Schadensanalyse
Analysieren • Erkennen • Abstellen • Vorbeugen
Vom Schaden zur Analyse
Schäden erkennen und vermeiden
Kleine Bauteile mit großer Wirkung – Dichtungen und andere Elastomerbauteile haben eine große Bedeutung in technischen Anwendungen. Sie sind günstig in der Anschaffung und anspruchsvoll in ihrer Funktion. Solange sie arbeiten, denken nur wenige an die kleinen, elastischen Komponenten. Doch versagen sie, so sind die Folgen meist nicht nur unbequem.
Nicht selten steht die komplette Maschine oder ein Fahrzeug still, mitunter kommt es sogar zum Totalschaden. Dann heißt es, nicht einfach nur das Bauteil zu tauschen und auf den nächsten Schaden zu warten. Es ist wichtig, den Ursachen für den Ausfall auf die Spur zu kommen, Fehler zu erkennen und aus ihnen zu lernen, um zukünftiges Versagen zu vermeiden.
Die Schadensanalyse
Unsere Kernkompetenz
Die Schadensanalyse von Elastomer-Dichtungen und technischen Formteilen, beispielsweise Membranen, Elastomer- oder TPE-Schläuche, ist eine der Kernkompetenzen des Elastomer Instituts Richter.
Seit 1996, also seit nunmehr 25 Jahren, stehen wir mit Fachwissen und großer Erfahrung unseren Kunden im Schadensfall zur Seite. Wir begutachten und analysieren beschädigte Bauteile, erkennen die Schadensursache und schlagen Maßnahmen vor, um Ursachen abzustellen und weiteren Schäden vorzubeugen.
Unsere Expertise für Ihr Renommee
In weit über 2000 Fällen konnten durch die Expertise des Elastomer Instituts Richter Probleme erkannt und nachhaltig gelöst werden. Und das unabhängig davon, ob die Ursachen im Herstellungsprozess, dem Einbauraum, in der Qualität der Rezeptur oder in der Beanspruchung lagen.
Darüber hinaus tragen wir durch unsere qualifizierten und objektiven Analysen zur gütlichen Einigung bei Reklamations- und Schadensfällen bei.
Oft lassen sich durch nur kleine Veränderungen und Optimierungen im Herstellungsprozess oder der Anwendung immense Kosten einsparen und der mit Schadensfällen einhergehende Image- und Reputationsverlust wieder beheben.
Und dabei achten wir stets auf ein pragmatisches und praxisnahes Vorgehen, damit Sie schnell und mit überschaubarem Aufwand Antworten bekommen.
Typische Schäden und Schadensbilder
Der erste Eindruck
Ein Schaden an einem technischen Formteil fällt in der Regel erst auf, wenn es seine Funktion nicht mehr erfüllt. Dichtungen oder Schläuche sind plötzlich undicht, Leckage wird ganz offensichtlich, weil Flüssigkeit, Öl oder Gas in auffälligen Mengen aus dem Gerät austritt. Dämpfer absorbieren unzureichend Schwingungen oder Erschütterungen und Membrane verlieren ihre Schalt- oder Trennfunktion.
Oft kann der Betrachter schon beim ersten Anblick optisch eine Veränderung oder Beschädigung des Bauteils erkennen. Wo vor dem Einbau das Bauteil glatt, elastisch, schwarz bzw. farbig war, kommen nach einem Ausfall verfärbte, gerissene, spröde oder schmierige Komponenten zum Vorschein.
Allein mit der optischen Auffälligkeit, kommt man dem Schadensverlauf jedoch in der Regel noch nicht auf die Spur. Neben dem Bauteil und Werkstoff selbst, sollten der Einbauraum und die Einsatz- und Umgebungsbedingungen betrachtet werden. Denn nur in Kombination lässt sich verlässlich herausfinden, was wirklich mit dem Bauteil geschehen ist.
Auffälligkeiten und häufig sichtbare Spuren
Was ist zu sehen
- Die Dichtung, der Schlauch oder das Gummiteil hat Risse. Die Einrisse sind nur bei Dehnung des Teiles erkennbar oder schon im Ruhezustand klar zu sehen.
