• 1. April 2019

    Schwingbruch – Anbaukonsole

    Schwingbruch – Anbaukonsole

    1) Sachverhalt
    Die Anbaukonsole einer Drehmomentstütze einer Regionalbahn ist im Betrieb nach 16 Jahren gebrochen (Abb. 1), die übliche Lebensdauer liegt hier bei 30 Jahren. Hierbei kann die Drehmomentstütze im schlimmsten Fall während der Fahrt ins Gleisbett fallen und so zu einer Entgleisung führen, was glücklicherweise nicht passiert ist.


    Abb. 1: Gebrochene Anbaukonsole einer Drehmomentstütze

    2) Werkstoff und Einsatzbedingungen
    Die Drehmomentstütze dient der Abstützung der Drehmomente von Motor und Bremse an den Drehgestellrahmen. Die Anbaukonsole war dabei als Schweißkonstruktion mit Doppelkehlnähten beidseitig an den Rahmen angeschweißt und wurde aus dem Werkstoff S355 ausgeführt.

    3) Schadensanalyse
    Bei der Schadensanalyse standen zum einen lichtmikroskopische Untersuchungen der Schweißverbindung sowie die rasterelektronenmikroskopische Beurteilung der Bruchfläche im Vordergrund. Hierbei zeigte sich, dass die Konsolen alle in Form eines Ermüdungsbruches versagt haben, ausgehend von der Schweißverbindung (Abb. 2).

    Abb. 2: Makroskopische Darstellung der Bruchfläche mit deutlichen Rastlinien (Abb. 2a) Schwingstreifen zeigen die Art des Bruches und die Richtung des Bruchverlaufs an (Abb. 2b).

    Die Schweißverbindung ist eine nicht voll durchgeschweißte Doppelkehlnaht, an der sich an den nicht angebundenen Stellen der Blechverbindung Ermüdungsrisse aufgrund erhöhter Kerbwirkung gebildet haben. Die metallographische Untersuchung der Gegenseite, die nicht gebrochen ist, zeigt bereits Ermüdungsanrisse in der Schweißverbindung (Abb. 3).

    Abb. 3: Mikroschliff längs durch die nicht gebrochene Gegenseite (Abb. 3a). Ermüdungsanrisse ausgehend vom vorhandenen Hohlraum (Abb. 3b).

    4) Schlussfolgerungen
    Die Ausführung der Schweißkonstruktion als nicht vollständig durchgeschweißte Variante ist im Hinblick auf eine dynamische Beanspruchung nicht optimal. Dies kann, wenn wie im vorliegenden Fall die inneren Hohlräume entsprechend geometrisch ausgebildet sind, ein Ermüdungsriss ausgehend von diesen inneren Kerben zum Bauteilversagen führen.

    Die internationale Norm DIN EN 15085-3, die die Konstruktionsvorgaben für geschweißte Bauteile an Schienenfahrzeugen regelt, empfiehlt bei dynamisch belasteten Bauteilen die Schweißverbindungen, wenn nicht vermeidbar als voll durchgeschweißte Variante auszuführen, um innere Kerben zu vermeiden (Abb. 4).

    Abb. 4: Abhilfemaßnahme durch Änderung der Schweißkonstruktion im Hinblick auf eine dynamische Ermüdungsbeanspruchung.

    Möglichkeiten zur Verringerung der Schweißnahtgüteklasse führen gleichzeitig zu einer Verbesserung im Ermüdungsverhalten

    Schon gewusst?
    Kennen Sie das W.S. Spezial Seminar (SemSNB): Prüfung und Bewertung von Schweißnähten?
    –  Schädigungsmechanismen in Schweißkonstruktionen kennen, Schweißnähte korrekt bewerten, Qualität von Schweißnähten optimieren – In dem Seminar wird folgendes vermittelt:

    • Kenntnisse über die wesentlichsten Verfahrensprinzipien beim Schweißen
    • Wissen über die maßgeblichen werkstofftechnischen Prinzipien beim Schweißen
    • Überblick über die werkstofftechnischen Ursachen von Schweißnahtfehler und deren Wirkung auf die Schweißkonstruktion
    • Werkstofftechnische Kompetenzen zur Fehlervermeidung beim Schweißen
    • Regeln für prüftechnische Vorgehensweisen bei der Schweißnahtbewertung
    • Überblick über relevante Normen für die Bewertung der Qualität von Schweißnähten

    Weitere Informationen zum Seminar SemSNB fínden Sie unter:
    http://www.werkstoff-service.de/trainingcenter/kurse-und-seminare-buchen/ws-spezial-seminare/kursdetails/list/semsnb/

    Die Experten des akkreditierten Prüflabors (ISO/IEC 17025) unseres W.S. MaterialtestCenters unterstützen Sie unter andrem mit mechanisch-technologischen und zerstörungsfreien Prüfungen von Schweißnähten, sowie Schweißverfahrensprüfung, Schweißerprüfung. Mehr darüber erfahren Sie unter diesem Link.

