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Probenpräparation:
Von Trennen über Ätzen bis Probenanalyse

Was ist Probenpräparation?

Die Probenpräparation ist ein weitreichender, vorbereitender und komplexer Bestandteil in der Metallographie bzw. Materialographie. Das Ziel ist, feste Materialien makroskopisch oder mikroskopisch untersuchen zu können. Anders gesagt: Das zu untersuchende Gefüge muss einer Analyse zugänglich gemacht werden. Insofern müssen die Werkstoffe zunächst einmal sachgerecht materialographisch präpariert werden. Ihre Präparation können Sie über mehrere Möglichkeiten und Nuancen angehen. Immer mit Augenmerk auf das abschließende Analyseverfahren.

Proben fachgerecht präparieren

Natürlich: Niemand präpariert in den blauen Dunst. Zur sachgerechten Präparation aller uns bekannten Werkstoffe, bedarf es ganz klar eines Fachwissens um den jeweils korrekten und zielführenden Präparationsweg einschlagen zu können. So lassen sich Fehler, und meistens sind es Anwendungsfehler (Artefakte), von vornherein vermeiden. Literaturquellen oder Experten der Matarialographie geben im Allgemeinen vor, wie Sie bestimmte Proben optimal präparieren können. Überdies lassen sich viele Werkstoffe mit standardisierten Präparationsmethoden und Verbrauchsmaterialien präparieren. Sprechen Sie uns doch einfach mal darauf an.

Bevor Sie starten zu präparieren

Fragen Sie sich vor der Präparation:

  • Was genau soll untersucht werden?
  • Welcher Werkstoff liegt vor?
  • Existieren Zeichungsvorschriften?
  • Gibt das Bauteil bzw. der Werkstoff Vorgaben, wie dieser zu präparieren ist?
  • Liegen Ihnen alle werkstoffspezifische Kenngrößen über den zu präparierenden Werkstoff vor?
  • Hierzu zählen zum Beispiel Festigkeitswerte, Zusammensetzung, Wärmebehandlungszustand und viele mehr.

Links zur Probenpräparation

 

Alles, was Sie zur artefaktfreien Probenpräparation benötigen.

Präparationstechniken aus der Praxis. Das kluge Nachschlagewerk.

Für Anfänger & Profis. In Ihrem Unternehmen oder unserem Labor.

Haben Sie Fragen? Wir helfen Ihnen gerne weiter.

 

Schritte der Probenpräparation

Das Präparieren geschieht in aufeinanderfolgenden Präparationsschritten.
Je nach Probenanforderung sind die Schritte anders zu wählen.
Im Folgenden eine Aufzählung der zumeist verwendeten Verfahren:

Schritte der Probenpräparation

Beachten Sie auch unsere Detail-Grafik "Metallographie im Überblick".

1. Proben heraustrennen über das Nasstrennschleifen

Das sogenannte Nasstrennschleifen dient der mechanischen Segmentierung der zu untersuchenden Bauteile. Einzelne Trennparameter lassen sich zum Beispiel über Vorschub- und Schnittgeschwindigkeit oder die Kühlung einstellen.

2. Proben fixieren durch Kalt- oder Warmeinbetten

Nach dem Trennen werden Proben in der Regel eingebettet. Das Kalteinbetten oder Warmeinbetten ist zum Beispiel erforderlich bei unhandlichen, kleinen oder empfindlichen Proben. Oder auch im Falle der Weiterbearbeitung mit halb- oder vollautomatischen Schleifgeräten und Poliergeräten oder der Führung in Probehaltern, etc. Die Kriterien der Einbettmittel für das Warm- oder Kalteinbetten sind Härte, Abriebfestigkeit, Schrumpfung und chemische Beständigkeit.

3. Schleifen und Polieren / mechanische Probenpräparation

Im Falle einer nachfolgenden mikroskopischen Untersuchung stellt die mechanische Präparation das gängigste Verfahren dar. Das Prinzip beruht darauf, dass zum Materialabtrag von der Oberfläche Schleifpartikel in immer feineren Korngrößen angewendet werden. Bis das gewünschte Ergebnis vorliegt.

3a. Das elektrolytische Polieren

Beim elektrolytischen Polieren wird die Oberfläche eingeebnet, indem unter Zuhilfenahme eines Elektrolyten zwischen Probe (Anode) und einer Gegenelektrode (Kathode) ein Strom gelegt wird. Zahlreiche Elektropoliergeräte stehen zur Verfügung, die meist auch zum elektrolytischen Ätzen geeignet sind. Für jedes Material lässt sich eine Stromdichte-/Spannungskurve aufstellen, die den für das Material zulässigen Spannungsbereich beim Poliervorgang angibt.

4. Das Reinigen der Probe

Nach jeder Schleif- oder Polierstufe ist die Probe gründlich unter fließendem Wasser abzuspülen und eventuell mit einem Wattebausch abzureiben. Besonders wirksam ist das Ultraschallbad, da hierdurch auch aus Spalten Abriebreste herausgelöst werden können.

5. Ätzen macht die Mikrostruktur sichtbar

Nach dem Polieren zeigt die Schlitfoberfläche normalerweise kein Gefüge. Das auffallende Licht vom Mikroskop wird nahezu gleichmäßig reflektiert. Der Schliff muss deshalb in den meisten Fällen zur makroskopischen oder mikroskopischen Beurteilung kontrastiert werden. Für das Kontrastieren hat sich in der materialographischen Präparationstechnik der Begriff „Ätzen“ eingebürgert.


