Zum Hauptinhalt springen

Einsatz zerstörungsfreier Prüfverfahren in einer neuen Ein-Proben Prüfstrategie zur Abschätzung von Ermüdungsdaten

Ziel des vorliegenden Forschungsantrages ist es die Potentiale zerstörungsfreier Prüfverfahren, der Digitalisierung der Messtechnik und der Signalverarbeitung zu nutzen und mit einer neuartigen Ein-Proben Prüfstrategie zu kombinieren, um hierdurch einen deutlichen Informationsgewinn bezüglich des Ermüdungsverhaltens bei einer gleichzeitigen Reduktion des Versuchsaufwandes und -kosten zu erzielen. Es entsteht somit nicht nur ein erheblicher Vorteil gegenüber der konventionellen Ermittlung von Wöhlerdaten, sondern auch gegenüber etablierten Kurzzeitverfahren, wenn es gelingt eine Vielzahl an Werkstoffeffekten an einer einzelnen Probe mittels Datenanalyse zu separieren und dies als eine Grundlage für eine Lebensdauerberechnung zu nutzen. 

In dem neuen Lebensdauerberechnungsverfahren SteBLife (Stepped Bar Fatigue Life Evaluation), wird eine gestufte Ermüdungsprobe mit mehreren Prüfstrecken eingesetzt und die lokalen Werkstoffreaktionen über zugeordnete Messgrößen der ZfP erfasst. Erste Voruntersuchungen haben für Proben aus C45E bereits sehr erfolgversprechende Ergebnisse gezeigt. Hierbei wurde die Werkstoffreaktion mit einer Infrarotkamera erfasst, was im Rahmen dieses Forschungsantrages durch den zusätzlichen Einsatz von Thermoelementen vertieft und zudem um magnetische Messverfahren erweitert werden soll.

Entgegen der konventionellen Vorgehensweise sollen die Proben hierfür nicht mit Elektro- oder Permanentmagneten, sondern mittels eines angelegten konstanten/wechselnden Stroms bzw. Spannung magnetisiert werden, um ein probeneigenes mikrostrukturabhängiges Magnetfeld aufzubauen. Die hierbei gewonnenen Messsignale werden hinsichtlich ihrer Verläufe und auftretender Muster analysiert, wobei insbesondere die Simulation der Messsignale mittels kommerzieller Simulationssoftware wie bspw. COMSOL einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis und zur Interpretation liefern kann. Die experimentellen Untersuchungen, Simulationen und Signalanalysen sollen an/für un- und niedriglegierten C-Stählen C20E, C45E und 42CrMo4 im normalisierten und je einem kommerziell erhältlichen Vergütungszustand erfolgen.

Stichworte: Lebensdauerberechnung, Kurzzeitverfahren, Zerstörungsfreie Prüfung ZfP, Magnetik, Signalanalyse