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  • 14. Dezember 2018

    Eine wirklich Lehrbuchhafte REM-Aufnahme einer Wasserstoffbruchfläche

    „Traumhaft schön“ – so kommentierten die Prüflaborkollegen unseres Materialtest-  und ExpertCenters, die dieses Bild einer Wasserstöffversprödung* an unserem REM gemacht haben. Die hochaufgelöste Detailaufnahme (5000x) einer Bruchfläche aus einem hochfesten Kettenglied zeigt alle klassischen mikroskopischen Erkennungsmerkmale einer Wasserstoffversprödung auf einem Blick: aufgeweitete Korngrenzen, Mikroplastifizierungen („Krähenfüße“) und eine einzelne Pore auf den interkristallinen Kornflächen.

    Dieses Bild findet sich bestimmt bald in den Schulungsunterlagen des TrainingsCenters im GSA KursGrundlagen der Schadensanalyse„, und sicher auch im W.S. Spezial SeminarTechnische Schadensanalyse“ (SemTSA) wieder.

    Bild: Detailaufnahme einer Wasserstoffversprödung - W.S. Werkstof Service GmbH

    Detailaufnahme einer Wasserstöffversprödung

    ws-kettenglied-wasserstoffversproedung

    Ursprüngliches Kettenglied das zur Probepräparation diente* Unter der Wasserstoffversprödung versteht man die Änderung der Sprödigkeit, die durch das Eindringen und die Einlagerung von Wasserstoff in ein Metallgitter verursacht wird. Diese Folge einer Korrosion ähnelt einer Materialermüdung – in der Folge kommt es zu wasserstoffbedingter Rissbildung, womit insbesondere der Einsatz anfälliger Materialien zur Wasserstoffspeicherung begrenzt wird.

    *Der eigentlich richtigere Fachausdruck dafür ist = Kathodische Spannungsriss Korrosion. Unter der Wasserstoffversprödung versteht man die Änderung der Sprödigkeit, die durch das Eindringen und die Einlagerung von Wasserstoff in ein Metallgitter verursacht wird. Diese Folge einer Korrosion ähnelt einer Materialermüdung – in der Folge kommt es zu wasserstoffbedingter Rissbildung, womit insbesondere der Einsatz anfälliger Materialien zur Wasserstoffspeicherung begrenzt wird.

    Zu den Internetseiten des Materialtest– und ExpertCenters

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  • 16. November 2018

    Seminar „Technische Schadensanalyse“ – Termine 2019

    Das dreitägige WS Spezial Seminar Technische Schadensanalyse vermittelt detaillierte Kenntnisse über Schädigungsmechanismen und die Interpretation von Schädigungsbildern.
    Auf dieser Grundlage der Schadensanalyse können Konstruktionen, Werkstoffe, Fertigungsverfahren, Prüf- und Qualitätsprozesse sowie Betriebsbedingungen geändert und optimiert werden, um zukünftiges Bauteilversagen zu verhindern. Das Seminar gibt den Fachleuten (und denen die es gern werden möchten) das dafür notwendige Know-how mit auf den Weg. Das Seminar der Werkstoff Service Experten steht unter dem Motto: Schäden erkennen, Schadensmechanismen verstehen, Bauteilversagen vermeiden.

    Für Kurzentschlossene passt vielleicht noch der Herbsttermin 2018: 04.-06.12.2018

    Die weiteren Termine 2019 sind:
    04.-06.06.2019 und 12.-14.11.2019

    Was wird im Seminar vermittelt?

    Wissen über die wesentlichen Schadensmechanismen und Schädigungsarten
    Regeln für eine systematische und strukturierte Vorgehensweise bei der Schadensanalyse
    Knowhow für die Ursachenfindung und die Bewertung von Bauteilschäden
    Kenntnisse über die Möglichkeiten von Schadensakkumulations- und Bruchmechanik-Modellen in der Schadensanalyse
    Richtlinien für die Auswahl von Prüfmethoden und prüftechnische Vorgehensweisen bei der Schadensanalyse

    Informationen zum kompletten Inhalt, weiteren Terminen und Organisatorischem finden Sie unter: https://bit.ly/2g5vt5t

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  • 9. November 2018

    PDF Whitepaper: Vorgehensweise bei der Schadensanalyse zur Spannungsrisskorrosion und Entzinkung

