ticsonar | Labor- & Expertenservices https://ticsonar.de/ Testing. Inspection. Certification. Ticsonar. Thu, 29 May 2025 13:16:28 +0000 de hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.8.1 https://i0.wp.com/ticsonar.de/wp-content/uploads/2023/12/cropped-Logo-ticsonar-3-1.png?fit=32%2C32&ssl=1 ticsonar | Labor- & Expertenservices https://ticsonar.de/ 32 32 227117103 Dendritische Erstarrung https://ticsonar.de/glossar/dendritische-erstarrung/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=dendritische-erstarrung https://ticsonar.de/glossar/dendritische-erstarrung/#respond Thu, 29 May 2025 13:08:32 +0000 https://ticsonar.de/?p=3658 Dendritische Erstarrung ist ein Begriff aus der Metallurgie und Materialwissenschaft und beschreibt ein spezielles Kristallwachstum, das bei der Erstarrung von Metallen oder Legierungen auftritt. Dabei bilden sich baumartige Kristallstrukturen, sogenannte Dendrite (vom griechischen „dendron“ = Baum). Was passiert bei dendritischer Erstarrung? Wenn ein geschmolzenes Metall abkühlt und zu erstarren beginnt: Kristallisationskeime entstehen an bestimmten Punkten […]

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Dendritische Erstarrung ist ein Begriff aus der Metallurgie und Materialwissenschaft und beschreibt ein spezielles Kristallwachstum, das bei der Erstarrung von Metallen oder Legierungen auftritt. Dabei bilden sich baumartige Kristallstrukturen, sogenannte Dendrite (vom griechischen „dendron“ = Baum).

Was passiert bei dendritischer Erstarrung?

Wenn ein geschmolzenes Metall abkühlt und zu erstarren beginnt:

  1. Kristallisationskeime entstehen an bestimmten Punkten im Schmelzbad.

  2. Von diesen Punkten aus wachsen Kristallarme in verschiedene Richtungen.

  3. Aufgrund der Wärmeableitung und der ungleichen Abkühlung bilden sich bevorzugte Wachstumsrichtungen – daraus entstehen verzweigte, baumartige Strukturen, also Dendrite.

  4. Diese wachsen weiter, bis sich die wachsenden Dendritenarme gegenseitig berühren und das Metall vollständig erstarrt ist.

Ein Großteil der Gusslegierungen bildet während des Erstarrungsprozesses eine dendritische Gefügestruktur aus. z.B. bei Aluminiumlegierungen. Dabei erstarrt das flüssige Metall in verzweigten, baumartigen Formen, den sogenannten Dendriten. Diese sind typisch für viele Legierungen und haben maßgeblichen Einfluss auf die späteren Materialeigenschaften.

 

Bestimmung des Dendritenarmabstandes (DAS)

Zur Bewertung der Gefügequalität stehen verschiedene Parameter zur Verfügung. Einer davon ist der Veredelungsgrad des Eutektikums, der Auskunft über die Gleichmäßigkeit und Feinheit des eutektischen Gefüges gibt. Ein weiterer zentraler Kennwert ist der Dendritenarmabstand (DAS). Besonders der Abstand zwischen den sekundären Dendritenarmen – den feinen Verästelungen der Hauptdendriten – liefert wichtige Informationen über das Wachstum und die Erstarrungsbedingungen des Werkstoffs.

Das VDG-Merkblatt P220 beschreibt eine standardisierte Methode zur Messung dieser sekundären Dendritenarme. Die so gewonnenen Daten ermöglichen eine detaillierte Analyse der Erstarrungsgeschichte. Der Dendritenarmabstand reflektiert dabei direkt die Abkühlgeschwindigkeit: Kleine Abstände deuten auf schnelle Abkühlung hin, größere auf einen langsameren Erstarrungsprozess.

Durch die Anwendung der im VDG-Merkblatt P220 beschriebenen Messmethoden lassen sich die Erstarrungsbedingungen gezielt bewerten – und damit auch deren Einfluss auf das Gefüge und die mechanischen Eigenschaften von Aluminium-Gusslegierungen besser verstehen.

Norm: VDG-Merkblatt P220

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Schwingbruch https://ticsonar.de/glossar/schwingbruch/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=schwingbruch Fri, 22 Nov 2024 17:06:50 +0000 https://ticsonar.de/?p=3389 Schwingbruch – Ursachen, Mechanismen und Bedeutung Ein Schwingbruch beschreibt das Versagen eines Bauteils unter wiederholter, zyklischer Belastung, die unterhalb der statischen Bruchfestigkeit liegt. Dieses Phänomen, auch als Ermüdungsbruch oder Dauerbruch bezeichnet, ist eine der häufigsten Schadensursachen bei dynamisch beanspruchten Bauteilen. Was ist ein Schwingbruch? Der Schwingbruch entsteht durch die Ermüdung des Werkstoffes infolge von Schwingbeanspruchungen. Während die Belastung auf makroskopischer Ebene nur elastische […]

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Schwingbruch – Ursachen, Mechanismen und Bedeutung

Ein Schwingbruch beschreibt das Versagen eines Bauteils unter wiederholter, zyklischer Belastung, die unterhalb der statischen Bruchfestigkeit liegt. Dieses Phänomen, auch als Ermüdungsbruch oder Dauerbruch bezeichnet, ist eine der häufigsten Schadensursachen bei dynamisch beanspruchten Bauteilen.


Was ist ein Schwingbruch?

Der Schwingbruch entsteht durch die Ermüdung des Werkstoffes infolge von Schwingbeanspruchungen. Während die Belastung auf makroskopischer Ebene nur elastische Verformungen hervorruft, treten auf mikroskopischer Ebene plastische Verformungen auf. Diese wiederholten Verformungen führen dazu, dass ein Material nach einer bestimmten Anzahl von Belastungszyklen versagt.

Wichtig ist: Der Bruch tritt häufig vor Erreichen der Grenzspannung für Versagen bei statischer Belastung auf. Daher ist die Schwingfestigkeit eines Materials ein zentraler Parameter, um die Lebensdauer eines Bauteils unter zyklischer Belastung zu bewerten.


