Funkenspektrometrie: Wirklich zerstörend - oder nur ein Vorurteil?

Die Funkenspektrometrie ist seit Jahrzenten ein etabliertes Verfahren zur chemischen Analyse metallischer Werkstoffe. Sie ermöglicht eine schnelle und präzise Bestimmung der elementaren Zusammensetzung und wird unter anderem in der Qualitätssicherung, der Prozesskontrolle sowie bei Wareneingangsprüfungen eingesetzt. Besonders in der metallverarbeitenden Industrie gilt sie als verlässliches Werkzeug, um sicherzustellen, dass Werkstoffe exakt den geforderten Spezifikationen entsprechen. 

Trotz dieser Vorteile haftet der Funkenspektrometrie bis heute ein kritischer Ruf an. Ursache dafür ist der bei der Analyse entstehende Brennfleck auf der Metalloberfläche. Da dieser optisch sichtbar ist, wird die Methode häufig als „zerstörend“ eingeordnet, ohne genauer zu hinterfragen, ob und wie sehr die Materialeigenschaften wirklich beeinflusst werden. 

Genau hier soll eine differenzierte Betrachtung ansetzen, die in Zusammenarbeit mit der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) entstanden ist.  Denn auch wenn der Brennfleck das Werkstück optisch verändert, stellt sich die entscheidende Frage: Hat diese lokale Einwirkung überhaupt einen negativen Einfluss auf die Materialeigenschaften? Oder bleiben Funktionalität, Gefügestruktur und Materialbeständigkeit des Werkstücks erhalten??

Im Folgenden werfen wir einen genaueren Blick auf den Brennfleck und evaluieren, ob sichtbare Spuren automatisch mit einer relevanten Materialschädigung gleichzusetzen sind – und klären so die Frage, ob die Funkenspektrometrie wirklich als zerstörende Prüfmethode betrachtet werden kann oder nicht. Die Ergebnisse unserer Untersuchungen können Sie auch unserer Technical Note “Brennfleck ohne Folgen?” entnehmen.

Bei der Funkenspektrometrie wird die chemische Zusammensetzung eines Metalls durch eine kurzzeitige Funkenentladung bestimmt. Dabei entsteht ein Plasma, durch das elementspezifische Strahlung des untersuchten Materials emittiert wird  – die Basis für eine präzise Werkstoffanalyse. Das Plasma wirkt dabei nur für kurze Zeit auf den Werkstoff ein. 

Der dabei entstehende Brennfleck ist sehr klein und betrifft nur einen lokal begrenzten Bereich. Untersuchungen zeigen, dass die Tiefe des Brennflecks je nach Werkstoff zwischen 45 und 75 Mikrometern beträgt. Zum Vergleich: Viele gängige Fertigungsprozesse wie Schweißen, Schneiden oder Fräsen beeinflussen Werkstoffe um ein Vielfaches stärker – oft über mehrere Millimeter hinweg.

Die durch den Funken entstehenden Umschmelzungen sind lokal stark begrenzt. Tieferliegende Bereiche des Werkstoffs bleiben vollständig unbeeinflusst.

Messungen an unterschiedlichen Positionen zeigen keine signifikanten Härteänderungen. Unterschiede lassen sich ausschließlich auf die natürliche Gefügehomogenität des Materials zurückführen – nicht auf die die Erzeugung des Brennflecks.

Besonders relevant für viele Werkstoffe: Die Korrosionsbeständigkeit rostfreier Stähle wird durch den Brennfleck nicht beeinträchtigt. Auch unter extremen Bedingungen tritt am Brennfleck keine Korrosion auf – im klaren Gegensatz zu stark wärmebeeinflussten Zonen wie Schweißnähten oder Schnittkanten.