Zerstörende Prüfungen

  • Zerstörende Werkstoffprüfung
  • Zerstörende Prüfung der GMA Werkstoffprüfung

Zerstörende Prüfungen – wenn Bauteile Belastung aushalten müssen

Prototypen, Erstmuster, Serienbauteile oder Vormaterial: Ob sie für Ihre Anforderungen geeignet sind, erforderliche Belastungen in Industrieanlagen verschiedenster Branchen aushalten oder den gesetzlichen Vorgaben entsprechen, testen wir für Sie mit unterschiedlichen Prüftechniken. Dabei werden einzelne Bauteile und Proben mechanischen, thermischen und chemischen Belastungen ausgesetzt, bis es zum Versagen kommt. Zerstörende Prüftechniken wie Zug-, Druck-, Kerbschlagbiegeversuch oder Härteprüfung sind unabdingbar, um relevante Werkstoffkennwerte für die Auslegung und Sicherheitsanalyse von Bauteilen zu ermitteln. Wichtige Kennwerte, die wir je nach Kundenspezifikation erfassen, sind etwa Härte, Steifigkeit oder Festigkeit.

Modernste Geräte- und Messtechnik

Im Laufe der Jahre haben wir die zerstörende Prüfung als traditionelle Aufgabe der Materialprüfung weiterentwickelt. Mit moderner Geräte- und Messtechnik in Verbindung mit innovativer Informationstechnologie simulieren wir das Verhalten der Werkstoffe unter allen nur denkbaren Betriebsbedingungen. Das einfachste Werkstoffgesetz, das wir ermitteln, ist die Fließkurve beim Zugversuch (siehe unten): Eine Probe wird von verschiedenen Seiten unter Spannung gesetzt und gezogen, bis der Werkstoff reißt. Durch den Vergleich der Fließkurve des Zugversuchs, mit dem des Druckversuchs ergibt sich das Werkstoffverhalten. Überdies ermitteln wir das Verhalten des Werkstoffs bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten oder wechselnden Belastungen, insbesondere im überelastischen Bereich. Auch sein Verhalten im Nano- und Mikrostrukturbereich können wir dank des Einsatzes von Höchstleistungsrechnern in Abhängigkeit von der chemischen Analyse, den Herstellungs-, Verarbeitungs- und Betriebsbedingungen simulieren.     

Für unterschiedliche Branchen

Branchenübergreifend prüfen wir in unseren akkreditierten Laboren Ihre Bauteile und Vormaterialien vor dem ersten Einsatz oder dem Weiterverkauf, erstellen erforderliche Zertifikate und Datenblätter etwa für Schrauben, Bleche, Rohre oder deren Vormaterialien. Neben Metallprodukten prüfen wir zudem glasfaserverstärkte Kunststoffe. Zusätzlich kontrollieren wir auch prozessbegleitend einzelne Bauteilproben während der Produktion – etwa im Automotivbereich oder bei der Herstellung von Schrauben oder Zahnrädern. Für die Qualifikation von Materialien testen wir in Anwesenheit Dritter, etwa von Zulassungsbehörden wie TÜV, Dekra und anderen. Erforderlich ist das vor allem in der Automotive-Industrie oder und in der Schifffahrt. Zudem helfen wir Ihnen gerne dabei, die Auswahl Ihrer Werkstoffe, deren Entwicklung und Fertigung auf Basis unsere Erkenntnisse zu optimieren.

Anwendungen für die  Verfahren der zerstörenden Prüfung

  • FAI (First Article Inspection)
  • FPQ (First Part Qualification)
  • Erstmusterprüfbericht
  • Wareneingangs- und Warenausgangskontrolle
  • Materialqualifikation gegenüber Zulassungsbehörden
  • Erstellung von Materialdatenblättern
  • Material- und Bauteilfreigaben

Die Verfahren der zerstörenden Prüfung     

Zugversuch/Warmzugversuch

Der Zugversuch ist die klassische und häufig auch einfachste Methode, das Verhalten eines Werkstoffs bei Verformung zu untersuchen. Eine hantelförmige Probe mit definierter Querschnittfläche wird dabei oben und unten in die Spannbacken einer Zugmaschine eingespannt und soweit gedehnt, bis sie bricht. Gemessen werden die Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung. Der wichtigste Kennwert ist hier die Zugfestigkeit: die maximale Kraft, die man braucht, um den Werkstoff zu zerreißen. Wir wenden diese Prüftechnik sowohl bei Metallen als auch bei glasfaserverstärkten Kunststoffen an.

Ein Sonderprüfverfahren, das nur bei Metallen angewendet werden kann, ist der Warmzugversuch. Mit ihm können wir die mechanischen Werkstoffeigenschaften bei erhöhten Temperaturen ermitteln. Üblich sind 800֯  bis 900 ֯ Celsius, möglich ist das Verfahren bis 1200 ֯ Celsius.

