Vorstellung der Methoden


Instrumentierter Kerbschlagbiegeversuch - Bestimmung von dynamischen Zähigkeitskenngrößen

Der Kerbschlagbiegeversuch ist ein klassisches Verfahren zur Charakterisierung der Zähigkeit durch die beim Zerschlagen einer standardisierten Probe (Charpy-Geometrie; 55mm x 10mm x 10mm) verbrauchte Schlagarbeit. Kerbschlagbiegeversuche bei unterschiedlichen Temperaturen ermöglichen die Bestimmung einer charakteristischen Übergangstemperatur zwischen sprödem und zähem Werkstoffverhalten. Durch Instrumentierung der Hammerfinne können zusätzlich Kraft-Zeit- bzw. Kraft-Durchbiegungsverläufe bestimmt werden. Damit ergeben sich Möglichkeiten, dynamische bruchmechanische Größen wie Rißwiderstandskurve, Rißeinleitungs- und Rißstoppzähigkeiten zu ermitteln.
 

Ermittlung quasistatischer bruchmechanischer Kenngrößen im 3-Punkt-Biegeversuch

Für zähe Werkstoffe können bruchmechanische Kenngrößen standardgerecht nur an großen Proben bestimmt werden. Die Rißinitiierungszähigkeit (J-Integral der Rißeinleitung) gilt als geometrieunabhängig. Sie kann folglich auch an kleinen Proben bestimmt werden.
Für viele Einsatzfälle verlangt eine praktikable Prüfung eine Einprobenmethode. 3-Punkt-Biegeversuche an ermüdungsangerissenen Proben in Charpy-Geometrie (55mm x 10mm x 10mm) mit einer Compliance-Technik oder durch US-Rissfortschrittsmessung (Abbildung) ermöglichen die Bestimmung einer vollständigen Rißwiderstandskurve mit nur einer Probe. Die zusätzliche Messung der Stretch-Zonenweite an der gebrochenen Probe im Rasterelektronenmikroskop führt zur Rissinitiierungszähigkeit.

Prinzipskizze: Rissfortschrittsmessung mit Ultraschall
 

 


Darstellung der Ergebnisse


Detektion der Risseinleitung durch Messung der Schallemission im instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch

Typische Schlagkraft- und SE-Kurven eines Schlagversuches im Übergangsbereich der Schlagarbeit bei v0=2,8 m/s 

Die Detektion der Risseinleitung erfolgt durch die Auswertung eines Abschnittes der Schallemissionskurve. (Zur Anzeige bitte auf das nebenstehende Diagramm klicken.)

Diagramm: Ergebnisse istr. Kerbschlagbiegev. - Klick: Details

Messung des Rissfortschrittes im 3-Punkt-Biegeversuch mit Ultraschall

Der Rissfortschritt (Verlängerung des Risses in Relation zu dem am Versuchsbeginn bereits bestehenden Ermüdungsanrisses) kann mittels Ultraschall gemessen werden. 

Der mit Ultraschall ermittelte (aUS) und der nachträglich fraktografisch vermessene (af) Rissfortschritt stimmen in der Regel gut überein (siehe Abbildung).


Material (alle Proben): 10CrMo9.10