LaserFlash-Messgerät

Typ LFA 1000, Linseis Messgeräte GmbH

Anwendung

• Messung der Temperaturleitfähigkeit

Technische Spezifikationen

• Messtemperatur: ca. -100°C bis 550°C und ca. 20°C bis 1000°C
• Atmosphären: Intertgas, Vakuum
• Probengeometrien:
  • Quadratisch: 9,5 x 9,5 mm bis 10 x 10 mm
  • Rund: 9,5 bis 10 mm Durchmesser
  • Dicke: 0,7 bis 3 mm (materialabhängig)

Mithilfe des LaserFlashs LFA 1000 kann die Temperaturleitfähigkeit von Proben im Temperaturbereich von -100°C bis 1000°C gemessen werden. Bei der LaserFlash-Methode wird eine Probenseite mittels eines Lasers erwärmt. Die Temperatur der Probe wird auf der Gegenseite der Probe kontaktlos gemessen, sodass ein von der Temperaturleitfähigkeit abhängiges Zeit-Temperatur-Profil entsteht.

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LaserFlash analyzer

Type LFA 1000. Linseis Messgeraete GmbH

Application

• Measurement of thermal diffusivity

Technical specifications

• Measuring temperature: approx. -100°C to 550°C and approx. 20°C to 1000°C
• Atmospheres: inert gas, vacuum
• Specimen geometries:
  • Square: 9,5 x 9,5 mm to 10 x 10 mm
  • Round: 9,5 to 10 mm Diameter
  • Thickness: 0,7 to 3 mm (material dependent)

By use of the LaserFlash LFA 1000, the thermal diffusivity of samples can be measured in the temperature range from -100°C to 1000°C. In the LaserFlash method, one side of the sample is heated by a laser. The temperature of the sample is measured on the opposite side of the sample without contact, resulting in a time-temperature profile dependent on the thermal diffusivity.

DTA/DSC

Typ HDSC PT-1600, Linseis Messgeräte GmbH

Anwendung

• Kinetische Betrachtung von Reaktionen
• Messung der spezifischen Wärmekapazität
• Messen von Phasenumwandlungen

Technische Spezifikationen

• Messtemperatur: ca. 150°C bis 1550°C
• Atmosphären: dynamische Helium Atmosphäre
• Proben: Festkörper, Pulver und Flüssigkeiten messbar

Das Hochtemperatur Dynamische Differenz-Kalorimeter (Differential Scanning Calorimetry, DSC) LINSEIS HDSC PT 1600 Messgerät der Firma Linseis Messgeräte GmbH kann genutzt werden um sowohl DSC- wie auch DTA-Untersuchungen (Differenz-Thermoanalysen) durchzuführen. Mittels einer DTA kann über den Vergleich zu einer Referenzprobe die aufgenommene oder abgegebene Wärmemenge bestimmt werden, welche sich beispielsweise bei Phasenübergängen in der Probe ändert. Bei einer DSC wird zudem aus der Temperaturdifferenz auf einen Wärmestrom als Messgröße geschlossen, wodurch sich kalorische Größen (Wärmekapazität) messen lassen.

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DTA/DSC

Type HDSC PT-1600, Linseis Messgeraete GmbH

Application

• Kinetic observation of reactions
• Measurement of specific heat capacity
• Measurement of phase transformations

Technical specifications

• Temperature range: approx. 150°C to 1550°C
• Atmospheres: Dynamic Helium Atmosphere
• Samples: Solids, powders and liquids measurable

Vertikales Dilatometer

Typ L75V-PT, Linseis Messgeräte GmbH

Anwendung

• Messung von Dimensionsänderungen (Schrumpfen, Ausdehnung)
• Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten
• Sinterprozessauswertung
• Volumetrische Umwandlungspunkte

Technische Spezifikationen

• Messtemperatur: ca. -150°C bis 600°C und ca. 150°C bis 1550°C
• Atmosphären: Vakuum bis ca. 10-5 mbar, N2, He, Ar (jeweils bis ca. 1,3 bar)
• Probengeometrien:
  • Vollprobe: Durchmesser bis ca. 10 mm, Länge bis ca. 50 mm
  • Pulver: ca. 3 bis 5mm Füllhöhe im Tiegel

Das vertikale Dilatometer L75V-PT der Firma Linseis Messgeräte GmbH kann genutzt werden, um das temperaturabhängige Ausdehnungsverhalten verschiedener Werkstoffe zu messen. Die Besonderheit dieses Dilatometers besteht aufgrund seines vertikalen Aufbaus darin, dass sowohl fest wie auch flüssig und pulverförmig vorliegende Werkstoffe untersucht werden können. Somit ist es möglich neben der für Dilatometer typischen Anwendung zur Bestimmung der Umwandlungstemperaturen auch beispielweise Schrumpfungsvorgänge bei einem Sinterprozess zu bestimmen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit austretende Gase durch eine Restgasanalyse während der Messung zu untersuchen.  Das Erhitzen der Probe erfolgt mittels eingebauter Ofenkammer.

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Vertical Dilatometer

Type L75V-PT, Linseis Messgeraete GmbH

Application

• Measurement of dimensional changes (shrinkage, expansion)
• Determination of the thermal expansion coefficient
• Sintering process evaluation
• Volumetric conversion points

Technical specifications

• Measurement temperature: approx. -150°C to 600°C and approx. 150°C to 1550°C
• Atmospheres: vacuum to approx. 10-5 mbar), N2, He, Ar gas (each up to approx. 1.3 bar)
• Sample geometries:
  • Sample: Diameter up to approx. 10 mm, length up to approx. 50 mm
  • Powder: fill level approx. 3 to 5mm of crucible height

3D SLA-Drucker

Typ Form 3, Formlabs

Anwendung

• Rapid Prototyping
• Fertigung von Einzelkomponenten / Ersatzteilen für Versuchsstände
• Materialien: Direkt verfügbar: Standard PLA Resin (weiß), Keramik Resin

Technische Spezifikationen

• Bauraum: 145 x 145 x 185 mm
• Resin-Schichtdicke: 50-100 µm
• Laserleistung: 250 mW
• Laserwellenlänge: 405 nm

Bei der SLA-Drucktechnologie liegt ein lichtempfindliches Kunstharz (Resin) zunächst im flüssigen Zustand vor und wird während des Druckprozesses durch einen Laser selektiv schichtweise ausgehärtet. Die Vorteile gegenüber FDM-Druckern liegen dabei in der wesentlich besseren Oberflächenqualität und den mechanischen Eigenschaften des SLA-gedruckten Bauteils. Zur Herstellung eines Drucks wird eine CAD-Datei im .stl oder .obj Format benötigt. Diese wird in der frei verfügbaren Software PreForm zerschnitten und in eine .form Datei konvertiert, welche dann auf den Drucker überspielt werden kann. Stützstrukturen für die Druckobjekte sowie Skalierungen und Kopien können ebenfalls in PreForm erstellt werden.

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3D SLA printer

Form 3, Formlabs

Application

• Rapid prototyping
• Production of individual components / spare parts for test rigs
• Materials: Directly available: Standard PLA Resin (white), Ceramic Resin
• All other Formlabs resins can be procured and processed

Technical specifications

• Installation space: 145 x 145 x 185 mm
• Resin layer thickness: 50-100 µm
• Laser power 250 mW
• Laser wavelength: 405 nm

Messgerät Seebeck-Koeffizient und elektrische Leitfähigkeit

Typ LSR-3, Linseis Messgeräte GmbH

Anwendung

• Messung der elektrischen Leitfähigkeit als Funktion der Temperatur
• Bestimmung des Seebeck-Koeffizienten als Funktion der Temperatur
• Bestimmung der Gütezahl ZT für thermoelektrische Materialien

Technische Spezifikationen

• Messtemperatur: 20°C bis ca. 1100°C
• Atmosphäre: statische Heliumatmosphäre

Mittels des LSR-3 lassen sich der Seebeck-Koeffizient und die elektrische Leitfähigkeit von verschiedensten Materialien bestimmen. Somit können Aussagen über die elektrischen Eigenschaften eines Werkstoffs bei verschiedenen Temperaturen getroffen werden.

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Instrument for Seebeck-coefficient and resistivity

Type LSR-3, Linseis Messgeraete GmbH

Application

• Measurement of electrical conductivity as a function of temperature
• Determination of Seebeck coefficient as a function of temperature
• Determination of figure of merit ZT for thermoelectric materials

Technical specifications

• Measuring temperature: 20°C to approx. 1100°C
• Atmosphere: static helium atmosphere

By means of the LSR3, the Seebeck coefficient and the electrical conductivity of various materials can be determined. Thus, statements can be made about the electrical properties of a material at different temperatures.

Rohröfen

Typ STF 60/180 und FHA 13/80/750, Carbolite Gero GmbH & Co. KG

Anwendung

• Wärmebehandlung im Vakuum oder unter Schutz- bzw. Reaktivgasen
• Messung von Schmelzekontaktwinkeln

Technische Spezifikationen (Keramikrohr/ Stahlrohr)

• Maximaltemperatur   1600°C / 1350°C
• Heizrate:                     6 K/min / 10 K/min
• Rohrdurchmesser:     40 mm / 50 mm

Rohröfen mit keramischen und stählernen Ofenrohren zur Durchführung von Wärmebehandlungen und zum Sintern. Die Wärmbehandlungen können unter Vakuum, Schutz- (Ar) oder Reaktivgasen (bspw. aufsticken in Stickstoffatmosphäre) durchgeführt werden. Zusätzlich können Benetzbarkeiten von Oberflächen durch eine Schmelze durch ein Sichtfester untersucht werden (Kontaktwinkelmessung über eine Kamera).

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Tube furnaces

Type STF 60/180 and FHA 13/80/750, Carbolite Gero GmbH & Co. KG

Application

• Heat treatments in vacuum, protective or reactive gas atmospheres
• Observation of contact angles of melts

Technical specifications (ceramic tube/ steel tube)

• Maximum temperature          1600°C / 1350°C
• Heating rate:                          6 K/min / 10 K/min
• Tube diameter:                       40 mm / 50 mm

Tube furnaces with ceramic and steel furnace tubes for carrying out heat treatments and sintering. The heat treatments can be carried out under vacuum, protective (Ar) or reactive gases (e.g., nitriding in atmosphere). In addition, wettabilities of surfaces by melts can be investigated through an inspection glass (contact angle measurement via camera).

Nasstrennmaschine

Typ Brilliant 265, QATM GmbH

Anwendung

• Schnelles und präzises Trennen von Werkstücken und Proben für nachfolgende metallographische Untersuchungen

Technische Spezifikationen

• Max. Probengröße: Durchmesser 150 mm
• Fahrschnitt (automatisch): 345 mm
• Kappschnitt (automatisch): 200 mm
• Parallelschnitt (manuell oder automatisch): 150 mm
  • Positioniergenauigkeit: 0,1 mm

Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren der Probenentnahme wie z.B. sägen, werden mit dem Verfahren des Nasstrennschleifens Proben verformungsarm, glatt und ohne Hitzeentwicklung entnommen. Damit wird sichergestellt, dass das Gefüge für folgende metallographische Untersuchungen nicht durch den Trennprozess beeinflusst wurde.

Die Brillant 265 ist eine Präzisions-Trennschleifmaschine für große Werkstücke und schwierigsten Proben bis zu einer Größe von Durchmesser 150 mm bei einer Trennscheibengröße von 406 mm/16“. Die Maschine arbeitet vollautomatisch und verfügt über unterschiedlichste Schnittarten wie z.B Fahrt-, Kapp-, Diagonal-, Taktschnitt um jeder Anforderung gerecht zu werden.

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Wetstone cutter

Type Brilliant 265, QATM GmbH

Application

• Fast and precise cutting of workpieces and specimens for subsequent metallographic examinations

Technical specifications

• Max. cutting capacity: diameter 150 mm
• table feed (automatic): 345 mm
• chop cut (automatic): 200 mm
• parallel cut (manual or automatic): 150 mm
  • positioning accuracy: 0.1 mm

In contrast to conventional methods of specimen removal such as sawing, the wet cutting process is used to ensure that specimens are removed with little deformation, smoothly and without heat generation. In this way, the microstructure for subsequent metallographic examinations has not been influenced by the cutting process.

The Brillant 265 is a precision cut-off machine for large workpieces and the most difficult specimens up to a size of 150 mm in diameter with a cut-off wheel size of 406 mm/16". The machine operates fully automatically and has a wide range of cutting modes such as travelling, cross-cut, diagonal, cycle cut to meet any requirement.

Nasstrennmaschine

Typ Billiant 240, QATM GmbH

Anwendung

• Schnelles und präzises Trennen von Werkstücken und Proben für folgende metallographische Untersuchungen

Technische Spezifikationen

• Max. Probengröße: Durchmesser 95 mm
• Fahrschnitt (automatisch oder manuell): 225 mm
• Kappschnitt (manuell): 170 mm
• Parallelschnitt (automatisch oder manuell): 120 mm
  • Positioniergenauigkeit: 0,1 mm

Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren der Probenentnahme wie zb. sägen, werden mit dem Verfahren des Nasstrennschleifens Proben verformungsarm, glatt und ohne Hitzeentwicklung zerteilt. Damit stellen wir sicher, dass das Gefüge für folgende metallographische Untersuchungen nicht durch den Trennprozess beeinflusst wurde.

Die Brillant 240 ist ein kompakter und flexibler halbautomatischer Nasstrennschleifer für Werkstücke und Proben bis zu einer Größe von Durchmessern 95 mm bei einer Trennscheibengröße von 254 mm/10“. Die Maschine kombiniert Vorzüge und Schnelligkeit einer manuellen Trennmaschine mit den Vorteilen eines automatischen Gerätes.

