Mechanische Prüfung

Materialkennwerte wie Festigkeit, Härte und Bruchzähigkeit sind für die Bauteilauslegung und Weiterentwicklung moderner Werkstoffe entscheidend. Das Fraunhofer IKTS greift auf eine Reihe genormter Prüfverfahren sowie Sonderprüfverfahren zurück, um mechanische Werkstoffeigenschaften entlang des gesamten Entwicklungszyklus zu bestimmen.

An den Standorten Dresden und Hermsdorf steht eine umfangreiche, zum Teil unikale Infrastruktur für zahlreiche mechanische Prüfungen an keramischen und metallischen Werkstoffen, Bauteilen und Produkten zur Verfügung. Das Anwendungsspektrum erstreckt sich von entwicklungs- und forschungsbegleitenden Materialprüfungen und Bauteiltests über Prüfungen zur Prozess- und Fertigungskontrolle sowie zur Qualitätssicherung bis hin zu kunden- und anwendungsbezogenen Spezialprüfungen. Neben allen relevanten Standardverfahren können Materialkennwerte anwendungsspezifisch z. B. bei erhöhter Temperatur sowie nach Auslagerung in verschiedenen Medien ermittelt werden. Das IKTS verfügt neben der Messung der Hochtemperaturfestigkeit und Kriechbeständigkeit über herausragende Möglichkeiten der Härtemessung von Raumtemperatur bis zu 1500 °C. Nur so können Werkstoffeigenschaften in dem für die Anwendungen relevanten Temperaturbereich bestimmt werden. Das Werkstoffverhalten kann dadurch besser verstanden werden und eine zielorientierte Bauteilauslegung erfolgen.

Die Qualität und Reproduzierbarkeit der angebotenen Messungen wird durch kontinuierliche Weiterentwicklung der Prüf- und Auswerteverfahren sowie die regelmäßige Kalibrierung der Prüfgeräte gewährleistet.

Leistungsangebot
 

Bestimmung der Festigkeit und elastischer Eigenschaften

• Biegebruchfestigkeit (3- und 4-Punkt-Biegung) bis 100 kN nach DIN EN 843-1
• Druckfestigkeitsmessung bis 100 kN (ohne Wegmessung bis 2 MN) nach DIN 51104
• Kombinierte Zug- und Druckprüfung (100 kN) mit Torsionsbeanspruchung bis 100 Nm
• Torsionsprüfung
• Zugfestigkeitsprüfung mit Dehnungsmessung bis 100 kN
• Prüfung unter mehrachsiger Belastung
• Haftzug- und Haftbiegebruchprüfung
• Bestimmung von E-Modul unter statischer Biegebeanspruchung nach DIN EN 843-2
• Statistische Auswertung der Festigkeitsmessungen (Bestimmung Weibullmodul nach DIN EN 843-5)
• Fraktografische Bruchflächenanalyse (nach DIN EN 846-6) und Farbstoffeindringtest
  
• Bestimmung von E-Modul, G-Modul, Poisson-Zahl über Impuls- und Resonanzmessung

Spezifische mechanische Verfahren

• Innendruckfestigkeitsprüfung
• Scherprüfung (z. B. Bestimmung der Scherfestigkeit von Fügeverbindungen)
  
• Prüfung der Beanspruchung durch Vibration oder mechanische Schocks
• Biaxiale Spannungsmessung
• Schallemisionsprüfung unter mechanischer und thermischer Belastung
• Messung der Restfestigkeit nach Thermoschockbeanspruchung

Härte

• Mikro- und Makrohärte nach Vickers und Knoop (HV0,025 bis HV50: 0,25 bis 490,3 N) nach DIN EN 843-4, Brinell- und Rockwellhärte
• Charakterisierung dünner Schichten: Instrumentierte Eindringprüfung (0,01 bis 30 N), Scratch Tests nach DIN EN 14577
• Fertigung keramischer Härtevergleichsplatten aus Si₃N₄ (1400 bis 1600 HV1), SiC (2000 bis 2200 HK1) und Al₂O₃ (2000 bis 2200 HV1) mit Kalibrierzertifikat

Bruchzähigkeit K_IC

• Über Biegeprüfung an gekerbten Probekörpern (SEVNB-Methode) nach DIN EN ISO 23146, aus Risslängen der Vickershärteeindrücke (IF-Methode)
• Dynamische Beanspruchung
• Schlagprüfung nach DIN EN 60068-2-75
• Pendelschlagprüfung
• Untersuchung unterkritisches Risswachstum

Prüfungen bei erhöhter Temperatur
 

Festigkeit in Luft < 1600 °C, alternativ im Vakuum bis 1400 °C, 1 kN

• Biegebruchfestigkeit (3- und 4-Punkt-Biegung) nach DIN EN 820-1
• E-Modul (4-Punkt-Biegung, an Luft)
• Druckfestigkeit

Kriech- und Ermüdungsversuche in Luft < 1600 °C, 1 kN

• Kriechen unter konstanter Last (4-Punkt-Biegung) nach EN 820-4
• Materialermüdung mit Dynamic Fatigue Test (4-Punkt-Biegung)
• Bestimmung Risszähigkeit, Untersuchung Risswachstum

Warmhärte im Vakuum bis 1500 °C

• HV0,2 bis HV30 (2,0 bis 294,3 N)

Mikromechanische Prüfungen (siehe Prüfung für die Mikro- und Nanoelektronik)