Verfahren zur optischen Beobachtung von Probenoberflächen während der 
Schwingbeanspruchung 
J. Hünecke, D. Schöne 
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin 
1 Einleitung 
Der Schädigungsfrüherkennung bei schwingender Beanspruchung kommt wegen der in der Praxis 
hohen Versagenshäufigkeit durch Werkstoffermüdung große Bedeutung zu. Hierzu wird ein Bild 1: ¢ 
Verfahren vorgestellt, bei dem während der Durchführung von Schwingversuchen unter Ein- und 
Mehrstufenbelastung die polierten oder angeätzten Oberflächen von unterschiedlich gekerbten 
Proben optisch erfasst und anschließend ausgewertet werden. Die Beobachtung umfasst dabei 
insbesondere das Kurzrissverhalten, das durch die Stadien der Initiierung, des Wachstums und der 
Koaleszenz charakterisiert wird. Der Versuchsablauf erstreckt sich bis zum Erreichen einer vorher 
definierten Versagensrisslänge über die gesamte Probenlebensdauer. Das ausgewählte 
Beobachtungsverfahren gestattet die Beobachtung eines möglichst großen Ausschnitts der 
Probenoberfläche und erfüllt dabei gleichzeitig die Forderungen nach einer hohen Detailauflösung 
und einem großen Arbeitsabstand. N 
Bild 2: ¢ 
2 Experimentelles 
Als Ausgangsmaterial dienten kaltgewalzte Bleche aus S235JR (St37) und Cm15 mit einer Dicke Die Sc 
von 8 mm. Die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung (Tabellen 1 und 2) erfolgte durch Kraft- 
Spektralanalvse mit einem Funkenemissionsspektrometer OBLF QSL 1500. einheit 
_ 1 und 
C Si Mn 3 Cr Bereic 
- — - —— — ——— mm —— Prüfme 
0,10 0,1. 0.76 0.017 0,017 0,08 Beobac 
Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung des Werkstoffs S235JR in Masseprozent Fläche 
I ~ eingest 
C Si Mn i S Cr vorau: 
— — en rs rn —_— —— Kamer 
0,14 0,18 0,56 0.004 0,024 0,13 digital 
Tabelle 2: Chemische Zusammensetzung des Werkstoffs Cm15 in Masseprozent Beweg 
ausreic 
Die Untersuchungen erfolgten sowohl an glatten Proben (Bild 1) als auch an gekerbten Proben 
(Bild 2). Die Probenrohlinge wurden zunächst gesägt und auf Maß gefräst. Die Fertigung der Die au 
Probenkontur erfolgte in einem mehrstufigen Arbeitsprozess. Nach mehreren Fräsdurchgängen mit die B 
sich reduzierender Zustellung und anschließenden Schleifens erfolgte die mechanische Politur. Bildbe 
Dabei wurde in Umfangsrichtung der Kontur und somit senkrecht zur späteren erstrec 
Rissausbreitungsrichtung poliert. Anschließend erfolgte eine elektrolytische Politur des späteren durch 
Beobachtungsareals, der sich eine fast kraftlose mechanische Feinpolitur anschloss. Bei einigen der El 
Proben wurde die Probenoberfläche angeätzt, um im späteren Schwingversuch den Zusammenhang trenne 
zwischen Gefiigemerkmalen und Rissbildung sowie Risswachstum zu untersuchen. versch 
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