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Wetstone cutter

Type Brilliant 240, QATM GmbH

Application

• Fast and precise cutting of workpieces and samples for the following metallographic examinations

Technical specifications

• Max. cutting capacity: diameter 95 mm
• table feed (automatic or manual): 225 mm
• chop cut (manual): 170 mm
• parallel cut (automatic or manual): 120 mm
  • positioning accuracy: 0.1 mm

In contrast to conventional methods of specimen removal such as sawing, the wet cutting process is used to ensure that specimens are cut with little deformation, smoothly and without heat development. In this way, the microstructure for subsequent metallographic examinations has not been influenced by the cutting process.

The Brillant 240 is a compact and flexible semi-automatic wet cut-off machine for workpieces and specimens up to diameter of 95 mm with a cut-off wheel size of 254 mm/10". The machine combines advantages and speed of a manual cut-off machine with the advantages of an automatic device.

Mobile XRD

µ-X360n, Pulstec

Anwendung

• Analyse von: Fe-Basis, Al-Basis und Ni-Basis-Werkstoffe
• Messung von Eigenspannungen
• Messung des Restaustenitgehaltes
• Messung von Delta-Ferrit in austenitischen Werkstoffen

Technische Spezifikationen

• Verwendung der Cos-Alpha-Methode
• Kollimatorgrößen (Messbereich): 0,3/0,5/1,0/2,0 mm
• Eindringtiefe der Röntgenstrahlung in Stahl: ca. 5 µm
• Messzeit: 5 – 120 s
• Baugröße: 20 x 20 x 50 cm

Das mobile Röntgendiffraktometer (XRD: X-Ray Diffraction) Pulstec µ-X360n basiert auf der Beugung von Röntgenstrahlung an den Netzebenenscharen im dreidimensionalen periodischen Gitter von Kristallen. Jede Netzebenschar erzeugt unter bestimmten Voraussetzung (Wellenlänge der Röntgenstrahlung, Netzebenabstand) konstruktive Interferenz und bewirkt einen Beugungskegel, den sogenannten Debye-Scherrer-Ring. Unter Anwendung der cos α-Methode kann aus der Detektion dieses Debye-Scherrer-Rings auf die Dehnung im Bauteil geschlossen und bei bekanntem E-Modul die vorliegenden (Eigen-) Spannungen berechnet werden. Zusätzlich ist es durch Anpassung des Messwinkels möglich einen Debye Scherrer Ring der austenitischen Phase zu detektieren. Anschließend kann eine vollautomatische Messung des Restaustenitsgehalt, über Auswertung von Reflexintensitätverhältnisse, durchgeführt werden.

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Mobile XRD

µ-X360n, Pulstec

Application

• Analysis of: Fe-base, Al-base and Ni-base materials.
• Measurement of residual stress
• Measurement of retained austenite content
• Measurement of delta ferrite in austenitic materials

Technical specifications

• Use of the cos alpha method
• Collimator sizes (measuring range): 0.3/0.5/1.0/2.0 mm
• Penetration depth of X-rays in steel: approx. 5 µm
• Measuring time: 5 - 120 s
• Equipment size: 20 x 20 x 50 cm

The mobile X-ray diffractometer (XRD: X-Ray Diffraction) Pulstec µ-X360n is based on the diffraction of X-rays at the net plane arrays in the three-dimensional periodic lattice of crystals. Under certain conditions (wavelength of the X-ray radiation, grid spacing), each grid plane produces constructive interference and causes a diffraction cone, the so-called Debye-Scherrer ring. Using the cos α-method, the detection of this Debye-Scherrer ring can be used to infer the strain in the component and, given a known modulus of elasticity, the existing (inherent) stresses can be calculated. In addition, it is possible to detect a Debye Scherrer ring of the austenitic phase by adjusting the measuring angle. Subsequently, a fully automatic measurement of the residual austenite content can be carried out by evaluating the reflection intensity ratios.

Vibrationspoliergerät

Typ Saphir Vibro, QATM GmbH

Anwendung

• Präparationsmethode für Untersuchungen wie EBSD, AFM oder Mikro/Nanohärteprüfung
• Endpolitur sehr weicher und duktiler Materialen wie Titan, Kupfer, Ni basierte Werkstoffe oder Aluminium.

Technische Spezifikation

• Durchmesser (Poliertuch): 300 mm / 305 mm (12“)

Das Vibrationspolieren ist ein Verfahren, das die Herstellung von Schliffen mit geringst möglicher Oberflächenverformung erlaubt. Die Verformungsschichten der vorhergehenden Bearbeitungsstufe werden beim Vibrationspolieren sorgfältig abgetragen und nahezu keine neuen gebildet. Diese Technik ist vor allem bei der Präparation von weichen und verformungsempfindlichen Werkstoffen von Bedeutung, wie z.B. beim Reinkupfer oder im Fall von Kupfer-, Aluminium- bzw. Nickellegierungen. Aufgrund des schonenden Abtrags wird die im Werkstoff vorhandene Schädigung, z.B. Porosität, nicht präparativ verändert, so dass die Zahl der Artefakte deutlich gesenkt werden kann.

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Vibratory polisher

Type Saphir Vibro, QATM GmbH

Application

• sample preparation method for examinations such as EBSD, AFM or micro/nanohardness testing where deformation-free final polishing is important
• Final polishing of very soft and ductile materials like titanium, copper, Ni based materials or aluminum.

Techniqual specifications

• Diameter (polishing cloths): 300 mm / 305 mm (12“)

Vibratory polishing is a process that allows the production of grindings with the lowest possible surface deformation. The deformation layers of the previous machining stage are carefully removed during vibratory polishing and almost no new ones are formed. This technique is particularly important for the preparation of soft and deformation-sensitive materials, such as pure copper or in the case of copper, aluminum or nickel alloys. Due to the gentle removal, the damage present in the material, e.g. porosity, is not altered by preparation, so that the number of artifacts can be significantly reduced.

Rohröfen

Typ STF 60/180 und FHA 13/80/750, Carbolite Gero GmbH & Co. KG

Anwendung

• Wärmebehandlung im Vakuum oder unter Schutz- bzw. Reaktivgasen
• Messung von Schmelzekontaktwinkeln

Technische Spezifikationen (Keramikrohr/ Stahlrohr)

• Maximaltemperatur   1600°C / 1350°C
• Heizrate:                     6 K/min / 10 K/min
• Rohrdurchmesser:     40 mm / 50 mm

Rohröfen mit keramischen und stählernen Ofenrohren zur Durchführung von Wärmebehandlungen und zum Sintern. Die Wärmbehandlungen können unter Vakuum, Schutz- (Ar) oder Reaktivgasen (bspw. aufsticken in Stickstoffatmosphäre) durchgeführt werden. Zusätzlich können Benetzbarkeiten von Oberflächen durch eine Schmelze durch ein Sichtfester untersucht werden (Kontaktwinkelmessung über eine Kamera).

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Tube furnaces

Type STF 60/180 and FHA 13/80/750, Carbolite Gero GmbH & Co. KG

Application

• Heat treatments in vacuum, protective or reactive gas atmospheres
• Observation of contact angles of melts

Technical specifications (ceramic tube/ steel tube)

• Maximum temperature          1600°C / 1350°C
• Heating rate:                          6 K/min / 10 K/min
• Tube diameter:                       40 mm / 50 mm

Tube furnaces with ceramic and steel furnace tubes for carrying out heat treatments and sintering. The heat treatments can be carried out under vacuum, protective (Ar) or reactive gases (e.g., nitriding in atmosphere). In addition, wettabilities of surfaces by melts can be investigated through an inspection glass (contact angle measurement via camera).

Horizontales Abschreck- und Umformdilatometer

Typ TA DIL805 V10.2, TA Instruments

Anwendung

• Erstellung von ZTA, ZTU sowie Umform-ZTU-Diagrammen (UZTU) metallischer Legierungen
• Berechnung von Fließkurven und Simulation praxisnaher Schmiede- und Walzvorgänge
• Untersuchung von Hochtemperatur Kriech- und Relaxationsvorgängen

Technische Spezifikationen

• Temperaturbereich: -150 °C – 1500 °C
• Atmosphäre: Schutzgas, Vakuum, Luft
• Aufheizgeschwindigkeit: max. 4000 K/s / 100 K/s (Umformdil.)
• Abkühlgeschwindigkeit: max. 2500 K/s (bei Hohlproben) / 100 K/s (Umformdil.)
• Umformkraft: max. 20 kN
• Deformationsgeschwindigkeit: 0,001- 200 mm/s
• Umformweg: bis auf 3 mm Probenrestlänge

Das stationäre Abschreck- und Umformdilatometer DIL805 V10.2 der Firma TA Instruments dient zur Bestimmung von Phasenumwandlung bei definierten Wärmebehandlungen. Das Dilatometer kann in zwei Modulen (Abschreck und Umform) betrieben werden.

Abschreckdilatometer

Hier wird eine metallische Voll- oder Hohlprobe induktiv unter Vakuum, Schutzgas oder in Umgebungsatmosphäre auf ein definiertes Temperaturniveau und mit definierter Aufheizgeschwindigkeit und anschließend mit verschiedenen (linearen oder exponentiellen) Geschwindigkeiten durch einen Gasstrom kontinuierlich abgekühlt. Phasenumwandlung der Legierung während der Wärmebehandlung sind durch sprunghafte Lägen Änderungen ersichtlich. Durch eine Vielzahl von Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten können Zeit-Temperatur-Austenitisierungs (ZTA) sowie Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder (ZTU) für den untersuchten Werkstoff erstellt werden.

Umformdilatometer

Hier wird eine Vollprobe bei einer beliebigen Temperatur mit unterschiedlichen Umformgeschwindigkeiten und Umformkräften sowie frei wählbaren Zwischenschritten gestaucht. Hiermit lassen sich Schmieder- oder Walzvorgänge von Werkstoffen praxisnah simulieren. Anschließend kann wie beim Abschreckdilatometer ein Abkühlprozess zur Ermittlung eines Zeit-Temperatur-Schaubilds nach einer Umformung (UZTU) durchgeführt werden. Weiter Anwendungen sind die Untersuchung von Kriech- und Relaxationsvorgängen bei hohen Temperaturen.

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Horizontal Quenching and deformation dilatometer

Type TA DIL 805 V10.2, TA Instruments

Application

• Generating TTA, TTT as well as TTT-diagrams after hot forming of metal alloys
• Calculation of hot deformation flow curves and simulation of forging and rolling processes
• Investigation of high-temperature creep and relaxation processes

Technical specifications

• Temperature range: -150 °C – 1500 °C
• Atmosphere: inert gas, vacuum, air
• Heating rate: max. 4000 K/s / 100 K/s (deformation dil.)
• Cooling rate: max. 2500 K/s (for hollow samples) / 100 K/s (deformation dil.)
• Forming force: max. 20 kN
• Deformation speed: 0,001- 200 mm/s
• Deformation: up to 3 mm remaining sample length

Utilising the stationary DIL 805 quenching and deformation dilatometer (TA Instruments) phase transformations during specific heat treatment can be tracked. The dilatometer operates in two different modes (quenching and deformation).

Quenching dilatometer

In this set-up a metallic solid or hollow sample is inductively heated under vacuum, inert gas or ambient atmosphere to a defined temperature level at a defined heating rate and then continuously cooled at different (linear or exponential) rates by gas stream. Phase transformations of the alloy during heat treatment are evident from abrupt change in sample length. Time-temperature austenitization (TTA) and time-temperature transformation (TTT) diagrams can be generated for the material under investigation by using a variety of heating and cooling rates.

Deformation dilatometer

Using the deformation module, a variety of deformation speeds, forming forces with freely selectable intermediate steps are imposed on a full specimen at the temperature of choice. This allows the simulation of forging or rolling processes under realistic conditions. Subsequently, as with the quench dilatometer, controlled cooling is carried out to determine time-temperature diagram after hot forming. Further applications are the investigation of creep and relaxation processes at high temperatures.

Hochtemperaturofen

Typ HTL 04-17, Thermconcept

Anwendung

• Sintern keramischer Werkstoffe
• Wärmebehandlung von Nickelbasis-Superlegierungen
• Sintern mit teilflüssiger Phase von metallischen Werkstoffen

Technische Spezifikation

• Maximale Temperatur: 1750°C
• Heizleistung: 3,0 kW/h
• Innenraum ( B x H x T ) : ca. 150 x 150 x 150 mm

Der Hochtemperaturofen kommt für Wärmebehandlungen im Temperaturbereich von 1300°C-1700°C zum Einsatz, die oberhalb des Temperaturbereichs von Laborkammeröfen liegen. Der eingebaute Programmregler ermöglicht die Durchführung komplexer Wärmebehandlungen mit bis zu 50 Einzelschritten. Durch den eingebauten Schutzgasanschluss sind Wärmebehandlungen unter Argon-Atmosphäre möglich.

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High-temperature furnace

Type HTL 04-17, Thermconcept

Application

• Sintering of ceramic materials
• Heat-treatment of Nickel-base superalloys
• Sintering of metals with partially liquid phase

Technical specifications

• Maximum temperature: 1750°C
• Heating power: 3,0 kW/h
• Inside volume ( W x H x D ) : ca. 150 x 150 x 150 mm

The high-temperature furnace is used for heat-treatments above the temperature range of standard laboratory furnaces. The built-in controller allows for complex heat-treatments consisting of up to 50 individual steps. Due to the built-in protective gas connection, heat treatments under argon atmosphere are possible.

Veraschungsofen

Typ KLS 05-11 ASH, Thermconcept

Anwendung

• Entbindern keramischer Grünkörper
• Entbindern von Metallpulver für die additive Fertigung
• Veraschen organischer Bestandteile

Technische Spezifikation

• Maximale Temperatur: 1100°C
• Heizleistung: 2,0 kW
• Innenraum (B x H x T): ca. 210 x 150 x 200 mm

Der Veraschungsofen kommt zum Einsatz, wenn stark ausgasende Materialien wärmebehandelt werden sollen. Durch den eingebauten Kamin können auch große Gasvolumina aus dem Ofenraum sicher abgeführt werden, sodass die Bildung zündfähiger Gasgemische unterbunden wird. Die abgeführten Verbrennungsgase werden direkt in dem Abluftsystem der Wärmebehandlung aufgefangen, gefiltert und abgeleitet.