- Das Gummiteil ist spröde und hart, das Material teilweise oder gänzlich unelastisch.
- Die Oberfläche des Elastomers sieht angebrannt oder verkohlt aus.
- Das Elastomerbauteil ist beschädigt. Die Beschädigung zeigt sich in Form von Abquetschung, oder flachen, abgeriebenen Bereichen. Die Verformung, der Verschleiß oder Abrieb sollte in dieser Form jedoch überhaupt nicht oder noch nicht auftreten.
- Der Gummiwerkstoff ist porös, Gummi löst sich ab. Viele Partikel sind sichtbar.
- Das Bauteil ist weich oder schmierig. Die Erweichung ist untypisch für das Material.
- Das Gummiteil ist untypisch klein, es scheint geschrumpft.
- Oder im umgekehrten Fall: Das Bauteil ist viel größer als ursprünglich, es scheint aufgequollen.
Die Schadensanalyse
So gehen wir vor
Unser primäres Ziel bei einer Schadensanalyse ist es, die Schadensursache (root cause) zu identifizieren, um Ihnen dann geeignete Abstellmaßnahmen vorzuschlagen.
Bei jedem Schadensfall steht eine mikroskopische Prüfung der schadhaften Dichtung, eine Prüfung des Einbauraumes und der Randbedingungen, welche zum Ausfall geführt haben, an erster Stelle.
Erst danach macht der eher kostenintensivere Einsatz aufwändiger Analytik Sinn, um die angenommene Schadenshypothese abzusichern und eventuell andere Ursachen auszuschließen
Dabei gehen wir systematisch in fünf Schritten vor:
1. Identifikation der Probe bzw. des schadhaften Bauteils
Entspricht der Werkstoff des Schadensmusters wirklich den Spezifikationen oder Lieferantenvorgaben? Bilder und Anwenderinformationen allein reichen für eine belastbare Analyse nicht aus. Eine Identitätsprüfung verschafft Klarheit. Leider kommt es immer wieder vor, dass schlicht ein falscher Werkstoff verwendet wurde. In etwa 1-2% der Schadensfälle ist das bereits die Lösung des Problems.
2. Informationen zur Anwendung einholen
Im nächsten Schritt erfragen wir Details zur Anwendung, dem Funktionsprinzip des Bauteiles, zum Schaden und dessen Vorgeschichte. Je besser wir die Anwendung und Einsatzbedingungen des Bauteiles und die Umstände kennen, unter denen der Schaden aufgetaucht ist, desto zielsicherer können wir den Schadenshergang einschätzen.
3. Analyse des Schadensbildes mit Bewertung
Dieser dritte Schritt ist der wichtigste der gesamten Schadensanalyse. Es geht darum, den Schaden und die Spuren der Beanspruchung des ausgefallenen Bauteiles, beispielsweise einer Dichtung, zu erkennen und richtig zu bewerten.
Dazu gehört eine mikroskopische Prüfung des beschädigten Bauteiles:
Wir begutachten die Beschaffenheit der Oberflächen, Art und Ausprägung der Beschädigungen und die Abmessungen des Bauteils. Dafür stehen uns verschiedene Digitalmikroskope und ein Rasterelektronenmikroskop zur Verfügung.
Weiterführende, werkstoffliche Analysen werden bei Bedarf eingesetzt: Bei manchen Schadensfällen sind zusätzliche Werkstoffanalysen notwendig, um auf die Spur des Schadensmechanismus zu kommen. Mithilfe modernster Prüfmethoden und Geräten sind wir in der Lage, eine Vielzahl von Schadensfällen eindeutig zu analysieren und einzugrenzen und die Ursachen zu benennen.
4. Absicherung der gewonnenen Rückschlüsse
Ist nun in Schritt eins bis drei eine mögliche Erklärung der Schadensursache gefunden worden, gilt es, diese Annahme möglichst gut abzusichern. Dazu gehört, die Rand- und Einsatzbedingungen zu prüfen und zu hinterfragen. In unklaren Situation oder bei mehreren möglichen Ursachen für ein Schadensbild hilft oft der Einsatz weiterführender Werkstoffanalytik, um Rückschlüsse abzusichern.
