Anwendung eines Laserextensometers zur Ermittlung von Risswiderstandskurven

Risswiderstandskurven haben sich zur zähbruchmechanischen Charakterisierung des duktilen Verformungsverhaltens metallischer Werkstoffe bewährt. Eine geeignete Methode zur Ermittlung von Risswiderstandskurven ist die Compliance-Methode, bei der Risswachstum aus der Veränderung der Probennachgiebigkeit bei Zwischenentlastungen ermittelt wird. Voraussetzung für die Methode ist eine hochgenaue Mes-sung der Rissöffnung. Üblicherweise werden dazu mechanische Wegaufnehmer (Clip-on-Gage) verwendet. Die Messung mit einem Laserextensometer eröffnet neue Anwendungsfelder.
Für eine erste Erprobung werden Risswiderstandskurven an Proben aus hochzähen ferritischen Stählen mit Charpy-Geometrie und unter 3-Punkt-Biegebelastung gleichzeitig mit einem Laserextensometer und einem mechanischen Wegaufnehmer er-mittelt. Die erreichte Endrisslänge am Ende des Versuches wird optisch ausgemessen und mit der aus der Probennachgiebigkeit ermittelten verglichen.
Es gelingt mit dem Laserextensometer die Rissöffnung so empfindlich auszumessen, dass Risswiderstandskurven ermittelt werden können. Die Streuungen zwischen den einzelnen Messschritten sind dabei leicht größer, aber vergleichbar mit den Streuungen gemäß dem Standardverfahren.
Für hochzähen Stahl unterscheiden sich jedoch die mit beiden Wegmessern ermittelten Risswiderstandskurven signifikant. Der Unterschied ist nicht im Wegaufnehmer, sondern versuchsmethodisch begründet.
Die mit dem Laserextensometer bestimmten Endrisslängen liegen innerhalb der vom Standard zugelassenen Abweichung und sind überwiegend besser als die mit dem mechanischen Wegaufnehmer ermittelten.
Messungen bei Prüftemperaturen unter- oder oberhalb Raumtemperatur unter Ver-wendung einer Temperierkammer stellen hohe Anforderungen an die Stabilität des optischen Übertragungsweges und führen zu stärkeren Streuungen der Messergebnisse. An der Lösung dieses Problems muss weiter gearbeitet werden.