Mechanische Analytik
Typische Fragestellungen
- Festigkeit einer Charge von Gläsern aus einem speziellen Produktionsprozess
- Vergleich von Festigkeiten von Gläsern mit unterschiedlicher Prozessierung
- Ausfallwahrscheinlichkeit von Gläsern oder Glasprodukten bei mechanischer Belastung
- Abnahme der Festigkeit nach Klimabelastung
- Analyse der Bruchursache von Glasprodukten (monolithisch, zusammengesetzt, auch in Kombination mit anderen Materialien, z.B. Metall)
- Härte von Bulkmaterial, Steifigkeit und elastischer Anteil an Gläsern
- Härte, Steifigkeit und elastischer Anteil von Schichten auf Gläsern und anderen Materialien
- Delamination von Schichten bei mechanischer Belastung und/oder nach Klimabelastung
- Geometrische Vermessung von Löchern in Glassheets, Außenkonturen von Glasprodukten
- Und vieles mehr
Besonderheiten von Sprödmaterialien
Bei Belastung versagen Sprödmaterialien immer am kritischsten Defekt („schwächstes Glied“), ihre Festigkeit wird im Wesentlichen durch die Oberfläche bestimmt. Jede einzelne Probe zeigt deshalb einen individuellen Widerstand gegen Belastung. Um eine Aussage über die Festigkeit eines Glases mit einem spezifischen Bearbeitungs- und Herstellungszustand treffen zu können, muss eine statistische Anzahl von äquivalenten Einzelproben getestet werden. Die Einzelergebnisse werden mit Hilfe statistischer Methoden in ein Festigkeitsergebnis für die Charge „übersetzt“.
Ergänzt werden diese Prüfungen sinnvoll mit anschließender bruchanalytischer Untersuchung, durch die die Position der Bruchausgänge und – im besten Fall – auch die bruchauslösende Ursache ermittelt wird.
Interpretiert von Experten mit jahrelanger Erfahrung können aus der Kombination von Festigkeitstest und Bruchanalyse umfangreiche Aussagen z.B. über mögliche Vorschädigungen in einer Produktionslinie oder beim Handling getroffen werden.
Fraktographie (Bruchanalyse) ist auch für Einzelproben eine wissenschaftlich fundierte Methode um Ursachen eines Bruchs zu ermitteln und Hinweise darauf zu bekommen, an welcher Stelle im Prozess (Herstellung, Transport, andere Prozessierung) ein bruchauslösender Defekt entstanden ist.
Auch bei der Bestimmung von mechanischen Kenngrößen wie Härte (Vickers, Knoop, Universalhärte), plastisch/elastischen Parametern (Steifigkeit, elastischer Anteil) sowie bei der Reaktion auf Kratzereignisse verhalten sich Sprödmaterialien anders als duktile Materialien. Rissausbildung und Rissfortschritt beeinflussen die Messergebnisse. Eingebrachte Spannungen durch das Indentieren oder Kratzen werden gespeichert und lösen sich durch Rissbildung wieder. Dabei ist die Umgebungsfeuchte ein bestimmender Faktor.
