Labor für Bruchflächenanalyse
Möchten Sie eine Bruchflächenanalyse durchführen lassen?
FILAB, ein Labor für die Analyse von Bruchflächen, ist auf die Untersuchung von Bruchoberflächen spezialisiert, um die für Materialversagen verantwortlichen Mechanismen zu bestimmen. Dank modernster Ausrüstung, wie der Rasterelektronenmikroskopie (REM) in Kombination mit der chemischen Analyse mittels EDX-Spektroskopie, unterstützen wir Industrien bei der identifizierung der Bruchursachen ihrer Rohstoffe oder Endprodukte.
Was ist eine Bruchfläche?
Eine Bruchfläche bezeichnet die Oberfläche eines Materials, das gebrochen ist. Sie kann wertvolle Informationen über die Gründe des Bruchs und über die Eigenschaften des metallischen Werkstoffs liefern.
Metallische Werkstoffe, die in einer Vielzahl von Produkten eingesetzt werden, können im Laufe der Zeit durch Verschleiß versagen. Die Betrachtung metallografischer Schliffe und die präzise Analyse von Bruchflächen (Fraktographie) ermöglichen es, die Ursachen des Bruchs zu identifizieren.
Jeder Bruch weist eine spezifische Bruchfläche auf, die es ermöglicht, die Ursache und den Ursprung des Versagens zu bestimmen: Dies ist die Fraktographie, die Kunst der Analyse der Bruchoberfläche gebrochener Bauteile.
Die Arten von Bruchflächen
Diese Art des Bruchs geht vor dem Versagen mit einer starken plastischen Verformung einher. Beispiel: Ein Metall, das vor dem Brechen gedehnt wurde, zeigt eine duktilen Bruchfläche mit Verformungshohlräumen.
Der Bruch tritt ohne nennenswerte Verformung auf und hinterlässt einen sauberen Bruch. Beispiel: Ein Keramikteil, das plötzlich zerbricht.
Er entsteht infolge wiederholter Lastzyklen und bildet fortschreitende Risse. Beispiel: Ein Turbinenschaufel, die Vibrationen ausgesetzt ist.
Verursacht durch die chemische Zersetzung eines Werkstoffs in Kombination mit mechanischen Belastungen. Beispiel: Ein in maritimer Umgebung korrodiertes Metallrohr, das Risse bekommt.
Das Labor FILAB unterstützt Sie bei der Analyse von Bruchflächen
Seit über 30 Jahren verfügt das Labor FILAB über die Erfahrung und den Analytikpark, um Unternehmen bei der Analyse und Untersuchung von Bruchflächen an Metallbauteilen mit maßgeschneiderter Begleitung zu unterstützen.
Von der Analyse bis zur Begleitung in der F&E bietet das Labor FILAB multisektorale Expertise für Ihre unterschiedlichen Fragestellungen rund um Bruchflächen:
Unsere technischen Mittel zur Analyse einer Bruchfläche
Diese fraktographische Expertise ermöglicht es insbesondere, den Bruchursprung zu lokalisieren, seine Ausbreitung zu identifizieren und mögliche Werkstofffehler oder äußere Verunreinigungen aufzuzeigen, die die Ursache sein können. Das Labor FILAB unterstützt Sie beim Verständnis und bei der Lösung Ihrer Bruchprobleme.
Für diese Art von Leistungen setzt das Labor FILAB modernste Analysetechniken ein, wie zum Beispiel:
Unsere Expertise in der Bruchflächenanalyse umfasst die Identifizierung mikroskopischer Defekte wie Einschlüsse oder Mikrorisse, die häufig die Ursache für das Versagen von Werkstoffen sind.
