hinterlässt jedoch Brennflecken auf dem Prüfling.
Ein Prozess, bei dem durch Röntgenstrahlung (unter Berücksichtigung des Strahlenschutzes) Elektronen aus ihren atomaren Bahnpositionen verdrängt werden. Dabei wird Energie freigesetzt, die für ein bestimmtes Element charakteristisch ist. Diese unterschiedlichen Energien werden dann vom Detektor im Röntgenfluoreszenzanalyse-Gerät (RFA-Spektrometer) erfasst und den Elementen zugeordnet. Der RFA-Spektrometer ist optimal als mobiles Handgerät einsetzbar.
Das Hauptaufgabengebiet der Handgeräte in der Werkstoffprüfung ist die Verwechselungsprüfung im Bereich der legierten und hochlegierten Werkstoffe (Unterscheidung V2A und V4A). Der Vorteil des Verfahrens ist eine schnelle Messung, ohne eine bleibende Beschädigung des Bauteiles.