Die Kenntnis der Elementzusammensetzung von Aluminium- und Stahllegierungen ist in vielen Bereichen von großer Bedeutung, z. B. in der Qualitätskontrolle, der Materialprüfung und der Homogenitätsanalyse. Die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS) ermöglicht die Quantifizierung von Legierungselementen sowie Verunreinigungen in Aluminium und niedriglegiertem Stahl mit kurzen Messzeiten. Das CoRaLis-System kann mit vorinstallierten Kalibriermodellen für Aluminium und niedriglegierten Stahl kalibriert geliefert werden. Tabelle 1 und Tabelle 2 fassen die quantifizierbaren Konzentrationsbereiche und die Bestimmungsgrenzen der aktuellen Kalibriermethoden zusammen.
Tabelle 1: Konzentrationsbereiche & Bestimmungsgrenzen für die verschiedenen Elemente, die in Aluminium quantifiziert werden.
Table 2: Konzentrationsbereiche & Bestimmungsgrenzen für die Elemente, welche in niedriglegiertem Stahl quantifiziert werden.
Die Kalibrierungen können auf Kundenwunsch angepasst werden, z. B. um niedrigere Bestimmungsgrenzen zu erreichen oder zusätzliche Legierungselemente einzubeziehen. Vor der quantitativen Analyse wird stets versucht, das Probenmaterial in drei Hauptklassen – Eisen, Aluminium oder Kupfer – sowie in entsprechende Unterklassen (bis zu 12 Klassen) einzuteilen. Der bedingte Klassifizierungsalgorithmus basiert auf PLS-DA und wird kontinuierlich weiterentwickelt.
Abbildung 1: Übersicht der im Verfahren berücksichtigten Werkstoffklassen. 1Klassifizierung und Konzentrationsbereiche nach DIN EN 573-3:2019, 2Klassifizierung nach EN 10029_2000, 3Klassifizierung nach dem Deutschen Kupferinstitut, 4inkl. Rotguss.
Die ermittelte Konzentration kann zusammen mit einer Teilwerkstoffklasse verwendet werden, um in einer Tabelle weitere Informationen zum Werkstoff abzurufen, z. B. die Werkstoffnummer gemäß dem Internationalen Legierungsbezeichnungssystem (IALS). Auch benutzerspezifische Informationen können in einer solchen Tabelle gespeichert und ausgegeben werden, sofern sie mit den ermittelten Konzentrationen übereinstimmen. Beispielsweise kann das Ergebnis der Tabellenabfrage die Zuordnung einer Probe zu Aluminiumwerkstoffklassen gemäß DIN EN 573-3 sein (siehe Tabelle 1).
Tabelle 3: Beispielhaftes Analyseergebnis, das die Basisklasse (Klasse), die Konzentrationswerte für die Legierungselemente und Verunreinigungen sowie die Materialnummer (Tabellenübereinstimmung) zeigt.