Zerstörende Werkstoffprüfungen

Bei der zerstörenden Materialprüfung kommen Chemikalien oder physikalische Verfahren zum Einsatz, die auf dem Werkstück Spuren hinterlassen oder es gänzlich zerstören. Folgende Prüfmethoden sind unter anderem anerkannt:

  • Härteprüfung
  • Zugversuch zur Prüfung der Zugfestigkeit
  • Blaubruchversuch zur Prüfung von Stahl auf nichtmetallische Einschlüsse
  • Kerbschlagbiegeversuch
  • Biege- und Faltversuch
  • Torsionsversuch
  • Metallografie zur Schadensanalytik

  Mit verschiedenen Messtechniken und Verfahren wird das komplette Spektrum der energetischen Wechselwirkungen ausgeschöpft. Allerdings gibt es eine wichtige Grundregel: Die dem Werkstück oder Werkstoff zugeführte Energie darf dessen Eigenschaften nicht verändern. Aus ökonomischer Sicht ist die zerstörende Materialprüfung deutlich weniger attraktiv als ihr Pendant, die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung. Deshalb wird nach Möglichkeit auf dieses Verfahren zurückgegriffen. 

Zerstörungsfreie Werkstoffprüfungen

  • Im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) gibt es zahlreiche Verfahren, die sich seit langer Zeit bewähren. Die Prüfung erfolgt im Einklang mit den gesetzlichen Regelwerken und Normen. Darüber hinaus verfügen die meisten Dienstleister über spezifische Prüfvorschriften und Maßnahmen zur Qualitätssicherung. Folgende Verfahren sind üblich und werden je nach Eignung angewandt:
  • Die Magnetpulverprüfung wird an der Oberfläche eines Werkstückes durchgeführt und eignet sich für magnetisierbare Materialien. Nachgewiesen werden können Risse im Bereich der Oberfläche.
  • Bei der Farbeindringprüfung werden Fehlstellen an der Oberfläche ermittelt. Basis der Prüfung ist, dass gefärbte Mittel mit niedriger Oberflächenspannung auch in feinste Risse eindringen.
  • Durchstrahlungsprüfungen basieren auf der Röntgentechnologie. Innere Fehlstellen und inhomogene Bereiche können damit festgestellt werden. Mit Schattenaufnahmen, On-Stream-Aufnahmen oder Projektionsaufnahmen ist die Bewehrung in Stahlbeton auf Korrosion möglich, weiterhin können erodierte Rohrleitungen lokalisiert werden.
  • Wirbelstromprüfungen für elektrisch leitfähige Materialien erkennen Werkstofffehler, Gefügeveränderungen oder Eigenspannungsentwicklungen. Das Prinzip lässt sich sehr gut in voll automatisierte Fertigungsprozesse eingliedern.
  • Optische Prüfungen gehören zu der am weitesten verbreiteten zerstörungsfreien Prüfmethode. Diese erfolgt durch Menschen rein visuell oder automatisiert über Kameradaten, die von Computern analysiert und bewertet werden.
  • Per Wärmefluss-Thermografie spürt der Prüfer Fehlstellen unterhalb der Oberfläche auf. Die Daten liefert eine Wärmeflussanalyse im Werkstück. Die hohe Prüfgeschwindigkeit, die Methode der Bildgebung und die einfache Automatisierbarkeit zeichnen dieses Verfahren aus.

  Neben den klassischen Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung kommen zunehmend innovative neue Methoden auf den Markt. Diese liefern durch den Einsatz digitaler Technologien präzise Ergebnisse in kurzer Zeit. 

Computertomografie als Werkstoffprüfung

Mit der industriellen Computertomografie lassen sich Fehler innerhalb von Bauteilen effizient und präzise aufspüren. Durch die große Individualität der Bauteile und Werkstücke muss das Gerät in diesem Bereich sehr flexibel und individuell einstellbar sein. Ein Röntgenkegelstrahl übernimmt die Durchleuchtung, das bildgebende Verfahren zeigt anhand des Schattenwurfes Unregelmäßigkeiten und Risse im Gefüge. Das Bauteil wird um 360 Grad gedreht und die Röntgenaufnahmen anschließend rekonstruiert. So entsteht die Möglichkeit, beliebig viele Schnitte durch das Werkstück herzustellen. Computertomografien eignen sich neben der Werkstoffprüfung auch zur Untersuchung von Compounds (Verbundstoffen) oder Spritzgussteilen, für die Schweiß- und Klebenahtanalyse oder zur Bauteilvermessung. 

