Prüflabore
Teil von Materialprüfung Verfahren im Vergleich für Metalle, Kunststoffe und Keramik
Materialprüfung Verfahren: Zerstörende und zerstörungsfreie Prüfung
Materialprüfung Verfahren erklärt: zerstörende Prüfung mit Zug- und Härteprüfung, zerstörungsfreie Prüfung mit Ultraschall, Röntgen und Eindringprüfung.
Das Wichtigste auf einen Blick
- Zerstörende Verfahren entnehmen eine Probe oder belasten das Bauteil bis zum Bruch, danach ist es nicht mehr einsetzbar.
- Zerstörungsfreie Verfahren lassen das Bauteil intakt und sind an jedem Stück wiederholbar.
- Zugversuch und Härteprüfung liefern Werkstoffkennwerte, Ultraschall, Durchstrahlung und Eindringprüfung weisen Fehler nach.
- Jedes Verfahren hat blinde Bereiche, deshalb werden mehrere miteinander kombiniert.
- Die Prüfverfahren sind in DIN-Normen festgelegt, die Konformitätsbewertung regelt das Produktsicherheitsgesetz.
Zerstörende Verfahren: Zugversuch, Härteprüfung und Kerbschlagarbeit
Zerstörende Verfahren entnehmen dem Bauteil eine Probe oder belasten es so, dass es unbrauchbar wird. Dafür liefern sie Kennwerte, die sich nicht indirekt messen lassen.
Der Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1 ist die wichtigste Prüfung für metallische Werkstoffe. Eine normgerechte Probe wird in eine Zugprüfmaschine eingespannt und mit definierter Geschwindigkeit bis zum Bruch gedehnt. Die Maschine zeichnet Kraft und Verlängerung auf. Aus dieser Kurve ergeben sich Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung. Diese Kennwerte gehen in Bauteilauslegung, Werkstofffreigabe und Schadensanalyse ein.
Die Härteprüfung drückt einen genormten Prüfkörper mit festgelegter Kraft in die Oberfläche. Brinell nach DIN EN ISO 6506, Vickers nach DIN EN ISO 6507 und Rockwell nach DIN EN ISO 6508 unterscheiden sich in Prüfkörper, Prüfkraft und Auswertung. Der Abdruck bleibt sichtbar, die Probe ist danach meist weiter verwendbar. Härteprüfungen sind schnell und zeigen den Wärmebehandlungszustand eines Werkstoffs.
Der Kerbschlagbiegeversuch nach DIN EN ISO 148-1 prüft, wie viel Schlagenergie eine gekerbte Probe bis zum Bruch aufnimmt. Er deckt Versprödung auf, die ein Zugversuch bei langsamer Belastung nicht sichtbar macht.
Die Grenzen liegen auf der Hand: Jede entnommene Probe fehlt später im Bauteil, und die Kennwerte gelten nur für die geprüfte Stelle.
Zerstörungsfreie Verfahren: Ultraschall, Durchstrahlung und Eindringprüfung
Zerstörungsfreie Verfahren bleiben am fertigen Bauteil. Sie lassen sich wiederholen und eignen sich für die Serienprüfung, die Schweißnahtkontrolle und wiederkehrende Prüfungen im Betrieb.
Die Ultraschallprüfung nach DIN EN ISO 16810 sendet Schallwellen in den Werkstoff. Trifft der Schall auf einen Fehler, wird ein Teil der Energie reflektiert. Aus Laufzeit und Echo berechnet das Gerät die Lage und die Tiefe der Fehlstelle.
Das Verfahren eignet sich für dickwandige Bauteile und für die Wanddickenmessung. Es verlangt eine glatte Oberfläche und geschultes Personal, weil die Einkopplung das Ergebnis stark beeinflusst.
Die Durchstrahlungsprüfung arbeitet mit Röntgen- oder Gammastrahlen. Die Normen DIN EN ISO 5579 für metallische Werkstoffe und DIN EN ISO 17636-1 für Schweißnähte regeln Durchführung und Bildgüte. Auf einem Film oder einem digitalen Detektor entsteht ein Bild, das Poren, Einschlüsse und Risse sichtbar macht. Strahlenschutz und Wanddicke setzen die Grenzen des Verfahrens.