Unsere Leistungen in der Schadensanalyse
Parallel zur Analyse des Bruchbildes mittels Fraktographie bietet das Labor FILAB weitere Analyseleistungen an, um metallische Werkstoffe zu charakterisieren und metallurgische Fehlfunktionen zu identifizieren:
Die Ursachen eines Verschleißphänomens an einem Werkstoff charakterisieren
Das Risiko von Verschleiß an einem Werkstoff in einer gegebenen Umgebung bewerten
Die Wirksamkeit eines Oberflächenbehandlungssystems
untersuchenDie Konformität einer Oberfläche validieren
Unsere Analyseleistungen für Metalle
Unsere Expertise in der Bruchflächenanalyse
Das Labor FILAB analysiert Bruchflächen für eine breite Palette von Werkstoffen:
- Metalle : Bruchflächen von Stahl, Aluminium, duktilen oder wärmebehandelten Metallen.
- Gläser : Identifizierung von Bruchflächen bei gehärtetem Glas oder bei Biegebruch.
- Polymere und Verbundwerkstoffe : Untersuchung von REM-Bildern polymerer Bruchflächen sowie von Charpy-Bruchflächen bei Glasfaser- oder Verbundwerkstoffen.
Beispiele industrieller Anwendungen
Unsere Expertise ermöglicht es uns, die Herausforderungen der Industrie zu beantworten:
- Brüche in Metalllegierungen: Bestimmung der Spannungen, die zu Rissen geführt haben.
- Bruchuntersuchungen in Verbundwerkstoffen: Charpy-Schlagversuche zur Optimierung ihrer Haltbarkeit.
- Untersuchung der Bruchflächen polymerer Werkstoffe: Erkennung von durch Ermüdung bedingten Schwachstellen.
Bruchflächen und Analyse metallurgischer Schäden
Bei einer Analyse metallurgischer Schäden ermöglicht die Untersuchung der Bruchfläche festzustellen, ob der Bruch auf Phänomene wie Ermüdung, Korrosion oder mechanische Überlastung zurückzuführen ist. Durch die Kombination von Techniken wie der Rasterelektronenmikroskopie (REM) und der Fraktographie identifizieren unsere Experten die Mechanismen, die dem Schaden zugrunde liegen, und helfen so, zukünftige Brüche in industriellen Prozessen zu verhindern.
Merkmale von Bruchflächen an Metallen
Diese Art des Bruchs zeichnet sich durch eine deutliche plastische Verformung vor dem Bruch aus. Wenn ein Metall wie Weichstahl duktil versagt, entstehen mikroskopische Hohlräume (Porositäten). Das Bruchbild ist oft körnig und weist Ausrissformen auf.
In diesem Fall tritt der Bruch ohne plastische Verformung auf. Dies ist typisch für Metalle, die niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind, oder für harte Werkstoffe wie Gusseisen. Die Bruchfläche ist in der Regel glänzend und glatt und weist charakteristische Merkmale wie kristalline Facetten auf.
Dieses Bruchbild tritt nach wiederholten Belastungszyklen auf, selbst wenn die angelegten Spannungen unter der Streckgrenze des Metalls liegen. Es ist durch sichtbare Ermüdungsriefen auf der Bruchfläche gekennzeichnet, die die Stadien der Rissausbreitung darstellen. Diese Art des Bruchs ist bei Metallen wie Aluminiumlegierungen, die in der Luftfahrt verwendet werden, weit verbreitet.
Diese Art des Bruchs, oft als Spannungsrisskorrosion bezeichnet, steht im Zusammenhang mit dem Zusammenwirken mechanischer Spannungen und einer korrosiven Umgebung. Sie ist durch oft feine und verzweigte Risse gekennzeichnet, mit Anzeichen chemischer Schädigung rund um den Bruchbereich. Nichtrostende Stähle in chloridhaltiger Umgebung sind ein gutes Beispiel dafür.
Jede Bruchart liefert wertvolle Informationen über die mechanischen und umweltbedingten Bedingungen, die zum Versagen des Werkstoffs geführt haben.
