Mechanisch-technologische Prüfungen

Mechanisch-technologische Prüfverfahren

Diese Prüfverfahren werden auf Metalle oder Verbundwerkstoffe angewandt, die im Betrieb steigender Spannung, Kompression, Scherkräften und Abschälung ausgesetzt sind. GMA setzt verschiedene mechanische Prüfmethoden ein, wobei z. B. eine Steigerung der Temperatur, Dehnbeanspruchung, unidirektionalen oder Scherbeanspruchung nützliche Erkenntnisse zum Verhalten eines Werkstoffs unter extremen Belastungen liefern kann. In der Übersicht und den folgenden Abschnitten können Sie mehr über die mechanischen Prüfungen von GMA erfahren.

• Zugversuch
• Biegeversuch
• Härteprüfung
• Schlagprüfung
• Kerbzugversuch
• Scherversuch für Metalle
• Scherversuch für Verbundwerkstoffe
• Zugscherversuch
• Picture Frame Test
• Schälfestigkeitsprüfung
• Trommelschälprüfung
• Rollenschälversuch
• Lochleibungsprüfung
• Interlaminare Scherfestigkeit (ILSS)
• Interlaminare Bruchzähigkeitsprüfung
• Curved Beam Strength Testing
• Wälzlagerprüfung
• Schweißpunktprüfung

Zugversuch

Zugprüfungen werden oft durchgeführt, um die Zugfestigkeit, Streckgrenze und Bruchdehnung zu ermitteln. Bei dem Verfahren wird an dem Prüfkörper gezogen, um zu bestimmen, welche Zugfestigkeit der Werkstoff hat und wie weit er sich dehnen lässt.

Die Techniker von GMA beaufschlagen Metalle, Verbundwerkstoffe und Polymer mit einer kontrollierten Zugkraft. Das Ziel ist, die Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Streckgrenze, Elastizitätsgrenze, Duktilität und weitere Werkstoffeigenschaften zu bestimmen. Der Zugversuch kann unter den verschiedensten Bedingungen durchgeführt werden, die sich an die jeweilige Umgebung des untersuchten Werkstoffs anpassen lassen.

Der Zugversuch wird an Produkten aus Metall oder Kunststoff, Gussteilen, Schweißnähten, Drähten, Betonstahl und röhrenförmigen Erzeugnissen durchgeführt.

Biegeversuch

Beim Biegeversuch handelt es sich um eine qualitative zerstörende Prüfung zur Bewertung der Duktilität und Qualität eines Werkstoffs. Das Biegeverhalten eines Werkstoffs wird analysiert, um seine Eigenschaften unter Druckbeanspruchung, seine Rissfestigkeit und seine Belastbarkeit zu ermitteln. Diese Prüfung wird oft für Verbindungen mit Stumpfschweißnähten eingesetzt.

Härteprüfung

Härteprüfungen werden an Werkstoffen durchgeführt, um zu bestimmen, wie beständig das Material gegen mechanische Eindringung eines anderen Körpers ist. Dies liefert Erkenntnisse dazu, wie sich das Bauteil mit der Zeit verhalten wird. Diese Art der zerstörenden Prüfung zeigt, wie sich Beanspruchungen auf Werkstoffe auswirken und wie Bauteile an ihrem vorgesehenen Einsatzort verschleißen. Die Ergebnisse dieser Prüfung lassen sich nutzen, um Leitlinien für die Qualitätskontrolle und Abnahme von Bauteilen aufzustellen und Daten zur strukturellen Integrität und Werkstoffzusammensetzung eines Vermögenswerts bereitzustellen.

Das Angebot von GMA umfasst unter anderem die folgenden Härteprüfungen:

• Rockwell
• Brinell
• Vickers

Diese Prüfmethoden werden intern von unserem für diesen Bereich zuständigen Team aus Technikern durchgeführt. Sie eignen sich für eine große Bandbreite an Werkstoffen und Betriebsmitteln, einschließlich Gussteilen, Schmiedeteilen und anderen Metallen sowie Oberflächenbeschichtungen und Oberflächenbehandlungen. 

