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Zusätzliche Aussagen zum Werkstoffverhalten wie auch über werkstoffmechanischen Mechanismus von Bruchvorgängen überhaupt werden vom instrumentiert geführten Kerbschlagversuch in Kombination mit eingehender fraktographischer Auswertung erwartet. Ziel ist die Ermittlung von Schlagkraft-Durchbiegungs-Diagrammen (F) f, auch bei unterschiedlichen Temperaturen.
Der TMF-Versuch - Einfluss der Versuchseinrichtung und der Versuchsführung auf die Ergebnisse
(2003)
Summary
TMF (Thermomechanical-Fatigue) ist ein zyklisches Werkstoffprüfverfahren, das mit der Weiterentwicklung der Hochtemperaturwerkstoffe an Bedeutung gewonnen hat und Grundlage für die Auslegung vieler mechanisch/thermisch beanspruchter Bauteile ist (z.B. Abgasanlagen, Triebwerkskomponenten). Die Probe wird dabei wie beim LCFVersuch (Low-Cycle-Fatigue [1]) mechanisch belastet und zusätzlich einem thermischen Zyklus unterworfen. Der TMF-Versuch unterscheidet sich also von anderen Prüfverfahren hauptsächlich in der Temperaturführung, und es liegt daher nahe, bewährte Prüfeinrichtungen zu modifizieren und für TMF-Untersuchungen einzusetzen. Die veränderte Versuchsführung beeinflusst jedoch das gesamte Prüfsystem. An ausgewählten Beispielen werden die Auswirkungen auf die Prüfergebnisse gezeigt.
In den letzten Jahren hat es viele Anstrengungen gegeben, eine TMF-Norm zu erarbeiten (ISO/ASTM [2]), aber bisher existieren nur unvollständige Entwürfe, so dass in Industrie und Forschung eigene Standards entwickelt wurden, die hinsichtlich Probendesign, Equipment, Testprozedur und Toleranzen in erster Linie den eigenen Anforderungen genügten. Eine Vergleichbarkeit der Versuchsergebnisse ist somit nur bedingt möglich, zumal, wie Voruntersuchungen zeigten, die Versuchsführung die Versuchsergebnisse drastisch beeinflussen kann.
Wegen der Dringlichkeit der Harmonisierung auf dem Gebiet der TMF-Normung wurden die Aktivitäten durch ein EU-Forschungsprojekt (TMF-STANDARD) beschleunigt. Ziel dieser Untersuchung ist die Festlegung sinnvoller Toleranzen für die Versuchsparameter. Das Ergebnis dieser Arbeit soll später Eingang in eine ISO-TMF-Norm finden. Über die Arbeiten auf diesem Gebiet wird unter 3. Das Verfahren hingewiesen.
Mit der Veröffentlichung der DIN EN ISO 6892-1:2009 wurde für den Zugversuch bei Raumtemperatur eine Harmonisierung der in Europa verbindlichen EN 10002-1:2001 mit der ISO 6892:1998 erreicht. Wesentliche Änderungen sind die Einführung der Dehngeschwindigkeit und der Dehngeschwindigkeitsregelung als maßgebliche Prüfgeschwindigkeit bzw. Regelungsart, als Verfahren A bezeichnet. Mit der korrekten Anwendung dieses Verfahrens wird gewährleistet, dass im Moment der Kennwerteermittlung bei enger spezifizierten zulässigen Dehngeschwindigkeitsbereichen vergleichbare resultierende Dehngeschwindigkeiten an der Probe auch bei unterschiedlichen Steifigkeiten der Prüfaufbauten vorliegen. Dieses führt besonders bei dehngeschwindigkeitssensitiven Werkstoffen zu deutlich vergleichbareren Ergebnissen. In diesem Beitrag wird auf die Notwendigkeit der Einführung des Verfahrens A, der möglichen Umsetzungen auch bei Verwendung von älteren Prüfsystemen sowie exemplarisch auf vergleichende Ergebnisse der Verfahren an einem dehngeschwindigkeitssensitivem Stahlwerkstoff eingegangen.
Die im Mai 2011 veröffentlichte Internationale Norm ISO 6892-2 "Metallische Werkstoffe — Zugversuch - Teil 2: Prüfverfahren bei erhöhter Temperatur" ersetzt die Europäische Norm EN 10002-5 und die Internationale Norm ISO 783.
Technische Änderungen/Ergänzungen im Vergleich zu den Vorgängernormen beziehen sich im Wesentlichen auf die Prüfgeschwindigkeiten und die Dehnungsmessung. In Anlehnung an Teil 1 der ISO 6892 (Prüfung bei Raumtemperatur) wird die Dehngeschwindigkeit als maßgebliche Prüfgeschwindigkeit mit eingeengten Bereichen (Verfahren A) empfohlen. Zum Ansetzen des Dehnungsaufnehmers und zur Festlegung der Messlänge sind nun verschiedene Verfahren möglich.
In dem Beitrag wird auch anhand von Beispielen auf mögliche Auswirkungen auf die zu bestimmenden Kennwerte eingegangen.