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Ashing furnace

Type KLS 05-11 ASH, Thermconcept

Application

• Debinding of ceramic green bodies
• Debinding of metal powder for additive manufacturing
• Ashing of organic components

Technical specifications

• Maximum temperature: 1100°C
• Heating power: 2,0 kW
• Interior (W x H x D): approx. 210 x 150 x 200 mm

The ashing furnace is used when materials with high outgassing are to be heat treated. Due to the built-in chimney, even large gas volumes can be safely discharged from the furnace chamber, so that the formation of ignitable gas mixtures is prevented. The exhausted combustion gases are collected, filtered and discharged directly into the heat treatment exhaust system.

Laborkammerofen

Typ KLS 05-13, Thermconcept

Anwendung

• Härten von Stahlproben unter Argon-Atmosphäre oder an Luft
• Anlassbehandlungen bei hohen Temperaturen
• Glühbehandlungen (Normalglühen, Diffusionsglühen)

Technische Spezifikation

• Maximale Temperatur: 1300°C
• Heizleistung: 2,5 kW
• Innenraum ( B x H x T ): ca. 200 x 140 x 250 mm

Die Laborkammeröfen werden standardmäßig zur Wärmebehandlung von Stahlproben am LWT eingesetzt. Durch die Hebetür ist eine einfache und schnelle Entnahme der Proben zum Abschrecken in Öl oder Wasser möglich. Durch den Schutzgasanschluss können auch Wärmebehandlungen unter Argonatmosphäre durchgeführt werden.

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Laboratory chamber furnace

Type KLS 05-13, Thermconcept

Application

• hardening of steel samples
• tempering treatments at high temperatures
• annealing treatments (normalizing, diffusion annealing)

Technical specifications

• Maximum temperature: 1300°C
• Heating power: 2.5 kW
• Interior ( W x H x D ) : approx. 200 x 140 x 250 mm

The laboratory chamber furnaces are used as standard for heat treatment of steel specimens at the LWT. The lifting door allows easy and quick removal of the specimens for quenching in oil or water. Due to the protective gas connection, heat treatments can also be carried out under argon atmosphere.

Umluftofen

Typ KU 15/06/A, Thermconcept

Anwendung

• Trocknen von Proben und Wärmebehandlung bei geringen Temperaturen (Anlassen)

Technische Spezifikation

• Maximale Temperatur: 650°C
• Heizleistung: 2,4KW
• Innenraum (B x H x T): ca. 300 x 150 x 350 mm (ca. 15 Liter)

Der Umluftofen verfügt über eine programmierbare Schalt- und Regelanlage, die eine gleichmäßige Temperaturverteilung bis 650°C in der Ofenkammer ermöglicht.

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Air circulation chamber furnace

Type KU 15/06/A, Thermconcept

Application

• Drying of samples and heat treatment at low temperatures (tempering)

Technical specification

• Maximum temperature: 650°C
• Heating power: 2,4KW
• Interior space (W x H x D): approx. 300 x 150 x 350 mm (approx. 15 liters)

The air circulation chamber furnace is equipped with a programmable switching and control system, which enables a uniform temperature distribution up to 650°C in the oven chamber.

Abaqus FEA

Dessault Systetèms

Anwendung

• Simulation mechanischer, thermischer und gekoppelte thermomechanischer Prozesse um Temperatur-, Deformations- und Spannungsfelder in einer Vielzahl von Materialien und Anwendungen, wie
  • Fertigungsprozessen
  • Wärmebehandlungen
  • Mikro- und makroskopische mechanische Prüfverfahren zu bestimmen.

Technische Spezifikationen

• Aktuelle Abaqus FEA-Version
• FORTRAN®-Compiler

Abaqus FEA ist eine Simulationssoftware, die die Finite-Elemente-Methode anwendet, um lineare und nichtlineare statische und dynamische Berechnungen durchzuführen. Dazu zählen unter anderem Probleme der Festkörper-Statik und -Dynamik, der Wärmeleitung und der Fluiddynamik. Die Software-Suite umfasst, neben der impliziten und expliziten Solvern, eine App mit Benutzeroberfläche, die für die Modellierung und das Post-Processing vorgesehen ist. Zudem verwenden die Abaqus-Produkte für die Skripterstellung die Open-Source-Skriptsprache Python. Dies ermöglicht vor allem die Kopplung mit anderen Softwarepaketen zur Modellierung und Optimierung. Die Einsatzmöglichkeiten bei der Modellierung sind durch die Implementierung selbstgeschriebener FORTRAN®-Subroutinen nahezu unbegrenzt. Somit ist Abaqus FEA im Rahmen der Multiscale Materials Design von zentraler Bedeutung.

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Abaqus FEA

Dessault Systetèms

Application

• mechanical, thermal and coupled thermomechanical simulations to determine temperature, deformation and stress fields in a variety of materials and applications. These include the simulation of
  • Manufacturing processes
  • Heat treatments
  • Micro- and macroscopic mechanical testing processes technical specifications

Technical specifications

• Current Abaqus FEA version
• FORTRAN® compiler

Abaqus FEA is a finite element method simulation software to perform linear and nonlinear static and dynamic simulations. These include solid-state statics and dynamics, heat conduction, and fluid dynamics problems. The software suite includes, in addition to implicit and explicit solvers, a user-interface app designed for modelling and post-processing. In addition, the Abaqus products use the open-source Python programming language for scripting. This primarily enables interfacing with other software packages for modelling and optimization. Abaqus FEA is of central importance in the context of Multiscale Materials Design because it offers unlimited modelling possibilities thanks to the implementation of self-written FORTRAN® subroutines.

MATLAB®

MathWorks

Anwendung

• Entwicklung von Apps mit User Interface
• Bildanalyse
• Datenerfassung, -analyse, -auswertung und -visualisierung
• Kopplung mit Abaqus FEA zur Simulations-Optimierung
• Gefügemodellierung und –design

Technische Spezifikationen

• Aktuelle MATLAB®-Version
• Gesamter Toolbox-Satz

MATLAB® ist eine von MathWorks entwickelte proprietäre Programmiersprache, numerische Rechenumgebung und integrierte Entwicklungsumgebung. Wie schon der Name MATrix LABoratory andeutet, ist MATLAB® in erster Linie für numerische Berechnungen mit Matrizen ausgelegt. MATLAB® eignet sich für die grafische Darstellung von Funktionen und Daten, die Implementierung von Algorithmen, die Erstellung von Benutzeroberflächen und die Kopplung mit in anderen Programmiersprachen geschriebenen Programmen. Zudem kann der Leistungsumfang der Software mit Toolboxen und selbst programmierten Funktionen oder Skripten erweitert werden. Dadurch bietet MATLAB® eine breite Auswahl an Einsatzmöglichkeiten im Bereich der Werkstoffcharakterisierung und des Materials Design.

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MATLAB®

MathWorks

Application

• App development with user interface
• Image analysis
• Data acquisition, analysis, evaluation and visualization
• Coupling with Abaqus FEA for simulation optimization
• Microstructure modelling and design

Technical specifications

• Current MATLAB® version
• Complete toolbox set

MATLAB® is a proprietary programming language, numerical computing environment, and integrated development environment developed by MathWorks. As the name MATrix LABoratory implies, this software is primarily designed for numerical computations with matrices. MATLAB® lends itself to graphical representation of functions and data, implementation of algorithms, creation of user interfaces, and interfacing with programs written in other programming languages. In addition, the scope of the software can be extended with toolboxes and self-programmed functions or scripts. Thus, MATLAB® offers a wide range of applications in the field of materials characterization and materials design.

MatCalc Version 6

MatCalc Engineering GmbH

Anwendung

• Berechnungen zu Thermokinetik:
  • Anteile und Zusammensetzung der Phasen
  • Umwandlunsgtemperaturen
  • Phasendiagramme
• Mikrostruktur- und Eigenschaftssimulation:
  • Kornwachstum, Rekristallisation, Erholung
  • Atomare Einschlüssen
  • Dynamische Streckgrenze
  • Ausscheidungen (Größe, Verteilung, chem. Zusammensetzung)
  • Diffusionsberechnung

Technische Spezifikationen

• Aktuelle MatCalc Pro Version
• Thermodynamische Fe-Datenbank: Me-FE 1.3 tdb
• Diffusions Fe-Datenbank: ME-Fe 1.2 ddb
• Physikalische Datenbank: physical_Data.pdb

MatCalc 6 von der FA. MatCalc Engineering GmbH ist eine Simulationssoftware, welche sowohl thermodynamische Mehrkomponenten Phasengleichgewichte als auch Mehrphasen-Ausscheidungskinetik von metallischen Legierung berechnen können. Zudem lassen sich unter Berücksichtigung von kinetische und physikalische Ansätzen metastabile (nicht im Gleichgewicht) Zustände für metallische Legierungen berechnen. Durch diesen einzigartigen Ansatz kann die Mikrostruktur und die daraus entstehenden mechanischen und chemischen Eigenschaften des Werkstoffes, für jede mögliche Wärmebehandlung, welche sich typischerweise weit vom Gleichgewichts Zustand entfernt befindet, vorhergesagt werden. Somit ist es mit Hilfe der Software MatCalc möglich, die Wärmebehandlung bestehend aus mehreren Zeit-Temperatur Abfolgen, unter Berücksichtigung des Ausgangszustandes des Werkstoffes als Modell nachzubilden und zu optimieren.

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MatCalc version 6

Application

• Simulation of thermokinetics
  • Proportions and composition of phases
  • Transformation temperatures
  • Phase diagrams
• Microstructure and property simulation
• Grain growth, recrystallisation, Recovery
• Atomic inclusions
• Dynamic yield strength
• Precipitates (size, distribution, chem. composition)
• Diffusion calculation

Technical specifications

• Current MatCalc Pro version
• Thermodynamic Fe database: Me-FE 1.3 tdb
• Diffusion Fe-database: ME-Fe 1.2 ddb
• Physical database: physical_Data.pdb

MatCalc 6 from FA. MatCalc Engineering GmbH is a simulation software which can calculate thermodynamic multi-component phase equilibria as well as multi-phase precipitation kinetics of metallic alloys. In addition, metastable (non-equilibrium) states for metallic alloys can be calculated taking into account kinetic and physical approaches. Through this unique approach, the microstructure and the resulting mechanical and chemical properties of the material can be predicted for each possible heat treatment, which is typically far from the equilibrium state. Thus, with the help of the MatCalc software, it is possible to model and optimise the heat treatment consisting of several time-temperature sequences, taking into account the initial state of the material.

Thermo-Calc und DICTRA

Thermo-Calc Software AB

Anwendung

• Berechnung stabiler und metastabiler Phasengleichgewichte z. B. für Legierungsentwicklung
• Anteilen und Zusammensetzungen der Phasen
• Umwandlungstemperaturen
• Löslichkeitsgrenzen
• Triebkräften für die Phasenbildung
• Aktivitäten und chemischen Potentialen
• Phasendiagrammen
• Zwischendiffusion in Verbundwerkstoffen
• Mikroseigerungen während der Erstarrung

Technische Spezifikationen

• Aktuelle Thermo-Calc und DICTRA-Version
• Aktuelle TCFE- und TCNI-Datenbank

Thermodynamische Berechnungen von Stabilen und metastabilen heterogenen Phasengleichgewichten sind ein wichtiger Bestandteil der Materialwissenschaft, insbesondere der Legierungsentwicklung. Auf diesem Forschungsgebiet ist Thermo-Calc die wohl bekannteste auf der CALPHAD-Methode (CALculation of PHAse Diagrams) basierte Software.

Die CALPHAD-Methode beruht auf ausgewählten experimentellen und theoretischen Daten, die in Datenbanken zusammengestellt sind. Dabei ist sowohl die Qualität der Software als auch der Datenbanken entscheidend, um belastbare Ergebnisse zu erzielen.

Thermo-Calc ermöglicht die Legierungsentwicklung und -optimierung durch die Vorhersage des Einflusses der chemischen Zusammensetzung oder der Wärmebehandlung auf die Mikrostruktur des gewünschten Werkstoffes.

Zu den add-on Modulen, die separat erworben werden können, gehört das Diffusionsmodul (DICTRA), das zur Simulation von diffusionsgesteuerten Reaktionen in Mehrkomponenten-Legierungssystemen verwendet wird. DICTRA erreicht dies durch die Einbeziehung von kinetischen Daten, die in separaten Datenbanken abgelegt sind.

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Thermo-Calc and DICTRA

Thermo-Calc software AB

Application

• Calculation of stable and metastable phase equilibria e.g. for alloy development

• Phase fractions and compositions
• Transformation temperatures
• Solubility limits
• Driving forces for phase formation
• Activities and chemical potentials
• Phase diagrams
• Interdiffusion in composite materials
• Microsegregations during solidification

Technical specifications

• Current Thermo-Calc and DICTRA version
• Current TCFE and TCNI database

Thermodynamic calculations of stable and metastable heterogeneous phase equilibria are an important part of materials science, especially in alloy development. In this field of research, Thermo-Calc is probably the best-known software based on the CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) method.

The CALPHAD method relies on selected experimental and theoretical data compiled into databases. The quality of both the software and the databases is crucial to obtain reliable results.

Thermo-Calc enables alloy development and optimization by predicting the influence of chemical composition or heat treatment on the microstructure of the desired material.

Among the add-on modules that can be purchased separately is the Diffusion Module (DICTRA), which is used to simulate diffusion-controlled reactions in multicomponent alloy systems. DICTRA achieves this by incorporating kinetic data stored in separate databases.