Die Schwingfestigkeit eines Werkstoffs

Die Schwingfestigkeit beschreibt die Fähigkeit eines Materials, schwingende Belastungen ohne Bruch zu widerstehen. Sie wird in der Regel experimentell durch Dauerschwingversuche ermittelt, bei denen die Anzahl der Lastwechsel bis zum Bruch gemessen wird.

Die Schwingfestigkeit ist von verschiedenen Faktoren abhängig:

  • Materialeigenschaften: Werkstoffe wie hochlegierte Stähle oder Titanlegierungen besitzen häufig eine höhere Schwingfestigkeit als spröde Materialien.
  • Geometrie: Kerben, scharfe Kanten oder Oberflächenfehler wirken als Spannungskonzentrationen und reduzieren die Schwingfestigkeit.
  • Umgebungsbedingungen: Korrosion, Temperaturwechsel oder aggressive Medien können die Ermüdung beschleunigen.
  • Belastungshistorie: Vorbelastungen können Rissbildung fördern und die Lebensdauer reduzieren.

Mechanismus des Schwingbruchs

Der Schwingbruch erfolgt in drei charakteristischen Phasen:

  1. Rissinitiierung: Der Prozess beginnt an Schwachstellen wie Oberflächenfehlern, Kerben oder Materialinhomogenitäten. Mikroskopische plastische Verformungen akkumulieren und führen zur Bildung eines Risses.

  2. Rissausbreitung: Der entstandene Riss wächst bei jedem Lastwechsel weiter. Die Bruchfläche zeigt typische Fortschrittslinien, die den schrittweisen Wachstumsprozess abbilden.

  3. Restbruch: Schließlich versagt der verbleibende Querschnitt des Bauteils, oft durch einen Gewaltbruch.


Unterschied zum Gewaltbruch

Ein Schwingbruch unterscheidet sich grundlegend von einem Gewaltbruch. Während der Gewaltbruch durch eine einmalige, hohe Belastung ohne vorherige Rissbildung ausgelöst wird, entsteht der Schwingbruch über viele Zyklen hinweg. Er entwickelt sich langsam und zeigt oft Warnzeichen wie Rissbildung oder Veränderungen in der Oberfläche.


Bedeutung der Schwingbruchanalyse

Die Analyse von Schwingbrüchen ist entscheidend, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit dynamisch belasteter Bauteile zu gewährleisten. Durch gezielte Maßnahmen wie die Optimierung der Geometrie, die Verwendung hochfester Werkstoffe oder den Einsatz von Oberflächenbehandlungen können Schwingbrüche vermieden werden.

 

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Streckgrenze https://ticsonar.de/glossar/streckgrenze/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=streckgrenze Tue, 19 Nov 2024 21:22:04 +0000 https://ticsonar.de/?p=3326 Alles über die Streckgrenze: Definition, Berechnung und Bedeutung Die Streckgrenze ist ein zentraler Werkstoffkennwert, der die mechanische Belastbarkeit eines Materials beschreibt. Sie definiert die Spannung, bei der ein Werkstoff vom elastischen in den plastischen Verformungsbereich übergeht. In der Praxis wird oft die Dehngrenze Rp0,2 als Ersatz für die Streckgrenze verwendet, wenn diese nicht ausgeprägt ist. […]

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Alles über die Streckgrenze: Definition, Berechnung und Bedeutung

Die Streckgrenze ist ein zentraler Werkstoffkennwert, der die mechanische Belastbarkeit eines Materials beschreibt. Sie definiert die Spannung, bei der ein Werkstoff vom elastischen in den plastischen Verformungsbereich übergeht. In der Praxis wird oft die Dehngrenze Rp0,2 als Ersatz für die Streckgrenze verwendet, wenn diese nicht ausgeprägt ist. Die Kenntnis der Streckgrenze ist besonders wichtig für die Dimensionierung von Bauteilen, insbesondere bei Werkstoffen wie Stahl.


Was ist die Streckgrenze?

Die Streckgrenze bezeichnet die maximale Spannung, die ein Material im elastischen Bereich aushalten kann, ohne sich plastisch zu verformen. Nach Überschreiten der Streckgrenze bleibt eine bleibende Verformung zurück.

Bei Werkstoffen mit einer ausgeprägten Streckgrenze, wie unlegiertem Baustahl, lässt sich dieser Punkt leicht in der Spannung-Dehnungs-Kurve erkennen. Bei Materialien ohne ausgeprägte Streckgrenze, z. B. hochfesten Stählen, wird die Dehngrenze Rp0,2 herangezogen.


Unterschiede zwischen Streckgrenze und Dehngrenze Rp0,2

  • Streckgrenze: Deutlich sichtbarer Punkt in der Spannung-Dehnungs-Kurve bei Werkstoffen mit ausgeprägter Streckgrenze.
  • Dehngrenze Rp0,2: Ersatzkennwert für Materialien ohne ausgeprägte Streckgrenze. Sie beschreibt die Spannung, bei der eine bleibende plastische Verformung von 0,2 % auftritt.

Streckgrenzenverhältnis

Das Streckgrenzenverhältnis beschreibt das Verhältnis der Streckgrenze zur Zugfestigkeit:

Ein hohes Streckgrenzenverhältnis zeigt, dass der Werkstoff im elastischen Bereich hohe Spannungen aufnehmen kann, bevor er bricht.

Das Streckgrenzenverhältnis wird als dimensionslose Zahl angegeben und liegt in der Regel zwischen 0,5 und 0,9, je nach Werkstoff.

  • Ein hohes Streckgrenzenverhältnis (z. B. 0,9) bedeutet, dass ein Material eine hohe Streckgrenze im Verhältnis zur Zugfestigkeit hat. Solche Materialien zeigen eine geringere plastische Verformung und eignen sich gut für Anwendungen, bei denen hohe elastische Belastbarkeit gefragt ist.

