Was ist Materialprüfung: Ein definitiver Leitfaden

Rohstoffe spielen bei der Herstellung von Bauteilen eine entscheidende Rolle. Daher ist es sehr wichtig, Materialien zu testen, bevor sie in Ihren Projekten verwendet werden.

Die Bedeutung der Materialprüfung kann nicht unterschätzt werden, und wenn Sie erfahren möchten, was eine Materialprüfung ist, wie sie funktioniert und welche Arten von Prüfungen es gibt, ist der folgende Leitfaden genau das Richtige für Sie. Also, lasst uns lesen.

Was ist Materialprüfung?

Bei der Werkstoffprüfung werden die Eigenschaften von Werkstoffen und ihre Reaktionen unter bestimmten Bedingungen gemessen. Die Materialprüfung hilft dabei, die Kompatibilität von Materialien mit verschiedenen Anwendungen zu bestimmen.

Einige Unternehmen verfügen über Materialprüfeinrichtungen, in denen qualifizierte Fachleute die Materialien mit verschiedenen Prüfverfahren testen.

Wie funktioniert eine Materialprüfmaschine?

Eine Materialprüfmaschine übt eine kontrollierte Kraft auf die Materialprobe aus, so dass deren mechanische Eigenschaften bewertet werden können. Diese mechanischen Eigenschaften bestehen aus der Elastizität, Stärkeund Verformung.

Die Prüfmaschine verwendet mechanische, hydraulische und pneumatische Systeme für die Ausübung von Druck- und Zugkräften. Mit den Sensoren werden die aufgebrachten Kräfte gemessen, aufgezeichnet und die Leistung des Materials bewertet.

Warum ist die Materialprüfung in der Fertigung wichtig?

Produktingenieure führen in verschiedenen Branchen Materialprüfungen durch. Das Sammeln aller relevanten Informationen über das Produkt während seiner Entwicklung trägt dazu bei, die Qualität des Produkts zu gewährleisten. Sie helfen dabei, das Material zu bestimmen, das für ein bestimmtes Produkt in Bezug auf Konformität und Qualität am besten geeignet ist.

Der Prozess der Materialprüfung stellt auch sicher, dass das Material sicher zu verarbeiten ist, da einige Materialien brennbar und reaktiv sind und ein Risiko darstellen können. Die Entwickler testen die Materialien, damit die Materialeigenschaften geprüft werden können und das gewählte Material den Anforderungen einer Anwendung entspricht.

13 Arten der Materialprüfung

Es gibt verschiedene Arten von Materialprüfungsmethoden, und zwar die folgenden:

Zugversuch

Der Zugversuch ist eine Methode zur Prüfung von Materialien, mit der die Festigkeit des Materials gemessen wird. Dabei werden die Spannung, die Dehnung und die Streckverformung des Materials bewertet und Kräfte auf das Material ausgeübt. Dabei werden Materialien wie Verbundwerkstoffe, Metalle und Polymere. Für die Prüfung wird eine elektrische Zugmaschine oder eine hydraulische Prüfmaschine verwendet, die die Materialien unterschiedlichen Kräften aussetzt.

Kompressionstest

Bei der Druckprüfung wird die Reaktion des Materials unter Druckbelastung beurteilt. Bei der mechanischen Prüfung wird das Material mit Lasten beaufschlagt, die zu einer Quetschung führen. Die Druckspannung ist wichtig für die Prüfung der Duktilität und des Elastizitätsmoduls.

Ermüdungsprüfung

Die Ermüdungsprüfung hilft bei der Bestimmung der Reaktion des Materials, wenn es einer Belastung ausgesetzt ist. Es handelt sich um die mittlere Belastung, die den Ermüdungswiderstand bei einem Bruch angibt.

Härteprüfung

Am fertigen Bauteil wird eine Härteprüfung durchgeführt, um festzustellen, wie hart es ist und bei welchem Druck es bricht.

Aufprallprüfung

Bei der Schlagprüfung wird die Kraft gemessen, die erforderlich ist, damit das Material bricht. Die beiden Tests, Izod und Charpy, werden durchgeführt, um die Kraft zu ermitteln, die das Material bricht. Mit diesen beiden Tests wird die Energie gemessen, die erforderlich ist, um einen Bruch im Material zu verursachen.

Torsionsprüfung

Bei der Torsionsprüfung wird der Verdrehungswiderstand gemessen, was eine Bewertung der Duktilität und Scherfestigkeit ermöglicht. Bei diesem Verfahren wird das Material verdreht. Bei der Torsionsprüfung werden die Eigenschaften des Materials, wie Elastizitätsmodul, Scherfestigkeit und Torsionsfestigkeit, ermittelt.

