Industrielle Ermüdungsanalyse: die Ursache eines Bruchs im Labor identifizieren

Ein Bruch eines Bauteils kann einen Produktionsstopp, ein Qualitätsrisiko, eine Lieferanten-Nichtkonformität oder einen Ausfall im Einsatz nach sich ziehen. In diesem Zusammenhang ermöglicht eine Ermüdungsanalyse, das Bruchgeschehen zu rekonstruieren, den Anriss zu lokalisieren, die Ausbreitungsmechanismen zu identifizieren und eine zyklische Beanspruchung von einem Stoß, einer Überlast, einem Werkstofffehler oder einer Wechselwirkung mit der Umgebung zu unterscheiden. Dieser Ansatz lässt sich auf zahlreiche Werkstoffgruppen anwenden: Metalle, Legierungen, Polymere, Elastomere und Verbundwerkstoffe. Er hilft Industrieunternehmen, ihre Werkstoffauswahl abzusichern, einen Prozess zu validieren, ein gebrochenes Bauteil mit einem intakten Bauteil zu vergleichen und Korrekturmaßnahmen gezielt auszurichten.

Die Untersuchungen betreffen wiederkehrende Brüche, vorzeitige Brüche, Rissbildungen, Oberflächenfehler, Verluste der mechanischen Leistungsfähigkeit, Korrosionsphänomene oder Abweichungen zwischen mehreren Bezugsquellen. Die Herausforderung kann mit der Produktion, der Lieferantenqualifizierung, dem Feldausfall, einem Qualitätsstreitfall oder einem F&E-Programm zusammenhängen.

Bei metallischen Werkstoffen stützt sich die Expertise auf die Beobachtung der Bruchfläche mit Stereolupe und MEB-EDX, die Analyse der chemischen Zusammensetzung, die Messung der Vickers-, Brinell- oder Rockwell-Härte sowie die metallografische Untersuchung unter dem Lichtmikroskop. Je nach Bedarf können Techniken wie ICP, Elementaranalyse C/S, N/O, H oder Oberflächenanalysen eingesetzt werden, um die Legierung zu überprüfen, oxidierende Elemente zu suchen oder eine Korrosion zu charakterisieren.

Eine spezialisierte Expertise macht aus einem beobachteten Bruch einen fundierten technischen Befund. Das erwartete Ergebnis ist nicht nur eine Beobachtung, sondern ein Verständnis des Ausfallmechanismus, eine Priorisierung der wahrscheinlichen Ursachen und nützliche Erkenntnisse, um ein Design, einen Prozess, eine Werkstoffwahl oder eine Einsatzbedingung zu korrigieren.

Das Labor unterstützt Industrieunternehmen bei der Analyse von Bruchflächen und der Charakterisierung von Ausfallursachen. Der Ansatz kombiniert fraktografische Beobachtung, Zusammensetzungsprüfung, Gefügeuntersuchung, Härtemessungen und die Suche nach äußeren Einflüssen, die Korrosion, Versprödung oder mechanische Schädigung begünstigen können. Diese Expertise ermöglicht es, einen spröden, duktilen oder ermüdungsbedingten Bruch zu bewerten, eine Werkstoff- oder Oberflächen-Nichtkonformität aufzuzeigen und Zusammenhänge zwischen dem Zustand des Bauteils, seiner Umgebung und seiner Beanspruchungshistorie herzustellen.

Die Analyse ermöglicht es, einen spröden, duktilen oder ermüdungsbedingten Bruch zu identifizieren, einen Werkstofffehler, eine Behandlungsanomalie, eine ungeeignete Legierung, eine mikrostrukturelle Inhomogenität, einen Einschluss, einen Beschichtungsfehler, Verschleiß durch Reibung, einen an der Oberfläche entstandenen Riss oder die Wirkung eines korrosiven Mediums aufzuzeigen. Um bestimmte Fälle weiter zu vertiefen, können ergänzende Untersuchungen wie das Labor Analyse Meb, die Analyse Inclusion Laboratoire oder das Labor Analyses Met herangezogen werden.

Bei Polymeren, Elastomeren und Verbundwerkstoffen kann die Untersuchung IR-Mikroskopie, FTIR-ATR, DSC, TGA, Py-GC/MS, GPC/SEC, NMR, MEB-EDX und rheologische Analysen kombinieren, um den Werkstoff, Additive, Füllstoffe, den Vernetzungsgrad, die Kristallinität oder Alterungsmarker zu identifizieren. Bei einem Bruch im Zusammenhang mit thermischem Verhalten oder Alterung kann eine Analyse De Polymeres Par Atg En Laboratoire die Expertise sinnvoll ergänzen.

Der Vorteil eines Labors mit bereichsübergreifender Expertise in Werkstoffen, Oberflächen und analytischer Chemie besteht darin, die an der Bruchzone beobachteten Hinweise mit ihrer tatsächlichen Ursache zu verknüpfen: mechanische Ermüdung, Korrosion, äußere Verunreinigung, Behandlungsfehler, Zusammensetzungsabweichung oder Oberflächenfehler. Dieser Ansatz kann bei Bedarf auch durch Prüf- oder Charakterisierungsreferenzen wie das Laboratoire Analyse Iso 21392 ergänzt werden, wenn der Projektkontext dies erfordert.

Um die Expertise zu starten, empfiehlt es sich, das gebrochene Teil, wenn möglich ein ungebrochenes Referenzteil, die Einsatzbedingungen, die Schadenshistorie, die bekannten mechanischen Belastungen, die Einsatzumgebung sowie alle verfügbaren Werkstoffspezifikationen zu übermitteln. Auf dieser Grundlage definiert das Labor eine passende Analyiestrategie entsprechend dem Dringlichkeitsgrad, der Kritikalität der Anwendung und dem betroffenen Material.