Druckversuch

Lagerwerkstoffe oder Baustoffe wie etwa Beton sind weniger Zug- als vielmehr Druckbeanspruchungen ausgesetzt. Auch bei spröden Materialien wie Keramiken oder Gusslegierungen ermitteln wir ihre Werkstoffkenngrößen über den Druckversuch. Wir ermitteln hier, aber welchem Druck/Last bei einem genormten Werkteil Risse auftreten und welche maximale Kraft es aushält, bevor es bricht. Die Druckfestigkeit ist ein wichtiger Kennwert, den Architekten und Ingenieure im Hoch- und Tiefbau benötigen.

Kerbschlagbiegeversuch

Ob ein metallischer Werkstoff bei einer plötzlichen auftretenden Belastung, einem Schlag, zerbricht oder sich nur verbiegt, testen wir mit dem Kerbschlagbiegeversuch. Auf die Rückseite einer eingespannten, rechteckigen Probe wird dabei ein Hammer aufgeschlagen. Ist der Werkstoff sehr spröde, zerbricht er dabei, eine zähe Probe dagegen verbiegt sich nur. Diesen Test führen wir auch bei hohen Minusgraden durch. Eine hohe Zähigkeit müssen etwa Rohrleitungen aufweisen, die tief in der Erde liegen oder bei Minusgraden in der chemischen Industrie genutzt werden.  

Härteprüfung

Die Härte eines Werkstoffes ist der Widerstand des Gefüges gegen einen eindringenden noch härteren Gegenstand. Zur statischen Härtemessung nutzen wir drei Verfahren, die nebeneinander angewandt werden: Beim Verfahren nach Brinell versenken wir eine Kugel mit bestimmter Kraft in ein Werkstück, beim Verfahren nach Vickers eine stumpfe Diamantpyramide und beim Verfahren nach Rockwell einen stumpfen Diamantkegel. Gemessen wird der entstehende Eindruck, bei der Rockwell-Methode insbesondere die Eindringtiefe. Härteprüfungen nutzen wir sehr häufig zur Qualitätskontrolle, weil sie direkt am Werkstück erfolgen kann und keine Probe erforderlich ist. Weil die Härte zudem mit der Festigkeit korreliert, können Zug- oder Druckversuch häufig durch eine Härteprüfung ersetzt werden. 

Prüfkraftversuch

Mit dem Prüfkraftversuch simulierten wir vor allem die Einbauphase bei Schrauben und Muttern. Denn beim Einbau stehen sie unter einer besonderen hohen Spannung, die höher ist als bei anderen Bauteilen. Daher wird die Kraft anders als beim Zugversuch nur kurzzeitig auf das Bauteil gegeben und dann wieder weggenommen. In diesem kurzen Moment darf sich die Schraube oder Mutter nicht dehnen.    

Scherversuch

Bei Schrauben, Nieten oder Stiften ist es erforderlich, die Scherfestigkeit ihres Werkstoffes zu überprüfen. Denn gerade Schrauben werden manchmal unter hoher Scherbeanspruchung schräg eingeschraubt, das heißt, es wirken von zwei Seiten Kräfte auf das Bauteil ein, die es aushalten muss. Beim Scherversuch spannen wir das Bauteil daher zwischen zwei Stempel ein. Auf der einen Seite wird gezogen, auf der anderen Seite Druck ausgeübt.   

Biegeversuch/Faltversuch

Bei dieser Methode testen wir, ob ein Werkstoff – Stahl, Gusswerkstoff, Holz, Beton oder Bauelemente – oder eine Schweißverbindung entsprechend der Anforderungen des Kunden verformbar sind. Dazu spannen wir das Bauteil – etwa ein Blech – an beiden Seiten ein und drücken es mit einem Dorn runter, mit langsam steigender Kraft. Dabei dürfen keine Risse auftreten. Wenn das Bauteil bricht, ist die Höchstlast erreicht.

Beim Faltversuch spannen wir das Bauteil nur an einer Seite ein und die andere wird um einen bestimmten Winkel gebogen. Überprüft wird, wann das Bauteil oder die Schweißnaht reißt. Angewandt wird diese Prüftechnik vor allem bei Autoblechen.

Schweißverfahrensprüfung

Mit dieser Prüfung testen wir die Kompetenzen des Schweißers in Gegenwart eines unabhängigen Gutachters. Der Handwerker schweißt ein Probeblech unter den gleichen Bedingungen, wie es der Auftraggeber fordert. Das von ihm geschweißte Teststück erproben wir dann mit verschiedenen zerstörenden Prüftechniken erproben. Der Schweißer muss dabei bestimmte Normen und Kennwerte erfüllen. Vor allem bei Rohrleitungen oder Druckbehältern in der Industrie müssen die Schweißnähte optimal sein, um Mensch und Umwelt nicht zu belasten.