5. Bericht mit Empfehlung möglicher Abstellmaßnahmen
Zum Abschluss der Schadensanalyse wird ein Bericht erstellt. In ihm wird die angenommene Schadensursache benannt und schlüssig erklärt. Ziel ist es, auch Fachfremden und Unbeteiligten die komplette Logik des Ausfalles aufzuzeigen und die objektiven Ergebnisse aller Untersuchungen übersichtlich darzustellen und zu bewerten.
Fachwissen Schadensanalyse
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Schadensursache
MECHANISCH / PHYSIKALISCHSchadensursache
TEMPERATUR / ALTERUNGSchadensursache
MEDIENSchadensursache
HERSTELLUNGSFEHLERSchadensursache
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Der Mechanismus mancher Schäden lässt sich überwiegend auf mechnische oder physikalische Ursachen zurückführen.
Die so entstandenen Schäden an den Bauteilen zeigen sich häufig als Risse, Ausrisse, Abnutzung oder ähneln Ausschnitten.
Montagebeschädigung – Die oftmals unterschätzte Schadensursache
Neben einer montagefreundlichen Gestaltung der Einbauräume helfen Schmiermittel, Beschichtungen oder Montagevorrichtungen, Dichtungen oder andere Elastomerbauteile sicher und ohne Beschädigung zu montieren. Trotz dieser Möglichkeiten kommt es immer wieder zur Verletzung der Bauteile während der Installation. Wie es zu diesen Schäden kommt und auf was Sie bei der Montage von Gummiteilen achten sollten erfahren Sie von Bernhard Richter und Ulrich Blobner in dem ausführlichen Fachaufsatz.
Falscher Einbauraum – Details können den entscheidenden Unterschied ausmachen
Ist der Einbauraum eines Gummiteiles unzureichend ausgelegt, so kann dies zur mechanischen Fehl- oder Überbelastung der Komponenten führen. Der Bericht beschreibt mögliche Schäden an Dichtungen, die durch einen fehlerhaften Einbauraum entstehen können und beleuchtet die sinnvolle Auslegung eines Dichtungseinbauraumes.
Spiralrisse an O-Ringen - Verdrehte Dichtungswelt
Insbesondere O-Ringe neigen durch ihren kreisrunden Querschnitt dazu, sich bei der Montage oder in dynamischen Anwendungen zu verdrehen. Geschieht dies wiederholt, so kann es zu spiralförmigen Einkerbungen oder Rissen an der Oberfläche der Dichtung kommen. Der Bericht gibt Aufschluss über den Schadensmechanismus, zeigt Ursachen auf, wie und wodurch O-Ringe verdrillen und gibt Tipps, wie Sie Spiralrisse vermeiden.
Dynamisch bedingtes Überströmen - Kommt die Gummielastizität an ihre Grenzen, droht Leckage
Kommt die Gummielastizität an ihre Grenzen, so können Elastomerdichtungen auf sehr schnelle Änderungen von Betriebszuständen, z.B. bei harten Druckstößen, nicht schnell genug reagieren und die Dichtflächenpressung erhöhen. In manchen Fällen kommt es als Folge zum Überblasen oder Überströmen der Dichtung, ohne dass dabei die Dichtung selbst geschädigt wird. Der Bericht erklärt das Phänomen des dynamisch bedingten Überströmens, zeigt das typische Schadensbild und gibt praxisnahe Tipps, wie der Schaden vermieden werden kann.
Explosive Dekompression und explosive Überhitzung
Durch Diffusion oder Quellung können sich gasförmige oder flüssige Medien in Gummiwerkstoffen einlagern. Bei starken und plötzlichen Druck- oder Temperaturänderungen entweichen die eingelagerten Medien abrupt aus dem Material und verursachen dabei gravierende Schäden im Kern der Bauteile. In dem Bericht erfahren Sie mehr über die Schadensmechanismen und über Möglichkeiten, wie Sie einer explosiven Dekompression oder explosiven Überhitzung vorbeugen können.
