Härteprüfung: Verschiedene Verfahren und Ablauf
o Es ist nicht immer möglich, Stücke aus einem Bauwerk zu entnehmen, um einen Zugversuch durchzuführen. In solchen Fällen kann man die zerstörungsfreie Härteprüfung anwenden, mit der man Rückschlüsse auf die Festigkeit ziehen kann.
o Die Spitze eines Prüfkörpers wird in das Werkstück eingedrückt und im Anschluss wird die eingedrückte Fläche gemessen. Es gibt verschiedene Prüfverfahren, die prinzipiell nur von der Form des Eindringkörpers abhängen:
§ Prüfverfahren nach Vickers: pyramidenförmiger Eindringkörper
§ Prüfverfahren nach Brinell: kugelförmiger Eindringkörper
§ Prüfverfahren nach Rockwell: kegelförmiger Eindringkörper
o Berechnung über Prüfkraft und idealisierter Oberfläche des Eindruckes
o Über Härte kann mithilfe von Tabelle auf die ungefähre Festigkeit geschlossen werden.
Welche zerstörenden Prüfverfahren gibt es?
o Zugversuch: Ermittlung der Zugfestigkeit an Flachprobe mit Schweißnaht.
o Metallographische Prüfung:
Sichtbarmachung von Größe und Anzahl der Schweißlagen, Ausbildung der Wärmeeinflusszonen, Einbrandtiefe, Fehler in der Bindung, Poren, Risse, Einschlüsse und Kornstruktur durch Aufschneiden/ Makro- und Mikroschliffe.
o Baumannabdruck:
Sichtbarmachung von Schwefelseigerungen im Stahl. Stahlquerschnitt wird auf in Schwefelsäure getränktes silberbromidhaltiges Fotopapier gedrückt. Es entsteht Schwefelwasserstoff, der durch das silberbromidhaltige Fotopapier sichtbar gemacht wird.
o Kerbschlagversuch:
Eingekerbte Probe wird gegen das Widerlager des Pendelschlagwerkes gelegt.
Nach Auslösen des Kerbschlaghammers, schwingt dieser durch die Probe durch und erreicht auf der anderen Seite eine bestimmte Höhe.
Aus der Höhendifferenz des Hammers vorher und nachher kann die Energie errechnet werden, die in der Probe verblieben ist.
Eine große in der Probe verbliebene Energie ist erstrebenswert, da der Werkstoff dann eine hohe Zähigkeit aufweist und kein schlagartiges Versagen auftritt.
Besondere Gütegruppe nur dann nötig, wenn Bauteil tatsächlich einer schlagartigen Beanspruchung unterworfen ist. Zähplastische Materialien können aber auch entstehende Risse abfangen, sodass kein Sprödbruch auftritt (weitere Einflüsse: Eigenspannungen, die beim Schweißen in einem Bauteil entstehen und unter sonst gleichen Bedingungen mit steigender Wanddicke kritischer werden.)
o Biegeprüfung:
3-Punktbiegeversuch, der die Schweißnaht bis zu einem gewissen Biegewinkel verformt. Die Verformbarkeit bzw. das Aussehen der OF, Seiten und evtl. entstandene Bruchfläche der Probe werden als Aussage der Schweißnahtgüte verwendet.
Welche ZfP gibt es? Wofür werden sie eingesetzt?
ZfP: Verfahren zu Materialprüfung, bei denen die Proben unversehrt bleiben:
o Sichtprüfung: Visuelle Begutachtung mit bloßem Auge oder Lupe: Erkennung von Einbrandkerben oder Wurzelerhöhungen —> immer zu machen
o Farbeindringprüfung: Auf gereinigte Oberfläche wird Eindringflüssigkeit aufgebracht, die in mögliche Risse eindringt. Reste werden entfernt und eine Entwicklerflüssigkeit aufgebracht, die sich verfärbt, wenn die Eindringflüssigkeit sich in Rissen befinden à Oberflächenrisse.
o Magnetpulverprüfung: Werkstück muss magnetisierbar sein. Die Pole des Magneten müssen senkrecht zu den Trennflächen der möglichen Risse stehen. Auf die OF wird Magnetpulver (als Suspension) aufgetragen. Die Trennflächen eines Risses stören den magnetischen Fluss und erzeugen dadurch ein magnetisches Störfeld. An diesen Stellen kommt es zu Ansammlungen von Magnetpulver.àRisse an der OF oder in OF-Nähe
o Ultraschallprüfung: Ultraschallkopf überträgthochfrequente Schallwellen auf ein Werkstück. Mögliche Trennflächen, die senkrecht zur Einfschallrichtung liegen reflektieren die Schallwellen àEignet sich am besten, um Bindefehler sichtbar zu machen.
o Durchstrahlungsprüfung: Detektiert Fehler, die parallel zur Durchstrahlungsrichtung liegen. Strahlenquelle sendet Röntgenstraheln. Auf abgewandter Seite wird ein Film appliziert. Die Strahlung schwärzt diesen Film umso stärker, je dünner das Werkstück ist. Größere Ausdehnungen sind durch größere Schwärzung besser zu sehen als kleine. àBindefehler, Einschlüsse, Poren. Werkstoffdicke begrenzt!
ZfP in verschiedenen Situationen z.B. bei Flankenbindefehlern… Welche Fehler können mittels ZfP erkannt werden?
o Farbeindringprüfung nach Oberflächenrissen
o Magnetpulverprüfung Oberflächendefekte und oberflächennahen Rissen
o Durchstrahlprüfung nach Fehlern orthogonal zur Oberfläche/ volumenhafte Fehler à auch Innendefekte
o Ultraschall Oberflächendefekte und Innendefekte
o Sichtprüfung für Oberflächendefekte
Welche inneren und äußeren Fehler können auftreten?
Nennen von jeweils einem Beispiel für eine statische und eine dynamische Werkstoffprüfung und jeweilige Merkmale:
o Statisch: gleichbleibende oder allmählich zunehmende Belastung (z.B. Brinellhärte, Zugversuch)
o Dynamisch: schlagartig (z.B. Kerbschlagversuch) oder mit wiederholender Beanspruchung (z.B. Schwingfestigkeitsversuch = zyklisch)
Bei einem Baustahl wird eine Härte von 200HB gemessen. Kann dadurch auf die Zugfestigkeit geschlossen werden?
o Ja. Zwar gibt es wesentliche Unterschiede zwischen Härteprüfung und Zugversuchen aber es können für einen eingeschränkten Gültigkeitsbereich Näherungswerte bestimmt werden (mithilfe von Tabellen).
Welche Bruchart (Trenn- bzw. Sprödbruch bzw. Verformungsbruch) ist bei hochbeanspruchten Werkstoffen vorzuziehen?
o Verformungsbruch, da hierbei die Chance besteht, auf Überlastungen zu reagieren.
Welches Versagen kann bei einer Zugbeanspruchung in Dickenrichtung eines Blechs eintreten?
o Terassenbruch: In Dickenrichtung durch eine geschweißte Stahlplatte verlaufender Riss, typisch terassenförmig abgetreppt bzw. lamellenförmig in Walzrichtung.
o Beim Walzen werden Einschlüsse in Walzrichtung gestreckt. Daraus folgt geringeres Formänderungsvermmögen/ Beanspruchbarkeit in Dickenrichtung. Schrumpfspannung erzeugen Risse entlang der zeilenförmigen Schichten
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