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Werkstoffprüfung,

 

Materialprüfung, die Untersuchung von Werkstoffen oder Fertigteilen (sowohl einzeln als auch im Zusammenwirken vieler) hinsichtlich ihres chemischen und physikalischen Aufbaus und Verhaltens unter für die Anwendung und Forschung relevanten Arten von Beanspruchungen und Einflussgrößen. Die Ergebnisse ermöglichen eine zweckentsprechende Werkstoffauswahl und dienen als Grundlage für die Bemessung zulässiger Beanspruchungen oder für die Wahl von Form und Abmessungen der Bauteile. Aufgaben der Werkstoffprüfung sind weiterhin Prüfung des Werkstoffs bei der Fertigung von Werkstücken (Fertigungsüberwachung); Nachweis der geforderten Werkstoffeigenschaften am Werkstück (Abnahmeprüfung); Werkstoffuntersuchung an in Gebrauch befindlichen Werkstücken (Materialüberwachung); Ermittlung von Ursachen für das Versagen von Werkstoffen beim Gebrauch von Werkstücken (Schadensuntersuchung); Prüfung der Eigenschaften neu entwickelter Werkstoffe und ihres Verhaltens gegenüber bestimmten Beanspruchungen.

 

Mechanisch-technologisches Prüfverfahren

 

werden zur Untersuchung des unter mechanischer Beanspruchung auftretenden Werkstoffverhaltens eingesetzt. Festigkeitsprüfungen dienen zur Ermittlung von Festigkeits- und Verformungskenngrößen. Prüfverfahren für zügige Beanspruchung sind Zugversuch, Druckversuch, Biegeversuch, Torsionsversuch, für schlagartige Beanspruchung Schlagversuch und Kerbschlagbiegeversuch, für konstante Langzeitbeanspruchung der Standversuch und für schwingende Beanspruchung der Dauerschwingversuch. Bei technologischen Werkstoffprüfungen wird eine am Anwendungsfall orientierte Beanspruchungsart nachgeahmt, zum Teil ohne Ermittlung eines Werkstoffkennwerts, z. B. Faltversuch, Aufweitversuch, Innendruckversuch, Abkantversuch (Abkanten), Fallversuch, Berstversuch und Tiefungsversuch. Bei der Härteprüfung wird der Widerstand einer Werkstoffoberfläche gegen plastische Verformung ermittelt.

 

Bruchmechanisches Prüfverfahren

 

dienen der Untersuchung des Materialwiderstands gegen Rissausbreitung. Im Unterschied zu den mechanisch-technologischen Prüfverfahren werden Proben mit Einzelrissen untersucht. I. Allgemein wird bereits vor Versuchsbeginn ein definierter Anriss in die Probe eingebracht, z. B. durch Ermüdung. Häufig verwendete Probenformen sind die einseitig angerissene Kompaktzugprobe, die Flachzugprobe mit Innenriss sowie die einseitig angerissene Biegeprobe.

 

Physikalische Prüfverfahren

 

ermitteln die physikalischen Eigenschaften von Werkstoffen, insbesondere ihre Dichte, ihren Schmelzpunkt beziehungsweise ihr Erweichungsverhalten sowie ihre akustische, elektrische, magnetische, optische und thermische Kennwerte, weiter auch ihr elektrisches Isolationsvermögen, ihre Transparenz u. a. Durchlässigkeitseigenschaften.

 

Chemische Prüfverfahren

 

zur Ermittlung der chemischen Eigenschaften von Werkstoffen sind die qualitative und die quantitative chemische Analyse, die Spektralanalyse und die Prüfung der Stoffe auf Entflammbarkeit, Brennbarkeit und Weiterglimmen.

 

Mikrostruktur-Untersuchungsverfahren

 

beschäftigen sich mit dem Gefüge (insbesondere die Metallographie) und der Oberfläche (Oberflächenmessung) des Werkstoffs.

 

Die experimentelle Beanspruchungsanalyse beschäftigt sich mit Methoden zur Dehnungs-, Verformungs- und Spannungsanalyse mithilfe von Dehnungsmessern, der Spannungsoptik und der Radiographie.

 

In der Fertigungs- und Endkontrolle muss die Prüfung der Werkstoffe zerstörungsfrei erfolgen; die bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung angewandten Verfahren sind neben der einfachen Klangprüfung und dem Eindringverfahren die Ultraschallprüfung, magnetisches Streuflussverfahren, die Durchstrahlungsprüfung und die induktive Prüfung (Wirbelstromprüfung). Ein weiteres Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung ist die Schallemissionsanalyse. Sie beruht auf der Erscheinung, dass viele Werkstoffe (Metalle, Keramik, Holz, Kunststoffe) unter mechanische Belastung im elastischen, besonders aber im plastischen Bereich beziehungsweise bei Verformung durch lokale Phasenumwandlungen, Rissbildungen, Faserbrüche (bei Verbundwerkstoffen) verursachte Ultraschallimpulse aussenden. Zeitlich dicht aufeinander folgende Schallimpulse treten z. B. bei plastischer Verformung von Metallen auf, diskrete Impulse als Folge einer Rissbildung. Sie können mit Piezosonden aufgenommen und registriert werden, bei in Betrieb befindlichen Maschinen mit Oszilloskopen oder Tonband. Die Verteilung der Frequenzen und deren Amplituden ermöglicht es, Fehlerursachen zu erkennen.

 

Komplexe Prüfverfahren

 

berücksichtigen die bei der Anwendung eines Werkstoffs häufig auftretende Überlagerung verschiedener Beanspruchungsarten, z. B. die mechanische Belastung bei hohen Temperaturen oder unter natürlichen Witterungsbedingungen. Zu diesem Zweck werden Bewitterungsprüfungen, Korrosionsprüfungen (Korrosion), tribologische Prüfungen (Verschleißprüfung, Verschleiß) und biologische Prüfungen (z. B. Wirksamkeit von Holzschutzmitteln gegen Schädlingsbefall) vorgenommen.

 

Literatur:

 

K. Pöhlandt: W. für die Umformtechnik (1986);

 C. Pohle: Zerstörende W. in der Schweißtechnik (1990);

 

Hb. der Kunststoffprüfung, hg. v. H. Schmiedel (1992);

 

Zerstörungsfreie Werkstück- u. W. Die gebräuchlichsten Verfahren im Überblick, bearb. v. S. Steeb u. a. (²1993);

 

Mechan. W., hg. v. H. Dietrich (²1994);

 

W., hg. v. H. Blumenauer (⁶1994);

 V. Deutsch u. a.: Ultraschallprüfung. Grundlagen u. industrielle Anwendungen (1997);

 W. Weissbach: Werkstoffkunde u. W. (¹²1998).