Der Einsatz von hochfesten Stählen im Karosseriebereich des Automobilbaus hat während der letzten Jahre stark zugenommen. Hierzu zählen Dual- und Komplexphasenstähle, welche durch Kombination unterschiedlicher Gefügebestandteile auch deren Vorteile kombinieren, sowie TRIP (TRansformation Induced Plasticity) und Mangan-Bor Stähle, welche sehr gute Umformeigenschaften mit hohen Festigkeiten durch Martensitbildung bei der Umformung kombinieren. TWIP (Twinning Induced Plasticity) Stähle erreichen ähnliche Effekte durch forcierte Zwillingsbildung.
Die Ursachen für den Einsatz dieser Stähle liegen in dem Potential dieser Materialien zur Gewichts- und Kostenreduzierung, bei gleichzeitiger Erhöhung der Fahrgastsicherheit. Auf Grund der prinzipiell gegebenen Schweißeignung dieser Stähle, werden die klassischen Fügeverfahren im Karosseriebau wie das kostengünstige und effektive Widerstandspunktschweißen, das Metall-Schutzgas (MSG)-Schweißen oder das Laserschweißen angewendet. Allerdings treten teilweise Herausforderungen, beispielsweise durch Gefügeveränderungen in den Fügestellen auf, die zu ungewollten Aufhärtungen oder Erweichungen führen.
In diesem Projekt wird ein Verfahren entwickelt, mit welchem die lokalen Werkstoffeigenschaften von im Automobilbau typischen Werkstoffen und deren Fügestellen bestimmt werden können. Relevante Kennwerte sind in erster Linie das SpannungsDehnungs-Verhalten der verschiedenen Zonen einer Schweißverbindung; relevante Zonen wiederum sind neben dem Grundwerkstoff die Wärmeeinflusszone und das Schweißgut. Zu diesem Zweck wird das Verfahren der instrumentierten Eindringprüfung für den Einsatz bei hochfesten Stählen weiterentwickelt. Zunächst werden hierzu Zugversuche an einfachen Grundwerkstoffgeometrien durchgeführt. Im Anschluss wird die optische Dehnungsfeldmessung an stark taillierten, geschweißten Zugversuchsproben durchgeführt.
Die Taillierung dient dem Zweck, die WEZ auch mittels WPS über den gesamten Querschnitt der Probe erzeugen zu können, bzw. im Versuch auch Dehnungen in den relevanten Bereichen herbeizuführen.
Das im Projekt angewendete Auswerteverfahren, welches auf nichtlinearen Regressionsmodellen in Form von künstlichen, neuronalen Netzwerken beruht, ermöglicht die Vorhersage des Festigkeitsverhaltens des Werkstoffes anhand der gemessenen Krafteindringwegdaten.
Dieses Buch ist als Einführung für Ingenieure und Physiker in die klassischen Verfahren der zerstörungsfreien Materialprüfung wie Durchstrahlungsprüfung,
Ultraschallprüfung, Eindringprüfung, magnetische Streuflussprüfung (Magnetpulverprüfung), Wirbelstromprüfung und Sichtprüfung gedacht.
Aufbauend auf den physikalischen Gesetzmäßigkeiten wird versucht, die grundsätzlichen Überlegungen, die den einzelnen Verfahren eigen sind, aufzuzeigen,
damit die Anwendung in der Prüfpraxis nachvollzogen werden kann.
Die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung gewinnt immer mehr an Bedeutung. Dies ist unter anderem bedingt durch die zunehmenden schädigenden Umwelteinflüsse und die wachsenden Anforderungen an die Sicherheit technischer Anlagen. Durch frühzeitiges Erkennen von Schäden an Bauteilen, Anlagen und technischen Konstruktionen soll die Sicherheit für Mensch und Umwelt erhöht werden. Das Verhindern von Schäden ist eine der zentralen Aufgaben der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung.
Auf typische Anwendungsbeispiele wird an mehreren Stellen hingewiesen.
Das Eindringverfahren ist in der Praxis weit verbreitet und gilt als sehr einfach in der Anwendung. Fachleute sind sich jedoch darüber im klaren, daß es sich bei diesem Verfahren um, höchst komplexe physikalische Vorgänge handelt und daß die zuverlässige Prüfung in vielen Fällen ein hohes Maß an Kenntnis der Zusammenhänge und Sorgfalt bei der Durchführung verlangt. Zur Optimierung der Anwendung und Weiterentwicklung der Prüfmittelsysteme ist eine quantitative Beschreibung der Eindringprüfung erforderlich.
Die Grundlagen des Verfahrens werden zum ersten Mal umfassend in dem hier vorgestellten Buch behandelt, daß in Kürze bei der DGZfP erscheinen wird. In ihm wird von den mikrohydrodynamischen Phänomenen ausgegangen (z.B. Oberflächenspannung, Kapillarwirkung, Diffusion) und die Vorgänge auf der Grundlage von theoretischen und experimentellen Untersuchungen dargestellt. Dabei handelt es sich im Prinzip um die Dynamik des Eindringmittels während der Prüfung. Beim Eindringvorgang interessieren die Einflüsse der nachzuweisenden Inhomogenitäten, also der Typ (Durchgangsloch, Sackloch), die Form (Zylinder, Spalt mit parallelen oder konischen Wänden) und die Abmessungen der Fehler. Der Entwicklungsvorgang wird durch den Austritt des Eindringmittels aus dem Fehler und der anschließenden Ausbreitung in der Entwicklerschicht gekennzeichnet. Der zeitliche Ablauf der Anzeigenbildung wird im Wesentlichen durch die Eigenschaften der Entwicklerschicht bestimmt. Von besonderer Bedeutung ist z.B. der Einfluß des Lösungsmittels beim Naßentwickler. In weiteren Abschnitten werden der visuelle Nachweis der Anzeigen in Abhängigkeit von den Betrachtungsbedingungen dargestellt und Entwicklungstendenzen des Verfahrens aufgezeigt.