Qualitätskontrolle an Gusseisen

• Qualitätskontrollen an den Gusseisenprodukten
• Chemische, mikrostrukturelle und thermische Untersuchungen
• Mechanische Prüfungen
• erstörungsfreie Prüfung (NDT)

Analyse der chemischen Zusammensetzung

Dabei kommen verschiedene Methoden zum Einsatz, die auch von den chemischen Elementen abhängen, die ermittelt und quantifiziert werden sollen. Eine sorgfältige Bestimmung des Vorhandenseins und der Menge der verschiedenen Elemente erfolgt spektrometrisch unter Verwendung von Mengenmessgeräten; die Bestimmung von Elementen wie Kohlenstoff und Schwefel wird durch die Oxidation der Probe und durch den Nachweis der erhaltenen Oxide mit Hilfe von Infrarotzellen durchgeführt. Ein sicherlich genaues, aber auch zeitaufwändigeres Verfahren ist das “feuchte” Verfahren. Diese Art von Analyse besteht in der Auflösung der Probe in Säure und der Analyse der Konzentration der gesuchten Elemente in der erhaltenen Lösung mittels klassischer und instrumenteller Analysetechniken: Spektrophotometrie, Gravimetrie oder Titration; Atomabsorption; optische Emissionsspektroskopie; Massenspektrometrie.

Mikrostrukturelle Untersuchungen

Sie erfolgen mit den verschiedenen metallografischen Verfahren und Instrumenten. Das Gusseisen, wird nach dem Polieren und einem eventuellen chemischen Prozess unter dem Lichtmikroskop betrachtet und die verschiedenen Mikrogefügebestandteile hervorgehoben und identifiziert. Mittels mit dem metallographischen Mikroskop verknüpfter Bildanalysesysteme lassen sich die prozentualen Anteile der Bestandteile und die morphologischen Parameter des Graphits (Knollen, äquivalenter Durchmesser usw.) quantifizieren. Spezifischere und „lokale“ Informationen über das Mikrogefüge und die Zusammensetzung können mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) in Kombination mit einer EDS-Mikrosonde gewonnen werden.

Statische mechanische Prüfungen und Härteprüfungen

Unter statischen mechanischen Prüfungen versteht man im Wesentlichen Zugversuche, bei denen unter einachsigem Spannungszustand die Streck- und Bruchspannung sowie die Bruchdehnung bestimmt werden. Mit den Härteprüfungen wird hingegen die Festigkeit des Materials gegen das Eindringen einer Spitze mit unterschiedlicher Geometrie ermittelt, je nach Art des ausgeführten Tests.

Kerbschlagbiegeversuche (Schlagfestigkeit)

Der Kerbschlagbiegeversuch dient der Ermittlung der Schlagfestigkeit einer Metalllegierung. Ein Prüfstück (Länge 55 mm, Querschnitt 10 mm x 10 mm), das gegebenenfalls eingekerbt ist, wird durch ein Pendel mit einem „Messer“ einer schlagartigen Beanspruchung ausgesetzt. Die gesamte beim Aufprall absorbierte Energie stellt die Kerbschlagzähigkeit dar. Bei einem instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch wird auch die momentane Energieabsorptionskurve bestimmt, mit der Möglichkeit, zwischen der Energieaufnahme bei der Risseinleitung und bei der Rissausbreitung zu unterscheiden.

Dynamische mechanische Prüfungen

Es handelt es sich um zyklische Belastungsprüfungen eines metallischen Materials, die üblicherweise als Ermüdungsversuche bezeichnet werden, bei denen es durch wechselnde Zug- oder Zug-Druck-Belastungen, auch nach einer sehr hohen Zyklenzahl, zur Einleitung und Ausbreitung eines Risses bis zum Bruch des Materials kommt. Mit der Änderung der Beanspruchungsbedingungen (axial, durch Biegung, mehrachsig, Zyklenverhältnisse) werden die sogenannten Wöhler-Kurven zur Bestimmung der Ermüdungsgrenze des Materials, d. h. des Niveaus der Spannungsamplitude, unter der theoretisch das Material eine Festigkeit gegen eine unendliche Anzahl von Zyklen aufweist.

Tribologische Prüfungen

In diesem Fall soll die Verschleißfestigkeit bei Gleiten oder Abrieb des Materials bewertet werden. Die gebräuchlichste Konfiguration ist die sogenannte “pin-on-disk”: ein Stift (üblicherweise aus Werkzeugstahl oder aus keramischem Material), der einer genau definierten Belastung ausgesetzt ist, wird (unter trockenen oder geschmierten Bedingungen) auf einer Scheibe, die aus der zu charakterisierenden Legierung besteht, zum Gleiten gebracht. Es werden der Reibungskoeffizient während des Tests und der Verbrauch der Scheibe, abhängig von der Zeit, bestimmt. Die Prüfung hat vor allem einen vergleichenden Charakter, um das Verhalten verschiedener Kategorien von Materialien zu bewerten.

Prüfungen mittels Ultraschall

Eine Ultraschallstrahlung breitet sich in einem metallischen Material problemlos aus. Sie wird jedoch reflektiert, wenn sie auf einen Hohlraum oder einen Einschluss trifft. Mit verschiedenen Arten von Sonden ist es daher möglich, das Vorhandensein einiger der häufigsten Fehlerklassen eines Gusses zu erkennen, wie Lunker, eingeschlossene Gase oder Gase, die durch die Wechselwirkung zwischen Sand, Bindemitteln und Gusseisen entstehen, Schlackeneinschlüsse und Oxidpartikel.

Röntgenprüfungen

Es ist bekannt, dass Röntgenstrahlen, je nach ihrer Intensität, ein metallisches Material durchdringen können, was auch von den Eigenschaften des Materials selbst abhängt. Das dabei entstehende Röntgenbild ermöglicht die Erkennung von Hohlräumen (Erstarrungsschrumpfung, eingeschlossene Luft und Gase) innerhalb eines Gusses. Es besteht auch die Möglichkeit, mit Industrieller Computertomographie, eine dreidimensionale Rekonstruktion der Hohlräume im Material durchzuführen.

Andere Arten von Prüfungen

Es bestehen auch andere Arten von zerstörungsfreien Prüfungen, die im Bereich der Gießerei für Gusseisen angewendet werden können. In diesem Zusammenhang sind die Folgenden zu nennen: