DE19616676A1 - Verfahren zur Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte mit Indentermethoden an spröden Werkstoffen - Google Patents
Verfahren zur Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte mit Indentermethoden an spröden WerkstoffenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung bruchmechanischer
Kennwerte mit Indentermethoden an spröden Werkstoffen, wie Keramiken,
Grünkeramiken, Hartmetallen und Gläsern. Sie beruht auf dem Verfahren
des Einbringens von pyramidenförmigen Indentereindrücken, die im Werkstoff
in Richtung ihrer Eckpunkte solche Spannungsfelder erzeugen, daß während
eines Lastzyklusses mit kritischer Kraftamplitude radiale Risse entstehen.
Bei den bisher angewandten Methoden der Ausmessung von Rissen an
einzelnen Eindrücken muß die Probenoberfläche aufwendig präpariert
werden (Polierzustand für optische Messung) bzw. es müssen aufwendige
Untersuchungsverfahren (Rasterelektronenmikroskopie, Ultraschallmikros
kopie) benutzt werden.
Die Erfindung hat das Ziel, die direkte Rißlängenmessung an schlecht
reflektierenden Oberflächen zu vermeiden.
Mit einer Vorrichtung werden zwei pyramidale Indentereindrücke gleichzeitig
in einem bestimmten Eindruckabstand in das zu untersuchende Material
eingebracht, wobei während eines Lastzyklusses mit kritischer Kraft
amplitude, von den diametralen einander zugewandten Eckpunkten der Ein
drücke Risse ausgehen, die sich verbinden und bei ihrer Verbindung
detektiert werden. Da die Rißbildung an der Oberfläche vorzugsweise
während der Entlastung auftritt, werden die Amplituden der Lastungszyklen
jeweils um einen Betrag (Amplitudendifferenz), welcher der geforderten
Auflösung entspricht, erhöht (Fig. 1). Die Kraftamplituden und der
Eindruckabstand sind den erwarteten Materialeigenschaften, wie der
Vickershärte, dem Elastizitätsmodul und der Bruchzähigkeit des Materials
grob angepaßt. Die Bruchzähigkeit des Materials berechnet sich aus der
kritischen Kraftamplitude, der Amplitudendifferenz, dem Eindruckabstand,
sowie der Härte und dem Elastizitätsmodul des zu prüfenden Materials.
Gemäß Fig. 2, die eine Draufsicht auf die Oberfläche darstellt, erfolgt die
Detektierung, indem der entstandene Verbindungsriß (3) zwischen den
pyramidalen Eindrücken (1, 2) eine mit der Oberfläche verbundene
Leiterbahn (4)
durchtrennt, einen Stromkreis unterbricht und diese Unterbrechung mit
einem Meßinstrument (5) angezeigt wird. Nach Fig. 3 erfolgt die Detektierung,
indem der entstandene Verbindungsriß (3) zwischen den pyramidalen
Eindrücken (1, 2), die von einem Sender (4) erzeugten Ultraschall
oberflächenwellen gegenüber einem Empfänger (5) abschattet.
Claims (4)
1. Verfahren zur Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte mit Indenter
methoden an spröden Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
pyramidale Indentereindrücke gleichzeitig in einem definierten Abstand in
das zu untersuchende Material eingebracht werden, wobei von den
diametralen einander zugewandten Eckpunkten der Eindrücke Risse
ausgehen, welche sich an der Oberfläche verbinden und diese
Rißverbindung detektiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
entstandene Verbindungsriß zwischen den Eindrücken eine mit der
Oberfläche verbundene Leiterbahn durchtrennt, wobei ein Stromkreis
unterbrochen wird und diese Unterbrechung zur Anzeige gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
entstandene Verbindungsriß zwischen den Eindrücken einen mit der
Oberfläche verbundenen lichtleitenden Film durchtrennt, der an einem
Ende durch einen Lichtkoppler gespeist wird, der Lichtstrom am anderen
Ende durch einen Lichtdetektor empfangen wird und die starke
Verringerung des Lichtstromes zur Anzeige gebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
entstandene Verbindungsriß zwischen den Eindrücken Ultraschall
oberflächenwellen abschattet, wobei sich auf der einen Seite der Rißfront
ein Ultraschallsender und auf der anderen Seite ein Ultra
schallempfänger befindet.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1996116676 DE19616676A1 (de) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Verfahren zur Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte mit Indentermethoden an spröden Werkstoffen |
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Publications (1)
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| DE19616676A1 true DE19616676A1 (de) | 1997-11-06 |
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ID=7792504
Family Applications (1)
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| DE1996116676 Withdrawn DE19616676A1 (de) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Verfahren zur Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte mit Indentermethoden an spröden Werkstoffen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19616676A1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2335423A (en) * | 1998-03-20 | 1999-09-22 | Pilkington Plc | Chemically toughenable glass |
| DE19830350A1 (de) * | 1998-07-07 | 2000-01-27 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der Umformbarkeit von Werkstoffen für die Massivumformung |
| EP3391020A4 (de) * | 2015-12-09 | 2019-07-24 | Massachusetts Materials Technologies LLC | Messung von materialeigenschaften unter lokaler zugspannung durch kontaktmechanik |
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1996
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| US11378502B2 (en) | 2015-12-09 | 2022-07-05 | Massachusetts Materials Technologies Llc | Measurement of material properties under local tensile stress through contact mechanics |
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