Metallography and Cross-Section Analysis: Porosity per ASTM E1245
Metallographic cross-section preparation for AM metals: cutting, mounting, diamond polishing, quantitative image analysis per ASTM E1245, and defect classification.
Metallographic cross-sectioning is the definitive destructive standard for AM structural integrity. Quantitative optical microscopy per ASTM E1245 determines relative density and pore morphology.
- Quantitative 2D-Bildanalyse liefert absolute Dichtewerte mit einer Auflösung unter 0.05 % Porosität.
- Porenmorphologie: Sphärische Gasporen vs. scharfkantige, schlitzförmige Bindefehler (Lack-of-Fusion).
- Farbaätzungen (z. B. Kroll, Adler, Kalling II) legen Schmelzspuren, Erstarrungsfronten und Texturen offen.
- Normative Basis nach ASTM E1245, ASTM E3 und DIN EN ISO 52905 für Fertigungsfreigaben.
Technical Specifications & Comparison Matrix
ISO/ASTM 52900| Porentyp | Gaspore (Feedstock) | Keyhole-Pore (Dampfkapillare) | Bindefehler (Lack-of-Fusion) |
|---|---|---|---|
| Geometrische Form | Perfekt kreisförmig (Sphäre) | Kreisförmig bis oval, tief liegend | Unregelmäßig, scharfkantig, länglich |
| Typische Größe | 5 - 30 µm | 20 - 80 µm | 50 - 300 µm (groß) |
| Inhalt / Einschlüsse | Argongas aus Pulververdüsung | Vakuum / Prozessschmauch | Unaufgeschmolzenes Pulverkorn |
| Ursache | Hohlkugeln im Ausgangspulver | Überhitzung, instabile Kapillare | Zu geringe Laser-Volumenenergie |
| Einfluss auf Schwingfestigkeit | Gering bis moderat | Moderat | Extrem kritisch (starke Kerbwirkung) |
Sample Preparation: Preventing Smearing and Pull-Outs
Bei weichen oder duktilen AM-Metallen (Aluminium, Reinkupfer, Austenit) führen falsche Polierdrücke dazu, dass weiches Metall über offene Poren geschmiert wird. Die Bildanalyse misst dann fälschlicherweise eine zu hohe Dichte. Nach dem Feinschliff mit SiC-Papier folgt eine Diamantsuspensionspolitur und ein finales chemo-mechanisches Polieren mit kolloidaler Kieselsäure (OPS / 0.05 µm). Erst dies garantiert artefaktfreie Schliffbilder.
Chemical Etching Revealing Melt Tracks and Epitaxy
Durch materialspezifische Ätzmittel werden Phasengrenzen und Kornorientierungen angegriffen: Kroll-Reagenz für Titanlegierungen, Kalling II für Nickelbasis (Inconel), V2A-Beize für Edelstähle. Unter polarisiertem Licht werden die schuppenförmigen Schmelzraupen (Fischschuppenmuster), Überlappungen und säulenförmige Körner (Epitaxie über Schichtgrenzen hinweg) gestochen scharf sichtbar.
Automated Image Segmentation and Statistical Thresholding
Moderne Bildverarbeitungssoftware nimmt Panoramabilder von 10 x 10 mm Schliffgröße auf. Ein Binarisierungsalgorithmus trennt die reflektierende Metallmatrix (weiß) von Poren (schwarz). Für jede Pore werden Fläche, Feret-Durchmesser und Rundheitsfaktor (Circularity = 4*pi*Area / Perimeter^2) berechnet. Werte unter 0.5 kennzeichnen gefährliche Bindefehler.
Frequently Asked Questions (FAQ)
In welcher Richtung sollten Schliffe gelegt werden?
Wie viele Messfelder sind für eine belastbare Dichteaussage nötig?
Wie korreliert das Schliffbild mit der Archimedes-Dichtemessung?
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