Die mechanischen Prüftechniken von MISTRAS
Metalle oder Verbundwerkstoffe sind im Betrieb zunehmenden Zug-, Druck-, Scher- und Schälbeanspruchungen ausgesetzt. MISTRAS verwendet verschiedene mechanische Prüfverfahren, bei denen beispielsweise durch die Anwendung von Temperatur, Dehnung, unidirektionaler oder Scherkraft wertvolle Erkenntnisse über das Verhalten von Werkstoffen unter extremen Belastungen gewonnen werden können. Weitere Informationen zu den mechanischen Prüfverfahren von MISTRAS finden Sie im Folgenden.
Härteprüfung
Die Härteprüfung umfasst verschiedene Verfahren, bei denen ein Material durch Druck eingedrückt und dessen Tiefe gemessen wird. Je tiefer der Eindruck, desto weicher das Material. Härteprüfungen sind in vielen Normen und Standards vorgeschrieben, um zu bestätigen, dass die Materialeigenschaften (Grundwerkstoff, Schweißzonen usw.) innerhalb der für die jeweilige Anwendung erforderlichen Bereiche liegen. Härtemessungen zeigen einen linearen Zusammenhang zwischen der Zugfestigkeit und der Härte eines Stahlwerkstoffs.
MISTRAS nutzt verschiedene Härteprüfverfahren, um die Härte von Werkstoffen mittels kleiner Eindrücke zu bestimmen. In Kombination mit anderen Prüfmethoden wie Zugversuchen, Schlagprüfungen, metallografischen und chemischen Analysen lassen sich Werkstoffe untersuchen und Informationen über deren Wärmebehandlungsprozesse gewinnen.
Aufprallprüfung
Bei der Schlagprüfung wird ein Werkstoff mit hoher Geschwindigkeit gebrochen, um seine Zähigkeit, Schlagfestigkeit und sein Energieabsorptionsvermögen zu bestimmen. Sie dient häufig dazu, Informationen über die Stärken und Schwächen von Schweißnähten zu gewinnen. MISTRAS führt Schlagprüfungen bei verschiedenen Temperaturen durch, um die Belastungen des Werkstoffs im Einsatz zu simulieren.
Kerbschlagbiegeversuche wie der Charpy-V-Kerbschlagbiegeversuch oder der U-Kerbschlagbiegeversuch bestimmen die Kerbschlagzähigkeit, indem sie die Energie messen, die ein Werkstoff beim Bruch absorbiert. Bei Schweißverbindungen liefern Kerbschlagbiegeversuche Informationen über die Festigkeit und das Verhalten der Schweißnaht.
MISTRAS führt Aufpralltests bei verschiedenen Temperaturen durch, um die Umgebungsbedingungen des Materials bei seiner Verwendung unter realen Bedingungen nachzubilden.
Bei Verbundwerkstoffen nutzt MISTRAS Schlagprüfungen, um beispielsweise Schäden im Betrieb zu simulieren, die zu Delaminationen im Material führen. Anschließend werden die verbleibenden mechanischen Eigenschaften ermittelt.
Metallscherprüfung
Bei Scherversuchen werden die Eigenschaften unter Scherbeanspruchung durch parallel auf die Kontaktfläche wirkende Kräfte bestimmt. Scherversuche sind wichtig für Bauteile wie Schrauben oder Bolzen, die Scherkräften ausgesetzt sind, wenn sich die zu verbindenden Flächen seitlich bewegen.
Es wird auch zur Prüfung von Proben verwendet, die mittels additiver Fertigungsverfahren hergestellt wurden.
Zugprüfung
Zugversuche werden häufig durchgeführt, um Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung zu bestimmen. Das Verfahren besteht darin, an der Probe zu ziehen, um festzustellen, wie fest ein Material ist und wie stark es sich dehnen kann.
Die Techniker von MISTRAS wenden kontrollierte Zugkräfte auf metallische, Verbund- und Polymerwerkstoffe an, um deren Zugfestigkeit, maximale Dehnung, Streckgrenze, Elastizität, Duktilität und weitere Materialeigenschaften zu bestimmen. Dieser auch als Zugversuch bezeichnete Test kann unter verschiedenen, je nach Materialumgebung individuell angepassten Bedingungen durchgeführt werden.
Zugversuche werden an Metall- oder Kunststoffprodukten, Gussteilen, Schweißnähten, Drähten sowie an Bewehrungsstahl und Rohrprodukten durchgeführt.
Schälhaftungsprüfung
Zugversuche dienen der Bestimmung der Festigkeit des Klebstoffs, der zum Verbinden von Bauteilen verwendet wird. Sie werden zur Qualitätskontrolle eingesetzt und zur Ermittlung des Klebstoffverhaltens, um die Leistung eines bestimmten Stoffes im Gebrauch vorherzusagen. Bei 90°- und 180°-Schälversuchen werden die verklebten Materialien voneinander getrennt und die durchschnittliche Kraft für die vollständige Trennung erfasst.
