Detection von duktiler Rißinitiierung durch Schallemission

Es wird eine Kerbschlagbiegeanordnung vorgestellt, mit der simultan Schlagkraft, Rißöffnung, Schallemission und magnetische Emission gemessen werden können. Grundbaustein der Anordnung ist ein invertiertes Pendelschlagwerk. Mit dieser Anordnung wurden seitgekerbte, vorermüdete ISO-V-Proben aus Stählen mit unterschiedlichen Festigkeits-Zähigkeitseigenschaften geprüft.
Die Untersuchung soll aufzeigen, ob Schallemission zur Detektion der stabilen Rißinitiierung an hochzähen Stählen geeignet ist und folglich auf diesem Wege die dynamische Rißinitiierungszähigkeit zuverlässig bestimmt werden kann. Dazu wurden andere Bestimmungsverfahren herangezogen. Als zuverlässigste Verifizierungsbasis wird die physikalische Rißinitiierungszähigkeit betrachtet, die auf der Grundlage der Messung der Stretchzone und der Rißwiderstandskurve in einem Mehrprobenverfahren ermittelt wird. Außer im unteren Übergangsbereich, in dem nur sehr geringer duktiler Rißfortschritt auftritt, konnte mit Schallemission in allen Fällen stabile Rißinitiierung nachgewiesen werden. Die damit bestimmte Rißinitiierungszähigkeit liefert über das gesamte Spektrum der untersuchten Stähle eine nahezu 1:1-Korrelation zur physikalischen Rißinitiierungszähigkeit. Im Einzelfall treten aber auch beträchtliche Streuungen auf und Rangfolgen werden innerhalb einer Versuchsserie nicht rangordnungsgerecht wiedergegeben. Alle anderen untersuchten Einprobenverfahren schneiden in diesem Vergleich deutlich schlechter ab und sind somit als Verifizierungsbasis nicht geeignet.
Die Untersuchung läßt nicht zwingend erkennen, daß Schallemission tatsächlich direkt mit dem Übergang der maximalen Rißabstumpfung zum stabilen Rißwachstum in Verbindung steht. Offensichtlich werden aber Prozesse detektiert, die im zeitlichen und örtlichen Umfeld der Rißinitiierungsprozesses stattfinden. Somit kann im instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch mit Hilfe einer zusätzlich in die Hammerfinne integrierten Schallemissionssonde eine brauchbare Schätzung des bruchmechanischen Parameters dynamische Rißinitiierungszähigkeit effektiv und ohne großen Aufwand erhalten werden.