Rasterelektronenmikroskop (REM)

Typ MIRA3, TESCAN GmbH

Anwendung

• Von hochauflösende Untersuchungen von Mikrostrukturen im nm-Bereich bis hin zu größeren Bauteilen, Demonstratoren oder Schadenfällen
• Hochauflösende Übersichtsaufnahmen mit hoher Tiefenschärfe mittels Proben-Verfahr-Rasterung und nachträglichen Zusammenfügen von Einzelaufnahmen
• Chemische und kristallographische Elektronenstrahlmikroanalyse mittels EDX-, WDX- oder EBSD-Detektor
• Nachweis und Quantifizierung leichter Elemente wie Bor, Kohlenstoff oder Stickstoff mittels WDX

Technische Spezifikationen

• Feldemissionskathode (FE-Kathode)
• Beschleunigungsspannung U = 200 V – 30 kV
• Strahlstrom I = 2 pA – 200 nA
• Vergrößerungen von 2x bis 1.000.000x
• Große Probenkammer: 340 x 320 x 310 mm
• Energiedispersive Röntgen-(EDX-) Detektor: X-Max50, Oxford Instruments
• Wellenlängendispersive Röntgen-(WDX-) Detektor: Oxford Instruments
• Elektronenrückstreubeugungs-(EBSD-) Detektor: Nordlysnano, Oxford Instruments
• Integrierter Plasmareiniger und Kühlfalle (-196°C)

Die Auswahl an verschiedenen bildgebenden Detektoren ermöglicht eine hochauflösende Charakterisierung der Mikrostruktur im FE-REM MIRA3. Hierbei können Kontrastarten Sekundärelektronen (SE) oder Rückstreuelektronen (engl. Backscatterelectron BSE) genutzt werden. Auch können hochauflösende Übersichtsaufnahmen durch eine „Tischrasterung“ aufgenommen werden, bei der der Probentisch automatisiert verfährt und viele Einzelbilder bei höchster Vergrößerung zu einem Bild zusammenführt. Zusätzlich ist das REM mit verschiedenen Detektoren für die chemische (EDX und WDX) und kristallographische (EBSD) Elektronenstrahlmikroanalyse ausgestattet. Hierbei verfügt die WDX-Analyse über eine um den Faktor 10 höhere Nachweisgrenze als EDX-Analyse und kann sowohl Spurenelemente als auch leichte Elemente wie B, C oder N quantifizieren. Des Weiteren kann der EBSD-Detektor genutzt werden, um über rechnergestützte Auswertung von Beugungsbildern (Kikuchi-Pattern) Aussagen über Kristallstruktur und -orientierung einzelner Phasen treffen zu können.

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Scanning Electron Microscope (SEM)

Type MIRA3, TESCAN GmbH

Application

• From high-resolution examinations of microstructures in the nm range to larger components, demonstrators or damage cases
• High-resolution overview images with high depth of field by means of sample traversing rastering and subsequent merging of individual images
• Chemical and crystallographic electron beam microanalysis by means of EDX, WDX or EBSD detector
• Detection and quantification of light elements such as boron, carbon or nitrogen using WDX

Technical specifications

• Field emission cathode (FE cathode)
• Accelerating voltage U = 200 V - 30 kV
• Beam current I = 2 pA - 200 nA
• Magnifications from 2x to 1,000,000x
• Large sample chamber: 340 x 320 x 310 mm
• Energy dispersive X-ray (EDX) detector: X-Max50, Oxford Instruments
• Wavelength dispersive X-ray (WDX) detector: Oxford Instruments
• Electron backscatter diffraction (EBSD) detector: Nordlysnano, Oxford Instruments
• Integrated plasma cleaner and cold trap (-196°C)

The choice of different imaging detectors allows a high-resolution characterization of the microstructure in the FE-REM MIRA3. Contrast types secondary electrons (SE) or backscatter electrons (BSE) can be used. Also, high-resolution overview images can be acquired by a "stage rasterization", where the sample stage moves automatically and combines many single images at highest magnification to one image. In addition, the SEM is equipped with various detectors for chemical (EDX and WDX) and crystallographic (EBSD) electron beam microanalysis. Here, WDX analysis has a detection limit that is a factor of 10 higher than EDX analysis and can quantify trace elements as well as light elements such as B, C, or N. Furthermore, the EBSD detector can be used to make statements about crystal structure and orientation of individual phases via computer-aided evaluation of diffraction images (Kikuchi pattern).

Instrumentierter Eindringprüfer

Typ iMicro, Nanomechanics Inc.

Anwendung

• Ortsaufgelöste Bestimmung von Härte, E-Modul und Bruchzähigkeit

Technische Spezifikationen

• Maximale Last: 1000 mN
• Lastauflösung: 6nN
• Driftrate: < 0,05 nm/s
• Auslenkungsreichweite: 80 µm
• Auslenkungsauflösung: 0,04nm
• Rauschen: < 0,1 nm

Der iMicro ist ein Gerät zur instrumentierten Eindringprüfung in einem weiten Rahmen von Lasten bis zu 1000 mN. Es erlaubt neben der Ermittlung der Härte einzelner mikrostrukturellen Phasen oder der Erstellung fein aufgelöster Härteverläufen oder Mappings auch eine Bestimmung des E-Moduls. Durch die Methode von Oliver und Pharr, bei der die Indenterspitze während des Eindringens schwingt, kann die Entlastungssteifigkeit über die gesamte Eindringtiefe ermittelt werden. Dadurch wird eine eindringtiefenabhängige Härte- und E-Modulbestimmung ermöglicht. Es sind verschiedene Indenterspitzen verfügbar, darunter Berkovich-, Würfel- oder Kugelspitzen. Durch die vergleichsweise hohe aufbringbare Last können mit dem iMicro gezielt Risse durch das Eindringen der Indenterspitze in spröden Materialien wie Hartphasen oder Keramiken erzeugt werden, mit deren Hilfe über eine nachfolgende Bildanalyse die Bruchzähigkeit einzelner Phasen bestimmt werden kann. Die Auswahl der zu indentierenden Positionen erfolgt durch ein im iMicro integriertes Lichtmikroskop.

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Instrumented indentation tester

Type iMicro, Nanomechanics Inc.

Application

• Spatially resolved determination of hardness, Young's modulus and fracture toughness

Technical specifications

• Maximum load: 1000 mN
• Load resolution: 6nN
• Drift rate: < 0.05 nm/s
• Deflection range: 80 µm
• Deflection resolution: 0.04 nm
• Noise: < 0.1 nm

The iMicro is an instrument for instrumented indentation testing in a wide range of loads up to 1000 mN. It allows not only the determination of the hardness of individual microstructural phases or the generation of finely resolved hardness curves or mappings, but also a determination of the Young's modulus. Using the method of Oliver and Pharr, in which the indenter tip vibrates during indentation, the unloading stiffness can be determined over the entire indentation depth. This allows penetration depth-dependent hardness and elastic modulus determination. Various indenter tips are available, including Berkovich, cube or spherical tips. Due to the comparatively high load that can be applied, the iMicro can be used to generate targeted cracks by penetrating the indenter tip in brittle materials such as hard phases or ceramics, with the aid of which the fracture toughness of individual phases can be determined via subsequent image analysis. The positions to be indentated are selected by an optical microscope integrated in the iMicro.

Nano-Ritzer mit Rasterkraftmikroskop (AFM)

CSM-Instruments

Anwendung:

• Bestimmung von lokalen mechanischen Eigenschaften
• Empirische Berechnung des f_AB-Wertes
• Ermittlung der Oberflächentopografie

Technische Spezifikationen

• Lichtmikroskop Objektive: 5x, 20x, 50x und 100x
• Nanoritzer
  • Max. Last: 10 µN bis 1 N
  • Last Auflösung: min. 0,15 µN
  • Max. Reibkraft: 1 N
  • Reibkraft Auflösung: 0,3 µN
  • Max. Eindringtiefe: 1 mm
  • Tiefenauflösung: 0,3 nm
  • Ritzgeschwindigkeit: 0,4 – 600 mm/min
• AFM
  • A -  planar, Durchmesser max. 10 mm, Dicke max. 8 mm
  • B – eingebettete Proben max. Ø 10 mm, Dicke max. 8 mm; nicht eingebettete Proben müssen keine spezifische Geometrie aufweisen

Der Versuchsaufbau ist auf einer Open Platform aufgebaut, welche über einen in x-, y- und z-Richtung verfahrbaren Kreuztisch, ein Lichtmikroskop, einen Nanoritzer und ein Rasterkraftmikroskop (AFM) verfügt.

Über das Lichtmikroskop kann die genaue Position gewählt werden, an welche anschließend mittels des Nanoritzers eine Probe von einer - meist kegelförmigen - Diamantspitze geritzt. Dazu wird die Spitze über einen Doppelbiegebalken mit einer definierten Kraft auf die Probe gedrückt, wobei permanent die Normalkraft, Querkraft (Reibkraft) und die Eindringtiefe gemessen wird. Ritzversuche können mit unterschiedlichen Parametern sowie Indentern gefahren werden. So kann die Last konstant gehalten oder linear sowie stufenweise ansteigen. Ein Pre-Scan mit geringer Last kann vor dem eigentlichen Ritzen die Oberflächentopologie abtasten. Mit Hilfe eines Post-Scans können bleibende und reversible Oberflächenveränderungen unterschieden werden.

Das Rasterkraftmikroskop (AFM nach engl. Atomic Force Microscope) bietet die Möglichkeit, Oberflächen mit sehr hoher Auflösung abzubilden. Dabei wird die Oberflächentopologie in x-, y- und z-Richtung vermessen. Das Ergebnis sind präzise Koordinaten der Topologie in alle drei Raumrichtungen, welche sich mit geeigneter Software auf verschiedene Weisen auswerten lassen.

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Nano scratcher and atomic force microscope (AFM)

CSM Instruments

Application

• Determination of local mechanical properties
• Empirical calculation of the f_AB-value
• Determination of the surface topography

Technical specifications

• Optical microscope lenses: 5x, 20x, 50x and 100x
• Nanoscratcher
  • Max. Load: 10 µN to 1 N
  • Max. Frictional force: 1 N
  • Max. Penetration depth: 1 mm
  • Depth resolution: 0.3 nm
  • Scratch speed: 0.4 - 600 mm/min
• AFM
  • A - planar, max. diameter of 10 mm, max. thickness 3 mm
  • B - embedded specimens max. diameter of 10 mm, max. thickness of 8 mm; non-embedded specimens do not have to have a specific geometry

The experimental setup is built on an open platform, which has a cross table that can be moved in the x, y and z directions, an optical microscope, a nanoscratcher and an atomic force microscope (AFM).

The light microscope can be used to select the exact position at which a sample is subsequently scratched by a - usually cone-shaped - diamond tip using the nanoscratcher. For this purpose, the tip is pressed onto the sample with a defined force via a double bending beam, whereby the normal force, transverse force (frictional force) and the penetration depth are permanently measured. Scratch tests can be run with different parameters as well as indenters. Thus, the load can be kept constant or increase linearly as well as stepwise. A pre-scan with low load can scan the surface topology before the actual scribing. A post-scan can distinguish permanent and reversible surface changes.

The atomic force microscope (AFM) offers the possibility of imaging surfaces with very high resolution. The surface topology is measured in the x, y and z directions. The result is precise coordinates of the topology in all three spatial directions, which can be evaluated in various ways using suitable software.

Vollautomat Härteprüfer

Typ KB30S, KB Prüftechnik GmbH

Anwendung

• Härtemessungen im Lastbereich zwischen Makro, Kleinlast oder Mikrohärte
• Schnelles und präzises Messen einzelner Eindrücke mit Hilfe von Autofokus und automatischer Auswertung
• Härtemapping und Verläufe an großen Proben und Werkstücken, mithilfe des automatisierten Kreuztisch und Übersichtskamera

Technische Spezifikation

• Prüflastbereich: 0,005kg – 62,5kg

• Prüfraumhöhe: 170 mm
• Kreuztisch-Verfahrweg: 180 x 160 mm
• Auflösung Z-Achse 0,005 µm

Bei der Härteprüfung nach Vickers wird eine Kraft gleichmäßig und stoßfrei mit einem Diamant-Eindringkörper auf eine Probe aufgebracht. Der Vickers-Diamant erzeugt einen Eindruck in Form einer Pyramide mit quadratischer Grundfläche, mit einer Eindringtiefe von ca. 1/7 der Länge der Diagonalen. Die über den Eindringkörper eingeleitete Kraft wird ca. 10 bis 15 Sekundenaufrechterhalten, anschließend erfolgt eine vollständige Entlastung. Die beiden Eindruckdiagonalen werden vermessen und dann gemittelt. Die Vickers-Härte (HV) wird anhand einer Formel berechnet.

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Full-automatic Durometer

Type KB30S, KB Prüftechnik GmbH

Application:

• Measurements in the load range between macro, small load or micro hardness
• Fast and precise measurement of individual indentations using autofocus and automatic evaluation
• Hardness mapping and trajectories on large specimens and workpieces, using the automated cross table and overview camera.

Technical specifications

• Max. Test weight 120kg
• Projection 170 mm
• Test space height with cross table 170 mm
• Resolution Z-axis 0,005 µm
• Cross table range of motion 180x160 mm

In Vickers hardness testing, a force is applied uniformly and without impact to a specimen with a diamond indenter. The Vickers diamond creates an indentation in the shape of a pyramid with a square base, with an indentation depth of approximately 1/7 the length of the diagonal. The force applied through the indenter is maintained for approximately 10 to 15 seconds, followed by complete unloading. The two indentation diagonals are measured and then averaged. The Vickers hardness (HV) is calculated using a formula.

