Prüflabore
Teil von Materialprüfung Verfahren im Vergleich für Metalle, Kunststoffe und Keramik
Materialprüfung Verfahren im Vergleich: Metalle, Kunststoffe und Keramik
Materialprüfung Verfahren im Vergleich: Normen, Probenformen und Preise für Zug-, Härte-, Schlag- und Biegeversuche bei Metallen, Kunststoffen und Keramik.
Das Wichtigste auf einen Blick
- Metalle prüfen Labore vor allem im Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1, im Härteversuch und im Kerbschlagbiegeversuch.
- Kunststoffe brauchen genormte Schulterstäbe nach DIN EN ISO 527-2, dazu Schlagzähigkeit und Fließverhalten.
- Keramik wird wegen ihrer Sprödigkeit im Vierpunkt-Biegeversuch nach DIN EN 843-1 und über die Bruchzähigkeit bewertet.
- Zuständig für die Regelwerke sind der Normenausschuss Materialprüfung und der Normenausschuss Werkstofftechnologie.
Metalle: Zugversuch, Härteprüfung, Kerbschlagbiegeversuch
Der Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1 gilt bei metallischen Werkstoffen als Leitverfahren. Er liefert Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Elastizitätsmodul in einem Durchgang.
Als Proben dienen Rundproben und Flachproben nach DIN 50125, gängig ist Form B mit 10 Millimetern Durchmesser und 50 Millimetern Messlänge. Universalprüfmaschinen mit 50 bis 250 Kilonewton liefern die Kraft, etwa Geräte von ZwickRoell, Hegewald & Peschke, Instron oder Shimadzu.
Für die Härte stehen Brinell nach DIN EN ISO 6506, Vickers nach DIN EN ISO 6507 und Rockwell nach DIN EN ISO 6508 zur Wahl. Vickers eignet sich für kleine Bauteile und Schweißnähte, Brinell für grobkörnige Gussstücke. An Schweißnähten greift zusätzlich DIN EN ISO 9015.
Der Kerbschlagbiegeversuch nach DIN EN ISO 148-1 arbeitet mit Stäben von 10 x 10 x 55 Millimetern und V-Kerbe, oft bei minus 20 oder minus 40 Grad Celsius. Er zeigt die Übergangstemperatur von zäh zu spröde. Für Schwingfestigkeit gilt DIN 50100 mit der Wöhlerlinie.
Kunststoffe: Schulterstäbe, Schlagzähigkeit, Fließverhalten
Kunststoffe reagieren stärker auf Temperatur, Feuchte und Prüfgeschwindigkeit als Metalle. Deshalb schreibt DIN EN ISO 291 eine Klimatisierung bei 23 Grad Celsius und 50 Prozent relativer Luftfeuchte vor.
Der Zugversuch nach DIN EN ISO 527-1 und DIN EN ISO 527-2 nutzt Schulterstäbe Typ 1A mit 170 Millimetern Länge. Faserverstärkte Verbunde prüft man nach DIN EN ISO 527-4 und DIN EN ISO 527-5.
Die Schlagzähigkeit läuft nach DIN EN ISO 179-1 als Charpy-Versuch oder nach DIN EN ISO 180 als Izod-Versuch, mit Stäben von 80 x 10 x 4 Millimetern.
Für die Verarbeitbarkeit liefert die Schmelze-Massefließrate nach DIN EN ISO 1133-1 einen Kennwert. Wärmebeständigkeit decken Vicat nach DIN EN ISO 306 und die Wärmeformbeständigkeit nach DIN EN ISO 75-2 ab, die Dichte regelt DIN EN ISO 1183.
Keramik: Biegefestigkeit, Bruchzähigkeit, Weibull-Verteilung
Keramik versagt spröde, ein Zugversuch lässt sich kaum auswerten. Standard ist der Vierpunkt-Biegeversuch nach DIN EN 843-1 mit Stäben von 3 x 4 x 45 Millimetern und einer Biegevorrichtung mit zwei Auflagern und zwei Lastrollen.
Prüfmaschinen mit 5 Kilonewton genügen für diese Prüfung. Die Festigkeitswerte streuen stark, deshalb wertet man nach DIN EN 843-5 mit der Weibull-Verteilung aus und prüft mindestens 20 Proben je Charge.
Für die Bruchzähigkeit stehen das SEVNB-Verfahren nach DIN EN 14425-3 und der KIC-Wert bereit. Die Druckfestigkeit regelt ISO 20504, die Härte kommt aus der Vickersprüfung nach DIN EN ISO 6507.
Prüfkosten, Probenformen und Prüfmaschinen im Überblick
Die folgende Übersicht fasst Verfahren, Probenformen und Richtwerte für Einzelproben netto zusammen.
| Werkstoff | Verfahren | Norm | Probenform | Richtpreis je Probe, netto |
|---|---|---|---|---|
| Metall | Zugversuch | DIN EN ISO 6892-1 | Rundprobe Form B, 10 mm | 180 bis 320 Euro |
| Metall | Härteprüfung Vickers | DIN EN ISO 6507 | Bauteil oder Schliff | 60 bis 120 Euro |
| Metall | Kerbschlagbiegeversuch | DIN EN ISO 148-1 | 10 x 10 x 55 mm, V-Kerbe | 150 bis 280 Euro |
| Kunststoff | Zugversuch | DIN EN ISO 527-2 | Schulterstab Typ 1A | 150 bis 260 Euro |
| Kunststoff | Charpy-Schlagzähigkeit | DIN EN ISO 179-1 | 80 x 10 x 4 mm | 120 bis 220 Euro |
| Kunststoff | Schmelze-Massefließrate | DIN EN ISO 1133-1 | Granulat | 90 bis 160 Euro |
| Keramik | Vierpunkt-Biegung | DIN EN 843-1 | 3 x 4 x 45 mm | 220 bis 380 Euro |
| Keramik | Bruchzähigkeit SEVNB | DIN EN 14425-3 | 3 x 4 x 45 mm mit Kerbe | 350 bis 600 Euro |
Beispielrechnung: Zehn Zugproben aus Metall zu 250 Euro und zehn Kerbschlagproben zu 200 Euro ergeben netto 4.500 Euro, dazu rund 150 Euro für die Probenvorbereitung.
Normenausschüsse und Arbeitssicherheit im Prüflabor
Die Regeln der Materialprüfung entstehen im Normenausschuss Materialprüfung (NMP). Für Bauteilprüfung und Werkstofftechnologie ist der Normenausschuss Werkstofftechnologie (NWT) zuständig.
Was eine DIN-Norm ist und wie sie entsteht, erklärt das Regelwerk des DIN. Im Prüflabor gelten zusätzlich die DGUV Vorschriften und Regeln für den Betrieb von Arbeitsmitteln.
Häufige Fragen
Welches Verfahren eignet sich für den Einstieg bei Metallen?
Der Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1. Er liefert mehrere Kennwerte und kostet netto 180 bis 320 Euro je Probe.
Warum braucht Keramik mehr Proben als Metall?
Weil die Festigkeit streut. Die Auswertung nach DIN EN 843-5 verlangt mindestens 20 Proben je Charge.
Reicht ein Zugversuch für Kunststoffe?
Nein. Temperatur und Verarbeitung verändern das Verhalten, deshalb kommen Schlagzähigkeit und Schmelze-Massefließrate hinzu.
Was kostet ein Prüfauftrag mit mehreren Verfahren?
Nach der Beispielrechnung oben 4.500 Euro netto für 20 Metallproben. Bei Sammelaufträgen sind Nachlässe auf die Einzelpreise verhandelbar.