Schlagprüfung

Bei der Schlagprüfung wird ein Werkstoff mit hoher Geschwindigkeit gebrochen, um die Zähigkeit, die Schlagfestigkeit und die Fähigkeit zur Energieabsorption des Werkstoffs zu bestimmen. Sie wird oft eingesetzt, um Informationen über die Stärken und Schwächen von Schweißnähten zu erhalten. GMA führt Schlagprüfungen bei vielen verschiedenen Temperaturen durch, um die Betriebsumgebung des Werkstoffs nachzuahmen.

Schlagprüfungen wie der Kerbschlagbiegeversuch mit V-Kerbe oder U-Kerbe ermitteln die Schlagfestigkeit, indem die Energie aufgezeichnet wird, die ein Werkstoff absorbiert, wenn er bricht. An geschweißten Materialien können Schlagprüfungen zum Einsatz kommen, um Informationen über die Beanspruchbarkeit und Eigenschaften der Schweißnaht zu erhalten. Für Verbundwerkstoffe nutzt GMA Schlagprüfungen zum Beispiel, um Schäden während des Betriebs zu simulieren, die zu Schichtbildung im Material führen. Im Anschluss werden die restlichen mechanischen Eigenschaften bestimmt.

Kerbzugversuch

Beim Kerbzugversuch wird zuerst ein Einschnitt in einem Material angebracht und anschließend wird eine direkte Kraft angewendet, die oft darin besteht, dass die Oberfläche mit einem Hammer geschlagen oder das Werkstück in einem Zugprüfgerät gespannt wird.  Das gebrochene Material wird anschließend untersucht, um die Werkstoffgüte anhand von Schlackeneinschlüssen, Porosität, unvollständigem Bruch, Rissen und weiteren Brucheigenschaften zu bewerten.

Beim Kerbzugversuch wird zuerst ein Einschnitt in der Oberfläche eines geschweißten Materials angebracht, das anschließend mit einer direkten Kraft beansprucht wird. Das gebrochene Material wird untersucht, um die technische Verfügbarkeit auf der Grundlage von Schlackeneinschlüssen, Porosität, unvollständigem Bruch, Rissen und weiteren Brucheigenschaften zu bestimmen. Kerbzugprüfungen stellen sicher, dass sich vorhandene innere Fehlerstellen innerhalb der festgelegten Grenzen der Werkstoffspezifikationen bewegen. Dieses Prüfverfahren ermöglicht die Bestimmung der inneren Güte von Schweißnähten.

Scherversuch für Metalle

Beim Scherversuch werden parallel wirkende Kräfte auf die Kontaktoberfläche aufgebracht, um Werkstoffeigenschaften unter Scherbeanspruchung zu bestimmen. Scherprüfungen sind wichtig für Bauteile wie Gewindebolzen oder Schrauben, die durch Scherkräfte beansprucht werden, wenn sich die Oberflächen, die sie verbinden, Seite an Seite bewegen. Außerdem wird das Verfahren eingesetzt, um Prüfkörper zu inspizieren, die mit additiven Fertigungsverfahren hergestellt wurden.

Scherversuch für Verbundwerkstoffe

Es gibt zwei Ansätze für die Durchführung von Scherprüfungen an Verbundwerkstoffen: die Verwendung eines angewinkelten Schichtverbundwerkstoffs oder eines Prüfkörpers mit V-Kerbe, der durch eine Scherkraft beansprucht wird. Im ersten Fall werden die Schereigenschaften auf gleicher Ebene ermittelt, indem ein angewinkelter Schichtverbundwerkstoff unter Spannung gehalten wird. Im zweiten Fall wird die Prüfvorrichtung entweder mit einer Zugkraft (Schienen-Scherversuch) oder einer Schubkraft (auch „Iosipescu-Scherversuch” genannt) beaufschlagt. Die Schereigenschaften in Dickenrichtung des Verbundwerkstoffs lassen sich je nach Art des Prüfkörpers ebenfalls bestimmen.

Das Prüfverfahren wird oft im Rahmen der Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle (QA/QC) eingesetzt, oder um Daten für die Charakterisierung von Werkstoffen zu sammeln.

