Kombination von zerstörungsfreien Prüfverfahren zur Verfolgung des Risswachstums während Dauerschwingversuchen an Stahlgussbauteilen

Erzeugnisse aus Stahlguss werden in nahezu allen Industriezweigen eingesetzt. Für viele dieser Bauteile führen die während der planmäßigen Nutzungsdauer auftretenden Betriebsbeanspruchungen zu einer maßgeblichen Werkstoffermüdung in hochbeanspruchten Bereichen und bei einer gewichtsoptimierten Auslegung zu einer Begrenzung der Lebensdauer. Bemessungsregeln für die ermüdungsgerechte Auslegung von Stahlgussbauteilen existieren jedoch nicht. Durch den Einsatz von zerstörungsfreien Prüfverfahren (ZfP-Verfahren) können innere Fehler und Anrisse detektiert und der Rissfortschritt aufgezeichnet werden, um entscheidenden Beitrag zur Entwicklung neuer Bemessungs- und Bewertungsvorschriften für ermüdungsbeanspruchte Verbindungen aus Stahlguss zu leisten. Die zerstörungsfreie Prüfung wird zur Qualitätssicherung von Großkomponenten bereits eingesetzt. Eine der aktuellen Herausforderungen besteht darin, lokalisierte, innenliegende Fehler zu bewerten und eine Abschätzung des unter Ermüdungsbeanspruchung auftretenden Risswachstums vorzunehmen. Hierzu gibt es bislang keine abgesicherte Methode. Daher wurden zunächst in Vorversuchen verschiedene zerstörungsfreie Prüfverfahren auf ihre Eignung hin getestet, das Risswachstum während Dauerschwingversuchen zu verfolgen. Entsprechend den Ergebnissen wurde in einem zweiten Schritt die Vielzahl an ZfP-Methoden auf elektromagnetisch angeregten Ultraschall (EMUS), Schallemission (AE) und magnetischen Streufluss (MFL) reduziert. Die Ergebnisse der AE-Messungen und der Messungen mittels EMUS zeigen vielversprechende Hinweise hinsichtlich der Detektion der Rissinitiierung und des Rissfortschritts. Darüber hinaus ist davon auszugehen, dass mit AE-Messungen auch eine grobe Lokalisierung des Risses erzielt werden kann. Dieser Ansatz einer Verfahrenskombination könnte zukünftig als Basis einer hybriden Monitoring-Lösung zur Rissentstehungs- und Rissfortschrittserkennung dienen.