Forschung
Prüflabor: Positionierung einer Probe im Röntgendiffraktometer - © Paul Diekhoff, TU Braunschweig
15.02.2022

Prüflabor für Eigenspannungsanalysen am Institut für Füge- und Schweißtechnik der TU Braunschweig akkreditiert

Prüflabor für Eigenspannungsanalysen am Institut für Füge- und Schweißtechnik der TU Braunschweig akkreditiert

Am Institut für Füge- und Schweißtechnik der Technischen Universität Braunschweig können ab sofort im Norddeutschen Zentrum für Spannungsanalytik (NOSA) Eigenspannungen im jüngst akkreditierten Prüflabor gemessen und analysiert werden. Damit ist die TU Braunschweig ein kompetenter Ansprechpartner in Sachen röntgenographischer Eigenspannungsbestimmung für Industrie und Unternehmen der Schweißtechnik.

Eigenspannungen sind innere Spannungen, die ohne das Einwirken äußerer Kräfte im Bauteil auftreten. Sie entstehen während der Produktion oder Fertigung unter Einwirkung von plastischen Verformungen mikroskopischer und makroskopischer Werkstoffbereiche. Sie spielen auch eine Rolle, wenn es bei praktisch jeder Art von Bauteilbearbeitung zur Wärmeeinwirkung kommt, z. B. bei Getriebebauteilen, Zahnrädern, Turbinen oder anderen Komponenten der Automobil- sowie Luftfahrtindustrie. Daher sind sie auch in der Schweißtechnik von großer Bedeutung und werden in der Entwicklung zumeist analysiert.

Akkreditierungsurkunde der Deutschen Akkreditierungsstelle (DAkkS) - © Markus Köhler, TU Braunschweig
Akkreditierungsurkunde der Deutschen Akkreditierungsstelle (DAkkS) © Markus Köhler, TU Braunschweig
Hohe Anforderungen an Kompetenz bestätigt

Die Eigenspannungen können sowohl einen positiven als auch negativen Einfluss auf das Bauteilverhalten haben. Aufgrund des jahrzehntelang angesammelten breiten Wissens um ihre Wirkung sind sie heute ein industriell genutztes Ingenieurswerkzeug für die gezielte Optimierung von Bauteileigenschaften, vor allem bei hoch- und höchstfesten Werkstoffen.

Schon seit vielen Jahren beschäftigt sich das Institut für Füge- und Schweißtechnik der TU Braunschweig im Rahmen des NOSA mit der Ermittlung von Eigenspannungen in metallischen Werkstoffen und geschweißten Bauteilen. Dabei werden bei der Werkstoffanalyse sowohl zerstörende als auch zerstörungsfreie Prüfmethoden angewendet. Seit 2021 ist das NOSA nun von der Deutschen Akkreditierungsstelle (DAkkS) als Prüflabor zur Eigenspannungsanalyse nach DIN 17025 akkreditiert. Dadurch werden die hohen Anforderungen an die Kompetenz, die einheitliche Arbeitsweise sowie die Qualitätsansprüche bestätigt.

Prüflabor: Positionierung einer Probe im Röntgendiffraktometer - © Paul Diekhoff, TU Braunschweig
Prüflabor: Positionierung einer Probe im Röntgendiffraktometer © Paul Diekhoff, TU Braunschweig
Akkreditierung Grundvoraussetzung für viele Industriekooperationen

In unterschiedlichen, eigens entwickelten stationären sowie mobilen Röntgendiffraktometern werden täglich zahlreiche Eigenspannungs-, Phasen- und Texturanalysen im Rahmen grundlagebezogener und anwendungsorientierter Forschungsvorhaben durchgeführt. Da vor allem die Ermittlung bearbeitungsspezifischer Eigenspannungszustände ein seit langem industriell eingeführtes Mittel zur serienbegleitenden Qualitätskontrolle sowie zur Prototypenentwicklung darstellt, ist das Institut zudem als Dienstleister auf diesem Gebiet im Rahmen von bilateralen Industrieprojekten tätig. Angeboten werden derartige Untersuchungen für Unternehmen, die auf solche Analysen angewiesen sind, selbst aber nicht über das notwendige Knowhow sowie die entsprechende Ausrüstung verfügen. Die Akkreditierung des Prüflabors ist dabei für viele Industriepartner eine Grundvoraussetzung für gemeinsame Projekte und ist für das NOSA eine große Entwicklungschance.

Ausstattung durch ein portables Kleinstdiffraktometer erweitert

Das Prüflabor verfügt über eine größere Anzahl von Röntgendiffraktometern, die neben der Eigenspannungsermittlung auch Texturanalysen sowie Phasenanalysen wie z.B. die quantitative Restaustenitbestimmung ermöglichen. Die selbst entwickelten Messplätze sind vor allem auf das Ziel ausgerichtet, verhältnismäßig große Prüfkörper zerstörungsfrei untersuchen zu können und dabei einen je nach Messaufgabe möglichst großen Automatisierungsgrad zu ermöglichen. Dadurch können die Wissenschaftler im Rahmen von Forschungsvorhaben sehr detaillierte Analysen des Eigenspannungszustandes an unterschiedlichen Versuchskörpern in einem akzeptablen Zeitrahmen vornehmen. Neben den wissenschaftlichen Anwendungen werden die Einrichtungen aber auch für anwendungsnahe Arbeiten im Kundenauftrag eingesetzt.

Seit diesem Jahr verfügt das Labor auch über ein neues portables Kleinstdiffraktometer, mit dem Eigenspannungsanalysen an Prüfkörpern und Bauteilen durchgeführt werden können, bei denen aufgrund ihrer Größe und/oder ihres Gewichts zerstörungsfreie Untersuchungen mit Hilfe von Labordiffraktometern nicht mehr möglich sind. Die Kompaktheit des Gerätes erlaubt z.B. auch die unmittelbare Applikation in Prüfaufbauten und In-situ-Messung, z.B. bei der Schwingfestigkeitsprüfung und bietet daher die Möglichkeit, wesentlich detaillierter veränderliche Eigenspannungszustände über die Lebensdauer von Prüfstücken zu verfolgen, wodurch eine verfeinerte Bewertung des Eigenspannungseinflusses auf das Festigkeitsverhalten erreicht werden kann. Aufgrund eines gegenüber Labordiffraktometern veränderten Mess- und Auswerteprinzips sind dabei zudem erhebliche Verkürzungen der Messzeiten realisierbar.

Weitere Informationen über das Norddeutsche Zentrum für Spannungsanalytik (NOSA) und dessen Leistungsspektrum sind hier zu finden.

(Quelle: Presseinformation der TU Braunschweig)

Portables Röntgendiffraktometer im Einsatz - © Paul Diekhoff, TU Braunschweig
Portables Röntgendiffraktometer im Einsatz © Paul Diekhoff, TU Braunschweig

Schlagworte

AnwendungBauteileBewertungDienstleisterEigenspannungKooperationSpannungenSpannungsbestimmung

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