Prüfinformationen
Ein materialtest labor ist eine speziell eingerichtete Prüfeinrichtung, in der Werkstoffe, Bauteile und Halbzeuge mechanischen, chemischen, physikalischen und thermischen Untersuchungen unterzogen werden. ZHONGXI Testing betreibt ein solches Prüflabor und führt Qualitätssicherungsprüfungen sowie technische Bewertungen an metallischen Werkstoffen, Kunststoffen, Verbundwerkstoffen, Keramiken, Beschichtungen, Baustoffen und Schweißverbindungen durch. Die Anwendungsfelder umfassen unter anderem den Maschinenbau, die Automobil- und Zulieferindustrie, den Rohrleitungs- und Anlagenbau, die Luft- und Raumfahrt, den Elektroanlagenbau, die Medizintechnik sowie die Bauindustrie, in denen Materialkennwerte für Konstruktion, Fertigungsfreigabe, Schadensanalyse und Wareneingangskontrolle benötigt werden.
Der Zweck der Prüfung in einem materialtest labor besteht darin, die Werkstoffeigenschaften quantitativ zu bestimmen und mit den Vorgaben von Produktnormen, Lieferbedingungen und technischen Zeichnungen abzugleichen. Dabei kommen zerstörende Prüfverfahren wie Zugversuch, Kerbschlagbiegeversuch, Härteprüfung und Biegeversuch zum Einsatz sowie zerstörungsfreie Verfahren wie Ultraschallprüfung, Magnetpulverprüfung, Eindringprüfung und Radiografie. Ergänzend werden chemische Analysen mittels Spektrometrie, metallografische Gefügeuntersuchungen mit Licht- und Rasterelektronenmikroskopie, Korrosionsprüfungen in Salzsprühkammern sowie thermische Analysen wie DSC, TGA und Thermoschockversuche durchgeführt, um ein vollständiges Werkstoffbild zu erhalten.
Der typische Ablauf einer Prüfung im materialtest labor beginnt mit der Probennahme und der eindeutigen Kennzeichnung des Prüflings, gefolgt von der Probenvorbereitung durch Sägen, Drehen, Schleifen und Polieren gemäß den geometrischen Vorgaben der jeweiligen Prüfverfahren. Anschließend werden die Messungen unter klimatisierten Bedingungen bei 23 °C ± 5 K und definierter relativer Feuchte durchgeführt, um vergleichbare und reproduzierbare Messwerte zu erhalten. Die Kernparameter umfassen Zugfestigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung, Härtewerte nach Rockwell, Vickers oder Brinell, Dichte, Schichtdicke, chemische Zusammensetzung, Kerbschlagarbeit, Gefügezustand sowie Oberflächendefekte. Die Messdaten werden ausgewertet, gegen die spezifizierten Grenzwerte bewertet und in einem strukturierten Prüfbericht dokumentiert, der Messbedingungen, Prüfparameter, Einzelwerte und Bewertungsergebnisse enthält.
Zu den technischen Besonderheiten eines materialtest labor zählt die Kalibrierung und regelmäßige Zwischenprüfung der Prüfmittel, etwa die Kraftanzeige von Universalprüfmaschinen mit Klasse-1-Genauigkeit, die Verifizierung von Härteprüfgeräten mit Referenzblöcken sowie die Tiefenmessung von Schichten mit kalibrierten Mikroskopen oder Wirbelstromgeräten. Die Probenlagerung erfolgt getrennt nach Werkstoffgruppen und Auftragsnummern, sodass eine Verwechslung ausgeschlossen ist. Für zeitabhängige Prüfungen wie Zeitstandversuche, Spannungsrisskorrosionsversuche oder Klimawechseltests stehen Prüfkammern mit programmierbaren Temperatur- und Feuchteprofilen von -70 °C bis +180 °C zur Verfügung, in denen Prüflinge über mehrere hundert bis mehrere tausend Stunden belastet werden können.
Prüfungsumfang
- Streckgrenze Re und Dehngrenze Rp0,2: Diese Werte definieren das Einsetzen der plastischen Verformung und sind für Bauteile ohne zulässige bleibende Verformung entscheidend.
- Bruchdehnung A und Einschnürung Z: Diese Kennwerte beschreiben das Verformungsvermögen bis zum Bruch und zeigen Versprödungsneigungen des Gefüges an.
- Kerbschlagarbeit KV: Sie bewertet die Zähigkeit bei schlagartiger Belastung und deckt Sprödbrüche bei Tieftemperatur auf.