Eine maßgeschneiderte Begleitung
Ob Sie mit einem plötzlichen Bruch, einem fortschreitenden Riss oder Problemen mit der Werkstoffermüdung konfrontiert sind, FILAB begleitet Sie bei Ihren Projekten. Unsere Analysen tragen dazu bei, die Qualität und Sicherheit Ihrer Produkte zu gewährleisten und gleichzeitig die strengsten Industrienormen zu erfüllen. Haben Sie eine Frage oder möchten Sie eine Analyse durchführen lassen? Kontaktieren Sie unsere Experten, um ein individuelles Angebot zu erhalten.
Bruchflächenanalyse
Eine Bruchflächenanalyse, auch fraktographische Analyse genannt, ist eine im Labor für die Industrie durchgeführte Analyse, um die Ursachen von Bauteilbrüchen aus Metall zu bestimmen. Diese Methode beruht auf der visuellen Untersuchung der Bruchflächen, um die Merkmale ihres Erscheinungsbildes zu bestimmen, gefolgt von einer mikroskopischen Analyse. Innere Defekte wie Risse, Einschlüsse oder Schwachstellen können mit dieser Technik erkannt werden.
Die Bruchflächenanalyse ermöglicht es, Folgendes aufzudecken:
Die Bruchart: duktiles Bruchbild, sprödes Bruchbild oder Mischbruch
Die kritischen Bereiche: Initiierung, Ausbreitung und Endpunkt des Bruchs.
Die mechanischen oder chemischen Phänomene, die den Bruch verursacht haben
Die Ursachen eines Werkstoffbruchs
Das Bruchbild wird durch mehrere Bedingungen verursacht, wie zum Beispiel:
Warum ein Labor bei einem Metallbruch hinzuziehen?
Die Werkstoffanalyse nach einem Metallbruch ermöglicht es, die Faktoren zu verstehen, die zum Versagen der Metallstruktur beigetragen haben. So lassen sich Präventionsmaßnahmen entwickeln, um künftige Brüche zu vermeiden und die Qualität metallischer Werkstoffe zu verbessern.
Das Labor FILAB bietet hochwertige Dienstleistungen an, um die Gründe für den Metallbruch zu ermitteln (zu hohe Belastung, Korrosion, Ermüdung oder eine Kombination von Faktoren) und zu verhindern, dass er erneut auftritt.
Die Bruchflächenanalyse ist Teil unserer Expertise im Bereich metallischer Werkstoffe und metallurgischer Ausfälle.
FAQ
Das Erkennen eines Bruchbilds an einem Metallbauteil kann für Fachleute in der Industrie eine echte Herausforderung sein. Doch es ist entscheidend, Anzeichen von Ermüdung, Korrosion oder Rissen zu erkennen, die kostspielige Ausfälle verursachen können. Durch die korrekte Identifizierung des Bruchbilds können Industrieunternehmen die Ursache des Problems bestimmen und die notwendigen Maßnahmen ergreifen, um negative Folgen für die Qualität und Sicherheit von Metallbauteilen zu vermeiden.
Um den Einsatz von Metallbauteilen zuverlässiger zu machen, haben Industrieunternehmen die Möglichkeit, im Vorfeld eines Bruchs mechanische Prüfungen und chemische Analysen durchzuführen. Zu den gängigsten Analysen zählen:
- Zugversuche, Biegeversuch, Druckversuch, Ermüdungsversuch
- Korrosionsanalyse, Analyse mechanischer Legierungen
Eine Bruchbildanalyse besteht darin, die Oberflächenmerkmale der Bruchfläche zu untersuchen, um daraus die mechanischen Eigenschaften abzuleiten, die zum Bruch geführt haben. Für eine solche Analyse geht man in der Regel in drei Schritten vor. Zunächst muss die betreffende Probe so vorbereitet werden, dass sie eine Bruchfläche aufweist. Anschließend wird diese Oberfläche mithilfe eines optischen oder elektronischen Mikroskops betrachtet, um die verschiedenen Bruchzonen zu identifizieren. Schließlich werden die morphologischen und mechanischen Merkmale dieser Zonen, wie das Vorhandensein von Mikrorissen oder Verformungen, untersucht, um die zugrunde liegenden Bruchmechanismen zu verstehen.
