Zunächst stehen bei der Havarie technischer Systeme die Fragen nach Sicherheit und Kosten im Vordergrund. Aber erst durch die systematische Analyse der schadensauslösenden Mechanismen bekommt man den Schlüssel zur nachhaltigen Prophylaxe in die
Hand. Das defekte Bauteil ist der ?Datenträger? für den Werkstoff und seinen Zustand sowie für die Beanspruchungen, die er erfahren hat und für den Mechanismus seines Versagens. Die Untersuchungsmethoden der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik sind in der Lage, diese Informationen zu entschlüsseln. Durch einen Ist/Soll-Vergleich lässt sich der Schadensauslöser dingfest machen.
Das vorliegende Buch ist aus einem gleichnamigen Seminar hervorgegangen. Dieses Seminar hat in mehr als 30 Jahren gezeigt, dass Schadensfälle in überwiegender Zahl auf Zuwiderhandeln gegen bekannte Regeln der Technik beruhen. Daher liegt der Fokus
dieses Nachschlagewerks auf der systematischen Gliederung des Fachgebietes und der anschaulichen Erklärung der Schadensmechanismen in der Theorie sowie durch die praktische Darstellung realer Schadensfälle. Diese Kenntnisse sind für Konstrukteure und Produktionstechniker ebenso von Interesse wie für Qualitäts- und Schadensanalytiker.
Daftar Isi
Vorwort
VORGEHENSWEISE BEI DER BEARBEITUNG EINES SCHADENSFALLES
Aufgaben und Ziele der Schadensanalyse
Vorgehensweise
Schadensaufnahme und Beweissicherung
Informationen über den Schadensfall
Durchführung
EINTEILUNG, URSACHEN UND KENNZEICHEN DER BRÜCHE
Brucharten
Definitionen der Brucharten
Bruchursachen
Allgemeine Kennzeichen für Bruch- und Beanspruchungsart
WERKSTOFFUNTERSUCHUNGEN
Mechanische Werkstoffprüfung
Metallografische Werkstoffuntersuchungen
Chemische Werkstoffuntersuchungen
Zerstörungsfreie Werkstoffuntersuchungen
Bewertung und Messungen von Eigenspannungen
ELEKTRONENMIKROSKOPIE BEI DER SCHADENSANALYSE
Systematik elektronenmikroskopischer Schadensanalyse
Grundlagen der Elektronenmikroskopie
Geräte
Präparations- und Untersuchungsverfahren
Zusammenfassung
MIKROSKOPISCHE UND MAKROSKOPISCHE ERSCHEINUNGSFORMEN DES DUKTILEN GEWALTBRUCHES (GLEITBRUCH)
Definition und Erscheinungsformen
Trichter-Kegel-Bruch
Fräserförmiger Bruch
Scherbruch
Ausziehen zur Spitze
Einfluss von Werkstoff und Beanspruchung auf die Wabenform
MAKROSKOPISCHE UND MIKROSKOPISCHE ERSCHEINUNGSFORMEN DES SPALTBRUCHES
Einleitung
Phasen des Bruchvorganges
Kennzeichnung von Spaltbrüchen
Makroskopische Bruchmerkmale
Mikroskopische Bruchmerkmale
Bauteilversagen durch Spaltbruch
MAKROSKOPISCHES UND MIKROSKOPISCHES ERSCHEINUNGSBILD DES SCHWINGBRUCHES
Definition und generelle Bemerkungen
Makroskopisches Erscheinungsbild
Abhilfemaßnahmen
Mikroskopische Mechanismen und Topografien
Beispiele
THERMISCH INDUZIERTE BRÜCHE
Anforderungen an Werkstoffe für den Einsatz bei erhöhter Betriebstemperatur
Warmfestigkeit
Kaltrisse
Heißrisse
Zeitstandfestigkeit
Härterisse
Thermische Ermüdung
Zusammenfassung
KORROSIONSSCHÄDEN AN METALLISCHEN WERKSTOFFEN OHNE MECHANISCHE BELASTUNG
Einleitung
Korrosion
Korrosionserscheinungsformen ohne mechanische Belastung
Untersuchungen zum Korrosionsverhalten
KORROSIONSSCHÄDEN AN METALLISCHEN WERKSTOFFEN BEI ÜBERLAGERTER MECHANISCHER BEANSPRUCHUNG
Einleitung
Rissbildende Korrosionsarten
Erosionskorrosion