- Härte nach Brinell HBW: Sie eignet sich für weiche bis mittelharte Werkstoffe und grobkörnige Gefüge wie Gusseisen und dient der schnellen Sortenkontrolle.
- Härte nach Vickers HV: Mit ihrem kleinen Eindruck ermöglicht sie die Prüfung dünner Schichten, Randzonen und einzelner Gefügebestandteile.
- Härte nach Rockwell HRC und HRB: Dieses schnelle Verfahren wird für gehärtete Stähle, Werkzeuge und wärmebehandelte Bauteile eingesetzt.
- Mikrohärte HV0,1 und HV0,05: Sie miszt die Härte einzelner Gefügephasen, Aufschweißungen und Einbrandzonen von Schweißnähten.
- Härtetiefe CHD und NHT: Diese Prüfung ermittelt den wärmebeeinflussten Randbereich einsatzgehärteter oder induktionsgehärteter Teile.
- Biegefestigkeit: Sie ist die maßgebliche Kenngröße spröder Werkstoffe wie Keramik, Hartmetall und feuerfester Steine im Drei- und Vierpunktversuch.
- Schichtdicke: Sie bestimmt Korrosionsschutzwirkung und Passfähigkeit von Verzinkungen, Lacken und Eloxalschichten.
- Haftfestigkeit: Sie prüft mittels Abreißversuch die Adhäsion von Beschichtungen am Substrat und verhindert Schichtabplatzer im Einsatz.
- Dichte: Sie dient der Identifikation von Legierungen, der Porositätsbewertung von Gussstücken und der Qualität von Sinterteilen.
- Chemische Zusammensetzung: Die Elementgehalte wie C, Si, Mn, Cr, Ni und Mo legen Werkstoffgüte und Verarbeitbarkeit fest.
- Kohlenstoffgehalt und Kohlenstoffäquivalent: Sie beeinflussen Schweißeignung und Härtbarkeit von Stählen und werden vor Schweißarbeiten geprüft.
- Gefügeausbildung: Korngröße, Phasenverteilung und Seigerungen werden metallografisch bewertet, um Wärmebehandlungsfehler zu erkennen.
- Graphitform bei Gusseisen: Die Unterscheidung von Lamellen-, Vermikular- und Kugelgraphit bestimmt Festigkeit und Dämpfungsverhalten.
- Einschlüsse und Seigerungen: Nichtmetallische Einschlüsse wie Sulfide und Oxide werden klassifiziert, da sie Anrisse und Ermüdungsbrüche auslösen.
- Korrosionsbeständigkeit im Salzsprühtest: Diese Prüfung simuliert Meeresatmosphäre und bewertet Schutzschichten über 24 bis 1000 Stunden.
- Spannungsrisskorrosionsverhalten: An gezogenen Proben in Prüflösung wird die Anfälligkeit für Rissbildung unter gleichzeitiger mechanischer und chemischer Beanspruchung geprüft.
- Ermüdungsfestigkeit im Umlaufbiegeversuch: Sie liefert Wöhlerlinien für dynamisch belastete Wellen, Achsen und Federn.
- Schmelzindex MFR: Bei Thermoplasten kontrolliert er die Verarbeitbarkeit und erkennt Materialermüdung bei Rezyklaten.
- Glasübergangstemperatur Tg: Sie markiert den Übergang von sprödem zu duktilem Verhalten amorpher Kunststoffe und Verbundmatrizen.
- Wärmeausdehnungskoeffizient: Er ist für Passungen und Verbunde aus unterschiedlichen Werkstoffen konstruktiv relevant.
- Wärmeleitfähigkeit: Bei Dämmstoffen, Wärmetauschern und Elektronikbauteilen steuert sie die Funktionsfähigkeit des Bauteils.
- Feuchteaufnahme: Sie bewertet die Wasseraufnahme von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen und deren Auswirkung auf mechanische Kennwerte.
- Flammverhalten und Entflammbarkeit: Diese Prüfung klassifiziert Kunststoffe für Elektro- und Bahnanwendungen nach Brenndauer und Tropfenbildung.
- Elektrische Leitfähigkeit: Sie ist für Kupferwerkstoffe, Kontaktraupen und leitfähige Beschichtungen.
- Restaustenitgehalt: Durch Röntgenbeugung quantifiziert, beeinflusst er Maßhaltigkeit und Verschleißfestigkeit gehärteter Bauteile.
- Poren- und Einschlussgrad von Schweißnähten: Die Bewertung von Bindungsfehlern, Rissen und Schlackeneinschlüssen sichert die Schweißnahtgüte.