Zugscherversuch

Ein Prüfverfahren für Klebverbindungen, bei dem Platten mit einem bestimmten Klebstoff miteinander verbunden und auseinandergezogen werden. Dabei wird der Bruchpunkt gemessen, an dem sich die Platten voneinander trennen. Der Zugscherversuch wird eingesetzt, um den korrekten Einsatz von Klebstoffen zu bestimmen.

GMA führt Zugscherversuche durch, um die Haftkraft von Klebstoffen zu bestimmen. GMA überprüft die maximale Kraft und die Bruchoberflächen. Dies ist eine effiziente Prüfung zur Beurteilung von Klebeverfahren.

Picture Frame Test

Ein Scherprüfverfahren, das vor allem für große Verbundwerkstoffe zum Einsatz kommt. An den vier Rändern einer Platte werden Löcher gebohrt und die Ränder der Platte werden anschließend zwischen Schienen festgeklemmt. Im Zuge der Prüfung wird die Platte diagonal durch Zugkräfte zu den gegenüberliegenden Ecken des Rahmens beansprucht, indem Schienenpaare sich relativ zueinander drehen.

Der Picture Frame Test ist eine bewährte und zuverlässige Prüfmethode für große Prüfkörper, um Scherdaten für die Entwicklung und Strukturvalidierung bereitzustellen. GMA übernimmt die komplette Vorbereitung der Werkstoffe auf die Prüfung und bohrt Löcher basierend auf der Größe und Dicke des Materials. Wir prüfen Sandwichplatten und ermitteln die Drapiereigenschaften verschiedener Materialien.

Schälfestigkeitsprüfung

Die Schälfestigkeitsprüfung wird angewandt, um die Haftfestigkeit eines Materials zu messen, mit dem zwei Bauteile miteinander verklebt werden. Dies dient zur Qualitätskontrolle (QC) und zur Bestimmung der Hafteigenschaften, um vorherzusagen, wie sich eine bestimmte Substanz im Betrieb verhalten wird. Bei Schälfestigkeitsprüfungen in Winkeln von 90 Grad und 180 werden miteinander verklebte Materialien auseinandergezogen, wobei die durchschnittliche Kraft ermittelt wird, die nötig ist, um sie vollständig voneinander zu trennen.

Bei der allgemeinen Schälfestigkeitsprüfung wird die Schälfestigkeit des Klebstoffs bestimmt, mit dem mehrere Bauteile miteinander verbunden werden. Schälfestigkeitsprüfungen, die von unserem geschulten Personal durchgeführt werden, sind eine schnelle und zuverlässige Methode, um Einblicke in die Materialeigenschaften zu gewinnen.

Trommelschälprüfung

Die Trommelschälprüfung wird häufig an Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt durchgeführt. Bei der Trommelschälprüfung wird die Haftfestigkeit von Klebstoffen an biegsamen und steifen Oberflächen bestimmt. Bei diesem Verfahren misst eine Trommelschälprüfmaschine die Haftfestigkeit, indem die Materialien durch Schälkräfte voneinander getrennt werden.

Das Angebot von GMA umfasst eine spezielle Trommelschälprüfung, das häufig zur Überprüfung von Komponenten für die Luft- und Raumfahrt angewendet wird. Bei diesem Verfahren wird die sogenannte Trommelschälkraft bestimmt, indem ein Metallblech von einem wabenförmigen Kern gelöst wird. Anschließend wird eine Trommelschälprüfmaschine genutzt, um die Haftfestigkeit zu bestimmen, indem die Bauteile mit reinen Schälkräften beaufschlagt werden.

Rollenschälversuch

Bei dieser Schälprüfung werden biegsame und steife Materialien durch eine Rollenvorrichtung getrennt, um die durchschnittlichen Schälkräfte zu bestimmen. Dieses Prüfverfahren wird bei nicht flexiblen Substanzen in einem Winkel durchgeführt.

Beim Rollenschälversuch trennen die Techniker von GMA biegsame und steife Materialien mit einer speziellen Rollenvorrichtung voneinander. Die ermittelte durchschnittliche Schälkraft gibt Anlagenbetreibern Aufschlüsse über die wahren Eigenschaften von Metallen und darüber, wie sich das Bauteil in einer gewerblichen Umgebung verhalten wird.