Übermäßiger Abrieb – Die Elastomerdichtung, ein weicher Partner in harter Umgebung
Der Bericht beschreibt das Schadensbild des übermäßigen Abriebs bei Dichtungen, zeigt Ursachen auf und gibt Hinweise aus der Praxis, wie der Schaden vermieden werden kann.
Spaltextrusion – Der Dichtspalt als Feind der Dichtung
Mitunter wird dieser Fehler auch nur als Extrusion, Auspressung oder Spalteinwanderung bezeichnet. Unter Druck passt sich eine Gummidichtung dem Einbauraum an und wird auf der druckabgewandten Seite in den Dichtspalt gepresst. Durch unterschiedliche Mechanismen kann die Dichtung an diesen Stellen beschädigt werden. Im Bericht erfahren Sie mehr darüber, wie und unter welchen Bedingungen es zur Spaltextrusion kommt und wie Sie diesem Schaden vorbeugen können.
Luft in Druckflüssigkeiten – Die verborgene Gefahr für Dichtungen
Luft ist in Druckflüssigkeiten in der Regel molekular gelöst und in dieser Form auch relativ unproblematisch. Bei plötzlicher Druckabnahme jedoch wird die gelöste Luft in Blasenform ausgeschieden und verbleibt entweder in der Druckflüssigkeit oder lagert sich als Schaum an deren Oberfläche an. Die so entstandenen Luftbläschen können unter bestimmten physikalischen Bedingungen die Oberflächen von Gummidichtungen gravierend beschädigen. Im Bericht erfahren Sie mehr zum Schadensbild, seinen Ursachen und möglichen Abhilfemaßnahmen.
Der Mechanismus mancher Schäden lässt sich überwiegend auf Temperatureinfluss oder Alterungsvorgänge zurückführen.
Die so entstandenen Schäden an den Bauteilen zeigen sich häufig in Form von Eigenschaftsänderungen, Rissen und Verhärtung.
Thermische Überbeanspruchung – Wenn Bauteile überhitzen
Im Gegensatz zu Metallen haben Polymere generell niedrigere Einsatztemperaturen. Während Thermoplaste bei hohen Temperaturen schmelzen, werden Elastomere bei längerer Belastung über ihrer verkraftbaren Einsatztemperatur irreversibel beschädigt. Selten jedoch ist die Temperatur allein das Problem, sondern die falsche Kombination von Temperatur und Zeit. Im Bericht erfahren Sie mehr darüber, wie die Temperatureinsatzgrenzen von Elastomeren zeitabhängig definiert werden, woran sich eine thermische Überlastung der Werkstoffe erkennen lässt und auf was bei der Werkstoffauswahl geachtet werden sollte.
Autoxidation - Kautschukgifte
Während der Alterung eines Gummiwerkstoffes wird Sauerstoff aus der Umgebungsluft aufgenommen und teilweise im Vulkanisat gebunden. Dort können bereits kleine Mengen Sauerstoff eine schädigende Wirkung auf das Elastomer haben. Im Artikel erfahren Sie mehr über den Vorgang der Autoxidation und den Einfluss von Kautschukgiften. Er beschreibt die unterschiedlichen Erscheinungsformen der ausgelösten Schäden und gibt Praxistipps zur Prävention und Prüfmöglichkeiten.
Sonderdruck Industriearmaturen & Dichtungstechnik 01/2020 - Kautschukgifte
Ein Sonderdruck der Fachzeitschrift Industriearmaturen & Dichtungstechnik von den Autoren Bernhard Richter und Ulrich Blobner über die einwirkung von Kautschukgiften und das Schadensbild der Autoxidation.
Ozonrisse an elastomeren Dichtungen und Bauteilen – Häufig aber vermeidbar
Insbesondere stark ungesättigte Polymere, vor allem NBR, NR und SBR können von Ozon angegriffen werden. Im Beitrag finden Sie Hintergrundwissen zum Schadensbild der Ozonrisse und erfahren, wie Sie diesen Schaden von anderen Beschädigungen am Bauteil abgrenzen können. Wir informieren über Prüfmöglichkeiten und geben Tipps, wie Ozonrisse in der Praxis verhindert werden können.
