Werkstoffcharakterisierung

Auf der Grundlage von Zug- und Druckversuchen an Flachproben, Probestäben bzw. Stauchproben können Umformkennwerte sowie Umformcharakteristiken im Temperaturbereich zwischen -198 °C bis 1000 °C und im Dehnratenbereich von 0,00001 s^-1 bis 1000 s^-1 ermittelt werden:

• Elastische Kennwerte (E-Modul, Poisson-Zahl)
• Plastische Kennwerte (Gleichmaßdehnung, Verfestigungsexponent n, Bruchdehnung)
• Festigkeitskenngrößen (Streckgrenze, Zugfestigkeit)
• Spannungs-Dehnungs-Diagramme
• Anisotropiekennwerte (r-Werte)
• Fließkurven

Die Dehngeschwindigkeiten während des Versuches können durch eine optische ortsauflösende Dehnungsmessung gesteuert werde. Zur exakten Ermittlung des Fließbeginns wird die berührungslos durch eine Thermokamera detektierbare Temperaturänderung (Joule-Thomson-Effekt) ausgenutzt.

Mit speziell entwickelten Prüfaufbauten können darüber hinaus mechanisch technologische Kennwerte bestimmt werden:

• FLC (temperaturabhängig)
• Reibkoeefizienten (temperaturabhängig)

Mehrwerte

• Bereitstellung von realitätsnahen Kennwerten für die FE-Simulation
• Beschreibung des Umformvermögens von Werkstoffen und Werkstoffverbunden
• Berücksichtigung von Phänomenen (Rückfederung, Bauschingereffekt….)
• Validierung der Ergebnisse der FE-Simulation

Zur Ermittlung von thermisch-physikalischen Werkstoffkennwerten stehen am Fraunhofer IWU eine Vielzahl von Prüfeinrichtungen zur Verfügung, die letztendlich der Berechnung der Wärmeleitfähigkeit nach Lambda(T) = a(T)  cp(T)  rho(T) dienen. Mit den vorhandenen Prüfeinrichtungen können diese prozessabhängig für eine thermomechanisch gekoppelte Simulation gewonnen werden.

Mehrwerte

• Bereitstellung von realitätsnahen Kennwerten für die FE-Simulation
• Validierung der Ergebnisse der FE-Simulation

Zur Untersuchung von Eigenspannungen und zur Restaustenitbestimmung wird die Röntgendiffraktion eingesetzt. Sie ist hervorragend geeignet für ferritische Stähle und grundsätzlich anwendbar auf allen kristallinen Materialien. Als Besonderheit benötigt die Röntgendiffraktion kein eigenspannungsfreies Probestück zur Kalibration; es stellt ein absolutes Messverfahren dar.

Wir bieten Ihnen die Herstellung und Präparation von metallografischen Schliffproben zur Beurteilung von Makro- und Mikrogefüge, zur Härteprüfung sowie zur Ermittlung der Schnittflächenkenngrößen an. 

Die Härtebestimmung an Werkstücken und Bauteilen kann mit verschiedenen Härteprüfverfahren mit statischer Krafteinwirkung erfolgen. In Abhängigkeit vom zu prüfenden Werkstoff werden Härtewerte nach Brinell, Vickers, Rockwell oder Knoop im Mikro- und Kleinlastbereich bestimmt. Darüber hinaus können Härteverläufe und Härtekartografieen aufgenommen sowie Umwertungen von Härtewerten vorgenommen werden.

Unser metallografisches Repertoire umfasst sowohl die Analyse des Werkstoffgefüges hinsichtlich Gefügebestandteile, Gefügeumwandlung und Gefügefehler als auch spezifische Makrogefügeuntersuchungen an Bruch- oder Ätzflächen, wie beispielsweise die Untersuchung von Schadensfällen an Bauteilen oder die Darstellung von Faserverläufen in umgeformten Werkstücken. Die Schliffpräparation von verschiedensten Werkstoffen erfolgt mit speziell abgestimmten Kalteinbettmaterialien für die verschiedensten Anwendungsfälle. Zur Visualisierung der Schliffbilder kommen moderne Stereo- bzw. Auflichtmikroskope zum Einsatz. Für die Auswertung steht die Bildverarbeitungs- und Archivierungsdatenbank Olympus Stream Motion zur Verfügung. Diese ermöglicht:

• die Vermessung von Blechdickenverläufen und Schichtaufbauten
• die Bestimmung von Phasenanteilen in mehrphasigen Gefügen
• die Partikelgrößenbestimmung
• Tiefenschärfeaufnahme mit Profilvermessung und 3D-Darstellung
• Panoramabildaufnahmen
• die Korngrößenbestimmung nach ASTM / DIN EN ISO 643
• die Verschleißbegutachtung sowie
• sonstige geometrische Vermessungen