Bei allgemeinen Schälfestigkeitsprüfungen wird die Schälfestigkeit des zum Verbinden von Bauteilen verwendeten Klebstoffs ermittelt. Die von unserem geschulten Personal durchgeführten Schälfestigkeitsprüfungen sind eine schnelle und zuverlässige Methode, um Einblicke in das Materialverhalten zu gewinnen.
Trommelabziehtest
Das Trommelschälverfahren, das häufig bei Luft- und Raumfahrtkomponenten eingesetzt wird, ermittelt die Haftfestigkeit von Klebstoffen auf flexiblen und starren Oberflächen. Bei diesem Test misst ein Gerät, das als Klettertrommelschälgerät bekannt ist, die Haftfestigkeit, indem es beim Trennen der Materialien Schälkräfte aufbringt.
MISTRAS bietet einen speziellen Trommelschältest an, der häufig für Luft- und Raumfahrtkomponenten eingesetzt wird. Bei diesem Test wird die sogenannte Trommelschälkraft ermittelt, indem ein Metallblech von einem Wabenkern abgezogen wird. Anschließend wird mit einem Klettertrommelschältest der Widerstand bestimmt, indem ausschließlich Schälkräfte auf die Bauteile einwirken.
Schwimmender Rollentest
Ein Schältest, bei dem flexible und starre Materialien mithilfe einer schwimmenden Rollenschälvorrichtung getrennt werden, um die durchschnittlichen Schälkräfte zu bestimmen. Bei nicht flexiblen Materialien wird der Test unter einem Winkel durchgeführt.
Beim Rollenschältest trennen die Labortechniker von MISTRAS flexible und starre Materialien mithilfe einer speziellen Rollenschälvorrichtung voneinander. Die ermittelte durchschnittliche Schälkraft gibt den Anwendern Aufschluss über das tatsächliche Verhalten des Metalls und dessen Funktion im kommerziellen Einsatz.
Lagerprüfung
Die Prüfung der Ermüdungsfestigkeit von Wälzlagern gibt Aufschluss über die Auswirkungen von Hitze, Oberflächenbearbeitungsprozessen und anderen Faktoren. Aufgrund der Belastungen, denen Wälzlager im Betrieb ausgesetzt sind, ist die Kenntnis ihrer mechanischen Eigenschaften von großer Bedeutung.
Bei Verbundwerkstoffen wird ein Belastungstest durchgeführt, um die Leistungsfähigkeit des Laminats zu ermitteln. Dabei wird die Probe mittels einer Schraube bis zum Bruch einer Zug- oder Druckbelastung ausgesetzt. Anschließend wird die Bruchform der Probe untersucht.
Zwischenschicht-Scherfestigkeit (ILSS)
Standardisierte oder fertige Laminatwerkstoffe werden in einem Scherversuch auf Bruchfestigkeit geprüft. Dabei werden Laminate aus Epoxidharz oder anderen spröden Materialien getestet. Die Art des Bruchs gibt Aufschluss über das Material der Matrix oder die Qualität der Matrixbindung.
Die Techniker von MISTRAS verwenden Interlaminarscherfestigkeitsprüfungen oder Kurzstrahlfestigkeitsprüfungen ( SBS ), um die Scherfestigkeit eines Laminats in Dickenrichtung zu bestimmen. Die Probe wird einer Dreipunktbelastung mit kurzer Spannweite unterzogen, woraus Rückschlüsse auf die Matrixqualität und den Herstellungsprozess gezogen werden können.
Unsere Prüflösungen zur Bestimmung der Zwischenlagenscherfestigkeit ( ILSS ) tragen dazu bei, die Festigkeit zwischen Laminatplatten zu ermitteln. ILSS wird für Standardlaminate und Laminate mit fertigen Strukturen eingesetzt.
Scherprüfung
Bei der Klebeverbindungsprüfung werden Platten mit einem speziellen Klebstoff verbunden und anschließend wieder getrennt. Gemessen wird der Bruchpunkt, an dem sich die Platten trennen. Die Scherprüfung dient der Bestimmung der sachgemäßen Verwendung von Klebstoffen.
MISTRAS verwendet das Scherzugversuchsverfahren zur Bestimmung der Festigkeit von Klebstoffen. Dabei werden die maximale Kraft und die Bruchflächen ausgewertet. Dieses Verfahren eignet sich hervorragend zur Beobachtung von Klebevorgängen.
Prüfung der interlaminaren Bruchzähigkeit
Die Prüfung der interlaminaren Bruchzähigkeit charakterisiert Delaminationen in Werkstoffen und bestimmt die Bruchzähigkeit von Verbundwerkstoffen. Dabei wird das Risswachstum gemessen, während die Probe auseinandergezogen wird, bis sie bricht.
Die Techniker von MISTRAS führen die Prüfung der interlaminaren Bruchzähigkeit als zuverlässige und effiziente Methode durch. Die Belastung erfolgt entweder durch Zug (Modus I), Scherung (Modus II) oder eine Kombination aus beidem.