Korrosionsprüfungen

Dreielektrodenmesszellen inklusive Potentiostat VoltaLab PGP201/PGZ301

Anwendung

• Untersuchung des Lochkorrosionsverhaltens metallischer Werkstoffe
• Untersuchung des Kontaktkorrosions- und Impedanzverhaltens
• Charakterisierung des Korrosionsverhaltens unter körperähnlichen Bedingungen
• Charakterisierung des kapazitiven Verhaltens einer Beschichtung

Technische Spezifikationen

• Zwei Dreielektrodenmesszelle:
  • A – Elektrolyt: H₂SO₄ mit PGP201
  • B –Elektrolyt: 0,9% NaCl Lösung mit PGZ301
• Arbeitselektrode:
  • A – planar, max. Ø 10 mm, Dicke max. 3 mm
  • B – eingebettete Proben max. Ø 10 mm, Dicke max. 8 mm; nicht eingebettete Proben müssen keine spezifische Geometrie aufweisen
• Gegenelektrode: Platinblech
• Bezugselektrode: Kalomelelektrode (Arbeitsspannung +244 mV)
• Gasspülung: Luft (Sauerstoff), Stickstoff

Zur Untersuchung der Korrosionseigenschaften stehen zwei Drei-Elektroden-Korrosionsmesszellen zur Verfügung. In ersterer werden Messungen in verdünnter Schwefelsäure, in zweiterer in 0,9% NaCl Lösung durchgeführt. Zusätzlich besteht die Möglichkeit die Elektrolyte mit einem Gas zu spülen oder zu erwärmen. Die durchgeführten Messungen dienen der Charakterisierung unterschiedlicher Korrosionseigenschaften. Unter anderem können Ruhe- (OCP) und Durchbruchspotentialmessungen (Break-Through-Potential), Tafelmessungen als auch elektrochemische Impedanzspektroskopien durchgeführt werden. Die Daten werden über einen Potentiostat aufgezeichnet und können im Nachhinein am Computer aufbereitet und ausgewertet werden.

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Corrosion Tests

Three-electrode corrosion measuring cells including potentiostat VoltaLab PGP201/PGZ301

Application

• Investigation of the pitting corrosion behaviour of metallic materials
• Investigation of contact corrosion and impedance behaviour
• Characterization of the corrosion behaviour under body-like conditions
• Characterization of the capacitive behaviour of a coating

Technical specifications:

• Two three-electrode corrosion measuring cells:
  • A – electrolyte: H₂SO₄ with PGP201
  • B –electrolyte: 0,9% NaCl solution with PGZ301
• Working electrode:
  • A – planar, max. Ø 10 mm, thickness max. 3 mm
  • B – embedded specimen max. Ø 10 mm, thickness max. 8 mm; no specific geometry needed for unembedded specimens
• Counter electrode: sheet of platinum
• Reference electrode: calomel electrode (working voltage +244 mV)
• Gas: Oxygen (Air), Nitrogen

Two three-electrode corrosion measuring cells are available for investigating corrosion properties. In the former, measurements are carried out in dilute sulfuric acid, in the latter in 0.9% NaCl solution. In addition, it is possible to flush the electrolytes with a gas or to heat them up. The measurements performed are used to characterize different corrosion properties. For example, the open circuit potential (OCP) and break-through potential (BTP) measurements, Tafel measurements as well as electrochemical impedance spectroscopies can be performed. The data are recorded via a potentiostat and can be subsequently processed and evaluated on a computer.

Elementaranalysator

Typ CS 800, ELTRA GmbH

Anwendung

• Messung von Kohlenstoff- und Schwefelgehalt
• Für Metalle, Keramiken und Gesteine

Technische Spezifikationen

• Induktionsofen für Temperaturen bis über 2000 °C
• Messung durch bis zu vier Infrarotzellen (Aluminium Infrarotpfad, Platin Katalysator)
• Analysezeit ca. 40 s

Der Elementaranalysator ELTRA CS 800 ermöglicht die Bestimmung von Kohlenstoff- und Schwefelgehalt von anorganischen Proben. Die Proben werden in Keramiktiegeln unter einem Sauerstoffstrom verbrannt (Trägergasheißextraktion). Über die Analyse der Verbrennungsgase CO2 und SO2 in Infrarotmesszellen werden die Elementgehalte ermittelt. Der Messbereich reicht von wenigen ppm bis zu mehreren Ma.-%. Dazu können gleichzeitig mehrere Messkanäle auf verschiedene Messbereiche kalibriert werden, um die Präzision der Analyse zu erhöhen. Aufgrund der Verbrennung werden die zu analysierenden Proben zerstört. Die Masse der Proben sollte für die Analyse in einem Bereich um 0,5 g liegen. Einige Materialien erforden Verbrennungszuschläge.

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Elemental analyzer

Type CS 800, ELTRA GmbH

Application

• Determination of carbon and sulfur contents
• For metals, ceramics and rocks

Technical specifications

• Induction furnace for temperatures up to 2000 °C
• Measurement by up to four infrared cells (Al infrared path, Pt catalysator)
• Time for analysis about 40 s

The ELTRA CS 800 elemental analyzer enables the determination of the carbon and sulfur content of inorganic samples. The samples are combusted in ceramic crucibles under a stream of oxygen (carrier gas hot extraction). The elemental contents are determined by analyzing the combustion gases CO2 and SO2 in infrared measuring cells. The measuring range extends from a few ppm to several mass%. For this purpose, several measuring channels can be calibrated simultaneously to different measuring ranges in order to increase the precision of the analysis. Due to the combustion, the samples to be analyzed are destroyed. The mass of the samples should be in a range around 0.5 g for the analysis. Some materials require combustion supplements.

Kälte-Badumwälzthermostat

Typ CC-K6 mit Pilot ONE, Huber Kältemaschinenbau AG

Anwendung

• Temperieren des Korrosionsprüfstandes und des Versuchsstandes zur Ionenfreisetzung

Technische Spezifikation

• Temperaturbereich: -25 bis 200 °C
• Temperaturkonstanz: ±0,02 °C
• Heizleistung: 1,6 – 2,1 kW
• Förderleistung Druckpumpe: max. 27 l/min; 0,7 bar
• Förderleistung Saugpumpe: max. 22 l/min; 0,4 bar
• Badvolumen: 4,5 l

Der Kälte-Badumwälzthermostat ist über ein manuell steuerbares Schlauchsystem an die Korrosionsprüfstände und den Versuchsstand zur Ionenfreisetzung angeschlossen. Er dient dazu in den jeweiligen Versuchsständen gezielt die Temperatur einzustellen. Dies ist beispielsweise in der Medizintechnik höchstrelevant, um die Versuche bei Körpertemperatur durchführen zu können. Derzeit wird als Temperiermedium Wasser verwendet.

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Cold Bath Circulator

Type CC-K6 with Pilot ONE, Huber Kältemaschinenbau AG

Application

• Temperature control of the corrosion test rig and the ion release test rig

Technical specifications

• Temperature range: -25 to 200 °C
• Temperature constancy: ±0.02 °C
• Heating power: 1.6 - 2.1 kW
• Delivery rate pressure pump: max. 27 l/min; 0.7 bar
• Delivery rate suction pump: max. 22 l/min; 0.4 bar
• Bath volume: 4,5 l

The cold bath circulator is connected to the corrosion test stands and the ion release test stand via a manually controllable hose system. It is used to selectively set the temperature in the respective test stands. This is highly relevant in medical technology, for example, in order to be able to carry out the tests at body temperature. Water is currently used as the temperature control medium.

Tribokorrosionsprüfstand

Typ UMT3, Bruker Corporation

Anwendung

• Charakterisierung des Gleitverschleißverhaltens und Bestimmung des Reibkoeffizienten bei Medienschmierung und im Trockenlauf
• Charakterisierung des Korrosions- und Tribokorrosionsverhaltens u.a. verschleißbedingte Korrosion und korrosionsbedingter Verschleiß
• Anschließende Untersuchung der Verschleißmechanismen und Korrosionserscheinungen möglich

Technische Spezifikation

• Probengröße: 15x15x2 mm
• Gegenkörper: Ø 5-8 mm, Material frei wählbar
• Elektrolyt: nahezu frei wählbar, bei Tribokorrosionsuntersuchungen leitfähige Elektrolyte
• Last: 0,5-50 N
• Verschleißgeschwindigkeit: 0,01-10 mm/s
• Verschleißweg bei Tribokorrosion: 2 mm

Der Tribokorrosionsprüfstand ermöglicht die Untersuchung von Gleitverschleiß bei gleichzeitig auftretenden Korrosionserscheinungen. Der zu untersuchende Werkstoff kann somit vollständig in Bezug auf sein Tribokorrosionsverhalten charakterisiert werden. Hierbei sind Messungen in Anlehnung an ASTM G119 möglich. Durch eine zweidimensionale Kraftmessdose wird sowohl die Normalkraft als auch die Reibkraft aufgezeichnet, sodass eine automatische Berechnung des Reibungskoeffizienten gegeben ist. Zudem können Gleitverschleißversuche im Trockenlauf durchgeführt werden.

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Tribocorrosion test rig

Type UMT3, Bruker Corporation

Application

• Characterization of the sliding wear behavior and determination of the coefficient of friction under media lubrication and dry running conditions
• Characterization of the corrosion and tribocorrosion behavior including wear-induced corrosion and corrosion-induced wear
• Subsequent investigation of wear mechanisms and corrosion phenomena possible

Technical specifications

• Specimen size: 15x15x2 mm
• Counterbody: Ø 5-8 mm, material freely selectable
• Electrolyte: almost freely selectable, for tribocorrosion investigations conductive electrolytes
• Load: 0,5-50 N
• Wear rate: 0.01-10 mm/s
• Wear path for tribocorrosion: 2 mm

The tribocorrosion test rig enables the investigation of sliding wear with simultaneous corrosion phenomena. The material to be tested can thus be fully characterized in terms of its tribocorrosion behavior. Measurements in accordance with ASTM G119 are possible. A two-dimensional load cell is used to record both the normal force and the frictional force, so that the coefficient of friction can be calculated automatically. In addition  sliding wear tests can be carried out in dry running.

Zerspanpendel

Wolpert/ Eigenbau

Anwendung

• Zerspanprüfung von Werkstoffen
• Abnahme von Spänen definierter Dicke
• Aufzeichnung von Zerspankräften und -energien

Technische Spezifikationen

• Maximale Pendelgeschwindigkeit: 395 m/min
• Maximale Spantiefe: 0.7 mm

Das Zerspanpendel ist ein umgebauter Charpy-Test Kerbschlaghammer und dient als Modellversuch für die Untersuchung des Widerstandes eines Werkstoffes gegen den Abtrag eines Spans. Der Pendelarm wird aus erhöhter Position fallen gelassen und trägt mithilfe einer montierten Wendeschneidplatte von einer auf der Kraftmessplattform positionierten Probe einen Span mit definierter Spantiefe ab. Durch Integration der aufgezeichneten Spankräfte und über die gemessenen Winkel von Start- und Endposition kann die Zerspanenergie auf zwei Weisen ermittelt werden. Die Probe und der Span geben des weiteren Aufschluss über wirkende Mechanismen und können separat untersucht werden.

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Chipping Pendulum

Wolpert / self-built

Application

• Chip testing of materials
• Chips cut of defined thickness
• Measuring of cutting forces and energies

Technical specifications

• Maximum pendulum velocity: 395 m/min
• Maximum chip thickness: 0.7 mm

The chipping pendulum is a converted Charpy-test impact hammer and serves as a model test for investigating the resistance of a material to the removal of a chip. The pendulum arm is dropped from an elevated position and with a mounted indexable insert a chip of defined chipping depth is cut from a sample positioned on the force measurement platform. By integrating the recorded chipping forces and using the measured angles of the start and end positions, the cutting energy can be determined in two ways. The sample and the chip also provide information about the mechanisms during the chipping process and can be examined separately.

Servohydraulische Prüfmaschine

Typ PC160 und PC400, Schenck

Anwendung

• Zug-, Druck- und Biegeversuche
• Dynamische Prüfung im Schwell- oder Wechsellastbereich

Technische Spezifikationen

• Max. Kraft: 10 kN (PC160) und 400 kN (PC400)
• Max. Weg: 50 mm
• Prüfraum (H x B): 900 x 700 mm (PC160) und 1000 x 700 mm (PC400)

Mit den servohydraulischen Anlagen der Firma Schenck der Baureihe PC160 sowie PC400 sind Zugversuche, Druckversuche und Biegeversuche bis 400 kN durchführbar. Zusätzlich können dynamische Prüfungen durchgeführt werden. Bei dynamischen Prüfungen wird eine zyklische Belastung mit entsprechender Prüffrequenz aufgebracht. Dabei kann es sich sowohl um Schwelllastversuche im Zug- oder Druckbereich als auch um Wechsellastversuche mit Zug- und Druckanteilen handeln.

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Servo hydraulic testing machine

Type PC160 and PC400, Schenck

Application

• Tensile, compression and bending tests
• Dynamic testing in swelling or alternating load range

Technical specifications

• Max. force: 10 kN (PC160) and 400 kN (PC400)
• Max. distance: 50 mm
• Testing space (H x W): 900 x 700 mm (PC160) and 1000 x 700 mm (PC400)

With the servo-hydraulic systems from Schenck of the PC160 and PC400 series, tensile tests, compression tests and bending tests up to 400 kN can be carried out. In addition, dynamic tests can be performed. For dynamic tests, a cyclic load is applied with the corresponding test frequency. These can be threshold load tests in tension or compression or alternating load tests with tension and compression components.

Pendelschlagwerk, instrumentiert

Typ PW30, Wolpert

Anwendung

• Ermittlung der Schlagzähigkeit eines Werkstoffes
• Messung von Kraft-Weg-Kurven der Prüfung

Technische Spezifikationen

• Pendelenergie: 150 J bis 300 J
• Instrumentierte Kraftmessung mit DMS

Das Pendelschlagwerk Wolpert PW30 kann, mit einem 150 J- oder 300 J-Hammer ausgestattet, genutzt werden, um die Schlagzähigkeit eines Werkstoffes zu untersuchen. Mit einer Instrumentierung, bestehend aus vier DMS und einem Messverstärker, kann die aufgewandte Kraft während des Schlagprozesses gemessen werden. Ein Drehwinkelgeber zeichnet gleichzeitig den zurückgelegten Weg auf, wodurch sich aus der Integration der Kraft über den Weg die Schlagenergie berechnen lässt. Die Kraftverläufe können außerdem Aufschluss über den Ablauf des Probenversagens geben.

