Werkstoffprüfung / Materialprüfung

Die Materialprüfung untersucht Werkstoffe auf ihre Belastbarkeit und Fehlerfreiheit in unterschiedlichen Umgebungsbedingungen. Sie liefert durch Materialkennwerte eine eindeutige Beschreibung hinsichtlich der Materialeigenschaften und macht Werkstoffe somit vergleichbar.

Materialprüfung wird nicht nur an Forschungsinstituten durchgeführt, auch Unternehmen gewinnen durch die Werkstoffprüfung wertvolles Wissen für die Entwicklung neuer Produkte oder auch die Verbesserung bestehender Produkte.

Das Grundprinzip der Materialprüfung/Werkstoffprüfung ist die mechanische Belastung eines Materials bzw. einer meist genormten Probe bis zum Bruch oder bis zu einer bestimmten Verformung. Die dadurch ermittelten Werkstoffeigenschaften werden durch Werkstoffkennwerte ausgedrückt.

Es gibt unterschiedliche Prüfverfahren, die in der Materialprüfung angewandt werden können:

• Bei der (quasi-)statischen Prüfung bzw. statischen Materialprüfung / Werkstoffprüfung wirkt die Belastung langsam und konstant auf die Probe ein. Bei der statischen Materialprüfung wird das Festigkeits- und Verformungsverhalten von Proben und Bauteilen ermittelt, die dazu vorwiegend auf Zug, Druck und Biegung, aber auch auf Scherung oder Torsion beansprucht werden. Die statische Materialprüfung wird gegenüber der dynamischen Materialprüfung mit geringeren Prüfgeschwindigkeiten durchgeführt. 

• Bei der dynamischen Prüfung wird die Probe einer schlagartigen Belastung ausgesetzt oder die Belastung wirkt über einen längeren Zeitraum periodisch auf die Probe ein. Mit dynamischer Materialprüfung / Werkstoffprüfung wird die (zerstörende) Prüfung von Werkstoffen oder Bauteilen bezeichnet, die mit schneller Bewegung (dynamisch) ausgeführt werden. Beispiele sind Pendelschlagwerke, Fallwerke, Hochgeschwindigkeitsprüfungen (Durchstoß- bzw. Schnellzereißprüfungen).

• Zyklische Materialprüfung/Ermüdungsprüfung: Bei der zyklischen Materialprüfung findet die Belastung der Probe in immer wiederkehrenden Belastungszyklen statt. Diese Belastungszyklen (=Schwingspiele) können je nach Maschine Zug-/Druck schwellend oder Wechsellast in Sinusform, Dreiecksform, etc. sein.

Bei der zerstörenden Werkstoffprüfung werden Stichproben aus einem Material entnommen und auf mechanische oder chemische Belastungen untersucht. Die Probe wird zerstört oder (oberflächlich) verändert. Das geprüfte Bauteil bzw. die Materialprobe kann anschließend nicht mehr genutzt werden.

Besonders in der Automobilindustrie und in der Luftfahrttechnik spielt die zerstörende Materialprüfung eine sehr wichtige Rolle, da Materialermüdung einen sehr hohen Risikofaktor darstellt. Aber auch in der Medizintechnik ist die Material- und Bauteilprüfung nicht mehr wegzudenken.

Bei den meisten Prüfverfahren wird die Probe zerstört:

• Zugversuch
• Druckversuch / Stauchversuch
• Biegeversuch
• Ermüdungsversuch
• Schlagprüfung
• Schmelzindexprüfung
• Schnellzerreißversuch
• Blechumformung
• Scherversuch
• Torsionsversuch
• Biaxiale Prüfung
• Zeitstandversuch / Kriechprüfung

 

Bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung wird die Qualität eines Werkstücks getestet, ohne dieses selbst zu beschädigen. So kann sichergestellt werden, dass der Werkstoff in der anschließend Weiterverarbeitung eine ausreichende Qualität besitzt und Belastungen sicher und dauerhaft standhalten kann.

Zerstörungsfreie Prüfverfahren sind:

• Härteprüfung
• Haft- und Gleitreibungsprüfung
• Rückprallprüfung
• Bauteilprüfung
• Funktionsprüfung