Bilderrahmenprüfung
Ein Scherprüfverfahren, das insbesondere für große Verbundwerkstoffe Anwendung findet. Dabei werden in die vier Kanten einer Platte Löcher gebohrt und die Plattenkanten zwischen Schienen eingespannt. Während des Tests werden Zugkräfte diagonal auf gegenüberliegende Ecken des Rahmens aufgebracht, während sich die Schienenpaare relativ zueinander drehen.
Der Bilderrahmentest ist eine bewährte und zuverlässige Prüfmethode für große Materialproben zur Ermittlung der für die Konstruktions- und Strukturvalidierung benötigten Scherdaten. MISTRAS bereitet die Materialien vollständig für die Prüfung vor und bohrt die Löcher entsprechend Größe und Dicke des Materials. Das System führt Prüfungen an Sandwichpaneelen durch und trägt dazu bei, die Drapiereigenschaften der Materialien zu ermitteln.
Biegeprüfung
Der Biegeversuch ist ein qualitatives, zerstörendes Prüfverfahren zur Beurteilung der Duktilität und Festigkeit eines Werkstoffs. Durch die Analyse der Biegung lassen sich die Eigenschaften unter Druck, die Rissbeständigkeit und die Belastbarkeit bestimmen. Dieser Versuch wird häufig bei Stumpfschweißverbindungen eingesetzt.
Festigkeitsprüfung von gebogenen Trägern
Die Biegefestigkeitsprüfung misst die Festigkeit eines Verbundwerkstoffs bei gekrümmten Balken. Diese Prüfung besteht aus zwei Schenkeln, die durch eine 90°-Biegung verbunden sind, welche eine konstante Biegung über den faserverstärkten Balken erzeugt. Mit dieser Prüfung kann auch die Zugfestigkeit zwischen den Schichten gemessen werden.
Die Festigkeitsprüfung gebogener Balken nach MISTRAS ist eine beliebte Prüfmethode und wird aufgrund ihrer Effektivität hoch geschätzt.
Nick Break Testing
Der Kerbbruchtest besteht darin, die Oberfläche eines Materials vorzuschneiden und anschließend eine direkte Kraft anzuwenden, häufig durch Hämmern oder Zugbelastung. Das gebrochene Material wird dann untersucht, um seine Festigkeit anhand von Schlackeneinschlüssen, Porosität, unvollständigem Bruch, Rissen und anderen Bruchmerkmalen zu analysieren.
Die Kerbbruchprüfung besteht darin, die Oberfläche eines Schweißguts vorzuschneiden und anschließend eine direkte Kraft aufzuwenden. Das gebrochene Material wird dann untersucht, um die technische Zuverlässigkeit anhand von Schlackeneinschlüssen, Porosität, unvollständigem Bruch, Rissen und anderen Bruchmerkmalen zu analysieren. Die Kerbbruchprüfung stellt sicher, dass alle vorhandenen inneren Defekte innerhalb der definierten Grenzen der Materialspezifikationen liegen. Dieses Prüfverfahren gibt Aufschluss über die innere Qualität von Schweißnähten.
Wälzlagerprüfung
MISTRAS ermittelt den Ermüdungsgrad von Wälzlagern. Aufgrund der Belastungen, denen ein Wälzlager im Betrieb ausgesetzt ist, ist es wichtig, seine mechanischen Eigenschaften zu kennen.
Die Ermüdungsprüfung von Lagern ermöglicht eine präzise Qualitätskontrolle von Bauteilen. MISTRAS verfügt über die gesamte Ausrüstung, die für die korrekte Durchführung von Lagerprüfungen benötigt wird.
Scherversuche an Verbundwerkstoffen
Für die Scherprüfung von Verbundwerkstoffen gibt es zwei Vorgehensweisen: die Verwendung eines schräg geschnittenen Laminats oder eines V-förmig gekerbten, scherbelasteten Prüfkörpers. Im ersten Fall werden die Schereigenschaften in der Ebene durch Zugbelastung des schräg geschnittenen Laminats ermittelt. Im zweiten Fall wird die Prüfvorrichtung entweder auf Zug (Schienenscherverfahren) oder auf Druck (sogenanntes „Iosipescu-Scherverfahren“) belastet. Die Schereigenschaften des Laminats in Dickenrichtung können je nach Probenentnahmeverfahren ebenfalls bestimmt werden.
Der Test wird häufig für Qualitätskontroll- und Qualitätssicherungszwecke ( QS/QK ) oder zur Datenerhebung für die Charakterisierung von Materialien eingesetzt.
Punktschweißprüfung
MISTRAS nutzt zerstörende Prüfverfahren, um die Qualität von Punktschweißungen und anderen Anlagenkomponenten sicherzustellen. Dabei wird eine äußere Kraft auf die Punktschweißung ausgeübt, um die Schweißzone für weitere Untersuchungen und Analysen freizulegen. Diese Prüfmethode ermöglicht den Technikern eine detailliertere Prüfung der Punktschweißung.