Methoden im Detail
Festigkeitsprüfung mit Universalprüfmaschinen
Verfahren
Für spezielle Aufgabenstellungen und Probenformate außerhalb der Normen entwickeln wir Festigkeitsprüfmethoden angepasst an die Aufgabenstellung. Dies beinhaltet die genaue Aufnahme der Fragestellung, die Erarbeitung eines Methodenvorschlags, die Anfertigung der benötigten Probenaufnahmen, die Erstellung eines Prüfablaufs auf der Maschine, die Prüfung, Ergebnisauswertung, Interpretation und Erstellung eines Prüfberichts. Viele Probenformate können angelehnt an die Normen im Rahmen der Akkreditierung geprüft werden. Bitte sprechen Sie uns zur Klärung an.Anwendungen
- Doppelringprüfung nach ISO 1288-5
- 3-Pkt-, 4-Pkt-Prüfung nach DIN EN 843-1
- Berstdruckprüfung nach ISO 7458
- Zug- und Druckprüfungen an Sprödmaterialien, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen mittels Universalprüfmaschinen
Fraktographie (Bruchanalyse)
Verfahren
Bei der Fraktographie werden Bruchflächen oder gebrochene Bauteile analysiert, um die Ursachen und Mechanismen des Bruchs zu verstehen. Daraus kann ermittelt werden, an welcher Stelle im Prozess (Herstellung, Transport, andere Prozessierung) ein bruchauslösender Defekt entstanden ist. Auch in Kombination mit Festigkeitsprüfungen treffen unsere Experten valide Aussagen zu z.B. möglichen Vorschädigungen in einer Produktionslinie oder beim Handling.Anwendungen
- Bruchursachenanalyse an Teilen aus Glas, Glaskeramik, Keramik und (sprödbrechendem) Kunststoff nach DIN EN 843-6 und ASTM C1256
Mechanische Kenngrößen
Verfahren
Mechanische Kenngrößen wie Härte (Vickers, Knoop, Universalhärte) und plastisch/elastische Parameter (Steifigkeit, elastischer Anteil) und die Reaktion auf Kratzereignisse werden mittels Eindringmessungen bestimmt. Die Bedeutung dieser Kenngrößen wird durch unsere Spezialisten interpretiert und für den Anwendungsfall ausgelegt.Anwendungen
- KIc von Gläsern und Glaskeramiken nach der Brückenmethode (ASTM C 1421, SEPB)
- Mikroindenter: Vickershärte, Knoophärte, Universalhärte (Martenshärte), Steifigkeit, elastischer Anteil, Rissentstehung (crack initiation load) an Bulkmaterial
- Nanoindenter: Universalhärte (Martenshärte), Steifigkeit, elastischer Anteil an Schichten
- Kratzverhalten an Bulkmaterialien, Delamination von Schichten
Geometrische Vermessung
Verfahren
Bei der geometrischen Vermessung mittels Koordinatenmessmaschine werden die geometrischen Eigenschaften von Objekten präzise bestimmt. Dies erfolgt durch die Messung von Koordinatenpunkten auf der Oberfläche eines Objekts, berührend oder berührungslos. Dazu werden auch für komplexe Bauteile mit schwierigen Oberflächen eigene Messstrategien entwickelt.Anwendungen
- Vermessung von Mikrostrukturen in Glas-Wafern
- Vermessung der Außenkontur von pharmazeutischen Produkten aus Glas und Kunststoff
Unsere Methoden der mechanische Analytik
- Flächenfestigkeit: Doppelringmessung nach ISO 1288-5 (akkreditiert)
- 4-Punkt-Biegung nach DIN EN 843-1 (akkreditiert)
- 3-Punkt-Biegung nach DIN EN 843-1 (akkreditiert)
- Flächenfestigkeit mit 4-Kugel-Methode
- Zugfestigkeit (angepasst an Produkt)
- Druckfestigkeit (angepasst an Produkt)
- Berstdruckprüfung nach ISO 7458 (akkreditiert)
- Bruchanalyse an gebrochenen Teilen nach DIN EN 843-6 oder ASTM C1256 (akkreditiert)
- KIc (Bruchzähigkeit) nach DIN EN ISO 15732 oder ASTM C1421
- Vickershärte analog DIN EN ISO 6507-1 oder ASTM C1327
- Knoophärte nach DIN ISO 9385
- Martenshärte analog DIN EN ISO 14577-1
- Plattenmodul (Eindringmodul) analog DIN EN ISO 14577-1
- Elastischer Anteil eta analog DIN EN ISO 14577-1
- CIL (Crack Initiation Load)
- Kontaktwinkelmessung nach DIN EN ISO 19403-3
- Oberflächenenergie nach DIN EN ISO 19403-2
- Mikrorisstiefe
- Kratzverhalten Bulk (Belastung mit Knoop-Indenter)
- Haftfestigkeit Schichten (Belastung mit Kugel)
- Verschleißtests - Ermittlung Reibkoeffizient
- Klimalagerung
- Dimensionelle Vermessung mittels Koordinatenmessgerät
Highlights
Unsere Vorgehensweise
Unsere Experten von SCHOTT Analytics freuen sich auf Ihre Fragestellung. Gemeinsam mit Ihnen gehen wir den gesamten Weg von der ersten Anfrage bis zur erfolgreichen Beantwortung Ihrer Fragestellung, so herausfordernd diese auch sein mag.
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Ganz gleich, ob Sie innovative Produkte entwickeln oder die Einhaltung von Vorschriften in regulierten Industrien sicherstellen wollen, das Fachwissen des akkreditierten SCHOTT Labors sichert Ihren Erfolg durch messbare Spitzenleistungen.
Inge Burger