    Ein niedriges Streckgrenzenverhältnis (z. B. 0,6) zeigt, dass ein Material vor dem Erreichen der Zugfestigkeit eine größere plastische Verformung zulässt.

  • Sicherheitsbewertung:
    Ein höheres Streckgrenzenverhältnis wird oft bevorzugt, da es eine geringere Differenz zwischen der Belastbarkeit im elastischen und plastischen Bereich aufzeigt, was die Berechnung von Sicherheitsfaktoren erleichtert.
  • Materialauswahl:
    In der Konstruktion von Bauteilen spielt das Streckgrenzenverhältnis eine Rolle, um das passende Material für spezifische Anwendungen auszuwählen, z. B. hochfeste Stähle oder duktile Werkstoffe.

Warum ist die Streckgrenze wichtig?

Die Kenntnis der Stahl Streckgrenze oder der Mindeststreckgrenze ist entscheidend für die sichere Konstruktion von Bauteilen. Sie ermöglicht die:

  • Dimensionierung von Bauteilen, um plastische Verformungen zu vermeiden.
  • Materialauswahl basierend auf mechanischen Anforderungen.
  • Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Werkstoffen.

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Rp 0,2 Dehngrenze https://ticsonar.de/glossar/rp-02-dehngrenze/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=rp-02-dehngrenze Tue, 19 Nov 2024 21:10:43 +0000 https://ticsonar.de/?p=3324 Was ist die Dehngrenze Rp 0,2? Die Dehngrenze Rp0,2 ist ein zentraler Werkstoffkennwert, der die Spannung angibt, bei der ein Material eine bleibende plastische Verformung von 0,2 % seiner ursprünglichen Länge erfährt. Sie wird vor allem bei Materialien verwendet, die keine deutlich ausgeprägte Fließgrenze aufweisen, wie hochfeste Stähle, Aluminiumlegierungen oder Kunststoffe. Bedeutung von Rp 0,2 […]

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Was ist die Dehngrenze Rp 0,2?

Die Dehngrenze Rp0,2 ist ein zentraler Werkstoffkennwert, der die Spannung angibt, bei der ein Material eine bleibende plastische Verformung von 0,2 % seiner ursprünglichen Länge erfährt. Sie wird vor allem bei Materialien verwendet, die keine deutlich ausgeprägte Fließgrenze aufweisen, wie hochfeste Stähle, Aluminiumlegierungen oder Kunststoffe.

Bedeutung von Rp 0,2

  • Rp steht für „Resistenz plastisch“, also den Widerstand gegen plastische Verformung.
  • Der Wert 0,2 % definiert die minimale bleibende Verformung, die nach Entlastung des Materials zurückbleibt.
  • Die Dehngrenze Rp0,2 ist ein Maß dafür, ab wann ein Material nicht mehr vollständig in seinen Ursprungszustand zurückkehrt.

Wie wird Rp 0,2 ermittelt?

Die Dehngrenze wird in einem standardisierten Zugversuch ermittelt, bei dem die Spannung-Dehnungs-Kurve eines Werkstoffs aufgezeichnet wird:

  1. Auf der Spannung-Dehnungs-Kurve wird eine Parallele zur elastischen Gerade (Hooke’scher Bereich) gezeichnet, die um 0,2 % der Dehnung verschoben ist.
  2. Der Schnittpunkt dieser Parallelen mit der Kurve markiert die Dehngrenze Rp0,2.
  3. Die Dehngrenze wird in der Einheit MPa (Megapascal) angegeben.

Vorteile der Dehngrenze Rp 0,2

  • Die Dehngrenze Rp0,2 ermöglicht die Bewertung von Werkstoffen, die keine scharfe Fließgrenze besitzen.
  • Sie hilft bei der Dimensionierung von Bauteilen, um sicherzustellen, dass sie innerhalb ihres elastischen Bereichs arbeiten.

 

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Rockwell Härteprüfung https://ticsonar.de/glossar/rockwell-haertepruefung/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=rockwell-haertepruefung Tue, 19 Nov 2024 19:12:22 +0000 https://ticsonar.de/?p=3319 Erklärung Rockwell Prüfung Die Rockwell Härteprüfung ist eine der am weitesten verbreiteten Methoden zur Bestimmung der Härte von Materialien. Sie zeichnet sich durch ihre Geschwindigkeit und Einfachheit aus und wird häufig in der Industrie eingesetzt, um die Materialfestigkeit schnell und zuverlässig zu bestimmen. Im Gegensatz zu anderen Härteprüfverfahren wie der Vickers-Härteprüfung, die auf der optischen […]

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Erklärung Rockwell Prüfung

Die Rockwell Härteprüfung ist eine der am weitesten verbreiteten Methoden zur Bestimmung der Härte von Materialien. Sie zeichnet sich durch ihre Geschwindigkeit und Einfachheit aus und wird häufig in der Industrie eingesetzt, um die Materialfestigkeit schnell und zuverlässig zu bestimmen. Im Gegensatz zu anderen Härteprüfverfahren wie der Vickers-Härteprüfung, die auf der optischen Auswertung des Eindrückprofils basiert, nutzt das Rockwell-Verfahren ein direkt messbares Prinzip, das es besonders effizient macht.

Funktionsweise der Härteprüfung nach dem Rockwell-Prüfverfahren

Bei der Rockwell Härteprüfung wird eine definierte Prüfkraft auf einen Eindringkörper (meistens eine Stahlkugel oder ein Diamantkegel) aufgebracht, der in das Material eindringt. Der Härtewert wird dabei durch die Tiefe des Eindrucks bestimmt, die nach einer festgelegten Zeit gemessen wird. Das Verfahren verwendet dabei zwei Hauptmethoden:

  1. Rockwell C (HRB): Für harte Materialien wie Stähle und Legierungen wird ein Diamantkegel als Eindringkörper verwendet. Diese Methode ist besonders für die Prüfung von gehärteten Stählen und ähnlichen Materialien geeignet.
  2. Rockwell B (HRB): Bei weicheren Materialien wird eine Stahlkugel als Eindringkörper verwendet. Diese Methode ist ideal für weichere Werkstoffe wie Aluminium oder Messing.