Die digitale Radiologie

Mit der digitalen Radiologie, die in die Bereiche Radioskopie und Radiografie untergliedert ist, lassen sich auch feinste Schäden im Material zuverlässig lokalisieren und bewerten. Risse in Schweißnähten, die Integrität von Rohrwänden und viele andere Einsatzbereiche kommen infrage. Gekennzeichnet ist dieses bildgebende Verfahren durch einen hohen Softwareeinsatz und hochauflösende Bilder. Die Vorteile des zerstörungsfreien Prinzips liegen dabei klar auf der Hand:

  • Ergebnisse können vor Ort betrachtet und ausgewertet werden.
  • Nicht-homogene Bereiche sind leicht zu orten.
  • Die erzielten Bilder sind sehr detailreich und damit aussagekräftig.
  • Die Strahlendosis ist im Vergleich zur herkömmlichen Durchstrahlungsprüfung deutlich geringer.
  • Die Bilder können nachbearbeitet und optimiert werden, Zweitaufnahmen sind in der Regel unnötig.
  • Chemikalien und andere Entwicklersubstanzen sowie der Arbeitsaufwand, der bei herkömmlichen Röntgenaufnahmen anfällt, entfallen.
  • Die digitalen Bilddaten können gespeichert und unkompliziert übermittelt werden.

  Hauptsächlich in der Industrie wird die digitale Radiografie benutzt, um Schwachstellen im Material aufzudecken. Mögliche Anwendungsbereiche sind Schweißnähte oder Wanddickenbestimmungen. Das Verfahren der Radioskopie kommt unter anderem für Serienprüfungen oder Bauteiluntersuchungen zum Einsatz. 

Werkstoffprüfung mit Ultraschall

Zum Aufspüren innenliegender Fehlstellen eignet sich das Ultraschallverfahren. Auch Risse, Bindefehler, Einschlüsse oder Dopplungen zeigt dieses bildgebende Verfahren. Mobile Kleingeräte ermöglichen den Einsatz direkt vor Ort. Mit der Ultraschallprüfung lassen sich ebenso Wanddicken ermitteln. Dies dient zum Nachweis von Materialermüdung durch Erosion oder Korrosion. Neben den klassischen Methoden des Reflexionsschallverfahrens und des Durchschallungsverfahrens existieren ca. 50 Sonderverfahren wie „Phased Array“, „Guided Waves“ oder TOFD. 

Fazit

Vor allem die modernen bildgebenden Verfahren stellen die Zukunft im Bereich der Werkstoffprüfung dar. Die ökonomischen Vorteile der zerstörungsfreien Methoden liegen dabei auf der Hand. Weiterhin punkten die Verfahren durch Flexibilität, Individualität und ein großes Spektrum an Anwendungsbereichen. Die Zukunft wird zunehmend auch den mobilen Geräten gehören. Kann eine Werkstoffprüfung direkt auf der Baustelle oder während des Fertigungsprozesses durchgeführt werden, steigert das die Effizienz des Produktionsprozesses und beschleunigt Arbeitsabläufe. Zusätzlich ist die ZfP ein Garant für eine durchgängig hohe Qualität von homogenen wie von Verbundmaterialien.

Werkstoffprüfung - Produktvideos

Hier finden Sie eine Auswahl von Produktvideos zum Thema Werkstoffprüfung. Weitere Videos zum Thema finden Sie auch auf dem Messeprofil zur EUROGUSS und dem Messenrückblick zur NORTEC.

Britemor® 921

Ihr wasserbasiertes, fluoreszierendes Eindringmittel für die flüssige Eindringprüfung unter UV(A) Licht.

PanCam

Ihre vollautomatisches Sichtprüfsystem für die prozessintegrierte Prüfung von Innenflächen.

Seifert X Cube 320

Ihr Röntgensystem für eine zerstörungsfreie Prüfung von Gussteilen.

Leck Messcomputer LTC-802 & LTC-902

Ihre Computer zur Dichtheits- und Funktionsprüfung für Produkte in der Automobil-, Guss-, Haushalts-, Medizin- und Kosmetikindustrie.