Funktionsweise

Die Messung nach der Bohrlochmethode  ermöglicht mit relativ geringem Aufwand eine genaue experimentelle Analyse der Eigenspannungen. Diese Methode fällt in den Bereich der zerstörungsfreien mechanischen Verfahren zur Messung von Eigenspannungen durch den Einsatz von Dehnungsmessstreifen-Rosetten. Alle mechanischen Verfahren beruhen darauf, dass Material aus dem zu prüfenden Bauteil entfernt wird, so dass Spannungen freigesetzt werden und somit das Gleichgewicht gestört wird; das verbleibende Material verformt sich, um das Gleichgewicht wieder herzustellen. Die resultierenden Dehnungen werden dann mit einer Dehnungsmessstreifen-Rosette erfasst und mit entsprechenden Funktionen die ursprünglichen Eigenspannungen nachvollzogen. Bei zerstörungsfreien Verfahren wird nur ein kleiner Teil des Materials aus dem Hauptbauteil entfernt, während die Struktur intakt bleibt, so dass weitere Tests oder in einigen Fällen sogar eine Wiederverwendung möglich sind. Die Lochrosettenmethode besteht darin, ein kleines Loch mit einer Hochgeschwindigkeitstechnologie herzustellen, die eine Änderung des anfänglichen Verformungszustands bewirkt und die Umverteilung der im Material angesammelten Eigenspannungen ermöglicht. Diese Variation kann mit Hilfe einer dreiarmigen Dehnungsmessstreifen-Rosette gemessen werden, durch die die Daten erfasst und anschließend verarbeitet werden, um die Werte der Eigenspannungen zu erhalten.

In Bezug auf Kosten, Genauigkeit und Vielseitigkeit ist dies eine der effizientesten zerstörungsfreien Methoden zur Messung von Eigenspannungen und ist allgemein als „Bohrlochmethode“ bekannt. Sie kann je nach Größe der Dehnungsmessstreifen-Rosette und des verwendeten Fräsers mit unterschiedlichen Konfigurationen durchgeführt werden: Durch Änderung dieser beiden Parameter ist es tatsächlich möglich, die Genauigkeit der Messung in Oberflächennähe oder alternativ in der gesamten analysierten Tiefe zu erhöhen. Genauer gesagt kann die Bohrlochmethode Ergebnisse über ungleichmäßige Eigenspannungen bis zu einer Tiefe von 2 mm oder eine sehr geringe Auflösung in der Nähe der Oberfläche (5-10 µm) liefern. Die typischerweise verwendete Konfiguration erfordert eine Bohrung mit einem Durchmesser von ca. 2 mm und ist in der Lage, ungleichmäßige Eigenspannungsergebnisse bis zu einer Tiefe von 1 mm zu liefern.

Um einen vollständigen Test mit der Bohrlochmethode durchzuführen, müssen die folgenden Verfahren durchgeführt werden:

  • Installation einer geeigneten dreiarmigen Dehnungsmessstreifen-Rosette
  • Ein kleines Loch in der Mitte der Rosette machen
  • Messung von Dehnungen, die durch Materialentspannung entstehen
  • Berechnung von Eigenspannungen, die aus erfassten Dehnungen resultieren

Die Bohrlochmethode mit Dehnungsmessstreifen-Rosetten ist weltweit nach dem ASTM E837-20 “Standard für gleichmäßige und ungleichmäßige Spannungszustände” genormt.

Dieser Standard legt die Anzahl der erforderlichen Bohrschritte, die zur Bestimmung des Wertes der Eigenspannungen erforderlichen Koeffizienten und die mit dieser Art von Messung verbundene typische Unsicherheit fest.

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