Festigkeit, Härte, Verschleiß und Bruchanalyse (Fraktographie)

Der Schwerpunkt unserer Aktivitäten liegt auf der Bestimmung mechanischer Kenngrößen von Produkten aus Sprödmaterialien (Glas, Glaskeramik, Keramik) und deren Verbunde, sowie auf Prognosen zur Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Neben standardisierten Belastungsprüfungen werden auch anwendungs-spezifische Testmethoden entwickelt und validiert.

Die ermittelten Festigkeitswerte in Verbindung mit einer genauen Bruchanalyse (Bruchausgangsposition, Bruchauslöser) sind eine verlässliche Grundlage für stetige Verbesserungen und Problemlösungen in Produktionsprozessen und bei der Entwicklung neuer Produkte.

Unsere Leistungen:
  • Experimentelle Festigkeitsmessung (standardisiert und anwendungsbezogen) incl.
    » Statistische Analysen von Festigkeitsergebnissen
    » Abschätzung von Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Produkten
  • Bruchanalyse (Fraktographie)
  • Eindruckmessungen zur Ermittlung von Härte, Steifheit und Elastizität von Sprödmaterialien und Beschichtungen
  • Ermittlung von Kratzbeständigkeit, Abrieb und Verschleiß von Oberflächen bei mechanischer Belastung
  • Ermittlung der Schichthaftung auf festen Oberflächen
  • Prüfung der Benetzbarkeit und Funktionalität von festen Oberflächen und Pulvern (Oberflächen-energie, Kontaktwinkel), Messung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten
  • Verlässliche Messergebnisse durch akkreditierte Methoden nach DIN EN ISO 17025
Beispiel 1: Biegefestigkeit nach Norm
Bestimmung der Flächenfestigkeit von Glas und Glaskeramiken nach DIN EN ISO 1288-5 (Doppelringversuch).

Die ermittelten Bruchspannungen werden statistisch ausgewertet und erlauben Rückschlüsse auf festigkeitsrelevante Einflüsse in Produktions-, Bearbeitungs- und Handlingsprozessen.
Beispiel 2: Biegefestigkeit von ultradünnem Glas
Bestimmung der Flächenfestigkeit von Dünnstgläsern mit spezieller, anwendungsorientierter Methodik. Aus der Position des Bruchausgangs wird mittels simulatorischer Berechnungen die Bruchspannung für jedes Einzelteil ermittelt. Die weitere Auswertung erfolgt wie bei Standard-methoden mittels Anpassung an statistische Verteilungen (üblicherweise nach Weibull).
Beispiel 3: Bruchanalyse (Fraktographie)
Analyse von Bruchereignissen bei Glas und Keramik, auch als wissenschaftlich fundiertes Gutachten im Rahmen von Gewährleistungs- und Haftungsansprüchen (Bild: NiS-Einschluss in Kalk-Natron Glas der zur Zerstörung der Glasscheibe führte)
Beispiel 4: Eindringmessung
Eindringmessungen zur Bestimmung der Härte (Knoop, Vickers, Martens) und elasto-plastischer Eigenschaften (Steifheit, Elastizität) von Glas, Glaskeramiken und Keramik.
Beispiel 5: Haftfestigkeit und Verschleiß
Quantitative Bestimmung der Haftungseigenschaften von Schichten durch konstante oder ansteigende Belastung; Kratzresistenz und -toleranz von Schichten und Bulkmaterialien; Bestimmung der Reibkoeffizienten.
Beispiel 6: Benetzbarkeit
Messung des Kontaktwinkels und der Oberflächenenergie von festen Oberflächen und Pulvern bei Benetzung mit unterschiedlichen Flüssigkeiten (polar, unpolar).

Analysemethoden
  • Statische Festigkeit
    • Zug-Druck (monoaxial),
    • Biegen (2 Pt., 3 Pt., 4 Pt., Doppelring, spezielle Anwendungen)
    • Berstdruck (hydrostatisch)
  • Dynamische Festigkeit
    • Kugelfalltest
    • Pendelschlagtest
    • Thermoschock
  • Statistische Analyse von Festigkeitsdaten
  • Lebensdauer
    • Klimalagerung (auch zyklisch)
    • Lagerung mit Bestrahlungsbelastung (UV, Sonnenlicht)
  • Fraktographie (Bruchanalyse)
  • Materialkenngrößen
    • Eindruckmessung (Härte: Vickers, Knoop, Martens, Eindruck-E-Modul, Eindrucksteifigkeit, Nanohärte von Schichten, Rissausbildung („Crack Initiation Load“)
    • KIc (Bruchzähigkeit) nach Single Edge Precracked Beam (SEPB)-Methode
    • n-Wert (Rissfortschritt) nach Double Cleavage Drilled Compression (DCDC)-Methode
  • Mechanische Beständigkeit
    • Abrasionstest (linear mit festem Abrasivpartner oder zirkular mit losem Abrasivkorn)
    • Kratzfestigkeit und -toleranz durch Kratzbelastung mit spitzem Indenter
    • Haftfestigkeit von Beschichtungen durch Kratzbelastung mit Kugelindenter
  • Benetzungseigenschaften
    • Kontaktwinkel und Oberflächenenergie von festen Oberflächen mittels Drop Shape Analysis
    • Oberflächenspannung von Flüssigkeiten mittels Wilhelmy-Platten-Methode

Analysemethoden
  • Festigkeitsbestimmung
  • Lebensdauerabschätzung
  • Prozessanalyse und Prozessoptimierung (Herstell- und Handlingsprozesse von Glas und Glasprodukten)
  • Mechanische Charakterisierung von Sprödmaterialien und Schichten
  • Identifizierung von Bruchursachen
  • Bestimmung der Bindungswilligkeit von Oberflächen und Flüssigkeiten mit Kontaktmedien (z.B. Reinigungszustand von Oberflächen, Funktionalität von Schichten, Verklebungsfähigkeit)

Ihr Ansprechpartner:

Inge Burger
Tel.:+49 (0)6131/66-7223
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