Eigenspannungen: Entstehung, Auswirkungen und innovative Prüfverfahren mittels Eindringprüfung

Bei der mechanischen Fertigung und Wiederaufbereitung entstehen während der Bearbeitung, des Schweißens, der Wärmebehandlung und anderer Arbeitsgänge zwangsläufig Eigenspannungen. Diese Spannungen bleiben im Material auch ohne äußere Belastung bestehen und beeinflussen dessen Langzeitverhalten erheblich.

Eigenspannungen können sowohl schädlich als auch nützlich sein. Während Zug-Eigenspannungen die Rissbildung und Korrosion begünstigen, können Druck-Eigenspannungen die Dauerfestigkeit erhöhen und die Rissausbreitung verhindern. Daher sind die genaue Messung und Kontrolle von Eigenspannungen entscheidend für die Zuverlässigkeit von Bauteilen und die Verlängerung ihrer Lebensdauer.

Methoden zur Messung von Eigenspannungen

Traditionelle Methoden werden in zerstörende und zerstörungsfreie Kategorien eingeteilt:

Destruktive Methoden wie das Bohren von Löchern und das Abtragen von Schichten bieten zwar eine hohe Genauigkeit, beschädigen aber die Probe.

Zerstörungsfreie Verfahren wie Röntgenbeugung, Ultraschall und magnetische Verfahren vermeiden Beschädigungen, weisen aber oft Einschränkungen hinsichtlich Geometrie, Materialart oder Feldeinsatz auf.

Innovation durch die Eindringmethode

Dank jüngster Fortschritte in der Materialprüfung hat sich das Eindringverfahren als innovativer Ansatz zur zerstörungsfreien Spannungsanalyse etabliert. Durch die Anwendung einer kontrollierten Eindringkraft und die Analyse der Eindringenergiedifferenz ermöglicht dieses Verfahren die präzise Bestimmung der mechanischen Eigenschaften und der Eigenspannungszustände nahe der Materialoberfläche.

Wuxi Zhanghua Pharm & Chem Equipment Co., Ltd. hat den tragbaren In-situ-Mikroindentationstester entwickelt, ein intelligentes, zerstörungsfreies Gerät, das auf dem Prinzip der Eindringung und der Eindringenergiedifferenz basiert. Es ermöglicht die Vor-Ort-Bewertung von Eigenspannungen und mechanischen Eigenschaften, ohne das Bauteil zu beschädigen.

Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:
Zerstörungsfrei und tragbar – geeignet für Anwendungen vor Ort an Schiffen, Schweißnähten und Rohrleitungen;
Hohe Empfindlichkeit und Wiederholbarkeit – fähig, Spannungsänderungen im Mikrobereich zu erfassen;
Nachvollziehbar und integrativ – kompatibel mit FEM-Analyse, Lebensdauerbewertung und Fehlerdiagnostik.

Diese Innovation bietet eine effiziente und zuverlässige Lösung für die Messung von Eigenspannungen in der Energie-, Pharma- und High-End-Fertigungsindustrie.

Zhanghua wird auch in Zukunft die Technologien der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) weiterentwickeln und die Anwendung des Eindruckverfahrens in der mechanischen Fertigung, der Werkstofftechnik und der Bewertung der strukturellen Integrität ausweiten, um eine sicherere und langlebigere Leistung der Anlagen zu gewährleisten.