Weitere Rockwell Methoden (nach ISO 6508)

Die Tabelle zeigt zeigt die Rockwell-Methoden gemäß ISO 6508, die verschiedene Rockwell-Verfahren mit den verwendeten Eindringkörpern und den spezifischen Prüfkräften auflistet.
Diese Rockwell-Methoden unterscheiden sich hauptsächlich durch den verwendeten Eindringkörper und die aufgebrachte Prüfkraft, wodurch sie für verschiedene Materialhärten und -arten geeignet sind

Rockwell Methode Prüfkörper Prüfkraft (N) Verwendete Materialien
Rockwell A (HRA) Diamantkegel (120°) 60 Sehr harte Materialien wie gehärteter Stahl, Wolfram, Keramik
Rockwell B (HRB) Stahlkugel (6,35 mm Durchmesser) 100 Weiche bis mittelharte Metalle wie Aluminium, Messing, Bronze
Rockwell C (HRC) Diamantkegel (120°) 147 Härtete Stähle, gehärtete Legierungen, hartes Werkzeugmaterial
Rockwell D (HRD) Diamantkegel (120°) 100 Mittlere Härte von Stählen und Legierungen, Werkzeugstähle
Rockwell E (HRE) Diamantkegel (120°) 50 Mittlere Härte von Materialien, die weniger stark gehärtet sind
Rockwell F (HRF) Stahlkugel (1,59 mm Durchmesser) 30 Weiche bis mittlere Materialien wie Aluminium, Messing, Kupfer
Rockwell G (HRG) Stahlkugel (3,18 mm Durchmesser) 60 Weiche Metalle und Legierungen, z. B. weiches Aluminium
Rockwell H (HRH) Stahlkugel (2,38 mm Durchmesser) 60 Mittelharte Legierungen und Stähle
Rockwell K (HRK) Stahlkugel (3,18 mm Durchmesser) 120 Weiche Materialien wie Kunststoffe, weiche Legierungen

Vor- und Nachteile der Rockwell Härteprüfung

Vorteile Nachteile
Schnelligkeit: Die Messung erfolgt schnell und liefert Ergebnisse in wenigen Sekunden. Oberflächenempfindlichkeit: Eine glatte Oberfläche ist notwendig, sonst können Fehler entstehen.
Einfachheit: Der Test erfordert keine aufwendige Probenvorbereitung und ist leicht durchführbar. Begrenzte Präzision: Geringere Genauigkeit im Vergleich zu anderen Verfahren wie der Vickers-Prüfung.
Breite Anwendung: Geeignet für eine Vielzahl von Materialien und Härtegraden, von weich bis hart. Begrenzte Materialauswahl: Sehr harte Materialien, wie gehärteter Stahl, können nur eingeschränkt getestet werden.
Direkte Messung: Härtewert wird direkt aus der Eindringtiefe ermittelt, ohne komplexe optische Auswertungen.

Anbieter auf ticsonar

DIN EN ISO 2039-2 – Rockwellhärteprüfung von Kunststoffen

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Vickers Härteprüfung https://ticsonar.de/glossar/vickers-haertepruefung/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=vickers-haertepruefung Tue, 19 Nov 2024 16:43:30 +0000 https://ticsonar.de/?p=3311 Die Vickers-Härteprüfung ist ein präzises und vielseitiges Verfahren zur Bestimmung der Härte unterschiedlichster Werkstoffe, insbesondere Metalle. Standardisiert nach DIN EN ISO 6507-1 und ASTM E384, spielt sie eine zentrale Rolle in Materialforschung, Qualitätssicherung und Prozesskontrolle. Grundprinzip der Vickers-Härteprüfung Die Vickers-Härte HV wird durch das Eindrücken eines pyramidenförmigen Diamanten in die Oberfläche eines Materials bestimmt. Der […]

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Die Vickers-Härteprüfung ist ein präzises und vielseitiges Verfahren zur Bestimmung der Härte unterschiedlichster Werkstoffe, insbesondere Metalle. Standardisiert nach DIN EN ISO 6507-1 und ASTM E384, spielt sie eine zentrale Rolle in Materialforschung, Qualitätssicherung und Prozesskontrolle.

Grundprinzip der Vickers-Härteprüfung

Die Vickers-Härte HV wird durch das Eindrücken eines pyramidenförmigen Diamanten in die Oberfläche eines Materials bestimmt. Der Eindringkörper beim Vickers-Prüfverfahren besitzt einen quadratischen Grundriss mit einem Flankenwinkel von 136°. Die Prüfbelastung wird definiert und über eine vorgegebene Zeitspanne aufgebracht. Nach dem Entfernen der Last wird die Diagonale des entstandenen Eindrucks mikroskopisch vermessen. Je größer der Eindruck, den der Eindringkörper unter definierter Prüfkraft auf der Oberfläche der Probe hinterlässt, desto weicher ist das getestete Material.

Der Härtewert berechnet sich nach der Formel:

Härte nach Vickers

wobei:

  • F die Prüfkraft in Newton ist,
  • d der Mittelwert der beiden Diagonalen des Eindrucks in Millimetern.

Prüfkräfte und deren Einsatzbereich Vickers Härteprüfung

Die Prüfkraft sollte idealerweise innerhalb von 7 Sekunden gleichmäßig von 0 auf den Endwert gesteigert werden, um die Messunsicherheit zu minimieren. Laut Norm ist ein Intervall von 2 bis 8 Sekunden für die Kraftaufbringung zulässig, wobei 7 Sekunden als Sollzeit empfohlen werden.

Die Einwirkdauer der Prüfkraft liegt üblicherweise zwischen 10 und 15 Sekunden, wobei 14 Sekunden als Sollzeit gelten. Überschreitet die Einwirkdauer diesen Bereich, muss die Dauer in Sekunden im Härtewert angegeben werden, z. B.: 500 HV 5/30 (Härtewert bei einer Einwirkdauer von 30 Sekunden).