    PDF Whitepaper des WS ExpertCenters: Vorgehensweise bei der Schadensanalyse am Beipiel einer Spannungsrisskorrosion und Entzinkung an Messingbauteilen

    Aufgrund internationaler Richtlinien zur Vermeidung gefährlicher Stoffe wurden zahlreiche Schwermetalle (z.B. Blei und Nickel) in Legierungen durch neue entwickelte Legierungen ersetzt. Ganz besonders betraf dies auch Messingbauteile, so wie sie zum Beispiel in jedem Haushalt bei der Trinkwasserversorgung vorkommen. Bisher ist jedoch wenig über die Wirkung dieser neuen Legierungen bei Schadensfällen bekannt.
    Genau an diesem Punkt setzt der Fachvortrag des WS ExpertCenters an. In dem vorliegenden PDF Whitepaper, konnte anhand von jüngsten Schadensfällen bereits nachgewiesen werden, dass Spannungsrisskorrosion und Entzinkung an Messingbauteilen auch weiterhin eine bedeutsame Schadensursache sein können. Das PDF beinhaltet interessante neue Erkenntnisse und altbewährtes Know-How zur Spannungsrisskorrosion an Messingbauteilen kompakt zusammengefasst, und beispielhaft präsentiert anhand eines haushaltsüblichen Anwendungsbeispiels.

    Wir empfehlen als Vorgeschmack und zum Einlesen das Gratis-Whitepaper (Teaser) auf der W.S. Werkstoff Service Downloadseite in der Sparte: sonstige Info-Materialien. Bei Lust auf mehr Informationen über Spannungsrisskorrosion an Messingbauteilen, oder auf das vollständige Whitepaper wenden Sie sich bitte an die Ansprechpartner des ExpertCenters.
    Natürlich helfen die Kollegen Ihnen auch weiter, falls Sie von einem solchen und ähnlichen Materialschaden betroffen sind und beraten Sie gerne wie in solchen Fällen zu verfahren ist.

    Bei weiterem Wissensdurst und Fortbildung zum Thema Schadensanalysen an Metallen verweisen wir natürlich gern auf das WS Spezial Seminar: Technische Schadensanalyse (SemTSA)

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  • 3. November 2018

    Konformitätsbewertung durch das akkreditierte Prüflabor

    Konformitätsbewertung – Teil 4
    Konformitätsbewertung durch das akkreditierte Prüflabor

    Die DIN EN ISO/IEC 17025 legt allgemeine Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- undKalibrierlaboren fest. Der folgende Text konzentriert sich auf die Tätigkeit des akkreditierten Prüflabors als Konformitätsbewertungsstelle im Sinne der vorgenannten Norm.

    Die Kernkompetenz des Prüflabors ist das Prüfen – also die Ermittlung von Merkmalen eines Konformitätsbewertungsgegenstandes nach einem Verfahren. In der Akkreditierungsurkunde des Prüflabors sind die Prüfmethoden und Prüfverfahren gelistet, für die dem Prüflabor durch die Akkreditierungsstelle die Kompetenz bestätigt wurde, Das definiert den Geltungsbereich der Akkreditierung. Die Ergebnisse der Prüfungen werden in einem Prüfbericht zusammengefasst, für den die Norm Mindestanforderungen definiert.

    Hinsichtlich der von Prüflaboren erstellten Konformitätserklärungen wird häufig zwischen Prüfberichten und Zeugnissen differenziert. Der inhaltliche Unterschied zwischen Prüfbericht (DIN EN ISO/IEC 17025) und Zeugnis (DIN EN 10204: „Arten von Prüfbescheinigungen“) ist nicht streng definiert. Analysiert man jedoch die genannten Normen, dann kann man wie folgt zwischen Prüfbericht und Zeugnis unterscheiden:

    • der Prüfbericht in der einfachsten Form enthält lediglich Prüfergebnisse, aber keine normativen Bewertungsgrundlagen für die Prüfergebnisse und auch keine Konformitätsbewertung,
    • das Zeugnis enthält zu den Prüfergebnissen die normative Bewertungsgrundlagen und eine Aussage zur Konformitätsbewertung (z.Bsp.: „erfüllt“, „nicht erfüllt“).

