Die Werkstoffprüfung und Materialprüfung, sowohl zerstörungsfrei als auch zerstörend, untersucht die mechanische Belastbarkeit von Materialien bis zur Bruchgrenze oder bis zu einer definierten Verformung. Die Tests können unter verschiedenen Umgebungsbedingungen durchgeführt werden und bieten durch die Ermittlung von Materialkennwerten eine präzise Beschreibung der Materialeigenschaften, die eine direkte Vergleichbarkeit unterschiedlicher Werkstoffe ermöglicht.
Standardisierte Prüfverfahren nach Normen wie ASTM und ISO beinhalten detaillierte Richtlinien zu Prüfmethoden, -bedingungen und -mitteln und sorgen für zuverlässige, reproduzierbare Ergebnisse in der Materialprüfung und Werkstoffprüfung. Sie sind in der Industrie etabliert und gewährleisten weltweit eine hohe Sicherheit und Qualität.
In der zerstörenden Werkstoffprüfung werden Proben aus einem Material oder komplette Bauteile gezielt chemischen oder mechanischen Belastungen ausgesetzt, was zu deren vollständiger oder teilweiser Beschädigung oder irreversibler Veränderung führt. Nach Abschluss dieser Tests ist die Probe daher in der Regel nicht mehr nutzbar. Diese Methode ermöglicht jedoch umfassende Einblicke in die Belastungsgrenzen sowie Bruchmechanismen des geprüften Werkstoffes.
In sicherheitskritischen Branchen wie der Luftfahrt und Automobilindustrie, in denen Materialermüdung ein erhebliches Risiko darstellt, ist die zerstörende Materialprüfung unverzichtbar. Auch die Medizintechnik und Pharamaindustrie stellt höchste Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit – hier hat sich die zerstörende Prüfung von Materialien und Bauteilen ebenfalls als unverzichtbares Verfahren etabliert, um diesen Anforderungen gerecht zu werden.
In der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung werden Bauteile oder Materialproben geprüft ohne sie dabei zu beschädigen. Sie können anschließend weiterverwendet oder verarbeitet werden. Das Prüfergebnis stellt sicher, dass der Werkstoff dabei alle Anforderungen an Qualität und Sicherheit erfüllt und den erforderlichen Belastungen sicher und langfristig standhalten kann.
Je nach zeitlichem Verlauf der mechanischen Belastung unterscheidet man in der Werkstoffprüfung zwischen (quasi-)statischer Materialprüfung, dynamischer Materialprüfung und zyklischer Materialprüfung.
Die (quasi-)statische Materialprüfung ist ein Verfahren, bei dem die Belastung langsam und konstant auf das Prüfstück wirkt, sodass dessen Festigkeits- und Verformungsverhalten analysiert werden kann. Typischerweise wird das Material dabei Zug-, Druck- oder Biegekräften, aber auch Scher- oder Torsionskräften ausgesetzt. Diese Prüfung erfolgt meist mit Zugprüfmaschinen bzw. Zerreißmaschinen bei niedrigen Prüfgeschwindigkeiten und gibt Aufschluss darüber, wie das Material unter langanhaltender Belastung reagiert.
Die dynamische Materialprüfung untersucht das Verhalten eines Werkstoffs unter schnell wechselnden oder impulsartigen Belastungen. Hierbei wird die Probe entweder einem einmaligen, schlagartigen Stoß oder einer wiederkehrenden, hochfrequenten Belastung ausgesetzt, um die Reaktion auf schnelle Bewegungen zu messen. Die dynamischen Prüfungen liefern wichtige Erkenntnisse über die Bruchzähigkeit und die Schlagfestigkeit von Materialien.
Die zyklische Materialprüfung, auch Ermüdungsprüfung genannt, untersucht die Belastbarkeit eines Werkstoffs unter wiederholten, gleichförmigen Belastungszyklen. Die Belastung erfolgt dabei in sogenannten Schwingspielen, wobei die Probe z.B. Zug-/Druckbelastungen in Sinus-, Dreieck- oder Rechteckformen ausgesetzt wird. Diese Art der Prüfung ist essenziell, um die Langzeitfestigkeit und die Ermüdungseigenschaften eines Werkstoffs oder Bauteils zu ermitteln. Sie zeigt auf, wie viele Belastungszyklen die Probe durchsteht, bevor Risse entstehen oder es zum Materialversagen kommt
Für die korrekte Durchführung Werkstoffprüfung und Materialprüfung ist es wichtig, die richtigen Rahmenbedingungen einzuhalten. Diese sind in Normen spezifiziert. Am wichtigsten sind dabei die Proben- und Prüfnormen. Weiterhin lassen sich auch Aussagen aus Erzeugnis- und Produktnormen gewinnen.
Hier finden Sie einen Überblick über Normen der mechanischen Werkstoff-Prüfung und Material-Prüfung:
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