Prüfkraft (kgf) Prüfkraft (N) Einsatzbereich
0,01 0,0981 Mikrohärteprüfung, dünne Schichten
0,05 0,4905 Mikrohärteprüfung, kleine Bauteile
0,1 0,981 Mikrohärteprüfung
0,5 4,905 Feinstrukturen, Härtegradienten
1 9,81 Mikro- und Makrohärteprüfung
5 49,05 Standardanwendungen, mittlere Werkstoffe
10 98,1 Standardanwendungen
30 294,3 Makrohärteprüfung, große Proben
50 490,5 Grobe Werkstoffe, hohe Kräfte
100 981 Sehr große oder homogene Werkstoffe
120 1177,2 Maximalbereich für industrielle Anwendungen

Gefügebestandteile im Stahl und deren Vickershärte

Gefügebestandteil Beschreibung Härte (HV)
Ferrit Reines Eisen mit geringer Kohlenstofflösung 50–100
Perlit Mischung aus Ferrit und Zementit 200–300
Zementit Eisenkarbid (Fe₃C) 800–1200
Austenit Eisen mit gelöstem Kohlenstoff (γ-Phase) 150–250
Martensit Übersättigte Kohlenstofflösung im Eisen 500–800 (je nach C)
Bainit Gefüge aus Ferrit und Fe₃C (feinnadelig) 300–550

Vor- und Nachteile der Vickers Härtemessung

Das Vickers-Verfahren ist aufgrund seiner Vielseitigkeit und Präzision eines der am häufigsten verwendeten Härteprüfverfahren, obwohl es anspruchsvollere Anforderungen an Probenvorbereitung und Prüfgeräte stellt.

Vorteile Nachteile
Universelle Anwendbarkeit: Messung aller Materialien, von weich bis hart Gute Oberflächenbeschaffenheit erforderlich, da optische Vermessung des Eindrucks notwendig ist
Ein Eindringkörper für alle Vickers-Methoden Prüfstellen müssen präpariert werden, um genaue Ergebnisse zu erzielen
Zerstörungsfreies Verfahren: Probe kann weiterverwendet werden Relativ langsam im Vergleich zu anderen Verfahren, Prüfzeit ca. 30–60 Sekunden
Deckt den gesamten Härtebereich ab Optische Auswertung erfordert teure Prüfsysteme mit spezieller Optik
Hohe Präzision und Genauigkeit Aufwendige Vorbereitung und Auswertung des Härtewerts

Härteprüfung mittels Vickers-Prüfverfahren

Vickers Härteprüfung DIN EN ISO 6507-1  (Metallische Werkstoffe – Härteprüfung nach Vickers; Teil 1: Prüfverfahren)

 

Härteprüfer auf ticsonar

Struers Härteprüfer für Vickers

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Salzsprühnebeltest https://ticsonar.de/glossar/salzspruehnebeltest/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=salzspruehnebeltest Mon, 18 Nov 2024 21:05:40 +0000 https://ticsonar.de/?p=3275 Salzsprühnebeltest: Effektive Prüfung der Korrosionsbeständigkeit Der Salzsprühnebeltest, auch als Salzsprühtest oder abgekürzt NSS (Neutral Salt Spray)  bekannt, ist ein standardisiertes Prüfverfahren zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von Materialien und Beschichtungen. Dieses Verfahren wird in verschiedenen Branchen, darunter Automobil-, Bau-, und Elektronikindustrie, angewandt, um sicherzustellen, dass Produkte unter widrigen Umweltbedingungen zuverlässig funktionieren. Was ist ein Salzsprühnebeltest? Der […]

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Salzsprühnebeltest: Effektive Prüfung der Korrosionsbeständigkeit

Der Salzsprühnebeltest, auch als Salzsprühtest oder abgekürzt NSS (Neutral Salt Spray)  bekannt, ist ein standardisiertes Prüfverfahren zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von Materialien und Beschichtungen. Dieses Verfahren wird in verschiedenen Branchen, darunter Automobil-, Bau-, und Elektronikindustrie, angewandt, um sicherzustellen, dass Produkte unter widrigen Umweltbedingungen zuverlässig funktionieren.

Was ist ein Salzsprühnebeltest?

Der Salzsprühnebeltest, auch bekannt als NSS-Test (Neutral Salt Spray Test), ist ein bewährtes Prüfverfahren zur Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit von Werkstoffen und Beschichtungen. Besonders in der Automobil-, Bau- und Metallindustrie dient der Test als wichtige Methode zur Qualitätssicherung von Oberflächenbeschichtungen.

Normgerechte Prüfung: DIN EN ISO 9227

Der Test erfolgt standardisiert nach der DIN EN ISO 9227, die weltweit als Referenznorm für Salznebeltests gilt. Ziel ist es, unter definierten Laborbedingungen die Korrosionsschutzwirkung von Materialien zu vergleichen.

Ablauf des NSS-Tests im Detail

Während des Tests befinden sich die Prüflinge in einer speziellen Salzsprühnebelkammer. Dort wird eine 5%ige Natriumchlorid-Lösung (NaCl) bei einer Temperatur von 35 °C ± 2 °C fein vernebelt. Dieser Nebel schlägt sich auf den Prüflingen nieder und bildet einen aggressiven Salzwasserfilm, der die Materialien gezielt einer korrosiven Belastung aussetzt.

Typische Prüfzeiten sind:

  • 96 Stunden

  • 240 Stunden

  • 480 Stunden

  • 720 Stunden

  • oder individuell angepasste Zeitspannen je nach Material

Nach Ablauf der Prüfzeit werden die Proben mit deionisiertem Wasser abgespült, um lose Korrosionsrückstände zu entfernen. Die anschließende Bewertung erfolgt visuell oder mit mikroskopischen bzw. elektrischen Messmethoden, um den Grad der Korrosion zu dokumentieren.