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Pendulum impact tester, instrumented

Type PW30, Wolpert

Application

• Determination of the impact strength of a material
• Generation of force-displacement curves of the impact test

Technical specifications

• Pendulum energy: 150 J to 300 J
• Instrumented Force measurement via DMS

The Wolpert PW30 pendulum impact tester, equipped with a 150 J or 300 J hammer, can be used to investigate the impact strength of a material. Instrumentation consisting of four strain gauges and a measuring amplifier can be used to measure the force applied during the impact process. A rotary encoder simultaneously records the distance traveled, allowing the impact energy to be calculated by integrating the force over the distance. The force curves can also provide information about the progression of specimen failure.

Materialprüfmaschine

Typ Z100, Zwick/Roell

Anwendung

• statische Zug-, Druck- und Biegeversuche zur Bestimmung wichtiger Materialkennwerte wie Festigkeit, Dehn- und Streckgrenzen.

Technische Spezifikationen

• Prüfkraft: max. 100 kN
• Prüfraum (BxH): 640 x 1360 mm
• Traversengeschwindigkeit: 0,001 – 200 mm/min
• Temperierkammer: -100°C bis 600°C

Mit den Zugmaschinen der Firma Zwick/Roell der Baureihe Z100 sind Zugversuche, Druckversuche und Biegeversuche durchführbar. Sie dienen lediglich der statischen Prüfung da die Kraftaufbringung über die Spindeln innerhalb der Säulen erfolgt. Aufgrund der langjährigen Erfahrung mit Sonderformen von Proben ist unser prüfbarer Probenkatalog auf eine erstaunliche Größe angewachsen. Zwei verfügbare Anlagen bieten die Möglichkeit bei Raumtemperatur sowie bei tiefer und erhöhter Temperatur zu prüfen.

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Materials testing machine

Type Z100, Zwick/Roell

Application

• static tensile, compression and bending tests to determine important material properties such as tensile and compressive strength, yield point and elastic limits

Technical specifications

• Test load: max. 100 kN
• Test space (WxH): 640 x 1360 mm
• crosshead speed: 0.001 - 200 mm/min
• Temperature chamber: -100°C to 600°C

With Zwick/Roell's Z100 series materials testing machine tensile, compression and bending tests can be carried out. They are used for static testing only, since force is applied via spindles inside the columns. Due to many years of experience with special specimen shapes, our testable specimen catalog has grown to an amazing size. The two test systems available offer the possibility to test at room temperature as well as at low and elevated temperatures.

Vakuum-Induktionsofen

Typ IS 1/III, Leybold Heraeus

Anwendung

• Herstellung von Laborschmelzen

Technische Spezifikationen

• Schmelzengewicht: 200 bis 5000 g
• Druckbereich: 10 E-3 bis 1000 mbar
• Tiegelmaterialien: Graphit, Aluminiumoxid und Magnesiumoxid

Vakuum-Induktionsofen zur Herstellung von hochreinen sowie technischen Laborschmelzen ausgehend von Reinelementen und Vorlegierungen. Die Erschmelzung kann unter Vakuum-, Argon- oder Stickstoffatmosphäre durchgeführt werden.

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Vacuum induction furnace

IS 1/III, Leybold Heraeus

Application

• Processing of laboratory scale melts

Technical specifications

• Melting weight: 200 to 5000 g
• Pressure range: 10 E-3 to 1000 mbar
• Crucibles: Graphite, Aluminiumoxide and Magnesiumoxide

The vacuum induction furnace is used for processing of highly pure and technical grade of melts in a laboratory scale. Pure elements and pre-alloyed elements are applied for alloying. The melting and casting are carried out under vacuum or in an Argon or Nitrogen atmosphere.

Vakuum-Kammerofen

Typ IU 54/1F, IVA Schmetz GmbH

Anwendung

• Wärmebehandlungen, Sintervorgänge und Flüssigphasensintern

Technische Daten

• Betriebstemperatur:  max. 1600 °C
• Druckbereich: 10 E-3 bis 6000 mbar
• Ofenraum: 260 x 260 x 260 mm (LxBxH)
• Chargengewicht: max. 50 kg

Der Vakuum-Kammerofen wird zum Wärmebehandeln, Sintern und Flüssigphasensintern bis 1600 °C unter Vakuum oder N2-Partialdruck mit der Möglichkeit einer Gasschnellabkühlung genutzt.

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Vacuum chamber furnace

Type IU 54/1F, IVA Schmetz GmbH

Application:

• Heat treatments, sintering and supersolidus liquid phase sintering (SLPS)

Technical specification:

• Temperature: max. 1600 °C
• Pressure: 10 E-3 to 6000 mbar
• Furnace space:  260 x 260 x 260 mm (LxWxH)
• Batch weight: max. 50 kg

The vacuum chamber furnace is used for heat treatments, sintering and supersolidus liquid phase sintering (SLPS) for temperatures up to 1600 °C, under vacuum or N2-atmosphere and with the possibility for rapid gas quenching.

Vakuumfallofen

IVA Schmetz GmbH / Eigenbau

Anwendung

• Vakuumwärmebehandlung mit Wasserabschreckung

Technische Daten

• Maximale Temperatur: 1300 °C
• Maximaler Vakuumwert: 10-4 mbar
• Abschreckmedium: Wasser
• Abschreckzeit: < 1 s

Der Vakuumfallofen bietet die möglich einer Vakuumwärmebehandlung mit anschließender Abkühlung in Wasser, was in den meisten anderen Ofen nicht möglich ist. Das Vakuum kann durch die angeschlossene Öldiffusionspumpe Werte von 10-4 mbar erreichen und in Abschreckzeiten von unter einer Sekunde kann die Probe aus dem Ofenraum in Wasser fallen gelassen werden. Dadurch ist es z.B. möglich unlegierte Stähle ohne Entkohlung zu Härten.

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Vacuum drop furnace

IVA Schmetz GmbH / Eigenbau

Application

• Vacuum heat treatment with water quenching

Technical specifications

• Maximum temperature: 1300 °C
• Maximum vacuum value: 10-4 mbar
• Quenching medium: water
• Quenching time: < 1 s

The vacuum drop furnace offers the possibility of vacuum heat treatment followed by cooling in water, which is not possible in most other furnaces. The vacuum can reach values of 10-4 mbar due to the oil diffusion pump and in quenching times of less than one second the sample can be dropped from the furnace chamber into water. This makes it possible, for example, to harden unalloyed steels without decarburization.

RUB-Tunneling-Device Verschleißprüfstand

Eigenkonstruktion auf Weipert-Drehbank

Anwendung

• Verschleiß- und Ermüdungstests an Miniaturschneiddisken
• Untersuchungen zum Abbauverhalten von Gesteinen
• Monitoring von Schneidringen und Wälzlagern durch Vibrationsanalyse

Technische Spezifikationen

• Rotationsgeschwindigkeit: 18 – 71 U / min
• Axiale Vorschubrate: 0,1 - 0,3 mm / Umdrehung
• Anpressdruck der Schneidringe: 0 - 4 bar

Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 837 wurde ein Prüfstand aufgebaut, an dem die Verschleißmechanismen von Tunnelbauwerkzeugen wie Schneidringen in einem Labormaßstab nachgebildet werden können. Eine Drehbank bildet die Basis des Prüfstands. Der Support trägt einen pneumatisch verfahrbaren Schlitten, auf dem ein oder zwei Schneidringe gelagert sind und an den Gegenkörper gepresst werden können. Der Gegenkörper wird über eine Welle in das Drehfutter eingespannt und gedreht. Für Versuche zu abrasivem Verschleiß und zum Abbauverhalten von Gesteinen stehen verschiedene Gesteinsproben zur Verfügung. Zur Untersuchung des Ermüdungsverschleißes von Schneidringen wird ein Metallgegenkörper mit einer Auftragsschweißung genutzt, die beim Überrollen eine zyklische Belastung des Schneidrings Versuchs die Schnittkräfte aufgezeichnet werden.

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RUB-Tunneling Device Wear-Test-Rig

Applications

• Wear- and fatigue tests on cutting disc specimens
• Investigation of rock excavation processes
• Monitoring of cutting discs and bearings by vibration analysis

Technical specifications

• Rotational speed: 18-71 U / min
• Axial speed: 0.1 – 0.3 mm / revolution
• Pressure acting on the cutting discs: 0 – 4 bar

The test-rig was constructed in the context of the special research area 837 for investigation of wear mechanisms on cutting discs in a laboratory scale. The test-rig is based on a lathe. The support carries a pneumatically moveable slide-piece, on which one or two cutting disc specimens are mounted. These cuttings discs are pressed against a counterbody which is rotated by an axle connected to the spindle of the lathe. For testing of abrasive wear, different rock specimens are available. To investigate surface fatigue of cutting discs a metal-counterbody with a welded buckle is used which exerts a cyclic loading onto the cutting disc specimen at every rotation.

Warmverschleißprüfstand

Anwendung

• Messung abrasiven Verschleißes im Verschleißtopf bei Temperaturen von 20 - 600°C
• Versuche unter Argon-Atmosphäre

Technische Spezifikationen

• Temperaturbereich: 20-600°C
• Abrasive: Korund der Korngröße F8 (2,2-2,8mm), Quartzsand verschiedener Körnungen
• Probengröße und -form: Rechteckige Scheiben der Maße 40 x 21,5 x 5 mm
• Rotationsgeschwindigkeit: 40 U/min

Der Warmverschleißprüfstand funktioniert nach dem Prinzip eines Verschleißtopfes, in dem die Proben durch ein freibewegliches Abrasiv bewegt werden. Hauptbestandteile des Prüfstands sind ein Umluftofen, sowie ein spezielles Rührwerk welches durch die Ofendecke geführt ist. Bis zu vier Proben können gleichzeitig an einem Probenhalter befestigt werden, der durch das Rührwerk durch einen mit Abrasiv gefüllten Topf bewegt wird. Durch den umliegenden Ofen kann das gesamte System auf bis zu 600°C erwärmt werden. Die Bestimmung des abrasiven Materialabtrags erfolgt durch Wiegen der Probe vor und nach dem Versuch auf einer Feinwaage.

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Test rig for abrasive wear at elevated temperatures 

Application

• Measurement of abrasive wear in a wear pot at elevated temperatures (20-600°C)
• Tests under argon atmosphere

Technical specifications

• Temperature range: 20-600°C
• Abrasive: corundum of grain size F8 (2.2-2.8mm); quartz sand of various grain sizes
• Sample size and shape: Rectangular discs measuring 40 x 21.5 x 5 mm.
• Rotation speed: 40 rpm

The hot wear test rig works on the principle of a wear pot in which the specimens are moved through a free-moving abrasive. The main components of the test rig are a circulating air oven and a special agitator which is guided through the oven ceiling. Up to four specimens can be attached simultaneously to a specimen holder, which is moved by the agitator through a pot filled with abrasive. The entire system can be heated up to 600°C by the surrounding furnace. The abrasive material removal is determined by weighing the sample before and after the test on a precision balance.

Dreikörperabrasivprüfstand: Reibrad-Verfahren

ASTM G65 Rubber-Wheel, Phoenix Tribology

Anwendung

• Bewertung des Verschleißwiderstands
• Bestimmung des Masseabtrags und des Volumenverlustes nach abrasivem Verschleiß
• Anschließende Untersuchungen von Verschleißflächen möglich

Technische Spezifikationen

• Gummibeschichtetes Stahlrad mit einer Härte von 60 Shore-A
• Probengröße: ca. 76 x 25 x 12,5 mm
• Sanddurchfluss: 300-330 g/min
• Drehzahl: 200 U/min
• Anpresskraft: 130 N
• Verschleißweg: 1436 m

Mithilfe des Rubber-Wheels (Reibrad-Verfahren) lässt sich der Verschleißwiderstand einer Probe gegenüber abrasivem Verschleiß nach der ASTM G65 bewerten. Bei dem Versuch wird das Abrasivgut (z.B. Sand) mithilfe eines gummibeschichteten Reibrads über die Verschleißprobe mit einer bestimmten Geschwindigkeit geführt. Die Verschleißprobe wird gleichzeitig an das Reibrad gepresst. Zur Bewertung des Verschleißwiderstands wird der Volumenverlust nach abrasivem Verschleiß bestimmt. Hierfür wird das Verhältnis aus der Massedifferenz der Probe vor und nach dem Versuch und aus der Dichte der Probe berechnet.

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Rubber-Wheel

ASTM G65, Phoenix Tribology

Application

• Evaluation of the wear resistance
• Determination of mass removal and volume loss after abrasive wear
• Subsequent investigations of wear surfaces possible

Technical specifications

• Rubber-coated steel wheel with a hardness of 60 Shore-A
• Sample size: 76x25x12,5 mm
• Sand Flow 300-330 g/min (Sand)
• Speed: 200 rpm
• Pressure: 130 N
• Wear path: 1436 m

The rubber wheel can be used to evaluate the abrasive wear resistance of a specimen in accordance with ASTM G65. In the test the abrasive material (e.g. sand) passes over the wear specimen, which is simultaneously pressed against the rotating friction wheel. To evaluate the wear resistance, the volume loss after abrasive wear is determined. For this purpose, the ratio is calculated from the mass difference of the specimen before and after the test and from the density of the specimen.