Häufig gestellte Fragen
Wie lange dauert eine Prüfung im materialtest labor?
Die Bearbeitungszeit im materialtest labor beträgt in der Regel 7 bis 15 Arbeitstage. Standardprüfungen wie Zugversuch, Härteprüfung und spektrometrische Analyse sind häufig innerhalb von 3 bis 5 Arbeitstage abgeschlossen. Zeitintensive Verfahren wie Salzsprühnebelprüfung über 480 oder 1000 Stunden, Zeitstandversuche bei erhöhter Temperatur, Klimawechselprüfung mit mehreren hundert Zyklen sowie Ermüdungsversuche mit mehr als einer Million Lastspielen verlängern die Durchlaufzeit entsprechend, da die Belastungsdauer physikalisch nicht verkürzt werden kann. Der genaue Termin wird nach Eingang der Probe und Festlegung des Präfumfangs schriftlich bestätigt.
Was kostet eine Prüfung im materialtest labor?
Die Kosten werden durch die Anzahl und Art der Prüfpositionen bestimmt. Ein einzelner Zugversuch mit Probenbearbeitung, eine Härtemessung oder eine spektrometrische Sortenbestimmung liegen im unteren Preissegment, während metallografische Gefügeuntersuchungen mit REM-Analyse, Zeitstandversuche und langzeitige Korrosionsprüfungen wegen des höheren Geräte- und Personalaufwands höher einzustufen sind. Für die Erstellung eines verbindlichen Angebots kann die Prüfpositionenliste an die Ingenieure übermittelt werden, die nach Prüfung der technischen Rahmenbedingungen einen detaillierten Kostenvoranschlag mit Einzelpositionen ausarbeiten.
Welche Prüfpositionen umfasst eine Prüfung im materialtest labor und wie viel Probenmaterial wird benötigt?
Der Prüfumfang richtet sich nach der Werkstoffgruppe und den anzuwendenden Liefernormen. Für Baustähle umfasst der typische Umfang Zugversuch, Härteprüfung, Kerbschlagarbeit und chemische Analyse; für nichtrostende Stähle kommen Korrosionsprüfungen hinzu, für Kunststoffe DSC-Analyse, Dichtebestimmung und Flammschutzprüfung, für Verbundwerkstoffe Fasergehaltsbestimmung und Interlaminarscherfestigkeit. An Probenmaterial werden je nach Prüfumfang üblicherweise 100 g bis 500 g benötigt; für die Entnahme von Zugproben aus Blechen sind Zuschnitte von etwa 300 mm × 60 mm, für Guss- und Schmiedeteile eine ausreichende Wanddicke von mindestens 12 mm vorzusehen. Zerstörende Prüfungen erfordern Ersatzmaterial, wenn das Bauteil weiterhin genutzt werden soll.
Können mehrere Werkstoffe in einem gemeinsamen Prüfauftrag zusammengefasst werden?
Ja, mehrere Werkstoffproben können in einem Auftrag gebündelt werden, sofern jede Probe eindeutig gekennzeichnet ist und die zugehörige Prüfpositionenliste zugeordnet werden kann. Die Bündelung ist sinnvoll, wenn gleiche Prüfverfahren wie Härteprüfung oder Spektrometrie an unterschiedlichen Sorten durchgeführt werden, da gemeinsame Rüstzeiten die Durchlaufzeit verkürzen können. Proben mit kontaminierenden Rückständen wie Ölen, Farben oder Korrosionsschutzmitteln werden vor Prüfbeginn gereinigt; ein Bericht pro Probenlose mit tabellarischer Gegenüberstellung der Kennwerte ist möglich.
Zusammenfassung
Das materialtest labor von ZHONGXI Testing deckt mechanisch-technologische, chemische, metallografische, korrosive und thermische Prüfungen an Metallen, Kunststoffen, Verbundwerkstoffen, Keramiken, Beschichtungen und Baustoffen ab. Der Leistungsumfang reicht von einzelnen Kennwertbestimmungen wie Zugfestigkeit, Härte und Schichtdicke bis zu komplexen Bewertungen inklusive Gefügeanalyse, Ermüdungsprüfung und Langzeitkorrosionsprüfung.
Die Bearbeitungszeit beträgt je nach Prüfaufwand 7 bis 15 Arbeitstage, wobei Langzeitprüfungen wie Salzsprühnebelprüfung und Zeitstandversuche entsprechend länger dauern. Angebote und Prüfpläne werden nach Prüfung der Probenunterlagen individuell erstellt.