Technische Details der Salzsprühkammer

Wir verwenden eine Prüfkammer des Herstellers Weiß, Typ SC KWT 450 mit folgenden Spezifikationen:

  • Prüfrauminhalt: 480 Liter

  • Maximale Beladung: 100 kg

  • Solevorratsbehälter: 180 Liter

Einzuhaltende Prüfparameter nach DIN EN ISO 9227:

  • pH-Wert der Lösung: 6,5 – 7,2

  • NaCl-Konzentration: 50 ± 5 g/l

  • Kammertemperatur: 35 °C ± 2 °C

  • Düsendruck: 0,7 – 1,4 bar

  • Kondensvolumen: 1 – 2 mL/Stunde

Anwendungsbereiche des Salzsprühnebeltests

Der Salzsprühnebeltest wird in zahlreichen Branchen eingesetzt:

  • Automobilindustrie: Zur Prüfung von Karosserieteilen, Schrauben und Verbindungen auf Korrosionsbeständigkeit.
  • Baubranche: Für Fensterprofile, Fassadenelemente und andere Bauteile, die Witterungseinflüssen ausgesetzt sind.
  • Elektrotechnik: Zur Bewertung von Gehäusen, Kontakten und Leiterplatten, die in rauen Umgebungen eingesetzt werden.
  • Schiffbau und Luftfahrt: Für Komponenten, die extrem salzhaltiger Luft oder Wasser ausgesetzt sind.

 

Prüfverfahren Prüflösung Anwendungsbereiche Relevante Normen
Salzsprühnebelprüfung (CASS) Kupferbeschleunigte Essigsäure-Salzlösung mit pH-Wert zwischen 3,0 und 3,1 – Dekorative Überzüge aus Kupfer-Nickel-Chrom oder Nickel-Chrom
– Anodische Überzüge auf Aluminium
DIN EN ISO 9227, ASTM B368
Salzsprühnebelprüfung (NSS) Neutrale Salzlösung mit pH-Wert zwischen 6,5 und 7,2 – Metalle und deren Legierungen
– Kathodische oder anodische Metallüberzüge
– Umwandlungsschichten
– Organische Beschichtungen auf Metallen
DIN EN ISO 9227, ASTM B117, MIL 810, VDA 621-415, DIN EN 60068-2-52, BMW AA-0324, DBS 918 127: 2020-04, ASTM G48-11: 2015

Warum ist der Salzsprühnebeltest wichtig?

Der Test bietet Herstellern und Endverbrauchern entscheidende Vorteile:

  1. Frühe Fehlererkennung: Mögliche Schwachstellen in der Material- oder Beschichtungsqualität können frühzeitig identifiziert werden.
  2. Qualitätssicherung: Produkte, die den Test bestehen, sind für den Einsatz unter widrigen Bedingungen geeignet.
  3. Kostenersparnis: Durch die Vermeidung von Produktausfällen oder Rückrufen.
  4. Normkonformität: Erfüllung von internationalen Qualitätsstandards wie ISO 9227 oder ASTM B117.

Interpretation der Ergebnisse

Die Bewertung erfolgt visuell oder messtechnisch. Typische Prüfkriterien sind:

  • Rostbildung (Anteil der Oberfläche, die korrodiert ist).
  • Blasenbildung unter der Beschichtung.
  • Abblättern oder Rissbildung der Schutzschicht.

Je nach Anforderung wird eine bestimmte Korrosionsbeständigkeit als Mindestmaß vorgegeben.

Normprüfungen

DIN EN ISO 9227 Salzsprühnebeltest 
DIN EN 60068-2-52 – Salznebelsprühtest, zyklisch

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Perlit (Stahl) https://ticsonar.de/glossar/perlit/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=perlit Fri, 15 Nov 2024 18:28:41 +0000 https://ticsonar.de/?p=3117 Perlit | Das Eutektoid Eisen-Kohlenstoff Perlit ist ein Gefüge, das in einigen Stählen und Gusseisenarten vorkommt und eine besondere Struktur hat, die durch die Wärmebehandlung des Materials entsteht.   Es ist ein Mischung aus zwei Phasen: Ferrit (ein relativ weiches Eisen mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt) und Zementit (eine eisenreiche Verbindung, die einen höheren Kohlenstoffgehalt aufweist). Der […]

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Perlit | Das Eutektoid Eisen-Kohlenstoff

Perlit ist ein Gefüge, das in einigen Stählen und Gusseisenarten vorkommt und eine besondere Struktur hat, die durch die Wärmebehandlung des Materials entsteht.   Es ist ein Mischung aus zwei Phasen: Ferrit (ein relativ weiches Eisen mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt) und Zementit (eine eisenreiche Verbindung, die einen höheren Kohlenstoffgehalt aufweist).

Der Begriff „Perlit“ stammt ursprünglich von dem französischen Wort „perle“ (Perle), da das Material unter dem Mikroskop eine perlartige Struktur aufweist. Diese Struktur entsteht durch die charakteristische lamellare (schichtartige) Anordnung von Ferrit und Zementit in der Perlit-Mikrostruktur, die bei der langsamen Abkühlung von Stahl entsteht.

Bildung von Perlit

Während der Bildung des Eutektoids Perlit kommt es lokal zu einer Kohlenstoffarmut im Gefüge, während die angrenzenden Bereiche durch Diffusion zunehmend Kohlenstoff anreichern. Diese Abwechslung zwischen kohlenstoffarmen und -reichen Regionen führt zur typischen Lamellenstruktur des Perlits. In den kohlenstoffarmen Lamellen fällt bei einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,02 % das Gefüge in Ferrit (α-Fe) um. In den kohlenstoffreicheren Lamellen steigt der Kohlenstoffgehalt bis 6,67 %, was zur Bildung von Zementit (Fe₃C) führt. Dieser Zementit entsteht sekundär aus dem Austenit (γ-Fe) und wird daher als Sekundärzementit (Fe₃CII) bezeichnet. Diese Zementit- und Ferritfront wächst parallel in den Austenitbereich hinein.