Hohe bleibende Verformung – Wenn die Dichtung „sitzenbleibt“
Zeigt eine Dichtung deutlich vor ihrer altersbedingten Lebensdauergrenze eine sehr hohe bleibende Verformung, kann diese zu einen Versagen der Dichtung führen. Im Fachbeitrag erfahren Sie mehr über die bleibende Verformung als Ausfallursache, die Mechanismen, die zu einer verfrühten und stark erhöhten bleibenden Verformung führen können, zur Prävention und Prüfmöglichkeiten.
Manche Schäden an Elastomerbauteilen sind überwiegend auf den Medieneinfluss zurückzuführen.
Die so entstandenen Schäden zeigen sich häufig in Eigenschaftsänderungen, Verfärbungen und Verformungen oder Volumenänderung.
Chemischer Angriff und Quellung – Zerstörung der Netzwerkstruktur durch ein Kontaktmedium
Im Fachbeitrag erklären Bernhard Richter und Ulrich Blobner Ursachen und Auswirkungen chemischer Angriffe und Quellung, zeigen die typischen Schadensbilder und geben Tipps, wie medienbedingte Schadenfälle vermieden werden können.
Sonderdruck Industriearmaturen & Dichtungstechnik 04/2017 - Chemischer Angriff
Ein Sonderdruck der Fachzeitschrift Industriearmaturen & Dichtungstechnik von den Autoren Bernhard Richter und Ulrich Blobner über chemischen Angriff und Quellung bei Dichtungen.
Auch Herstellungsfehler können zum Schaden und damit zum Versagen von Elastomerbauteilen führen.
Sie zeigen sich optisch häufig in Form von Rissen, Fehlstellen, Einschüssen im Werkstoff oder ähnlichen Schadensbildern.
Risse durch Herstellungsprobleme – Ein gravierender Fehler, der oft zum Dichtungsausfall führt
Der Artikel zeigt auf, wie Risse im Lauf des Herstellungsprozesses entstehen und wie sie sich in der Praxis auswirken. Die Autoren beschreiben die unterschiedliche Ausprägung herstellungsbedingter Risse, grenzen diese zu ähnlichen Schadensbildern ab und geben einen Einblick in die notwendigen Voraussetzungen für eine rissfreie Produktion.
Manche Schäden lassen sich nicht ausschließlich einem einzigen Hauptschadensmechanismus zuordnen.
Sie entstehen durch den Einfluss gleich mehrerer Faktoren.
Ausfall durch Hydrolyse
Wasser und Dampf werden von Dichtungsanwendern oftmals unterschätzt. Der ausführliche Bericht gibt wichtiges, fachliches Hintergrundwissen zum Schadensverlauf, den chemischen Grundlagen und Auslösern der Hydrolyse. Darüber hinaus beleuchtet er verschiedene Elastomertypen hinsichtlich ihrer Anfälligkeit auf Hydrolyse und gibt hilfreiche Praxistipps.
Ermüdungsrisse
Ermüdungsrisse sind Risse, die primär als Folge einer zyklischen Beanspruchung, dies entspricht einer Alterung im Inneren des Materials, und dem zusätzlichen Einwirken von Sauerstoff, Ozon und Licht, also einer Alterung durch äußere Einflüsse, auftreten. Der Bericht erklärt die vielfältigen Faktoren der Materialermüdung und grenzt Ermüdungsrisse von anderen Rissbildern ab. Sie erfahren mehr zu den Auswirklungen und wie sich Ermüdungsrissen vorbeugen lässt.
Werkstoffverwechslung und Rezepturveränderung
Ein Elastomer wird für seinen Einsatz in technischen Anwendungen sowohl auf die thermischen und mechanischen Anforderungen als auch auf die eingesetzten Medien abgestimmt. Ändert sich nun die Elastomerrezeptur oder wird der Werkstoff gar verwechselt, so hat dies in der Regel eine Überlastung des Materials in einer oder mehreren dieser Bereiche zur Folge. Dementsprechend unterschiedlich zeigen sich die Schadensbilder. Der ausführliche Bericht gibt Einblicke in die Hintergründe und Mechanismen, beschreibt Schadenbilder und gibt Hilfestellung, wie die Problematik verhindert werden kann.