Hochgeschwindigkeits-Zugprüfung

Das Verfahren der Hochgeschwindigkeits-Zugprüfung besteht aus schnellen Belastungsbedingungen, die die Zugeigenschaften des Rohmaterials bestimmen. Die Hochgeschwindigkeits-Zugfestigkeitsprüfung wird für die Prüfung von Materialien verwendet, die hohen Belastungen und übermäßigen Dehnungen ausgesetzt sind.

Tests für die Blechumformung

Die Prüfung der Blechumformung ist eine Prüfung der Umformbarkeit des Blechs und seiner Fähigkeit, Verformungen ohne Rissbildung zu verarbeiten. Der Würfelziehversuch und der FLD sind die Prüfungen, die für diesen Prozess verwendet werden. Sie helfen bei der Beurteilung der Kompatibilität des Materials mit dem Ziehen, Formen und Biegen.

Elastomer-Prüfung

Bei der Elastomerprüfung wird die Fähigkeit der Elastomermischung, effizient zu arbeiten, bewertet. Sie dient der Bewertung der Leistung der Materialien sowie der fertigen Teile, um deren Funktionalität und Qualität sicherzustellen.

Elektrische Prüfung

Bei elektrischen Prüfungen werden die elektrischen Eigenschaften eines Materials bewertet, was zur Beurteilung der Leitfähigkeit, der Durchschlagfestigkeit und des spezifischen Widerstands des Materials beiträgt. Geprüft wird die elektrische Leitfähigkeit eines Materials.

Thermische Prüfung

Thermische Tests bewerten die Reaktion von Materialien auf Temperaturänderungen, einschließlich Leitfähigkeit, Wärmeausdehnung und Zersetzung. Sie helfen bei der Messung der Wärmeleitung.

Die thermische Prüfung ermöglicht sogar die Messung der Wärme, die den Temperaturanstieg im Material verursachen kann, um dessen Wärmeableitung zu bewerten. Es wird sogar die Grenze ermittelt, bis zu der sich das Material bei einer Temperaturänderung zusammenzieht oder ausdehnt.

Chemische Tests

Bei der chemischen Prüfung wird die Materialprobe auf bestimmte chemische Belastungen hin untersucht. Mit diesen Tests wird die Beständigkeit dieser Materialien gegenüber bestimmten Chemikalien bewertet. Es gibt verschiedene Arten von chemischen Prüfungen, von denen einige im Folgenden aufgeführt sind:

• Bei Säurekorrosionstests wird die Widerstandsfähigkeit der Materialien gegenüber sauren Chemikalien geprüft.
• Mit dem Alkalikorrosionstest wird die Beständigkeit von Werkstoffen gegenüber alkalischen Umgebungen bewertet.
• Tests mit organischen Lösungsmitteln bewerten die Reaktivität von Materialien gegenüber organischen Lösungsmitteln.

Zerstörende vs. zerstörungsfreie Prüfung

Bei der Prüfung eines Materials gibt es zwei Arten der Prüfung: die zerstörende und die zerstörungsfreie Prüfung.

Bei der zerstörenden Materialprüfung werden dem Material Proben entnommen und unter bestimmten Bedingungen geprüft, um es zu beurteilen. Diese Prüfungen verändern die Oberfläche des Materials, so dass es sich nicht mehr in einem brauchbaren Zustand befindet. Sie hilft bei der Analyse der Materialeigenschaften in Produktion und Forschung.

Bei der zerstörungsfreien Materialprüfung wird die Fähigkeit eines Materials geprüft, die Last bis zum Erreichen der Bruchgrenze zu halten. Dabei wird das Material nicht zerstört, sondern nur geprüft, ob es eine bestimmte Last über einen längeren Zeitraum halten kann.

Materialprüfung und Standardmethoden

Es gibt verschiedene Methoden zur Prüfung von Materialien, und zwar folgende:

Dynamische Prüfung

Bei der dynamischen Belastungsprüfung wird die Tragfähigkeit geprüft, indem die Probe einer Belastung ausgesetzt wird und eine zerstörende Prüfung durchgeführt wird. Es gibt verschiedene Arten von dynamischen Prüfungen: Hochgeschwindigkeitsprüfgeräte, Fallgewichtsprüfgeräte und Pendelschlagversuche.

Statische Materialprüfung

Die statische Werkstoffprüfung ist eine Kontaktprüfung, bei der das Festigkeits- und Verformungsverhalten bestimmt wird. Das Bauteil wird auf Druck, Zug und Torsion beansprucht.

Zyklische Materialprüfung

Die wiederkehrenden Belastungszyklen bei der zyklischen Materialprüfung bestehen aus der Belastung der Materialprobe, wobei die zyklische Last auf das Probenmaterial aufgebracht wird.

Standard-Methoden

ISO-, AMSE-, BS- und EN-Normen sind die Normen, die für die Prüfung von Materialien verwendet werden, wenn sie bei der Konstruktion und Herstellung des Teils eingesetzt werden.