Die Eindringprüfung nach DIN EN ISO 3452-1 trägt einen farbigen oder fluoreszierenden Eindringstoff auf die Oberfläche auf. Nach einer Einwirkzeit wird der Überschuss entfernt, ein Entwickler zieht den verbliebenen Stoff aus offenen Rissen heraus. So werden Fehler sichtbar, die bis an die Oberfläche reichen. Poröse Werkstoffe lassen sich mit diesem Verfahren nicht prüfen.
Kombinationen sind üblich. Nach dem Ultraschall folgt oft die Eindringprüfung an der Oberfläche, bei Schweißnähten ergänzen sich Durchstrahlung und Ultraschall.
Normen, Ausschüsse und rechtlicher Rahmen
Jede Prüfung folgt einer Norm, die Probenform, Prüfgeschwindigkeit, Kalibrierung und Bewertung festlegt. Welche Norm gilt, hängt von Werkstoff und Produkt ab. Der Normenausschuss Materialprüfung (NMP) betreut die Normen der Materialprüfung. Normen zu Bauteilprüfung und Werkstofftechnologie liegen beim Normenausschuss Werkstofftechnologie (NWT).
Rechtlich verlangt das Produktsicherheitsgesetz für Produkte, die in Verkehr gebracht werden, eine Konformitätsbewertung. Beim Umgang mit Röntgenstrahlern, Eindringmitteln und Prüfmaschinen greifen zusätzlich die Vorschriften und Regeln der DGUV. Prüflabore weisen ihre Kompetenz über Akkreditierungen nach, etwa nach DIN EN ISO/IEC 17025. Die Prüfberichte halten Verfahren, Norm, Prüfbedingungen und Bewertungsgrenzen fest.
Verfahren im Vergleich
Die Übersicht ordnet die wichtigsten Verfahren ein und nennt typische Einsatzgrenzen. Sie ersetzt keine Prüfung nach der jeweils geltenden Norm.
| Verfahren | Art | Zentrale Norm | Weist nach | Grenze |
|---|---|---|---|---|
| Zugversuch | zerstörend | DIN EN ISO 6892-1 | Festigkeit, Dehnung | Probe verbraucht |
| Härteprüfung | zerstörend | DIN EN ISO 6506, 6507, 6508 | Härte, Wärmebehandlungszustand | nur Randzone, Eindruck |
| Ultraschall | zerstörungsfrei | DIN EN ISO 16810 | Innenfehler, Wanddicke | Oberfläche, Geometrie |
| Durchstrahlung | zerstörungsfrei | DIN EN ISO 17636-1 | Poren, Einschlüsse | Strahlenschutz, Dicke |
| Eindringprüfung | zerstörungsfrei | DIN EN ISO 3452-1 | Oberflächenrisse | nur nichtporöse Werkstoffe |
Häufige Fragen
Welche Norm regelt den Zugversuch?
DIN EN ISO 6892-1. Sie legt Probenform, Prüfgeschwindigkeit und die Ermittlung von Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung fest.
Wann lohnt sich eine zerstörende Prüfung trotz Bauteilverlust?
Wenn belastbare Kennwerte für Auslegung, Freigabe oder Schadensanalyse gebraucht werden und ein Prüfstück oder eine Probenentnahme möglich ist. Zerstörungsfreie Verfahren liefern diese Werte nicht.
Kann zerstörungsfreie Prüfung die zerstörende Prüfung ersetzen?
Nein. Sie weist Fehler nach, sagt aber nichts über Festigkeit, Zähigkeit oder Bruchdehnung. Deshalb werden beide Arten in der Praxis kombiniert.
Woran erkenne ich, welches Verfahren passt?
An Fehlerart, Werkstoff und Geometrie. Oberflächenrisse findet die Eindringprüfung, Volumenfehler zeigen Ultraschall oder Durchstrahlung, Kennwerte liefern Zug- und Härteprüfung.
Wie werden Prüfmittel überwacht?
Die Intervalle stehen in der anwendbaren Norm und in der Dokumentation des Prüfmittels. Vor einer Messreihe wird die Funktion an einem Referenzkörper kontrolliert.
