Analytische Chemie
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- zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen (1)
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Organisationseinheit der BAM
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (367)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (170)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (109)
- 8.0 Abteilungsleitung und andere (106)
- 6 Materialchemie (94)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (90)
- 1.4 Prozessanalytik (80)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (57)
- 7 Bauwerkssicherheit (41)
- 4 Material und Umwelt (40)
Vortragstagung "Zerstörungsfreie Materialprüfung" vom 28. bis 30. Mai 1962 in Garmisch-Partenkirchen
(1962)
Die „Gesellschaft zur Förderung Zerstörungsfreier Prüfverfahren e. V.“ und der „Unterausschuß für Zerstörungsfreie Prüfung des Werkstoffausschusses beim Verein Deutscher Eisenhüttenleute“ hatten mit Garmisch-Partenkirchen als Ort für ihre Jahrestagung eine gute Wahl getroffen. Die Aula des Gymnasiums gab den Vorträgen einen Rahmen passender Größe, und Gelegenheiten zum geselligen Beisammensein waren reichlich vorhanden; vor allem die Erinnerung an den gemeinsamen Abend im „Bauerntheater“ wird den meisten Tagungsteilnehmern noch manches Schmunzeln entlocken.
Das Vortragsprogramm enthielt in gut ausgewogener Zusammenstellung Beiträge über Grundlagen und Anwendungen verschiedener Prüfmethoden sowie Erfahrungsberichte. Daß es in mehreren Vorträgen um die Gewinnung objektiver Maßstäbe bei der Deutung von Prüfergebnissen ging, ist besonders hervorzuheben.
Leider waren erst die Exkursionen am 30. 5. nach München zur Fa. Kraus-Maffei (die Reaktorbesichtigung war kurzfristig von Garching aus abgesagt worden) und zum Walchensee-Kraftwerk mit einem Umweg über den Sylvensteinspeicher vom Wetter nicht begünstigt. Vor allem den Damen hätte man für ihr an sich sehr reizvolles Programm wenigstens etwas mehr Wärme und Sonne gewünscht.
Den Organisatoren dieser Tagung gebührt volle Anerkennung für das gelungene Programm. Den vielen Regen und die nötig gewordene Änderung der Exkursionen kann man ihnen nicht zum Vorwurf machen.
Die Prüfprobleme bei Verbundwerkstoffen sind im wesentlichen bestimmt durch die Zweckbestimmung des betreffenden Gegenstandes, die materielle und organisatorische Basis für die Verwirklichung des Vorhabens, die untersuchende und vergleichende Auswahl geeigneter Stoffe und Verarbeitungsverfahren und durch die bestätigende und deshalb meist komplexe Prüfung seiner Funktion mit vorgegebenem Leitwert und darauf bezogenen Variablen bei oft nicht als Konstanten beherrschbaren Parametern.
Die erfolgreiche Lösung einer solchen Aufgabe setzt voraus die ausreichende Kenntnis physikalischer, chemischer, mechanischer und technologischer Eigenschaften von verfügbaren und preiswürdigen Stoffen und Stoffzuständen, deren Beeinflußbarkeit und deren Auswirkungen auf den angestrebten Zweck einschließlich erwünschter belangloser oder auch unerwünschter aber erträglicher oder zusätzlich zu kompensierender Nebenwirkungen. Dafür wiederum braucht man ausreichende qualitative und quantitative Vorstellungen über die mit der angestrebten Funktion zusammenhängenden physikalischen Vorgänge, mechanischen Anstrengungen und chemischen Einwirkungen in dem so bedingten Verbundsystem von Werkstoffen entsprechender Eigenschaften. Aufgaben dieser Art sind z. B. Konstruktionen für die Wandlung, Verteilung, Nutzung oder Abwehr von Energie für die Herstellung, die Verarbeitung und den Transport von Stoffen, für die Darstellung von Wohnung, Kleidung und Nahrung sowie jener materiellen und organisatorischen Voraussetzungen, die dem Menschen als Gesellschaftswesen und über den physischen Bereich hinaus dienen.
Hinweisende Beispiele zeigen, daß die Problematik der Prüfung von Verbundwerkstoffen am zuverlässigsten erfaßt und beherrscht werden kann, wenn die Kenntnis der Eigenschaften von Stoffen und Materialien dem konstruktiv zu behandelnden Funktionszweck entspricht, dadurch eine souveräne Auswahl im Sinne einer weiter reichenden Kombination einzelner hervorragender Eigenschaften möglich ist und das Geplante als geschaffene Wirklichkeit durch den prüfenden Versuch und die beobachtete Bewährung bestätigt wird.