Die Analyse der Bruchflächen ist entscheidend, um Folgendes zu:
- Die Ursachen von Ausfällen identifizieren und ihr erneutes Auftreten verhindern.
- Die Wechselwirkungen zwischen den Einsatzbedingungen (Temperatur, Druck, mechanische Belastung) und dem Werkstoffverhalten verstehen.
- Industrielle Prozesse verbessern durch die Optimierung der Werkstoffauswahl und -behandlung.
- Duktiles Bruchbild: Diese Art des Bruchs ist durch eine deutliche plastische Verformung vor dem Bruch gekennzeichnet. Wenn ein Metall wie Baustahl duktil versagt, entstehen mikroskopische Hohlräume (Poren), die zusammenwachsen und den Bruch bilden. Dieses Bruchbild ist oft körnig und weist Auszugsformen auf.
- Sprödes Bruchbild: In diesem Fall tritt der Bruch ohne plastische Verformung auf. Das ist typisch für Metalle, die niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind, oder für harte Werkstoffe wie Gusseisen. Die Bruchfläche ist in der Regel glänzend und glatt und zeigt charakteristische Muster wie kristalline Facetten.
- Ermüdungsbruchbild: Dieses Bruchbild entsteht nach wiederholten Belastungszyklen, selbst wenn die angelegten Spannungen unter der Streckgrenze des Metalls liegen. Es ist durch auf der Bruchfläche sichtbare Ermüdungsstreifen gekennzeichnet, die die einzelnen Stadien der Rissausbreitung darstellen. Diese Art des Bruchs ist bei Metallen wie Aluminiumlegierungen, die in der Luftfahrt verwendet werden, weit verbreitet.
- Korrosionsbruchbild: Diese Art des Bruchs, oft als Spannungsrisskorrosion bezeichnet, steht im Zusammenhang mit dem Zusammenspiel mechanischer Spannungen und einer korrosiven Umgebung. Sie ist durch oft feine, verzweigte Risse sowie Anzeichen chemischer Schädigung rund um die Bruchzone gekennzeichnet. Nichtrostende Stähle in chloridhaltiger Umgebung sind ein gutes Beispiel dafür.
Jede Bruchart liefert wertvolle Informationen über die mechanischen und umweltbedingten Bedingungen, die zum Versagen des Werkstoffs geführt haben.
Ein Schraubenbruchbild liefert Hinweise darauf, wie eine Schraube gebrochen ist. Dazu können Ermüdungsbrüche, plötzliche Brüche infolge übermäßiger Belastung oder Versagensarten durch Korrosion gehören.
Bei Aluminium können Bruchbilder zwischen duktil (starke Verformung vor dem Bruch) und spröde (sauberer und schneller Bruch, typisch bei niedrigen Temperaturen oder bei Ermüdung) variieren.
Das Torsionsbruchbild zeigt in der Regel einen schraubenförmigen Bruch mit Streifen oder spiralförmigen Rissen infolge einer übermäßigen Torsionsbewegung.
Ein spröder Bruch tritt mit wenig oder gar keiner plastischen Verformung auf und hinterlässt eine glatte, glänzende Bruchfläche, während ein duktiler Bruch deutliche Verformungsanzeichen vor dem Bruch zeigt und eine körnige Bruchfläche aufweist.
Dieses Bruchbild bildet sich allmählich unter wiederholten Belastungszyklen. Es ist oft durch Ermüdungsstreifen gekennzeichnet, die die einzelnen Stadien des Rissfortschritts vor dem endgültigen Bruch darstellen.