Setzt sich die Abkühlung fort, nimmt die Fähigkeit des α-Fe, Kohlenstoff zu binden, ab, und es fällt weiterer Zementit aus. Da dieser Zementit nun aus α-Fe kristallisiert, wird er als Tertiärzementit (Fe₃CIII) bezeichnet.

Bei der untereutektoiden Perlitbildung, also bei Kohlenstoffgehalten zwischen 0,02 Ma% und 0,80 Ma%, bildet sich bei Erreichen der Temperatur A₃ (laut Eisen-Kohlenstoff-Diagramm) aufgrund der sinkenden Löslichkeit des Austenits für Kohlenstoff bereits voreutektoider Ferrit. Mit weiterer Abkühlung wird der verbleibende Austenit zunehmend kohlenstoffreicher, bis er 0,80 Ma% C erreicht. Bei 723 °C erfolgt dann die eutektoide Umwandlung, und der Austenit wandelt sich in Perlit um.

Im Falle der übereutektoiden Perlitbildung, also bei Kohlenstoffgehalten zwischen 0,8 Ma% und 6,67 Ma%, bildet sich bereits vor der Perlitumwandlung Zementit. Dieser Zementit liegt jedoch nicht in der typischen Lamellenstruktur vor, sondern bildet sich vor allem an den Korngrenzen und unterscheidet sich somit im Gefüge deutlich von dem Zementit, der bei der Perlitbildung entsteht

Eigenschaften von Perlit

Härte und Festigkeit: Die Zementitkomponente verleiht dem Perlit eine höhere Härte und Festigkeit im Vergleich zu reinem Ferrit. Aufgrund der lamellaren Struktur ist Perlit jedoch nicht so spröde wie reiner Zementit.

Verschleißfestigkeit: Aufgrund der lamellenartigen Struktur bietet Perlit eine gute Verschleißfestigkeit und wird daher oft in Anwendungen eingesetzt, bei denen Materialien hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.

Verformbarkeit: Perlit ist in gewissem Maße formbar, da die Ferritkomponente der Matrix relativ weich ist, was eine gewisse Dehnung und Umformbarkeit ermöglicht.

Globularer Perlit

Entstehung: Globularer Perlit entsteht durch Wärmebehandlungen wie dem Langsamglühen oder Weichglühen oder durch das gezielte Anpassen der Abkühlgeschwindigkeit. Wenn der Stahl langsamer abkühlt, aber eine höhere Temperatur erreicht wird als beim normalen Perlit, können die Zementitpartikel in eine globuläre oder kugelförmige Form übergehen, anstatt die typische lamellenartige Struktur zu bilden.

Mikrostruktur: Die globuläre Struktur des Perlits ist dadurch charakterisiert, dass die Zementitpartikel in der Ferritmatrix nicht als flache Lamellen, sondern als kleine, runde oder ovale Kügelchen (Globuli) vorliegen. Diese Form resultiert oft aus einer speziellen Wärmebehandlung, bei der die Zementitkristalle im Stahl fein und gleichmäßig verteilt werden.

Durch die globulare Form des Zementits lässt sich der Stahl vorteilhafter spanabhebend bearbeiten, da das Schneidwerkzeug nicht alle harten Lamellen des Zementits durchtrennen muss. Stattdessen schneidet es überwiegend durch den weichen Ferrit hindurch und drückt die globularen Zementitkörner beiseite, was den Bearbeitungsprozess erleichtert und die Werkzeuge weniger beansprucht.

Man kann sich das bildlich wie folgt vorstellen: Eine Sahnetorte mit großen Schieferplatten lässt sich viel schwerer in Stücke schneiden als eine Sahnetorte, die mit kleinen Kieselsteinen durchsetzt ist. Während die Schieferplatten beim Schneiden auf Widerstand stoßen und das Messer stumpf machen, lassen sich die kleinen Kieselsteine viel leichter durch den weichen Teil der Torte „verschieben“. Ebenso wird bei einem Stahl mit globularem Zementit das Schneidwerkzeug durch den Ferrit hindurchgeführt, anstatt auf die harten Zementitlamellen zu treffen, was den Bearbeitungsprozess erleichtert.

Untersuchungen

Perlit wird in der Werkstofftechnik durch metallographische Untersuchungen sichtbar gemacht. Die polierte Probe wird mit einer chemischen Lösung, z. B. Nital (eine Mischung aus Salpetersäure und Ethanol), geätzt. Das Ätzmittel reagiert unterschiedlich mit den Phasen (Ferrit, Zementit) im Gefüge und macht so die Lamellenstruktur des Perlits sichtbar.

 

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Lunker https://ticsonar.de/glossar/lunker/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=lunker Fri, 15 Nov 2024 17:59:56 +0000 https://ticsonar.de/?p=3115 Was sind Lunker? Lunker sind Hohlräume oder Luftblasen, die während des Gießprozesses in einem Material entstehen. Sie bilden sich in der Regel im Inneren eines Werkstücks und entstehen hauptsächlich aufgrund von unvollständigem Gießen oder unzureichender Erstarrung des Materials. Lunker können die strukturelle Integrität und die Festigkeit eines Werkstücks beeinträchtigen, da sie als Schwachstellen fungieren. Hauptursachen […]

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Was sind Lunker?

Lunker sind Hohlräume oder Luftblasen, die während des Gießprozesses in einem Material entstehen. Sie bilden sich in der Regel im Inneren eines Werkstücks und entstehen hauptsächlich aufgrund von unvollständigem Gießen oder unzureichender Erstarrung des Materials. Lunker können die strukturelle Integrität und die Festigkeit eines Werkstücks beeinträchtigen, da sie als Schwachstellen fungieren.

Hauptursachen für Lunkerbildung:

  1. Unzureichende Gießgeschwindigkeit: Wenn das Material zu langsam in die Form fließt, kann es während des Erstarrens im Inneren des Gusses Hohlräume hinterlassen.
  2. Unzureichende Formfüllung: Wenn nicht genug Material in die Gussform gelangt, kann dies zu einer unvollständigen Formfüllung und somit zu Lunkern führen.
  3. Ungleichmäßige Abkühlung: Wenn das Material ungleichmäßig abkühlt, können Bereiche im Guss schneller erstarren als andere, wodurch Lunker entstehen, wenn die flüssige Phase nicht vollständig in die Hohlräume fließen kann.