Mit Hilfe der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) sind i.a. verborgene Ungänzen oder Mängel in Werkstoffen, Bauteilen oder Konstruktionen zu finden, und zwar mit Verfahren, deren Anwendung am Prüfobjekt keinesfalls seine Verwendbarkeit schädigende Veränderungen hervorrufen dürfen. Dabei sind Verfahrensauswahl und -anwendung auf das Prüfobjekt, seine Verwendung und das dabei bestehende Sicherheitsbedürfnis so abzustimmen, daß das angestrebte Prüfziel mit ausreichender Zuverlässigkeit bei einem Minimum an Prüfaufwand erreicht wird.
Das Prinzip der Massenspektrometrie wird kurz erläutert. Anwendungsbereich und Grenzen der massenspektrometrischen Strukturuntersuchung werden am Beispiel von Massenspektren reiner Kohlenwasserstoffe demonstriert. Die Strukturgruppenanalyse von Mineralölen - Fragmentpeak-Methode, Molekülpeak-Methode - wird beschrieben.
Einsatzbereiche des Meßsystems:
- Ortung von Strukturelementen oder Verdichtungsmängeln in Beton
- Dickenbestimmung von Bauteilen bei einseitiger Zugänglichkeit
- Messung des Haftverbundes bei mehrschichtigen Bauteilen
Auswerteverfahren:
- Prinzip der laufzeitkorrigierten Überlagerung
Vorteile:
- Automatischer Meßablauf durch Array-Technik
- Flexibler Einsatz durch lange Kabelverbindungen zwischen Prüfkopfarray und Meßapparatur
Der große Vorteil der vorgestellten Methode liegt in der quasi on-line Bereitstellung der Ergebnisse und in der Möglichkeit des Einsatzes direkt am Bauwerk. Die vorliegenden Meßergebnisse zeigen den erfolgreichen Einsatz von LIBS zur Messung der Betonzusammensetzung. Eine Unterscheidung von Zementen gelingt durch die Einordnung der Meßwerte ins Dreistoffdiagramm.
Neue kleine Laser, handliche Echellespektrographen und neuartige Lichtleiter lassen sich zu mobilen LIBS-Apparaturen kombinieren, die eine Messung undAuswertung vor Ort ermöglicht.
Die volle Leistung einer auf Reibung basierenden Bremse wird erst nach einem Einlaufvorgang erreicht. Dieser ist notwendig, um auf Belag und Scheibe eine sogenannte Reibschicht aufzubauen. Da diese Zwischenschicht das Reibungsverhalten des Systems maßgeblich bestimmt, ist es wichtig, sich Klarheit über ihre chemische Zusammensetzung, Mikrostruktur und die daraus resultierenden Eigenschaften zu verschaffen.
Als Basismaterial diente ein phenolharzgebundener Belag Jurid 57-62, der mit verschiedenen Parametern (Flächenpressung und Umdrehungsgeschwindigkeit) gegen eine Stahlscheibe getestet wurde. Es wurden Dauerbremsungen von jeweils einer Stunde bzw. bis zu einem maximalen Belagverschleiß von 1 mm simuliert, wobei die Entwicklung der Reibzahl und die Oberflächentemperatur der Scheibe registriert wurde.
Zur Analyse der Reibschichten auf dem Bremsbelag wurden mehrere Methoden parallel angewandt. So wurden Verschleißpartikel, die aus der Reibschicht stammen, gesammelt bzw. abgekratzt und nach Dispergieren auf Kohlefolien direkt im Transmissionselektronenmikros-kop (TEM) untersucht. Ferner wurden von einigen ausgesuchten Belagproben Mikrotom-schnitte sowie dünne Querschnittsfolien für die TEM-Untersuchung präpariert, um den Verbund Reibschicht-Grundmaterial darstellen zu können. Als Ergänzung wurden ferner oberflächenmorphologische und –analytische Verfahren wie REM/EDX und ESCA eingesetzt.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Reibschicht nanokristallin ist, und dass fast alle anorganischen Bestandteile des Bremsbelags sowie Eisenoxid von der Bremsscheibe in sehr fein verteilter Form vorliegen. Bei Belägen ohne Metallanteil bildet eine Barium-Eisen-Sulfatphase offenbar die Grundstruktur der Reibschicht, während auf eisenhaltigen Belägen Eisenoxid dominierend ist. Die nanokristalline Mikrostruktur entsteht, ähnlich wie beim mechanischen Legieren, durch einen Mahlvorgang von Verschleißpartikeln zwischen den Reibpartnern. Bei Überlastung des Belags tritt Zersetzung der Polymer-Bindephase ein, was zu einem raschen Anstieg der Verschleißrate führt.