Kavitationskorrosion
Reibkorrosion
Schlussbemerkung
SCHÄDEN DURCH WASSERSTOFF
Vorbemerkung
Atomarer und molekularer Wasserstoff
Schadensarten
Beispiele
Verwechslungsmöglichkeiten
Wasserstoffempfindlichkeit verschiedener metallischer Werkstoffe
Anhang (Verwendete Größen und Gleichungen)
SCHÄDEN DURCH HOCHTEMPERATURKORROSION
Allgemeine Bemerkungen
Thermodynamik und Kinetik
HTK in heißen Gasen
HTK unter Ablagerungen
HTK in Metallschmelzen
WERKSTOFFSCHÄDEN DURCH VERSCHLEIß
Grundlagen zum Verschleißverhalten von Werkstoffen
Tribosystem
Verschleißarten und Verschleißmechanismen
Verschleißschutzschichten
Zusammenfassung
SCHÄDEN AN SCHWEIßNÄHTEN
Einleitung
Werkstoffbeeinflussung durch den Schweißprozess
Rissbereiche in Schweißkonstruktionen
Rissarten in Schweißverbindungen
Schlussbetrachtung
BRUCHMECHANIK IN DER SCHADENSANALYSE
Einleitung
Stabile, instabile und unterkritische Rissausbreitung
Spannungsintensitätsfaktor
Anwendungsbereich der linear-elastischen Bruchmechanik (LEBM
Zusammenhang zwischen kritischer Risslänge und kritischer Spannung
Unterkritisches Risswachstum bei wechselnder Belastung
Unterkritisches Risswachstum bei konstanter Belastung und aggressiver Umgebung
Lebensdauerberechnung
Korrelation Bruchlinienabstand – mittlere Rissgeschwindigkeit
Korrelation Bruchlinienabstand -Delta K
Versagen durch plastische Instabilität
Die Zwei-Kriterien-Methode
Anwendungsbeispiel: Behälter unter Innendruck
Bruchmechanische Schadensbewertung
SCHÄDEN AN DRUCKBEHÄLTERN
Zusammenfassung
Problemstellung
Risikobewertung mittels Bruchmechanik
Fallstudien
Folgerungen
SCHADENSUNTERSUCHUNGEN UND PROBLEMLÖSUNGEN MIT OBERFLÄCHENANALYTIK
Einleitung
Oberflächenempfindliche Untersuchungsmethoden
Auger-Elektronen-Spektroskopie (AES)
Röntgen-Fotoelektronen-Spektroskopie (XPS, ESCA)
Anwendungsbeispiele
Zusammenfassung
SCHWINGUNGSRISSE BEI DER DYNAMISCHEN PRÜFUNG VON SEILBAHNKOMPONENTEN
Einleitung
Seilbahnsysteme
Fahrzeugkomponenten bei Umlaufseilbahnen
Betri
Tentang Penulis
Günter Lange war Professor für Angewandte Werkstoffkunde an der Technischen Universität Braunschweig. Der Schwerpunkt seiner Forschungs- und Lehrtätigkeit lag auf der Untersuchung von Verformung und Bruch metallischer Werkstoffe und der Anwendung dieser Erkenntnisse in der Schadensanalyse. Er bekleidete zahlreiche Ämter in Fachgesellschaften, unter anderem als Vorstandsmitglied
DGM und als Ehrenvorsitzender des VDI-Fachausschusses Schadensanalyse. Für sein gesellschaftliches und wissenschaftliches
Engagement erhielt Günter Lange 1991 das Bundesverdienstkreuz und 2000 die Karl-Wellinger-Ehrenmedaille des VDI.
Michael Pohl ist Inhaber des Lehrstuhls Werkstoffprüfung der Ruhr-Universität Bochum. Seit mehr als dreißig Jahren erforscht er die Mechanismen des Materialversagens in Stählen und trug so maßgeblich zu einer Systematisierung auf dem Gebiet der Schadensanalyse bei. Als lang jähriger Leiter des Metallographieausschusses der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM) und Tagungsorganisator erhielt er im Jahre 2000 den Roland-Mitsche-Preis und für seine Arbeit als Vorsitzender des Fachauschusses Schadensanalyse im Jahre 2006 die Karl-Wellinger-Ehrenmedaille und 2011 die Ehrenmitgliedschaft des VDI.
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