    Im weiteren Text wird dem Wortlaut der Normen DIN EN ISO/IEC 17000 und 17025 folgend nur der Begriff Prüfbericht gebraucht. Der Prüfbericht eines Prüflabors ist somit das Dokument, das die Konformität des Prüfgegenstandes hinsichtlich bestimmter Anforderungen (Prüfmerkmale) bestätigt. Er enthält üblicherweise Informationen über:

    • die Verfahren zur Auswahl der Probe und zur Ermittlung ihrer Eigenschaften,
    • die Bewertung der Prüfergebnisse – ggf. unter Berücksichtigung von Messunsicherheiten,
    • die Entscheidung hinsichtlich der Konformität, wobei es üblicherweise keinen Unterschied gibt, zwischen der Person, die bewertet, und der, die entscheidet.

    Prüfberichte können Meinungen und Interpretationen enthalten, jedoch weist die Norm DIN EN ISO/IEC 17025 auf folgendes hin:

    • Meinungen und Interpretationen dürfen nicht mit Inspektionen und Produktzertifizierungen im Sinne der Normen verwechselt werden, die im Abschnitt 1 genannt wurden,
    • Meinungen und Interpretationen sollten nur von Personal abgegeben werden, das über „Systemkenntnisse“ verfügt, die üblicherweise deutlich über die Fachkompetenz des Laborpersonals hinausgehen. Systemkenntnisse sind Kenntnisse über die Herstellung des Prüfgegenstandes, eine Anwendungsbedingungen, über möglicherweise auftretende Fehler und über normativer Anforderungen sowie über die relevante Rechtsprechung,
    • Meinungen und Interpretationen müssen in Prüfberichten eindeutig als solche erkennbar sein.

    Während die DIN EN ISO/IEC 17000 je nach „Nähe zum Gegenstand der Prüfung“ zwischen unterschiedlichen Konformitätsbewertungsstellen unterscheidet (siehe Teil 2; first, second und third party), tut dies die Norm DIN EN ISO/IEC 17025 nicht. Es wird dort nicht differenziert z.B. zwischen Prüflaboren, die Teil eines Unternehmens sind, das bestimmte Produkte herstellt bzw. anwendet, und solchen Laboren, die von Herstellern bzw. Anwendern unabhängig sind. Von akkreditierten Prüflaboren wird die Erfüllung von Mindestanforderungen hinsichtlich des Qualitätsmanagements sowie hinsichtlich der Technik und der Kompetenz gefordert. Die Anforderungen an das Qualitätsmanagement folgen im Wesentlichen den Forderungen der DIN EN ISO 9001. Nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditierte Prüflabore erfüllen daher die Grundsätze der DIN EN ISO 9001, sind aber nicht „automatisch“ auch nach dieser Norm zertifiziert. Die Anforderungen an Technik und Kompetenz des akkreditierten Prüflabors umfassen u.a. die:

    • Fachkompetenz des Personals inkl. Qualifizierung und Personenzertifizierung, z.B. im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung,
    • Auswahl der Verfahren für Probenentnahme und Prüfung und ggf. ihre Validierung,
    • Erfassung der Prüf- und Messergebnisse (Stichworte: Prüftechnik, Umgebungsbedingungen),
    • Bewertung der Prüf- und Messergebnisse (Stichwort: Messunsicherheiten),
    • Rückführung der Prüf- und Messergebnisse (Stichworte: Kalibrierung, Referenzmaterialien),
    • Aufrechterhaltung der Qualität der Prüf- und Messergebnisse (Stichwort Eignungstest),
    • Darstellung der Prüf- und Messergebnisse (Stichwort: Prüfbericht).

    Neben dem Qualitätsmanagement hat also bei der Tätigkeit eines akkreditierten Prüflabors das „Handling“ von Prüf- und Messergebnissen zentrale Bedeutung – das heißt die Erfassung, Qualität, Rückführung, Darstellung, … der Prüf- und Messdaten. Zusammenfassend liegt der Schwerpunkt der Tätigkeit eines nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditierten Prüflabors im:

    • Prüfen von Eigenschaften (Merkmalen) eines Prüfgenstandes auf der Basis der Prüfverfahren, für die das Labor akkreditiert ist und in der
    • Erstellung von Prüfberichten, welche die Prüfergebnisse enthalten für den konkreten Prüfgegenstand und für den Zeitpunkt der Prüfung.

    Die Konformitätsbestätigung des Prüfberichtes gilt für die geprüfte Probe bzw. das Herstellungs- oder Lieferlos, das durch die Probe repräsentiert wird. Eine Übertragung der Konformitätsbestätigung des Prüfberichtes auf andere Proben oder Lose bzw. andere Zeiten („Extrapolation“ in die Zukunft) ist nicht zulässig.