Einfluss von Lunkern auf Werkstoffe:

  • Festigkeitsverlust: Lunker vermindern die Tragfähigkeit des Materials und machen es anfälliger für Risse oder Brüche.
  • Verarbeitungsprobleme: Lunker können die Weiterverarbeitung des Materials erschweren, da sie bei mechanischen Bearbeitungen wie Fräsen oder Drehen zu ungleichmäßigen Oberflächen führen können.

Untersuchungsmethoden:

Lunker können mit verschiedenen zerstörungsfreien Prüfmethoden wie Röntgen- oder Ultraschallprüfung erkannt werden, um sicherzustellen, dass das Material den erforderlichen Qualitätsstandards entspricht.

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Interkristalline Korrosion https://ticsonar.de/glossar/interkristalline-korrosion/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=interkristalline-korrosion Thu, 14 Nov 2024 13:00:38 +0000 https://ticsonar.de/?p=2998 Einführung Interkristalline Korrosion (auch intergranulare Korrosion genannt) ist eine Form der Materialzerstörung, die speziell an den Korngrenzen eines Metalls auftritt. Korngrenzen sind die Übergangsbereiche zwischen den einzelnen Kristalliten, die in einem polykristallinen Werkstoff die kleinsten strukturellen Einheiten darstellen. Bei der interkristallinen Korrosion werden diese Grenzen selektiv angegriffen, wodurch das Material an Festigkeit und struktureller Integrität […]

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Einführung

Interkristalline Korrosion (auch intergranulare Korrosion genannt) ist eine Form der Materialzerstörung, die speziell an den Korngrenzen eines Metalls auftritt. Korngrenzen sind die Übergangsbereiche zwischen den einzelnen Kristalliten, die in einem polykristallinen Werkstoff die kleinsten strukturellen Einheiten darstellen. Bei der interkristallinen Korrosion werden diese Grenzen selektiv angegriffen, wodurch das Material an Festigkeit und struktureller Integrität verliert. Diese Art der Korrosion ist besonders kritisch, da sie oft schwer zu erkennen ist und den Werkstoff schädigt, was in Folge zu plötzlichen Brüchen und Versagen führen kann.

Mechanismus der Interkristallinen Korrosion

Der Mechanismus der interkristallinen Korrosion basiert auf einer chemischen Instabilität entlang der Korngrenzen. Diese Instabilität entsteht durch spezifische chemische und strukturelle Eigenschaften der Korngrenzen, die das Metall an diesen Stellen anfälliger für elektrochemische Angriffe machen. Besonders wichtig sind dabei zwei Prozesse:

  1. Ausscheidungen an den Korngrenzen: Bei bestimmten Legierungen – beispielsweise rostfreiem Stahl – kann es bei unsachgemäßer Wärmebehandlung zu Ausscheidungen von Karbiden, insbesondere Chromkarbiden, entlang der Korngrenzen kommen. Diese Karbide entziehen dem umliegenden Material Chrom, wodurch der Chromgehalt entlang der Korngrenzen unter den für Korrosionsbeständigkeit notwendigen Schwellenwert sinkt. Diese Bereiche werden anfällig für Korrosion.
  2. Elektrochemisches Potenzialgefälle: Die unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen an den Korngrenzen und in den Korninnereien können zu elektrochemischen Potenzialdifferenzen führen, die die Korrosion an den Korngrenzen fördern.

Diese Mechanismen führen dazu, dass die Korngrenzen im Vergleich zum restlichen Material chemisch und elektrochemisch schwächer sind und daher bevorzugt korrodieren.

Anfällige Werkstoffe

Interkristalline Korrosion tritt häufig bei austenitischen Edelstählen auf, die Chrom als Hauptlegierungselement für die Korrosionsbeständigkeit enthalten. Diese Stähle werden typischerweise bei hohen Temperaturen verarbeitet, was die Bildung von Chromkarbiden entlang der Korngrenzen fördert. Betroffen sind insbesondere folgende Werkstoffe:

  • Austenitische Stähle: Zum Beispiel Edelstahl der Typen 304 und 316, die bei Temperaturen zwischen 500 und 800 °C anfällig für Chromverarmung und damit für interkristalline Korrosion sind.
  • Nickellegierungen: Einige Nickellegierungen wie Alloy 600 können unter bestimmten Bedingungen ebenfalls interkristalline Korrosion zeigen.
  • Aluminiumlegierungen: Auch bestimmte Aluminiumlegierungen sind bei unsachgemäßer Wärmebehandlung anfällig.

Beispielsweise kann die Erwärmung von Edelstahl in einem kritischen Temperaturbereich während des Schweißprozesses zur Ausbildung einer sensitiven Zone führen, in der die Korngrenzen durch Chromverarmung geschwächt sind.

Erkennung und Laboruntersuchungen

Der Nachweis von interkristalliner Korrosion ist häufig komplex, da sie das Material von innen heraus schwächt und oft keine sichtbaren Oberflächenzeichen hinterlässt. Es gibt jedoch spezielle Tests zur Erkennung:

  • Prüfung nach Strauss: Eine gängige Methode zur Überprüfung der interkristallinen Korrosionsbeständigkeit von austenitischen Stählen. Das Material wird in einer speziellen Lösung geprüft, und Korrosionsanzeichen werden mikroskopisch untersucht.
  • Metallographische Untersuchungen: Mikroskopische Untersuchung am Schliff können beispielsweise Hinweise auf Chromverarmung und die Ausscheidung von Karbiden geben.

 

DIN EN ISO 9400 | Bestimmung der Beständigkeit von Nickelbasislegierungen gegen interkristalline Korrosion – ticsonar

DIN EN ISO 3651 2 Interkristalline Korrosion | Korrosionsprüfung – ticsonar

Untersuchung von Korrosionsschäden – ticsonar

 

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