Produktion und Prozessmanagement

Mess- und Prüfprozesse (zerstörend)

Metallographie | Raum C 027

Die Metallographie ist die Lehre vom Gefügeaufbau der Metalle. Sie dient der qualitativen Beschreibung des Gefüges metallischer Werkstoffe. Häufig wird auch der Begriff Materialographie verwendet, da hier auch die Verbundwerkstoffe und Nichtmetalle inbegriffen sind.Um das Gefüge am Mikroskop zu betrachten, muss die Probe in mehreren Schritten präpariert werden.

  1. Trennen
  2. Einbetten
  3. Schleifen in mehreren Stufen
  4. Polieren in mehreren Stufen
  5. Ätzen
  6. Konservieren

Zwischen jeder Schleif- und/oder Polierstufe muss die Probe gereinigt werden, um nicht durch die Körner oder den Abrieb der vorausgegangenen Stufe, Kratzer in die Oberfläche der Probe zu bekommen.

Trennen

Trennmaschine_klein

Die meisten zu untersuchenden Werkstücke oder Rohteile sind zu groß, um sie komplett zu präparieren. Deshalb wird aus ihnen eine Probe herausgetrennt. Hierfür wird je nach Genauigkeit der Probe eine Trennmaschine oder eine Präzisionstrennmaschine verwendet. Zur Vermeidung einer Gefügeänderung durch die Wärme beim Trennen muss das während dem Trennenvorgang der Schnitt mit Wasser gekühlt werden. Die Schnittfläche ist meist die Fläche, die betrachtet werden soll.

Warmeinbettpresse

Warmeinbettpresse_klein

Die herausgetrennten Proben werden in Kunststoff eingefasst. Ziel des Einbettens ist:

  • Probenform und –abmaße hand- oder maschinengerecht gestalten
  • Probenränder schützen
  • Kantenabrundungen vermeiden
  • Mehrere kleine Proben zusammenfassen
  • Proben, die auf Grund ihrer Beschaffenheit bei der Präparation beschädigt werden können, vor Beschädigungen und Präparationsfehlern schützen

Beim Warmeinpressen (Fa. Bühler) werden in der Einbettpresse körnige Thermoplaste oder Duroplaste zusammen mit der Probe erwärmt und zu einem Runden Probekörper gepresst. Hierzu wird die Probe auf dem Stempel der Presse, welcher sich in einer Röhre befindet, positioniert. Anschließend wird das Einbettmittel in die Röhre eingefüllt. Zum Verschließen der Röhre wird der Oberstempel aufgesetzt. Ist die Röhre verschlossen, kann der Einbettprozess gestartet werden. Je nach Einbettpresse werden die einzelnen Schritte des Einbettprozesses vom Bediener ausgeführt oder die Presse arbeitet vollautomatisch. Zunächst werden das Einbettmittel und die Probe vorgewärmt. Nach der Vorwärmzeit beginnt das eigentliche Einbetten. Bei einer Temperatur zwischen 140 °C und 180 °C wird das Einbettmittel zwischen den Stempeln mit einem Druck von 15 … 60 kN gepresst. Die Zeiten, Temperaturen und der Druck hängt vom Einbettmittel ab und wird von dessen Hersteller angegeben. Nach dem Pressen wird die Probe abgekühlt und aus der Presse entnommen.

Schleif- und Polierautomat

Bühler Polierautomat_klein

Schleifen

Zum Schleifen werden meist Tellerschleifmaschinen verwendet. Die eingebettete Probe wird in mehreren Schritten nass geschliffen. Bei jeder Stufe wird ein Schleifpapier mit feinerer Körnung verwendet. Die Probe wird während des Schleifens mit der Hand auf das Schleifpapier gehalten. Beim Einsatz von Schleifmaschinen mit Probenautomat, können die Proben auch automatisch, mit genau definiertem Druck und Zeit, auf die Schleifscheibe gedrückt werden. Die Probe muss nach dem Schleifen plan sein, sonst entstehen bei der Betrachtung am Mikroskop unscharfe Ränder.

Polieren

Das Polieren erfolgt auf derselben Maschine mit dem gleichen Prozessablauf wie das Schleifen. Anstelle von Schleifpapier und Wasser wird beim Polieren eine Polierscheibe, Diamantpartikel oder Tonerde und eine Flüssigkeit, welche auf das entsprechende Poliermittel abgestimmt ist, verwendet. Die Korngrößen beim Polieren reichen von 9 … 0.1 μm. Nach dem Polieren hat die Probe eine spiegelnde und kratzerfreie Oberfläche.

Besondere Verfahren des Polierens sind das chemische Polieren und das elektrolytische Polieren. Hierbei werden die nach dem Schleifen noch vorhandenen Unebenheiten an der Oberfläche der Probe chemisch oder elektrolytisch entfernt.

Lichtmikroskop

Mikroskop_klein

Zur Betrachtung der Schliffbilder können unterschiedliche Mikroskope eingesetzt werden.

Bild_Gussgefuege

Aufnahme vom Gussgefüge mit einem Auflichtmikroskop


Spektroskopie | Raum C 027

GDOS_klein

Die Spektroskopie ist eine Methode zur Untersuchung des Energiespektrums einer Probe durch Zerlegung der Strahlung nach ihrer Energie. Da die Strahlung eines jeden Elements eine andere Wellenlänge besitzt, kann durch erfassen der Menge der einzelnen Wellenlängen die Werkstoffzusammensetzung eindeutig bestimmt werden.

Eine Art der Spektroskopie ist die Glimmentladungsspektroskopie. Mit der GDOS (Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy) werden atomlagenweise Schichten abgetragen und analysiert.


Zugprüfmaschine | Raum C 027

Zugprüfmaschine1_klein

Zerstörend wird geprüft, wenn das Werkstück während des Prüfens zerstört wird. Das ist der Fall beispielsweise bei einer Zugprüfung. Im Einsatz ist hier eine Zugprüfmaschine der Firma Zwick.


Tiefziehprüfung | Raum C 027

Tiefziehprüfmaschine nach Erichsen_klein

Auch die Erichsen-Tiefziehprüfung ist eine zerstörende Prüfung. Sie ist geeignet für Feinbleche bis zu einer Materialdicke von 3 mm. Die Kantenlänge der im Labor benutzten Bleche beträgt 90x90 mm, der Kugeldurchmesser beträgt 20 mm.