    Schematische Darstellung des Konformitätsbewertungsprozesses eines akkreditierten Prüflabors

    Schematische Darstellung des Konformitätsbewertungsprozesses eines akkreditierten Prüflabors

    Eine typische Fragestellung an ein akkreditiertes Prüflabor wäre: „Entspricht die Festigkeit dieses Bauteils den Vorgaben der Norm N123?“

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  • 2. November 2018

    Konformitätsbewertung durch den Anbieter

     
    Konformitätsbewertung – Teil 3
    Konformitätsbewertung durch den Anbieter

    Nach DIN EN ISO/IEC 17050-1 ist die Erklärung einer ersten Seite (siehe Teil 2; Lieferant, Hersteller, Anbieter) eine der möglichen Konformitätsbestätigungen, die im Markt verwendet wird, um das Vertrauen in die Konformität von Produkten, Prozessen, … zu erhöhen.
    Die Konformitätserklärung nach DIN EN ISO/IEC 17050-1 ist eine Zusicherung des Anbieters, dass der Gegenstand der Erklärung mit festgelegten Anforderungen übereinstimmt. Dabei kann sich der Anbieter auf Konformitätsbewertungen durch eine andere erste, zweite oder dritte Seite stützen, bleibt aber stets selbst in der Verantwortung für seine Konformitätserklärung. Die Norm empfiehlt, die Aussagekraft der Konformitätserklärung und damit das Vertrauen in die diese Erklärung durch eine unterstützende Dokumentation zu stärken (DIN EN ISO/IEC 17050-2).

    Der Anbieter muss nach DIN EN ISO/IEC 17050-1 gewährleisten, dass:

    • Regelungen existieren für die Verantwortlichkeiten, die Ausstellung, Aufrechterhaltung, Änderung, Aufhebung oder das Zurückziehen der Konformitätserklärung,
    • der Konformitätserklärung eine angemessenen Ermittlung und Bewertung der Konformität (z. B. durch Prüfungen, Audits oder Inspektionen) vorausgeht,
    • Verfahren existieren, die gewährleisten, dass die Anforderungen, auf die sich die Konformitätserklärung bezieht, fortdauernd erfüllt werden,
    • Verfahren für die Konformitätsüberprüfung existieren für den Fall von Änderungen am Konformitätsgegenstand oder den Fall von Änderungen der Anforderungen, auf die sich die Konformitätserklärung bezieht.

    Die Konformitätserklärung des Anbieters muss bestimmte Mindestanforderungen erfüllen, um ausreichende Verbindlichkeit und damit angemessenes Vertrauen zu schaffen. Die Erklärung muss daher unter anderem folgende Mindestangaben enthalten:

    • die eindeutige Bezeichnung der Konformitätserklärung,
    • die Bezeichnung des Gegenstandes der Konformitätserklärung,
    • die Anforderungen (z.B. Normen), die der Erklärung zugrunde liegen,
    • die eigentliche Konformitätsaussage – ggf. inkl. von Einschränkungen ihrer Gültigkeit,
    • die eindeutige Identifizierung der für die Ausstellung der Erklärung Verantwortlichen.
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  • 1. November 2018

    Konformitätsbewertung Normen und Begriffe


    Konformitätsbewertung – Teil 2
    Konformitätsbewertung, Normen und Begriffe

    Die Bedeutung der Begriffe Prüfung, Inspektion, Zertifizierung oder Akkreditierung könnte man sich aus der Umgangssprache erschließen und Beispiele aus dem Alltagsleben analysieren. Man wird dann aber feststellen, dass die Umgangssprache jedem einzelnen dieser Begriffe sehr unterschiedliche Bedeutungen zuweist, und dass es nötig ist, sich auf eine einheitliche Basis für die Definition dieser Begriffe festzulegen.
    Eine solche Basis bilden die Normenreihen DIN EN ISO 9000 ff. (Qualitätsmanagement) und DIN EN ISO/IEC 17000 ff. (Konformitätsbewertungen) – insbesondere die Normen:

    • DIN EN ISO 9000: „Qualitätsmanagementsysteme – Grundlagen und Begriff“,
    • DIN EN ISO/IEC 17000: „Konformitätsbewertung – Begriffe und allgemeine Grundlagen“,
    • DIN EN ISO/IEC 17050: „Konformitätsbewertung – Konformitätserklärung von Anbietern“,
    • DIN EN ISO/IEC 17025: „Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboren“,
    • DIN EN ISO/IEC 17020: „Kriterien für … Stellen, die Inspektionen durchführen“,
    • DIN EN 45011: „Anforderungen an Stellen, die Produktzertifizierungssysteme betreiben“

    Nachfolgend werden einige der in den Normen definierten Begriffe wie z.B. Prüfung, Inspektion, Zertifizierung, Akkreditierung vorgestellt. Dabei wird verdeutlicht, wie eng diese verbunden sind mit Begriffen wie Kompetenz, Vertrauen, Unparteilichkeit und Unabhängigkeit.
    Die DIN EN ISO 9000 definiert die folgenden Begriffe:

