A.17 Werkstoffprüfung

1. Nennen Sie eine Aufgabe der Werkstoffprüfung.
Die Bestimmung bestimmter Eigenschaften, die Überprüfung
fertiger Werkstücke, die Ermittlung der Ursachen von Schäden
(Festigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit mit Überprüfung nach
Rissen, Einschlüssen).

2. Die Werkstoffprüfung wird in zwei Gruppen, nach dem
Ort der Durchführung eingeteilt. Nennen Sie die beiden
Prüfgruppen.
Werkstattprüfungen,
Laborprüfungen (Prüflabor bei 20 °C).

3. Erklären Sie den Begriff „Härte“ eines Werkstoffes.
Der Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen
Körpers entgegensetzt, heißt Härte.

4. Welchen Aufschluss gibt der Kerbschlagzugversuch
über den Werkstoff?
Hinweis über die Zähigkeit eines Werkstoffes.

5. Worauf beruht Härteprüfung?
Härteprüfung beruht darauf, dass man einen Prüfkörper, der
härter ist als der Prüfwerkstoff, in diesen drückt und aus dem
entstandenen Eindruck die Härte ermittelt.

6. Nennen Sie einige Härteprüfmethoden und Werkstoffe,
für die sie eingesetzt werden.
Es gibt die:
􀂙 Rockwell-Methode:
􀂾 HRC-Methode (Härte –Rockwell-Conus) mit Diamantkegel
für gehärtete Stähle,
􀂾 HRB-Methode (Härte Rockwell-Ballum) mit einer Stahlkugel
für ungehärtete Stähle, Sinterwerkstoffe und Leichtmetall,
􀂾 Rockwell-Rückprall-Methode mit dem Skleroskop für z.B.
Härteschichten von Kurbelwellen (nur flammgehärtet).
􀂙 Vickers-Methode (HV):
Mit einer Diamantspitze als 4-seitige Pyramide für ungehärtete
und gehärtete Stähle, Sinterwerkstoffe, Ne-Metalle,
􀂙 Brinell-Methode (HB):
Mit einer Kugel aus gehärtetem Stahl oder Hartmetall für
ungehärtete und gehärtete Stähle, Sinterwerkstoffe, Ne-Metalle.
􀂙 Kerbschlagversuch nach Charpy:
Beurteilung der Widerstandsfähigkeit metallischer Werkstoffe
gegen schlagartige Beanspruchung.

7. Womit wird die Härte von Hartgummi und harten
Kunststoffen angegeben?
Die Härte von Hartgummi und harten Kunststoffen wird in Shore-
Härte D angegeben.

8. Erklären Sie den Vorgang der Härteprüfung nach
Vickers.
Eine Diamantspitze als 4-seitige Pyramide wird mit einer
vorgeschriebenen Prüfkraft, so lange (ca. 10 bis 30 s) in das
Prüfstück gepresst, bis der Werkstoff nicht mehr nachgibt.
Danach werden die Diagonalen des Eindrucks gemessen.
Anhand der Diagonalabmessung wird aus einer Tabelle der
Härtegrad ermittelt.

9. Erklären Sie den Vorgang der Härteprüfung nach
Brinell?
Eine Kugel aus Hartmetall mit einem Durchmesser von 5 mm
oder 10 mm wird mit einer vorgeschriebenen Prüfkraft, so lange
(ca. 10 bis 30 s) in das Prüfstück gepresst, bis der Werkstoff nicht
mehr nachgibt. Danach wird der Eindruckdurchmesser
ausgemessen und anhand der Abmessung aus einer Tabelle der
Härtegrad ermittelt.

10. Erklären Sie den Vorgang der Härteprüfung nach
Rockwell (HRC)
– 1. Wird ein Diamantkegel mit einer vorgeschriebenen Prüfkraft in
den Prüfkörper gedrückt und danach der Zeiger der Spezial-
Messuhr auf 0 gestellt.
– 2. Wird der Diamantkegel mit der Prüfkraft (Hauptkraft) so lange
in den Prüfkörper gepresst, bis der Werkstoff nicht mehr nachgibt
(der Zeiger stehen bleibt). Anschließend wird bis auf die
Prüfvorkraft entlastet und der Härtegrad (abhängig von der
gebliebenen Eindringtiefe) direkt an der Skala der Spezial-
Messuhr abgelesen (Skalenteilung an der Messuhr 0 bis 100
HRC).

11. Erklären Sie den Vorgang der Härteprüfung nach
Martens.
Es wird ein Vickeis-Eindrinkörper (Diamontpyramide)mit einer
anwachsenden Prüfkraft in die Werkstoffprobe gedrückt und nach
Erreichen des der Maximalkraft wieder entlastet. Ein Kraftmesser
misst fortlaufend die augenblickliche Kraft F und ein Wegmesssystm
die dazugehörende Eindringtiefe h. Auf dem Monitor des
Auswertecomputers erhält man ein Kraft-Weg-Diagramm. Vorteil:
Werkstoffe aller Härten können geprüft werden. Automatisierbarkeit
des Prüfvorganges.