Auf welches Material kann ich mich testen lassen?

Es gibt verschiedene Dinge, die auf Material geprüft werden können, und das sind die folgenden:

• Geprüft werden die mechanischen Eigenschaften von Härte, Zugfestigkeit, Druckfestigkeit und Biegefestigkeit eines Materials.
• Physikalische Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, Schmelzpunkt und Dichte eines Materials werden bewertet.
• Chemische Eigenschaften des Materials, wie Korrosionsbeständigkeit und Analyse der Zusammensetzung.
• Elektrische Eigenschaften wie Durchschlagfestigkeit, Leitfähigkeit und Witterungsbeständigkeit müssen ebenfalls bewertet werden.

Wie dokumentiert man Daten bei der Materialprüfung?

Die Daten aus den Materialtests werden in Form von Berichten dokumentiert, die detailliert sind. Die Berichte enthalten Prüfbedingungen, Prüfmethoden, Eingaben und Rohdaten. Diese detaillierten Berichte sind sehr wichtig für die Qualitätskontrolle, die Zertifizierung und die Einhaltung von Vorschriften.

Anwendungen der Materialprüfung

Es gibt verschiedene Anwendungen der Materialprüfung, die im Folgenden erläutert werden:

Autoindustrie

Die Automobilhersteller verwenden Bauteile aus geprüften Materialien, so dass die Komponenten von Autos, Innenteilen und Karosserierahmen mit Sorgfalt hergestellt werden. Diese Materialien werden auf ihre Ermüdungsfestigkeit, Haltbarkeit und Crash-Tauglichkeit geprüft.

Medizinische

Die beim Prototyping von Medizinprodukten verwendeten Materialien werden auch auf ihre Biokompatibilität geprüft. Die Festigkeit und Haltbarkeit dieser Materialien sind sehr wichtig, da sie für chirurgische Instrumente, Prothesen und Implantate verwendet werden.

Luft- und Raumfahrt

Die Teile von Flugzeugen sollen schwere Lasten tragen und sind daher hohem Druck und Temperaturschwankungen ausgesetzt. Diese Materialien werden für die Komponenten von Flugzeugen wie Tragflächen, Rümpfe und Glas getestet.

Bauwesen

Materialien, die für Bauprojekte verwendet werden, wie Asphalt, Stahl und Verbundwerkstoffe, müssen geprüft werden. Dabei wird geprüft, ob sie den hohen Belastungen standhalten und ob das Material den Sicherheitsnormen entspricht oder nicht.

Elektronikindustrie

Elektronische Geräte wie Mobiltelefone und Laptops werden auf ihre Haltbarkeit, Hitzebeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit geprüft.

Herausforderungen bei der Materialprüfung

Bei der Auswahl von Materialien und deren Prüfung auf ihre Eignung für bestimmte Anwendungen gibt es einige Herausforderungen zu bewältigen. Einige dieser Herausforderungen sind die folgenden:

• Die Ergebnisse des Materialtests können ungenau sein, weil eine fehlerhafte oder inkonsistente Probe vorliegt. Daher wird der Vergleich der Tests schwierig und erfordert die Einhaltung von Standardprotokollen für die Probenvorbereitung, um Konsistenz zu erreichen.
• Einige Umgebungsfaktoren wie Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Luftqualität können die Ergebnisse der Tests beeinflussen. Wenn die Materialien bei anderen als den in der Norm angegebenen Temperaturen geprüft werden, können die Materialeigenschaften beeinträchtigt werden. Daher sollten bei der Prüfung des Materials günstige Umgebungsbedingungen beibehalten werden.
• Die Erhebung von Daten für die Materialtests ist mit einem gewissen Kosten- und Zeitaufwand verbunden. In einigen Fällen können Zeit und Budget ein großes Problem darstellen, so dass die Prüfverfahren nicht angemessen durchgeführt werden.
• Die Gewährleistung der Sicherheit ist eine entscheidende Komponente bei der Durchführung von Materialprüfungen ohne Beeinträchtigung der Prüfgenauigkeit. Einige Prüfverfahren sind mit Risiken verbunden, wenn schwere Lasten, hohe Temperaturen und eine korrosive Umgebung vorhanden sind.
• Die für die Prüfung verwendeten Geräte können Fehler aufweisen, z. B. Kalibrierungsfehler, die ungenaue Messungen zur Folge haben.

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Schlussfolgerung

Alles, was im obigen Leitfaden erklärt wird, gibt einen detaillierten Einblick in die Materialprüfung und ihre Bedeutung. Nach der Lektüre dieses Leitfadens haben Sie sicher eine Vorstellung von den verschiedenen Prüfmethoden und wichtigen Aspekten.