    • Konformität als Erfüllung einer Anforderung,
    • Verifizierung als Bestätigung, dass festgelegte Anforderungen erfüllt sind,
    • Fehler als Nichterfüllung einer festgelegten Anforderung,
    • Validierung als Bestätigung, dass Anforderungen für einen spezifischen beabsichtigten Gebrauch erfüllt sind,
    • Mangel als Nichterfüllung einer Anforderung für einen beabsichtigten oder festgelegten Gebrauch.
    Zusammenhang zwischen den Begriffen Konformität, Verifizierung, Validierung, Fehler und Mangel

    Zusammenhang zwischen den Begriffen Konformität, Verifizierung, Validierung, Fehler und Mangel

    Die Norm DIN EN ISO/IEC 17000 definiert weitere Begriffe:

    • Konformitätsbewertung als Darlegung, dass Produkte, Prozesse, Systeme, Personen oder Stellen festgelegte Anforderungen erfüllen,
    • Konformitätsbewertungsstelle als eine Stelle, die Konformitätsbewertungen durchführt. Die Norm unterscheidet dabei zwischen den folgenden Typen von Konformitätsbewertungsstellen:
    • > Konformitätsbewertung durch eine Stelle, die den Gegenstand der Konformitätsbewertung selber herstellt bzw. anbietet
      (z.B. Hersteller, Lieferant, Anbieter) » erste Seite / first party,
    • > Konformitätsbewertung durch eine Stelle, die am Gegenstand der Konformitätsbewertung ein Interesse hat
      (z.B. Kunde, Anwender) » zweite Seite / second party,
    • > Konformitätsbewertung durch eine Stelle, die vom Gegenstand der Konformitätsbewertung, seiner Herstellung
      oder Anwendung unabhängig ist » dritte Seite / third party,
    • Probennahme als Bereitstellung einer Probe des Gegenstandes der Konformitätsbewertung nach einem Verfahren,
    • Verfahren als festgelegte Art und Weise, eine Tätigkeit oder einen Prozess auszuführen,

    Methoden zur Ermittlung der Konformität:

    • Prüfung als Ermittlung von Merkmalen an dem Gegenstand einer Konformitätsbewertung nach einem Verfahren,
    • Inspektion als Untersuchung eines Produktentwurfes, des Produktes selbst, eines Prozesses oder einer Anlage und die Ermittlung von deren Konformität mit spezifischen Anforderungen auf der Grundlage normativer Dokumente oder mit allgemeinen Anforderungen auf der Grundlage einer sachverständigen Beurteilung,
    • Audit als dokumentierter Prozess zur Erlangung von Informationen und ihrer objektiven Beurteilung, um zu ermitteln, inwieweit festgelegte Anforderungen erfüllt sind,
    • Bewertung als Verifizierung, ob die Auswahl- und Ermittlungstätigkeiten und deren Ergebnisse geeignet, angemessen und wirksam sind,
    • Entscheidung als Verifizierung, ob korrekt dargelegt wurde, dass die Anforderungen erfüllt wurden (dass also der Bewertungsprozess selbst konform war),

    Bestätigung als Erstellen einer Konformitätsaussage, die die Erfüllung festgelegter Anforderungen dargelegt:

    • Erklärung als Bestätigung durch den Anbieter,
    • Zertifizierung als eine auf Produkte, Prozesse, Systeme oder Personen bezogene Bestätigung durch eine dritte Seite (Zertifizierungsstelle),
    • Akkreditierung als Bestätigung durch eine dritte Seite (Akkreditierungsstelle), dass eine Konformitätsbewertungsstelle die Kompetenz besitzt, Konformitätsbewertungsaufgaben durchzuführen,
    • Obwohl nicht ausdrücklich in der Norm genannt, enthalten üblicherweise auch der Prüfbericht eines akkreditierten Prüflabors bzw. der Inspektionsbericht einer akkreditierten Inspektionsstelle Konformitätsbestätigungen,

    Überwachung als systematische und sich wiederholende Konformitätsbewertungstätigkeit, die die Grundlage für die Aufrechterhaltung der Gültigkeit einer Konformitätsaussage ist.
    Die Norm DIN EN ISO/IEC 17021 definiert schließlich: Kompetenz als die Eignung, Wissen und Fertigkeiten anzuwenden, um ein beabsichtigtes Ergebnis zu erzielen. Die vorgenannten Definitionen weisen auf die zentrale Bedeutung der Begriffe Konformität und Konformitätsbewertung hin. Die DIN EN ISO/IEC 17000 geht bei der Konformitätsbewertung von einem funktionalen Ansatz aus, der darin besteht, auf der Basis geeigneter Verfahren:

    • Proben für die Konformitätsbewertung auszuwählen,
    • an diesen Proben die Konformität zu ermitteln,
    • die Konformität zu bewerten,
    • über die Konformität zu entscheiden,
    • die Konformität zu bestätigen,
    • die Konformität ggf. zu überwachen.