Unerwünscht: Artefakte in der Probenanalyse

Artefakte sind durch die Bearbeutung des zu untersuchenden Objektes herbeigeführte Einflüsse. Und diese gilt es zu vermeiden. Die erste Fehlerquelle für mangelhafte Untersuchungen liegt meist schon in der Probenentnahme. Hierbei auftretende Artefakte geben bei der Gefügeauswertung Anlass zu Fehlinterpretationen. Geräte und Verbrauchsmaterialien, wie zum Beispiel Trennscheiben, müssen daher genau auf das zu untersuchende Material abgestimmt sein. Schließlich können Fehler bei der Probenvorbereitung mitunter aufwändig und kostspielig werden.

Ein Beispiel: Durch eine zu hohe Trenngeschwindigkeit bei der Probenentnahme erwärmt sich die zu trennende Probe so stark, dass eine Gefügestrukturveränderung stattfindet. Bemerkt man dies früh genug, kann man den Fehler vielleicht noch eingrenzen. Eventuell müssen nun zusätzliche Präparationsschritte eingesetzt werden, die bei einer optimalen Probenentnahme entfallen würden. Im schlimmsten Fall, erkennt der Anwender das Problem erst in der Analyse. Also wenn die Probe fertig präpariert ist.


Unsere Angebote zur Probenpräparation

Antworten zur Probenpräparation

Antworten auf Ihre Fragen zur Präparation

Ganz egal aus welchem Fachbereich Sie kommen oder wie ausgeprägt Ihre Vorkenntnisse sind: Wir freuen uns, Ihnen bei der Probenpräparation weiterhelfen zu dürfen. Sei es, weil ein Ihnen bislang unbekanntes Material präpariert werden soll, oder zur Überprüfung Ihrer Vorgehensweise. Profitieren Sie von unserem Wissen und unseren Erfahrungen.

Konzept zur Probenpräparation

Unser Vorschlag für Ihren Präparationsprozess

Sie brauchen auf die Schnelle Informationen zur Probenanalyse eines bestimmten Werkstoffs? Wir geben Ihnen gerne einen oder auch mehrere Präparationsvorschläge. Wünschen Sie die Präparation Ihrer Proben bei Ihnen vor Ort mit Ihren Geräten bzw. Maschinen? Oder alternativ in unserem Applikationslabor mit anschließender Dokumentation?


Präparationskonzept für Ihre Präparation

Sie wollen wissen, wie Ihre Werkstoffprobe materialographisch effizient präpariert wird? Dann senden Sie uns doch einfach Ihre Materialprobe. Und teilen Sie uns dabei mit, worauf es Ihnen dabei ankommt. Wir entwickeln für Sie ein kostenloses materialographisches Präparationskonzept. Dieses stellen wir auch gerne auf Ihre Maschinen ein und senden Ihnen dazu ein Testpaket mit den von uns verwendeten Verbrauchsmaterialien.

Beispiel einer Aufgabenstellung

Fragestellung: Wie muss dieses Bauteil aus der Legierung AISi7MgP (eine Gusslegierung) materialographisch präpariert werden, damit das Gefüge sichtbar wird? Die für die Probenentnahme gewünschten Bereiche sind gekennzeichnet.

Druckguss Probe

Probe eines im Druckguss gefertigten Bauteils

Ihr Leitfaden: Das Präparationsprotokoll

Nach unseren Laborarbeiten zu Ihrer Probe erhalten Sie von uns ein Präparationskonzept. So wissen Sie um den konkreten Ablauf, um das Gefüge Ihrer Proben nachhaltig einheitlich darstellen zu können. Auf Wunsch geben wir Ihnen gerne auch Muster von Verbrauchsmaterialen dazu. Sie können dann die Proben gemäß unserem Protokoll nochmal präparieren und mit Ihren bisherigen Ergebnissen vergleichen.

Protokoll einer Probenpräparation

Präparationsprotokoll

Optional: Gefüge-Auswertung

Auf Wunsch werten unsere Experten das Gefüge Ihrer Probe für Sie aus.

Beispiel einer Auswertung

"Das Makrobild zeigt unerwünschte Inhomogenitäten, die beim Druckguss zustande kamen. Die AI-Mischkristalle sind gefärbt, Seigerungszonen bleiben hell. Die Silizium-Phase im Al/Si Eutektikum färbt sich dunkel, die AISiFe- Phase behält ihre hellgraue Farbe. Poren und Lunker erscheinen schwarz. Geätzt wurde hier mit einer Farbätzung nach Weck."


Das Cloeren Sortiment für Ihre Probenpräparation

verbrauchsmaterial für die Probenpräparation

Verbrauchsmaterial für die Materialographie

Genießen Sie die volle Auswahl in unserem Webshop mit innovativen Produkten aus den Bereichen Trennen, Einbetten, Schleifen, Polieren, Ätzen und Zubehör. Oder wenden Sie sich direkt an uns. Wir kommen gerne zu Ihnen raus und beraten Sie.

Geräte zur Probenpräparation

Maschinen und Geräte zur Probenpräparation von Cloeren Technology

Nutzen Sie unser Equipment bei der Präparation. Sie sparen Zeit.


Bitte sprechen Sie uns an.
Wir freuen uns auf Ihre Anfrage

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