TWI: Materialprüfung

Mechanische und zerstörungsfreie Prüfung


Innovative rotating four-point bending machine for full scale sour service testing, designed and built by TWI
Innovativer Vierpunktbiegeprüfstand mit rotierender Belastung unter sauren Umgebungsbedingungen. Courtesy of TWI Ltd.

TWI befasst sich mit allen Materialprüfverfahren und dabei insbesondere mit innovativen Sonderverfahren:

Projekte werden entweder streng vertraulich für ein einzelnes Mitglied oder für eine Gruppe von Mitgliedern oder als staatlich geförderte Verbundforschungsprojekte durchgeführt, die zum Beispiel über folgende Akronyme bekannt wurden:

  • RAILECT (Phased-Array-Ultraschallprüfung von aluminothermischen Schweißnähten)
  • SAFTInspect (Synthetic Aperture Focussing Technique)

In den folgenden Abschnitten werden einige der am TWI eingesetzten Materialprüfverfahren kurz vorgestellt:

Automatisierte Härteprüfung

Innovatest Falcon 500 Härteprüfmaschine für die Mickro-Vickers-, Vickers- und Mikro-Brinell- Härteprüfung
Härteprüfmaschine. Courtesy of TWI Ltd.

Im Granta Park bei Cambridge liegt in unmittelbarer Nachbarschaft des TWI eine auf Materialprüfung spezialisierte Tochterfirma des TWI, die The Test House genannt wird. Zur Härteprüfung wird dort unter anderem eine Innovatest Falcon 500 Härteprüfmaschine, für die Mikro-Vickers-, Vickers- und Mikro-Brinell-Härteprüfung eingesetzt, die durch Automatisierung darauf abzielt, den Einfluss des Benutzers auf die Prüfergebnisse zu minimieren.


Ihr Revolverkopf erlaubt die Installation von unterschiedlichen Eindringkörpern für Prüfungen nach Vickers, Knoop und Brinell. Das Gerät ist ab Werk mit vier Objektiven ausgestattet, die je nach Konfiguration in Kombination mit der HD-Kamera mit digitalem Zoom eine 2,5- bis 100-fache Vergrößerung kristallklare Bilder aufnimmt. Die automatische Bildanalyse besitzt verfeinerte Auswertealgorithmen und wertet die Diagonalen der Härteprüfeindrücke auch an sehr schlechten oder verkratzten Oberflächen normkonform aus. Falls gewünscht kann das Gerät aber auch im manuellen Messmodus betrieben werden.

 

Phased-Array-Ultraschallprüfung

Gruppenstrahler-Ultraschallprüfung am TWI Technology Centre (North-East) in Midlesbrough
Phased-Array-Ultraschallprüfung. Courtesy of TWI Ltd.
Bei der Phased-Array-Ultraschallprüfung (auch Gruppenstrahler-Ultraschallprüfung) sind mehrere Einzelstrahler (englisch Transducer), die mit dem Piezo-Effekt arbeiten und Ultraschall sowohl senden als auch empfangen können, in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Es werden normalerweise 16, 32, 64, 256 oder mehr Einzelstrahler verwendet. Sie werden mit einer geringfügigen Phasenverschiebung zeitverzögert angesteuert, so dass durch die Überlagerung des Schallbündels ein Summensignal gebildet werden kann, das in seiner Abstrahlrichtung elektronisch geschwenkt werden kann. Am TWI Technology Centre (North East) in Midlesbrough wird dafür z.B. ein Olympus OmniScan SX eingesetzt.
Durch eine zeilenweise Abtastung kann damit ein dreidimensionales Bild errechnet werden. Mit der Schallbündelsteuerung, die auch Sektor-Scan genannt wird, kann auch während des Betriebs eines Bauteils eine zerstörungsfreie Ultraschallprüfung, wie Schweißnahtprüfung, Bindungsprüfung, Dickenmessung und Risserkennung durchgeführt werden. Mit der elektronischen Änderung der Fokustiefe können die Schallbündelform und -größe für die erwartete Fehlerlage optimiert werden, um die Wahrscheinlichkeit der Fehlererkennung zu erhöhen und die Größe von kritischen Defekten bei der Volumenprüfung zu bestimmen.

Weißlichtinterferometrie

Bruker Weißlichtinterferometer Contour GT
Weißlichtinterferometer für die Vermessung der Topografie von Werkstücken. Courtesy of TWI Ltd

Die Weißlichtinterferometrie (englisch: White Light Interferometry, WLI) ist ein berührungsloses Messverfahren mit hoher räumlicher Tiefenauflösung für die Vermessung der Topografie von Werkstücken. Anders als bei der konventionellen Interferometrie, die mit Licht langer Kohärenzlänge (z. B. Laser) arbeitet, können mit dem Weißlichtinterferometer auch rauhe oder gestufte Oberflächen vermessen werden.


Mit Weißlichtinterferometern können bei einer Auflösung im Subnanometerbereich Oberflächen mit einer Rauheit von wenigen Nanometern bis einigen Millimetern vermessen werden. Glatte Flächen können mit einer longitudinalen Messgenauigkeit von wenigen Nanometern vermessen werden. Am TWI Technology Centre (North East) in Midlesbrough wird dazu u.a. ein Bruker Weißlichtinterferometer Contour GT eingesetzt.

Weitere Informationen

Für Unternehmen in Süddeutschland, Österreich und der Schweiz stellt AluStir auf Anfrage gerne weitere Informationen zu den am TWI eingesetzten bzw. entwickelten Materialprüfverfahren zur Verfügung. Bitte kontaktieren Sie uns per Telefon (+49 6024 636 0123) oder E-Mail (stephan.kallee@alustir.com).