    Bei der Tätigkeit von akkreditierten Prüflaboren, Inspektionsstellen, Zertifizierungsstellen und den Akkreditierungsstellen geht es also stets um Konformitätsbewertungen. Nachfolgend wird gezeigt, dass sich diese im Wesentlichen unterscheiden durch:

    • die Komplexität des Gegenstandes der Konformitätsbewertung,
    • den Umfang, mit dem sie dem Systemansatz der DIN EN ISO/IEC 17000 folgen,
    • den Grad des Vertrauens in die Unabhängigkeit, Unparteilichkeit und Integrität der Konformitätsbewertungsstelle.
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  • 24. Oktober 2018

    Schadensanalyse an Radsatzlagern

    1) Sachverhalt

    Lager von Güterwagen-Radsätzen fielen durch Pittings sowohl auf den Wälzkörpern als auch auf den Lagerringen auf (siehe Abb.). Der Auftraggeber der Schadensanalyse vermutete Stromdurchschläge als Ursache für die Schädigung der Lager.

    2) Werkstoff und Einsatzbedingungen

    Wälzkörper und Lagerringe wurden aus dem Stahl 100Cr6 gefertigt. Die in Abb. 1 dargestellte Schädigung war sowohl in Lagern mit geringer als auch mit großer Laufleistung zu finden. Offensichtliche Hinweise auf Faktoren, die einen Stromdurchgang durch die Lager erklären (z.B. Schweißarbeiten an den Güterwagen mit elektrischen Schweißgeräten), gab es nicht.

    3) Schadensanalyse

    Die Schadensanalyse konzentrierte sich auf metallographische und elektronenmikroskopische Untersuchungen. Im Rasterelektronenmikroskop (REM) wurden sowohl auf den Wälzkörpern als auch auf den Lagerringen innerhalb der Pittings dendritische Erstarrungsstrukturen (Abb. 2a und 2b) gefunden. Außerdem wurden tropfenförmige Materialablagerungen nachgewiesen (Abb. 2b), deren chemische Zusammensetzung mit der des Grundwerkstoffes identisch war. Die Analyse der chemischen Zusammensetzung erfolgte im REM mit EDX. Lager-Wälzkörper und Lagerringe sind geschmiedete und vergütete Bauteile, die im Lieferzustand keine dendritische Struktur aufweisen. Dendriten sind typisch für ein erstarrtes Gussgefüge. Die Dendriten könne sich daher nur im Betriebseinsatz gebildet haben, bei Temperaturen, die hoch genug sind, um den Werkstoff lokal aufzuschmelzen. Solche Temperaturen können bei einem Stromdurchgang durch das Lager entstehen.

    4) Schlussfolgerungen

    Die Schadensanalyse bestätigt die Vermutung, wonach Stromdurchgänge durch die Lager schadensursächlich waren. Die metallographische Analyse (siehe Abb. 3) untermauert diese Schlussfolgerung: Abb. 3a zeigt eine Serie von Pittings auf einem Wälzkörper und Abb. 3b eine geometrisch identisch aussehende Serie von Pittings auf dem zugehörigen Lagerring.
    Abb. 3 beweist, dass die Lager und Wälzkörper gleichzeitig geschädigt wurden und dass die Schädigung während der Bewegung des Güterwagens erfolgte. Nur so sind die beiden spiegelbildlichen, aber ansonsten geometrisch identischen Anordnungen von Pittings auf Wälzkörper und Lagerring zu erklären.

    Als Ursache für den Stromfluss werden vagabundierende Ströme vermutet, die aus der Elektro-Lokomotive kamen, die die Güterwagen zog.

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  • 23. Oktober 2018

    Eigenspannungs­messung mit Ultraschall

    Eigenspannungen haben erhebliche Auswirkungen auf die Eigenschaften von Bauteilen. Sie beeinflussen unter anderem deren Ermüdungsfestigkeit und die Bruchzähigkeit. Dabei ist nicht nur die Höhe der Eigenspannung, sondern auch deren Vorzeichen (Zug- oder Druckspannung) von Bedeutung. Druckeigenspannungen verbessern typischerweise die Bauteileigenschaften – Zugeigenspannungen verschlechtern sie.