Heißisostatische Presse (HIP)

QIH 9, Quintus Technologies AB

Anwendung

• Verdichten pulverförmiger und gekapselter Fe-legierungen
• Post Prozessierung additiv gefertigter Bauteile auf Ni-, Ti- oder Fe-Basis
• Integrierte HIP-Wärmebehandlung von SX Ni-Superlegierungen oder Titanaluminiden 
• Rejuvenation von Turbinenschaufeln (SX Ni-Superlegierungen)
• Nachverdichten medizintechnischer Implantate

Technische Spezifikationen

• Arbeitsdruck: bis 2070 bar (207 MPa)
• Temperaturen: bis 1400°C (Molybdänofen, Ar-Gas) / bis 2000°C (Graphitofen, N- oder Ar-Gas)
• Ofenmaße: Duchmesser 87 mm, Höhe 160 mm

Das HIP Verfahren findet Anwendung zum Verdichten pulverförmiger (gekapselter), schmelzmetallurgischer oder additiv gefertigter Bauteile. Durch eine thermische Behandlung unterhalb der Schmelztemperatur bei gleichzeitiger Überlagerung eines isostatischen Gasdrucks werden Poren geschlossen. Moderne Anlagen wie die QIH 9 können jetzt auch hohe Abkühlgeschwindigkeiten realisieren und steuern. Dadurch ist es möglich, in den HIP-Prozess die Wärmebehandlung nachhaltig zu integrieren. Gewünschte Mikrostrukturen und Material-eigenschaften lassen sich so gezielt einstellen. Eine in die HIP integrierte Wärmebehandlung wirkt sich außerordentlich festigkeitssteigernd auf dynamisch beanspruchte Bauteile aus und ist somit die Schlüsseltechnologie zu einer hohen Lebensdauer.

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Hot Isostatic Press (HIP)

QIH 9, Quintus Technologies AB

Application

• Densification of PM capsules (Fe-base alloys)
• Post processing of additively manufactured parts (Ni-, Ti- and Fe-base alloys)
• Integrated HIP heat treatment of single crystal (SX) Ni-base superalloys and titanium aluminides
• Rejuvenation of turbine blades (SX Ni-base superalloys)
• Redensification of medical implants

Technical specifications

• Working pressure: up to 2070 bar (207 MPa)
• Temperature: up to 1400°C (Molybdenum furnace, Ar gas) / 2000°C (Graphite furnace, N or Ar gas)
• Furnace geometry: diameter 87 mm, height 160 mm

The HIP process is used to densify powdered (encapsulated), melt-metallurgical or additively manufactured components up to theoretical density. Porosity is closed by thermal treatment below the melting temperature and simultaneous superimposition of an isostatic gas pressure. A new generation of HIP systems such as the QIH 9 can also realize and control high cooling rates. Integrating heat treatment steps requiring fast cooling into the HIP process in a sustainable manner is possible. Thus, desired microstructures and material properties can be specifically adjusted. Such an integrated heat treatment into the HIP can result in exceptionally increased strength effects on dynamically stressed components and is, therefore, a key technology for long service lifes.

Laserstrahlschmelzanlage (PBF-LB/M)

Typ SLM100A, REALIZER GmbH

Anwendung

• Additive Fertigung von Metallen

Technische Spezifikationen

• Ytterbium Faserlaser (Wellenlänge: 1076,5 nm, Nennleistung: 100 W, Effektive Leistung: 77,4 W)

Beim PBF-LB/M-Prozess erfolgt ein additiver respektive schichtweiser Aufbau eines Bauteils durch das Aufschmelzen und Aneinanderfügen metallischer Pulverschichten mit Hilfe eines hochenergetischen, fokussierten Lasers. Die additive Fertigungsweise ermöglicht die Fertigung hochkomplexer Bauteile direkt aus einem 3D-CAD-Modell ohne die Zuhilfenahme produktspezifischer Werkzeuge.

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Laser Powder Bed Fusion Device (PBF-LB/M)

Type SLM100A, REALIZER GmbH

Application

• Additive Manufacturing of metals

Technical specifications

• Ytterbium fiber laser (wavelength = 1076.5 nm, nominal output power = 100 W, effective output power = 77,4 W)

The PBF-LB/M process involves a layer-by-layer build-up of a component by melting and joining metallic powder layers with the help of a high-energy, focused laser. The additive manufacturing method allows the production of highly complex components directly from a 3D CAD model without the use of product-specific tools.

Röntgendiffraktometer

Typ D8 Advanced, Bruker

Anwendung

• Qualitative und quantitative Phasenanalyse kristalliner Festkörper- oder Pulverproben

Technische Spezifikationen

• Bragg-Brentano-Geometrie mit Theta/Theta-Anordnung
• Betriebsspannung / -strom: 40 kV, 40 mA
• max. Auflösung (FWHM): 0,0001°
• Cu-Röhre: Cu-Kα-Strahlung (sekundärseitiger Ni-Filter)
• Flipstick-Probenhalter (9-fach Probenhalter, Probenrotation)
• Heizkammer: T bis 1600°C

Röntgendiffraktomtrie (X-Ray-Diffraction, XRD) beruht auf der Beugung hoch energetischer Strahlung am Kristallgitter. Der regelmäßige Aufbau des Kristalls wirkt dabei als Beugungsgitter für die Röntgenstrahlung. Die auftretenden Beugungserscheinungen (Beugungsreflexe) enthalten Informationen über die atomare Anordnung des Kristalls. Mit diesen Informationen können Aussagen über in Werkstoffen enthaltenen Phasen gemacht werden. Zusätzlich sind Röntgenbeugungsexperimente mit einer Heizkammer (bis zu 1600°C) möglich.

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X-ray diffractometer

Type D8 Advanced, Bruker

Application

• Qualitative and quantitative phase analysis of crystalline bulk and powder samples

Technical specifications

• Bragg-Brentano geometry with theta/theta arrangement
• Operating voltage / current: 40 kV, 40 mA
• Goniometer radius: 280 mm
• Max. resolution (FWHM): 0.0001
• Cu tube: Cu-Kα radiation (secondary Ni filter)
• Flipstick-sample holder (9-fold sample holder, sample rotation)
• Heating chamber: T up to 1600°C

X-ray diffraction (XRD) is based on the diffraction of high-energy radiation at the crystal lattice. The regular structure of the crystal acts as a diffraction grating for the X-rays. The diffraction phenomena that occur (diffraction reflections) contain information about the atomic arrangement of the crystal. This information can be used to make statements about phases contained in materials. In addition, X-ray diffraction experiments with a heating chamber (up to 1600°C) are possible.

Glimmentladungsspektrometer (GDOES)

Typ GDA 650HR, Spectruma Analytik GmbH

Anwendung

• Chemische quantitative Bulkanalyse von festen metallischen und nichtmetallischen Proben (auch C, N, O, H)
• Chemische quantitative Tiefenprofilanalyse von Beschichtungen, Randschichten
• Bestimmung von (Rand-) Schichtdicken

Technische Spezifikationen

• Anodendurchmesser: 2,5 mm
• Tiefenprofilanalyse bis 200 µm
• Hochfrequenzmessungen gepulst möglich
• Gasversorgung: Argon

Das Glimmentladungsspektrometer ist ein Analysegerät für die quantitative und qualitative Bestimmung des Gehaltes an metallischen und nichtmetallischen Elementen einer festen Probe. Durch die stabile Glimmentladungsquelle können Tiefenprofilanalysen als auch Bulkanalysen von Proben durchgeführt werden. Bei der Analyse wird die Probe zerstäubt und die abgesputterten Atome senden Licht von der Anregungsquelle her aus. Dieses Licht wird in seine Spektralanteile zerlegt. Die für die einzelnen Legierungselemente spezifischen Spektrallinien werden von CCD-Sensoren registriert und ausgewertet.

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Glow discharge spectrometer (GDOES)

Type GDA 650HR, Spectruma Analytik GmbH

Application

• Chemical quantitative bulk analysis of solid metallic and non-metallic samples(also C, N, O, H)
• Chemical quantitative depth profile analysis of coatings, layers
• Determination of layer thicknesses

Technical specifications

• Anode diameter: 2.5 mm
• Depth profile analysis up to 200 µm
• High frequency pulsed measurements possible
• Gas supply: Argon

The glow discharge spectrometer is an analytical instrument for the quantitative and qualitative determination of the chemical composition of metallic and non-metallic solid samples. Due to the stable glow discharge source, depth profile analysis as well as bulk analysis of samples can be performed. During the analysis the sample is atomized and the sputtered atoms emit light from the excitation source. This light is split into its spectral components. The spectral lines specific to the individual alloying elements are registered and evaluated by CCD sensors.

Funkenspektrometer

Typ QSG750, OBLF

Anwendung

• Schnelle und vollständige Analyse der chemischen Zusammensetzung von metallischen Legierungen

Technische Spezifikationen

• Probengröße:   Höhe 0,01 – 10 cm; Durchmesser min 8 mm
• Analyse von: Al-, Co-, Cu-, Fe- sowie Ni-Basis-Legierungen
• Nachweis von den leichten Elementen N sowie B möglich
• Schutzgas: Argon

Das stationäre Optische Emissionsspektrometer (OES) OBLF-QSG750 wird zur Bestimmung der vollständigen chemischen Analyse von metallischen Legierungen verwendet. Bei dieser Methode wird durch eine Funkenentladung Probenmaterial von der zu analysierende Legierung verdampft und die so freigesetzten Atome und Ionen zur Emission von Strahlung angeregt. Das gesamte Emissionsspektrum wird anschließend in einzelne, elementspezifische Spektren aufgeteilt und quantitativ ausgewertet.

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Optical emission spectrometer

Type QSG750, OBLF

Application

• Fast and complete analysis of the chemical composition of metallic alloys

Technical specifications

• Sample size: height 0.01 – 10 cm; min. diameter 8 mm
• Analysis of: Al-, Co-, Cu-, Fe- as well as Ni-based-alloys
• Special features: Detection of the light elements N and B possible
• Protective gas: Argon

The stationary Optical Emission Spectrometer (OES) OBLF-QSG750 is used to determine the complete chemical analysis of metallic alloys. In this method, sample material from the alloy to be analysed is vaporised by a spark discharge and the atoms and ions thus released are excited to emit radiation. The entire emission spectrum is then divided into individual, element-specific spectra and quantitatively evaluated.

Röntgendiffraktometer

Typ D8 Advanced, Bruker

Anwendung

• Qualitative und quantitative Phasenanalyse kristalliner Festkörper- oder Pulverproben

Technische Spezifikationen

• Bragg-Brentano-Geometrie mit Theta/Theta-Anordnung
• Betriebsspannung / -strom: 40 kV, 40 mA
• max. Auflösung (FWHM): 0,0001°
• Cu-Röhre: Cu-Kα-Strahlung (sekundärseitiger Ni-Filter)
• Flipstick-Probenhalter (9-fach Probenhalter, Probenrotation)
• Heizkammer: T bis 1600°C

Röntgendiffraktomtrie (X-Ray-Diffraction, XRD) beruht auf der Beugung hoch energetischer Strahlung am Kristallgitter. Der regelmäßige Aufbau des Kristalls wirkt dabei als Beugungsgitter für die Röntgenstrahlung. Die auftretenden Beugungserscheinungen (Beugungsreflexe) enthalten Informationen über die atomare Anordnung des Kristalls. Mit diesen Informationen können Aussagen über in Werkstoffen enthaltenen Phasen gemacht werden. Zusätzlich sind Röntgenbeugungsexperimente mit einer Heizkammer (bis zu 1600°C) möglich.

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X-ray diffractometer

Type D8 Advanced, Bruker

Application

• Qualitative and quantitative phase analysis of crystalline bulk and powder samples

Technical specifications

• Bragg-Brentano geometry with theta/theta arrangement
• Operating voltage / current: 40 kV, 40 mA
• Goniometer radius: 280 mm
• Max. resolution (FWHM): 0.0001
• Cu tube: Cu-Kα radiation (secondary Ni filter)
• Flipstick-sample holder (9-fold sample holder, sample rotation)
• Heating chamber: T up to 1600°C

X-ray diffraction (XRD) is based on the diffraction of high-energy radiation at the crystal lattice. The regular structure of the crystal acts as a diffraction grating for the X-rays. The diffraction phenomena that occur (diffraction reflections) contain information about the atomic arrangement of the crystal. This information can be used to make statements about phases contained in materials. In addition, X-ray diffraction experiments with a heating chamber (up to 1600°C) are possible.

Glimmentladungsspektrometer (GDOES)

Typ GDA 650HR, Spectruma Analytik GmbH

Anwendung

• Chemische quantitative Bulkanalyse von festen metallischen und nichtmetallischen Proben (auch C, N, O, H)
• Chemische quantitative Tiefenprofilanalyse von Beschichtungen, Randschichten
• Bestimmung von (Rand-) Schichtdicken

Technische Spezifikationen

• Anodendurchmesser: 2,5 mm
• Tiefenprofilanalyse bis 200 µm
• Hochfrequenzmessungen gepulst möglich
• Gasversorgung: Argon

Das Glimmentladungsspektrometer ist ein Analysegerät für die quantitative und qualitative Bestimmung des Gehaltes an metallischen und nichtmetallischen Elementen einer festen Probe. Durch die stabile Glimmentladungsquelle können Tiefenprofilanalysen als auch Bulkanalysen von Proben durchgeführt werden. Bei der Analyse wird die Probe zerstäubt und die abgesputterten Atome senden Licht von der Anregungsquelle her aus. Dieses Licht wird in seine Spektralanteile zerlegt. Die für die einzelnen Legierungselemente spezifischen Spektrallinien werden von CCD-Sensoren registriert und ausgewertet.

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Glow discharge spectrometer (GDOES)

Type GDA 650HR, Spectruma Analytik GmbH

Application

• Chemical quantitative bulk analysis of solid metallic and non-metallic samples(also C, N, O, H)
• Chemical quantitative depth profile analysis of coatings, layers
• Determination of layer thicknesses

Technical specifications

• Anode diameter: 2.5 mm
• Depth profile analysis up to 200 µm
• High frequency pulsed measurements possible
• Gas supply: Argon

The glow discharge spectrometer is an analytical instrument for the quantitative and qualitative determination of the chemical composition of metallic and non-metallic solid samples. Due to the stable glow discharge source, depth profile analysis as well as bulk analysis of samples can be performed. During the analysis the sample is atomized and the sputtered atoms emit light from the excitation source. This light is split into its spectral components. The spectral lines specific to the individual alloying elements are registered and evaluated by CCD sensors.

