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Eigenspannungen stecken im Bauteil, bevor es die erste Last sieht. Sie entstehen beim Gießen, Schweißen, bei der Wärmebehandlung oder der Zerspanung und überlagern sich im Betrieb mit den Lastspannungen. Ein Bauteil kann deshalb versagen, obwohl die rechnerische Grenzlast nie erreicht wurde.
Gemeinsam mit unseren Partnern ermitteln wir Größe und Richtung dieser Spannungen. Damit lassen sich Belastbarkeit, Dauerfestigkeit und Einflüsse aus der Fertigung bewerten. Wir arbeiten mit zwei Verfahren:
Bohrlochmethode
Eigenspannungen über die Tiefe. Ein Sackloch von wenigen Millimetern Durchmesser, die Tragfähigkeit bleibt erhalten.
Röntgenverfahren (XRD)
Eigenspannungen an der Oberfläche, zerstörungsfrei. Nur für kristalline Werkstoffe; größere Tiefen durch schrittweisen Abtrag.
Mechanische Bohrlochmethode
Auf das Bauteil wird eine spezielle DMS-Rosette mit drei Messgittern appliziert. Durch ihr Zentrum bohren wir ein kleines Sackloch, entweder langsam mit einem HSS-Stirnfräser oder mit einer Hochgeschwindigkeits-Druckluftturbine und Hartmetallfräser.
Beim Bohren werden die Eigenspannungen am Lochrand frei, das Material federt zurück. Die Rosette misst diese Rückfederung Schritt für Schritt. Aus den Messdaten rechnen wir die Eigenspannungen über die Bohrtiefe zurück.
Ablauf
- Messstellen gemeinsam mit Ihnen festlegen
- Oberfläche vorbereiten, Bohrloch-Rosette applizieren und verschalten
- Sackloch in Stufen bohren, nach jeder Stufe die Dehnungen erfassen
- Eigenspannungen über die Bohrtiefe zurückrechnen
- Ergebnisprotokoll mit Eingangsdokumentation Ihres Bauteils
Röntgenverfahren (XRD)
Für oberflächennahe Eigenspannungen verwenden wir bevorzugt die Röntgendiffraktometrie. Sie beruht auf der Beugung von Röntgenstrahlen an den Gitterebenen eines kristallinen Werkstoffs: Eine elastische Verspannung ändert die Abstände der Gitterebenen gegenüber dem spannungsfreien Zustand. Diese Dehnungen werden über die Elastizitätskonstanten in Spannungen umgerechnet.
Die Röntgenstrahlung dringt nur wenig ein, die Tiefenauflösung ist entsprechend hoch. Für größere Tiefen wird schrittweise elektrochemisch abgetragen und nach jedem Schritt erneut gemessen.
Ablauf
- Werkstoffanalyse und Eingangsdokumentation des Bauteils
- Festlegen der Messpositionen und der zu messenden Spannungsrichtungen
- Referenzmessungen
- Messung, bei Bedarf mit elektrochemischem Tiefenabtrag
- Ergebnisprotokoll
Was wir für ein Angebot brauchen
- Bauteil und Werkstoff, am besten mit Zeichnung
- Die Frage, die beantwortet werden soll, zum Beispiel Vergleich zweier Fertigungsverfahren oder Ursache eines Schadens
- Gewünschte Messstellen und Anzahl der Bauteile
Verwandte Leistungen: DMS-Applikation, Vor-Ort-Messung, alle Dienstleistungen.
Eigenspannungen im Bauteil klären?
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