Industrielle Verschleißanalyse: die Ursache von Defekten im Labor identifizieren

Ein industrieller Verschleiß kann sich in Leistungseinbußen, Produktionsstillständen, Nichtkonformitäten oder vorzeitigen Ausfällen äußern. Wenn ein Bauteil Oberflächenfehler wie Oberflächenkorrosion, lokale Korrosion, Rissbildung, Riefen, Haftungsverlust der Beschichtung oder einen Bruch aufweist, ist es entscheidend, die Verschleißursache genau zu bestimmen. Es geht nicht nur darum, die Schädigung festzustellen, sondern auch den Mechanismus dahinter zu rekonstruieren: Reibung, Ermüdung, korrosive Umgebung, Materialfehler, ungeeignete Oberflächenbehandlung oder äußere Verschmutzung. Die im Labor durchgeführte Verschleißanalyse ermöglicht es, die Ursachen objektiv zu belegen und Korrekturmaßnahmen gezielt abzuleiten.

Die Analyse kann Oberflächenunregelmäßigkeiten, Mikrorisse, Riefen, eine ungewöhnliche Rauheit, Reibspuren, Haftungsverluste, lokalen Verschleiß oder einen Verlust der Beschichtungsdicke aufzeigen. Die Untersuchung der Oberflächentopografie hilft dabei, den Schweregrad der Schädigung zu bewerten und die Konformität der an dem Bauteil angewandten Behandlung zu überprüfen.

Die Untersuchungen stützen sich insbesondere auf SEM-EDX, um die Morphologie zu beobachten und eine semiquantitative Elementidentifizierung zu erhalten, auf das optische Mikroskop für metallografische Untersuchungen, auf das Härteprüfgerät für Vickers-, Brinell- oder Rockwell-Härtemessungen sowie auf ICP und Elementaranalysatoren, um die Zusammensetzung des Metallbauteils zu überprüfen. Oberflächenchemische Analysen mittels XPS können die Untersuchung ergänzen, wenn die Grenzfläche oder die Beschichtung betroffen ist.

Die Beauftragung eines spezialisierten Labors ermöglicht es, über eine bloße Sichtprüfung hinauszugehen. Eine strukturierte Verschleißanalyse liefert eine fundierte Diagnose zum Ausfallmechanismus, zur Entstehungszone, zu verstärkenden Faktoren und zur Konformität des Werkstoffs oder der Beschichtung. Dieser Ansatz reduziert Annahmen, erleichtert die Entscheidungsfindung und hilft dabei, gezielte Korrekturmaßnahmen am Prozess, am Werkstoff oder an den Einsatzbedingungen festzulegen.

Das Labor setzt einen multitechnischen Ansatz ein, um visuelle, topografische, metallografische und chemische Beobachtungen miteinander zu verknüpfen. Dieses Vorgehen ermöglicht die Untersuchung des Bruchbilds, der Mikrostruktur, der Härte, der Elementzusammensetzung, des Oberflächenzustands und der Korrosionsbeständigkeit. Je nach Bedarf können die Untersuchungen eine Beobachtung im Labor Analyse Meb, Prüfungen im Labor Analysen Met, Untersuchungen von Einschlüssen mittels Analyse Inclusion Laboratoire oder auch spezifische Konformitätsprüfungen umfassen. Ziel ist es, das Phänomen zu qualifizieren, den Entstehungsort der Schädigung zu lokalisieren und verwertbare Ergebnisse für Produktion, Qualität und F&E bereitzustellen.

Wenn ein Bauteil gebrochen oder korrodiert ist, zielt die Analyse darauf ab, festzustellen, ob der Bruch spröde, duktil oder ermüdungsbedingt ist, den Entstehungsort zu lokalisieren und die Ausbreitung nachzuvollziehen. Der Vergleich zwischen intakter und geschädigter Zone kann Unterschiede in Härte, Mikrostruktur oder Zusammensetzung offenlegen. Oxidationsmittel, korrosive Stoffe oder äußere Verunreinigungen können ebenfalls untersucht werden, um die Unverträglichkeit zwischen dem Bauteil und seiner Einsatzumgebung zu bewerten.

Bei Korrosionsproblemen oder Fragen zur Werkstoffbeständigkeit können elektrochemische Prüfungen eingesetzt werden: Leerlaufpotential OCV, Korrosionsrate LSV, elektrochemische Impedanz EIS und Untersuchung der galvanischen Kopplung. Beschleunigte Alterungsprüfungen und Salzsprühnebeltests ermöglichen die Bewertung der Beständigkeit unter Belastungsbedingungen. Je nach Fall können ergänzende Analysen wie Röntgendiffraktometrie oder Prüfungen nach technischen Referenznormen, zum Beispiel Labor Analyse Iso 21392, sinnvoll sein.

Die Analyseergebnisse sind nützlich, um eine Nichtkonformität zu beheben, einen technischen Streitfall zu klären, ein Bauteil vor der Wiederaufnahme der Produktion abzusichern oder eine Werkstoffauswahl in der F&E-Phase zu validieren. Sie ermöglichen es außerdem, Korrosions- und Verschleißphänomene vor der Industrialisierung vorherzusehen.

Zum Start sollten Sie den Einsatzkontext des Bauteils, die Belastungsbedingungen, die beobachteten Symptome, die Anforderungen an die Konformität und, wenn möglich, ein intaktes Referenzbauteil übermitteln. Anschließend definiert das Labor eine geeignete Prüfstrategie: Begutachtung, metallografischer Schliff, Härtemessung, chemische Analysen, Oberflächencharakterisierung oder Korrosionsprüfungen. Dieses schrittweise Vorgehen ermöglicht es, die ersten Fragen schnell zu beantworten und bei Bedarf weiter in die Tiefe zu gehen.