Funkenspektrometer

Typ QSG750, OBLF

Anwendung

• Schnelle und vollständige Analyse der chemischen Zusammensetzung von metallischen Legierungen

Technische Spezifikationen

• Probengröße:   Höhe 0,01 – 10 cm; Durchmesser min 8 mm
• Analyse von: Al-, Co-, Cu-, Fe- sowie Ni-Basis-Legierungen
• Nachweis von den leichten Elementen N sowie B möglich
• Schutzgas: Argon

Das stationäre Optische Emissionsspektrometer (OES) OBLF-QSG750 wird zur Bestimmung der vollständigen chemischen Analyse von metallischen Legierungen verwendet. Bei dieser Methode wird durch eine Funkenentladung Probenmaterial von der zu analysierende Legierung verdampft und die so freigesetzten Atome und Ionen zur Emission von Strahlung angeregt. Das gesamte Emissionsspektrum wird anschließend in einzelne, elementspezifische Spektren aufgeteilt und quantitativ ausgewertet.

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Optical emission spectrometer

Type QSG750, OBLF

Application

• Fast and complete analysis of the chemical composition of metallic alloys

Technical specifications

• Sample size: height 0.01 – 10 cm; min. diameter 8 mm
• Analysis of: Al-, Co-, Cu-, Fe- as well as Ni-based-alloys
• Special features: Detection of the light elements N and B possible
• Protective gas: Argon

The stationary Optical Emission Spectrometer (OES) OBLF-QSG750 is used to determine the complete chemical analysis of metallic alloys. In this method, sample material from the alloy to be analysed is vaporised by a spark discharge and the atoms and ions thus released are excited to emit radiation. The entire emission spectrum is then divided into individual, element-specific spectra and quantitatively evaluated.

Schweißroboter

Universal Robots UR10 Roboterarm mit Lorch S5 Robomig XT MIG-Schweißgerät

Anwendung

• Halbautomatische Schweißungen
• Additive Fertigung durch Auftragschweißen (WAAM)

Technische Spezifikationen

• Bauraum: 1000 x 1000 x 1000 mm
• Wiederhohlgenauigkeit: +/- 0,1 mm
• Schweißdrahtdurchmesser: 0,8-1,6 mm

Der 6-Achsen-Schweißroboter ist für die additive Fertigung mittels Metall-Schutzgas-Auftragschweißen (MSG) von Massiv- und Fülldrähten bis 1,6 mm Durchmesser geeignet.

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Welding robot 

Universal Robots UR10 robot arm with Lorch S5 Robomig XT MIG welder

Application

• Semi-automatic welding
• Wire-Arc Additive Manufacturing (WAAM)

Technical specifications

• Building space: 1000 x 1000 x 1000 mm
• Repeatability: +/- 0.1 mm
• Welding wire diameter: 0.8-1.6 mm

This 6-axis welding robot uses Gas Metal Arc Welding (GMAW) of solid and cored welding wires up to 1.6 mm in diameter for Wire-Arc Additive Manufacturing (WAAM).

Warmverschleißprüfstand

Anwendung

• Messung abrasiven Verschleißes im Verschleißtopf bei Temperaturen von 20 - 600°C
• Versuche unter Argon-Atmosphäre

Technische Spezifikationen

• Temperaturbereich: 20-600°C
• Abrasive: Korund der Korngröße F8 (2,2-2,8mm), Quartzsand verschiedener Körnungen
• Probengröße und -form: Rechteckige Scheiben der Maße 40 x 21,5 x 5 mm
• Rotationsgeschwindigkeit: 40 U/min

Der Warmverschleißprüfstand funktioniert nach dem Prinzip eines Verschleißtopfes, in dem die Proben durch ein freibewegliches Abrasiv bewegt werden. Hauptbestandteile des Prüfstands sind ein Umluftofen, sowie ein spezielles Rührwerk welches durch die Ofendecke geführt ist. Bis zu vier Proben können gleichzeitig an einem Probenhalter befestigt werden, der durch das Rührwerk durch einen mit Abrasiv gefüllten Topf bewegt wird. Durch den umliegenden Ofen kann das gesamte System auf bis zu 600°C erwärmt werden. Die Bestimmung des abrasiven Materialabtrags erfolgt durch Wiegen der Probe vor und nach dem Versuch auf einer Feinwaage.

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Test rig for abrasive wear at elevated temperatures

Application

• Measurement of abrasive wear in a wear pot at elevated temperatures (20-600°C)
• Tests under argon atmosphere

Technical specifications

• Temperature range: 20-600°C
• Abrasive: corundum of grain size F8 (2.2-2.8mm); quartz sand of various grain sizes
• Sample size and shape: Rectangular discs measuring 40 x 21.5 x 5 mm.
• Rotation speed: 40 rpm

The hot wear test rig works on the principle of a wear pot in which the specimens are moved through a free-moving abrasive. The main components of the test rig are a circulating air oven and a special agitator which is guided through the oven ceiling. Up to four specimens can be attached simultaneously to a specimen holder, which is moved by the agitator through a pot filled with abrasive. The entire system can be heated up to 600°C by the surrounding furnace. The abrasive material removal is determined by weighing the sample before and after the test on a precision balance.

Hochtemperatur-Gleitverschleißprüfstand

Typ SRV®4, Optimol Instruments Prüftechnik GmbH

Anwendung

• Warmhärtemessung und Gleitverschleißverhalten bis 800°C

Technische Daten

• Kraft: max. 100 N
• Temperatur: max. 800°C
• Schutzgaseinspeisung: Ar
• Probenabmessungen (LxBxH): 10 x 10 x 4 mm
• Gegenkörper: beliebig

Prüfstand zur Messung von Gleitverschleiß, Warmgleitverschleiß und Warmhärte bis zu Temperaturen von 800 °C.

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High temperature sliding wear testing rig

Type SRV®4, Optimol Instruments Prüftechnik GmbH

Application

• Hot hardness measurements and sliding wear testing up to 800°C

Technical specifications

• Force: max. 100 N
• Temperature: max. 800°C
• Shielding gas: Ar
• Specimen dimensions (LxWxH): 10 x 10 x 4 mm
• Counter body: any

Testing rig for sliding wear, sliding wear at elevated temperatures and hot hardness up to 800°C.

Umlaufbiegemaschinen

Typ PUNZ, Schenck

Anwendung

• Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Werkstoffen unter umlaufender Biegebelastung.
• Erstellung von Wöhlerkurven

Technische Spezifikationen

• Versuchstyp: Vierpunktbiegeversuch mit umlaufender Belastung
• Prüffrequenz: 25 – 50 Hz
• Prüflastbereich: 100 – 1300 MPa
• Aufgenommene Probendurchmesser: 8 H7; 10 H7
• Probenlänge: 55 – 75 mm
• Spannungsverhältnis: R=-1 (reine Wechselbeanspruchung)

Mithilfe unserer drei Umlaufbiegemaschinen sind Ermüdungsprüfungen bei Raumtemperatur an Rundproben nach DIN 50113:2018 DE möglich. Die Prüffrequenz und die Prüflast sind stufenlos einstellbar. Die gewünschte Prüfspannung wird über ein Hebelwerk mittels Gewichten auf die Probe aufgebracht. Über ein induktives Zählwerk wird die Anzahl der erfolgten Umdrehungen aufgezeichnet, und bei Bruch der Probe automatisch gestoppt.

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Revolving bending machines

Type PUNZ, Schenck Co.

Application

• Investigations into the fatigue behavior of materials under rotating bending load.
• Creation of Wöhler curves

Technical specifications

• Test type: four-point bending test with rotating load
• Test frequency: 25 - 50 Hz
• Test load range: 100 - 1300 MPa
• Sample diameters: 8 H7; 10 H7
• Sample length: 55 - 75 mm
• Stress ratio: R=-1 (pure alternating stress)

With the help of our three rotary bending machines, fatigue tests at room temperature on round specimens according to DIN 50113:2018 EN are possible. The test frequency and the test load are continuously adjustable. The desired test stress is applied to the specimen via a lever mechanism by means of weights. The number of revolutions is recorded by an inductive counter and automatically stopped when the specimen breaks.

Servohydraulische Prüfmaschine

Typ PC160 und PC400, Schenck

Anwendung

• Zug-, Druck- und Biegeversuche
• Dynamische Prüfung im Schwell- oder Wechsellastbereich

Technische Spezifikationen

• Max. Kraft: 10 kN (PC160) und 400 kN (PC400)
• Max. Weg: 50 mm
• Prüfraum (H x B): 900 x 700 mm (PC160) und 1000 x 700 mm (PC400)

Mit den servohydraulischen Anlagen der Firma Schenck der Baureihe PC160 sowie PC400 sind Zugversuche, Druckversuche und Biegeversuche bis 400 kN durchführbar. Zusätzlich können dynamische Prüfungen durchgeführt werden. Bei dynamischen Prüfungen wird eine zyklische Belastung mit entsprechender Prüffrequenz aufgebracht. Dabei kann es sich sowohl um Schwelllastversuche im Zug- oder Druckbereich als auch um Wechsellastversuche mit Zug- und Druckanteilen handeln.

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Servo hydraulic testing machine

Type PC160 and PC400, Schenck

Application

• Tensile, compression and bending tests
• Dynamic testing in swelling or alternating load range

Technical specifications

• Max. force: 10 kN (PC160) and 400 kN (PC400)
• Max. distance: 50 mm
• Testing space (H x W): 900 x 700 mm (PC160) and 1000 x 700 mm (PC400)

With the servo-hydraulic systems from Schenck of the PC160 and PC400 series, tensile tests, compression tests and bending tests up to 400 kN can be carried out. In addition, dynamic tests can be performed. For dynamic tests, a cyclic load is applied with the corresponding test frequency. These can be threshold load tests in tension or compression or alternating load tests with tension and compression components.

Universalprüfmaschine für dynamische und statische Versuche

Typ Electropuls E3000, Instron

Anwendung

• Druckschwellversuche mit sphärischem Keramikindenter
• Zyklische Zugversuche sind geräteseitig möglich
• Statische Zug- und Druckversuche sind geräteseitig möglich

Technische Spezifikationen

• Prüflast: -3 kN bis +3 kN
• Prüffrequenz: 0-25 Hz
• unbegrenzte Prüfdauer
• kraftkontrollierte Versuche möglich
• Software für dynamische und statische Versuche: WaveMatrix und BlueHill

Kurzbeschreibung

Mit der E3000 werden insbesondere zyklische Versuche bei vergleichsweise kleinen Lasten und hoher Frequenz durchgeführt. Diese Versuche finden Anwendung für die Untersuchung des unterkritischen Risswachstums in hartphasenhaltigen Werkstoffen wie Hartmetall oder verschleißbeständigen Gusseisen. Aufgrund der Konzeption als Universalprüfmaschine ist daneben eine große Bandbreite weiterer Prüfmöglichkeiten denkbar.

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Universal testing machine for dynamic and static tests

Type Electropuls E3000, Instron

Application

• Cyclic compressive tests with spherical ceramic indenter
• Cyclic tensional tests are possible
• Static tensile or compressive tests are possible

Technical specifications

• Test frequency: 0-25 Hz
• Test load: -3 kN to + 3 kN
• Unlimited test duration
• Force-controlled tests possible
• Software for dynamic and static testing: WaveMatrix and BlueHill

The E3000 is mainly used for cyclic tests at low forces and high frequencies. These tests are used for investigations about the subcritical crack propagation in hard phase containing materials such as cemented carbides or wear-resistant cast irons. Due to its conceptualization as an universal testing machine, a variety of other applications are possible.

Kurzzeitentladungssinteranlage (EDS)

Prototyp, Frey Maschinenbau und Fa. Schlemmer

Anwendung

• Urformung von elektrisch leitfähigem Pulver

Technische Spezifikationen

• Energie der Kondensatoren: 80 kJ
• Verdichtungzeit: ca. 5 ms
• Stromstärke: bis zu 300 kA
• Maximale Presskraft: 110 kN
• Probengeometrie
• Zylindrische Proben (diameter 19 mm)

Das Kurzzeitentladungssintern dient zur Verdichtung von elektrisch leitfähigem Pulver. Eine lose Pulverschüttung wird im Verdichtungswerkzeug durch die hydraulische Presseinheit kompaktiert. Anschließend findet durch die Entladung eines Stromimpulses (Kondensator) vom Oberstempel durch die Pulverschüttung in den Unterstempel und der einhergehenden Erwärmung nach Joule innerhalb von Millisekunden eine urformende Verdichtung statt. Aufgrund der kurzen Prozesszeit des Verfahrens treten nur geringe mikrostruktuelle Veränderungen auf.  Aus diesem Grund ist das EDS-Verfahren besonders gut geeignet artfremde, zu Diffusion neigende oder nanostrukturierte Pulverpartikel zu verdichten.

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Electro-Discharge Sintering machine (EDS)

Prototype, Frey Maschinenbau and Schlemmer

Application

• Compaction of conductive powders

Technical specifications

• Energy of capacitors: 80 kJ
• Condense time: ca. 5ms
• Amperage: up to 300 kA
• Max. press power:  100 kN
• Cylindrical sample geometry (diameter 19 mm)

Electro Discharge Sintering (EDS) is used as a rapid compaction process for electric conductive metal powders. A loose powder filling is compacted in the compaction tool by the hydraulic press unit. Subsequently, the discharge of a current pulse (capacitor) from the upper punch through the powder filling into the lower punch and the associated heating according to Joule within milliseconds results in a primary compaction. Due to the short process time of the method, only minor microstructural changes occur.  For this reason, the EDS process is particularly suitable for compacting foreign powder particles that tend to diffuse or nanostructured powder particles.