12. Erklären Sie den Vorgang des Kerbschlagversuchs
nach Charpy.
Beim Kerbschlagversuch wird im Pendelschlagwerk eine genormte,
gekerbte Probe mit einem Schlag durchgetrennt. Die verbrauchte
Schlagarbeit wird gemessen. Die Bewegung des Hammers wird umso
mehr abgebremst, je zäher der Probenwerkstoff ist.

13. Erklären Sie den Verlauf eines Zugversuches
Beim Zugversuch wird eine genormte Zugprobe (genormte
Abmessungen), die aus dem zu prüfenden Werkstoff besteht, in eine
Universalprüfmaschine eingespannt. Der Prüfstab wird in der
Prüfmaschine langsam und gleichmäßig belastet. Dabei dehnt er sich,
bis er abreißt. Die Messeinrichtung der Maschine stellten die
Belastung des Stabes und die eingetretene Verlängerung fest. Aus
der Zugkraft und der Querschnittsfläche lässt sich die Zugspannung
berechnen. Während sich die Dehnung aus der Verlängerung des
Probestabes bezogen auf die ursprüngliche Länge ergibt. Die im
Werkstoff herrschende Spannung wird über die dazugehörige
Dehnung in ein Diagramm übertragen und ergibt das Spannungs-
Dehnungsdiagramm.

14. Wie wird eine Werkstoffprüfung nach dem
Farbeindringverfahren durchgeführt?
Eine rote Prüfflüssigkeit wird auf die zu untersuchende Fläche
gesprüht und dingt infolge Kapillarwirkung in bestehende
Haarrisse ein. Nach dem Abwaschen der roten Farbe wird eine
Entwicklerflüssigkeit gesprüht. Der Entwickler bildet einen weißen
Film, der den roten Farbstoff aus den Haarrissen herauszieht. Ein
Riss im Werkstoff zeichnet sich dadurch ab.

15. Wie wird eine Werkstoffprüfung mit Ultraschall
durchgeführt?
Von einem Schallkopf werden Schallwellen ausgesandt, die von der
Rückwand des Werkstückes sowie von den vorhandenen Fehlern
zurückgeworfen und erneut vom Schallkopf aufgenommen werden.
Die zurückkommenden Schallwellen werden in elektrische Impulse
umgewandelt. Der Zeitunterschied zwischen Rückwandecho des
Werkstücks und Fehlerecho ermöglicht es, Lage und Größe der
Werkstofffehler genau zu bestimmen. Fehler im inneren des
Werkstückes werden am Monitor sichtbar.

16. Wie wird eine Werkstoffprüfung mit
Röntgenstrahlen durchgeführt?
Röntgenstrahlen durchdringen den Werkstoff. Abhängig vom
Widerstand wird beim Durchdringen, wenn Fehler vorhanden sind, ein
hinter dem Prüfobjekt gehaltener Film unterschiedlich geschwärzt
(belichtet). Je geringer die Dichte (Blasen, Schlackeneinschlüsse),
desto schwärzer wird der Film.

17. Wozu dienen zerstörungsfreie Werkstoffprüfungen.
Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung dient zur Feststellung von
Werkstofffehlern wie z.B. Blasen, Risse, Schlackeneinschlüsse.

18. Nennen Sie einige zerstörungsfreie
Werkstoffprüfungen?
Es gibt die:
a. Farbeindringverfahren,
b. Ultraschallprüfung,
c. Röntgenprüfung.

19. Nennen Sie drei Möglichkeiten Werkstoffe zu
erkennen (z.B. bei einer Modellaufnahme).
Aussehen (Farbe, Oberfläche verzundert oder blank, Kanten
scharfkantig od. abgerundet), Gewicht, Magnetprobe, Klangprobe,
Biegeverhalten, Funkenprobe, …

20. Nennen Sie Prüfverfahren der
Verarbeitungseigenschaften.
Faltversuch, Tiefungsversuch, Schweißnahtprüfung.

21. Welche Werte können aus einem Spannungs-
Dehnungsdiagramm herausgelesen werden.
Zugfestigkeit (Rm), Streckgrenze (Re),
Verlauf der Spannungs-Dehnungskurve
[hart / weich; elastisch / unelastisch].

22. Nennen Sie das Härteverfahren, mit dem bei
unlegiertem Baustahl, aus der Härte die Zugfestigkeit
annähernd ermittelt werden kann.
Bei der Härteprüfung nach Brinell
(HB 121 mal 3,5 entspricht etwa einer Zugfestigkeit von 423 N/mm²).

23. Auf welchen Geräten werden Brinell, Vickers od.
Rockwellhärteprüfungen durchgeführt?
Härteprüfmaschine (Universalhärteprüfmaschine).

24. Welche Form hat der Eindringkörper bei der
Rockwell HRC-Prüfung für gehärtete Stähle
Diamantkegel, 120° Spitzenwinkel.

25. Das Prüfergebnis einer Rockwell Härteprüfung
beträgt 60 HRC. Entspricht diese Härte vergleichsweise
die
a. Eines Werkstückes aus Allgemeinem, Baustahl?
b. eines Werkstückes aus vergütetem Stahl?
c. eines gehärteten Werkstückes?
Antwort
c) gehärtetes Werkstück.

26. Nennen Sie zwei zerstörungsfreie
Werkstoffprüfverfahren.
Farbeindringverfahren,
Magnetpulververfahren,
Ultraschallprüfung,
Röntgenprüfung