Eigenspannungen zerstörungsfrei im Blick: Ultraschallmessung als Schlüssel zur Bauteilsicherheit

Eigenspannungen entstehen in nahezu jedem Fertigungsschritt – sei es beim Gießen, Schweißen oder bei der mechanischen Bearbeitung. Diese inneren Spannungen existieren ohne äußere Krafteinwirkung und können die Bauteileigenschaften erheblich beeinflussen. Während Druckeigenspannungen die Rissinitiierung erschweren, können Zugeigenspannungen die Lebensdauer eines Bauteils deutlich reduzieren.

Traditionell erfolgt die Messung mittels Röntgendiffraktometrie, einem bewährten Verfahren zur Bestimmung von Eigenspannungen. Allerdings ist die Eindringtiefe der Röntgenstrahlung bei Metallen auf wenige Mikrometer begrenzt, wodurch nur oberflächennahe Spannungen erfasst werden können. Um ein vollständiges Bild der Spannungsverteilung zu erhalten, sind zusätzliche, oft zerstörende Verfahren wie elektrolytisches Ätzen erforderlich.

Die W.S. Werkstoff Service GmbH bietet eine innovative Lösung: ResiduStress - Eigenspannungsmessung mittels Ultraschall. Dieses Verfahren ermöglicht eine zerstörungsfreie Analyse der Spannungsverteilung im gesamten Bauteilvolumen. Durch den Einsatz von polarisierten Ultraschallwellen können sowohl Oberflächen- als auch Tiefenspannungen erfasst werden, ohne das Bauteil zu beschädigen.

Ein praktisches Anwendungsbeispiel sind Eisenbahnräder von Güterwagen. Gemäß DIN EN 13262 sollen diese nach der Herstellung tangentiale Druckeigenspannungen im Radkranz aufweisen. Die Laufflächen werden beim Bremsvorgang durch die Klotzbremsen stark erhitzt, wodurch es über längere Zeit zu einer sukzessiven Umwandlung in rissfördernde Zugeigenspannungen kommen kann. Dieses Phänomen verstärkt die normal über die Laufzeit stattfindende Umwandlung aufgrund der abfahr- und reprofilierbedingten Durchmesserabnahme. Eine kontinuierliche Überwachung von Eigenspannungen ist entscheidend, um Bauteilversagen beispielsweise als Folge von thermischen Querrissen (engl. „lateral thermal cracks“) zu verhindern. Die Ultraschallprüfung ermöglicht hier eine zuverlässige und zerstörungsfreie Kontrolle.

Ein weiterer Vorteil der Ultraschallmethode liegt in ihrer Flexibilität. Sie eignet sich nicht nur für Eisenbahnräder, sondern auch für eine Vielzahl anderer Bauteile und Materialien. Zudem können mit diesem Verfahren Spannungsinhomogenitäten lokalisiert und analysiert werden, was bei der Qualitätssicherung und -kontrolle von großer Bedeutung ist.

Die W.S. Werkstoff Service GmbH verfügt über langjährige Erfahrung in der Ultraschallprüfung und bietet neben der Dienstleistung auch Schulungen für Prüfpersonal an. Damit wird sichergestellt, dass die Messergebnisse korrekt interpretiert und angewendet werden können.

Für weitere Informationen oder individuelle Beratung steht Ihnen das Team der W.S. Werkstoff Service GmbH gerne zur Verfügung.

Kurzprofil Prüfpersonal

Die W.S. Werkstoff Service GmbH verfügt über langjährige Erfahrung in der Schulung, Anwendung und Erprobung der Ultraschallprüfung.

Seit Unternehmensgründung im Jahr 2007 gehört die UT-Prüfung zu den angebotenen Prüfmethoden. Mehrere zertifizierte Prüfer der Stufen 2 und 3 gem. DIN EN ISO 9712 gewährleisten eine fachgemäße Prüfung und Prüfaufsicht nach internationalen Prüferstandards.

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