    Es gibt verschiedene Verfahren, Eigenspannungen zu messen. Die Messung mit Dehnungsmesstreifen ist ein sehr etabliertes Verfahren, bei dem das Bauteil aber üblicherweise zertrennt (also zerstört) werden muss. Der Einsatz sogenannter Röntgengoniometer gestattet eine Eigenspannungsmessung im Oberflächenbereich von Bauteilen. Mit polarisierten Ultraschallwellen kann man die Eigenspannung im gesamten Querschnitt eines Bauteils zerstörungsfrei messen. Eisenbahnräder von Güterwagen gehören zu den Bauteilen, bei denen der Eigenspannungszustand kontinuierlich überwacht werden muss. Das liegt daran, dass diese Räder mit Klotzbremsen auf den Laufflächen gebremst werden. Beim Bremsvorgang wird in den Radkränzen der Räder sehr viel Wärme erzeugt. Diese Wärme führt zum Aufbau von Zugeigenspannungen. Die Zugeigenspannungen wiederum können Dauerfestigkeit und Bruchzähigkeit derart senken, dass es zum Bruch der Räder kommen kann. Für die Überwachung des Spannungszustandes der Güterwagenräder gibt es etablierte Ultraschall-Prüftechniken, die jedoch bei bestimmten Radtypen und Verschleißzuständen an Grenzen stoßen. Wenn die Eigenspannung der Räder aber nicht ermittelt werden kann, müssten die Räder aus Sicherheitsgründen verschrottet werden.

    Die W.S. Werkstoff Service GmbH hat sich in den vergangenen Monaten mit dieser Thematik beschäftigt und eine ultraschall-basierte Prüftechnik entwickelt, die auch bei diesen „Grenzfällen“ Eigenspannungsmessungen gestattet.  Für diese Entwicklung nutzte Werkstoff Service seine Qualifikationen in der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung und für die korrekte Kalibrierung des Prüfsystems seine Kompetenz der in der mechanisch-technologischen Prüfung.

    Der Vorteil dieser Eigenentwicklung ist, dass die W.S.-Prüftechnik – anders als die etablierten Prüfsysteme – auch die Prüfung anderer Bauteile als Räder gestattet. Der „Nachteil“ unserer Prüftechnik ist, dass hohe Fach- und Sachkenntnisse des Prüfers erforderlich sind, um die Messdaten korrekt zu erfassen und zu interpretieren.[/vc_column_text]

    Eisenbahnräder von Güterwagen gehören zu den Bauteilen, bei denen der Eigenspannungszustand kontinuierlich überwacht werden muss. Das liegt daran, dass diese Räder mit Klotzbremsen auf den Laufflächen gebremst werden. Beim Bremsvorgang wird in den Radkränzen der Räder sehr viel Wärme erzeugt. Diese Wärme führt zum Aufbau von Zugeigenspannungen. Die Zugeigenspannungen wiederum können Dauerfestigkeit und Bruchzähigkeit derart senken, dass es zum Bruch der Räder kommen kann. Für die Überwachung des Spannungszustandes der Güterwagenräder gibt es etablierte Ultraschall-Prüftechniken, die jedoch bei bestimmten Radtypen und Verschleißzuständen an Grenzen stoßen. Wenn die Eigenspannung der Räder aber nicht ermittelt werden kann, müssten die Räder aus Sicherheitsgründen verschrottet werden.

    Die W.S. Werkstoff Service GmbH hat sich in den vergangenen Monaten mit dieser Thematik beschäftigt und eine ultraschall-basierte Prüftechnik entwickelt, die auch bei diesen „Grenzfällen“ Eigenspannungsmessungen gestattet.  Für diese Entwicklung nutzte Werkstoff Service seine Qualifikationen in der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung und für die korrekte Kalibrierung des Prüfsystems seine Kompetenz der in der mechanisch-technologischen Prüfung.

    Der Vorteil dieser Eigenentwicklung ist, dass die W.S.-Prüftechnik – anders als die etablierten Prüfsysteme – auch die Prüfung anderer Bauteile als Räder gestattet. Der „Nachteil“ unserer Prüftechnik ist, dass hohe Fach- und Sachkenntnisse des Prüfers erforderlich sind, um die Messdaten korrekt zu erfassen und zu interpretieren.

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  • 4. September 2018

    Eigenspannungsmessung mit Ultraschall

    Mit Ultraschall zerstörungsfrei die Eigenspannung metallischer Bauteile im gesamten Querschnitt messen. Am Beispiel eines Eisenbahnrads erläutert …

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