Lochleibungsprüfung

Lochleibungsprüfungen werden zur Bestimmung der Eigenschaften von Verbundwerkstoffen durchgeführt. Der Prüfkörper wird entweder durch eine Zugkraft oder Drucklast beansprucht, bis das Material versagt. Die Probe wird anschließend im Hinblick auf den Versagensmodus untersucht.

Interlaminare Scherfestigkeit (ILSS)

Bei einem Scherversuch werden herkömmliche oder oberflächenbehandelte Schichtverbundwerkstoffe durch Druck beansprucht, damit Brüche auftreten. Geprüft werden Schichtverbundwerkstoffe aus Epoxidharz oder anderen spröden Materialien. Die Art des auftretenden Bruchs erlaubt Rückschlüsse auf die Eigenschaften des Matrixwerkstoffs bzw. die Güte der Matrixverbindung.

Die Techniker von GMA setzen Prüfungen der interlaminaren Scherfestigkeit ein, um die Scherfestigkeit eines Schichtverbundwerkstoffs über seine gesamte Dicke zu bestimmen. Der Prüfkörper wird durch eine Dreipunktbelastung mit geringer Spannweite beansprucht, was Schlüsse auf die Güte der Verbundmatrix und des Fertigungsverfahrens zulässt.

Interlaminare Bruchzähigkeitsprüfung

Bei der interlaminaren Bruchzähigkeitsprüfung werden Ablösungen an Werkstoffen charakterisiert und es wird die Bruchzähigkeit von verstärkten Verbundwerkstoffen bestimmt. Der Prüfkörper wird auseinandergezogen, wobei das Risswachstum gemessen wird, bis der Prüfkörper den Bruchpunkt erreicht.

Die Techniker von GMA führen Prüfungen der interlaminaren Bruchzähigkeit als zuverlässige und effiziente ZP-Methode durch. Die Beanspruchung erfolgt entweder in Form von Spannung (Modus I), Scherkräften (Modus II) oder einer Kombination aus beiden Beanspruchungsarten.

Unsere Lösungen zur Prüfung der interlaminaren Scherfestigkeit (ILSS) helfen dabei, die Festigkeit zwischen den Verbundschichten zu ermitteln. ILSS wird für herkömmliche Verbundwerkstoffe und für Verbundwerkstoffe aus oberflächenbehandelten Strukturen eingesetzt.

Curved Beam Strength Testing

Curved Beam Strength Testing misst die Festigkeit eines gekrümmten Elements aus einem Verbundwerkstoff. Bei dieser Prüfung werden zwei Schenkel durch einen Bogen in einem Winkel von 90 Grad verbunden, der das faserverstärkte Element mit einer konstanten Biegekraft beansprucht. Mit diesem Prüfverfahren lässt sich auch die interlaminare Scherfestigkeit bestimmen.

Das Curved Beam Strength Testing von GMA ist ein beliebtes Prüfverfahren, das aufgrund seiner Effektivität hohes Ansehen genießt. 

Wälzlagerprüfung

GMA ermittelt das Ausmaß der Ermüdung von Wälzlagern. Aufgrund der Beanspruchungen, denen ein Wälzlager im Betrieb ausgesetzt ist, ist es wichtig, seine mechanischen Eigenschaften zu kennen. Ermüdungsprüfungen an Wälzlagern ermöglichen eine genaue Qualitätskontrolle der Bauteile. GMA verfügt über die gesamte benötigte Ausrüstung für die korrekte Durchführung von Wälzlagerprüfungen.

Schweißpunktprüfung

GMA setzt zerstörungsfreie Prüfverfahren ein, um die Qualität von Schweißpunkten zu bestimmen. Eine Kraft wird von außen auf den Schweißpunkt aufgebracht, um den Schweißbereich zwecks genauerer Inspektion und Analyse freizulegen. Mit Prüfungen dieser Art kann der Techniker eine tiefgreifendere Inspektion des Schweißpunkts durchführen.