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Werkstofftechnik 1 - Dauerbruch

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Werkstofftechnik 1

Dauerbruch

Dauerbrüche gehören zu den am häufigsten beobachteten Brucharten. Sie entstehen an Maschinen oder Bauteilen, die einer schwingenden und wiederholten Beanspruchung unterliegen. Deshalb geht dem Dauerbruch immer eine schrittweise ansteigende Werkstoffschädigung voraus. 

Dauerbruchbildung
Dauerbruchbildung

Wird ein Körper schwingend beansprucht, so kann man die Schädigungsvorgänge in drei Stadien unterteilen, die fließende Übergänge zueinander besitzen:

  1. Verfestigung
  2. Rissbildung
  3. Rissausbreitung

Bei der Verfestigung kommt es durch die Entstehung und Bewegung von Versetzungen zu einem Aufbau von Hindernissen. Da es aber zu sich ständig wiederholenden Beanspruchungen kommt, wird der Verteilung der Versetzungen mit der Zeit inhomogen. Dies hat dann zur Folge, dass sich an Oberfläche Gleitbänder mit stufenförmigen Herauspressungen und Einsenkungen entstehen. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Anrissvorstufe. Dieser Prozess der Rissbildung nimmt im Gesamtprozess zum Dauerbruch den größten zeitlichen Anteil ein. 

Diese Risskeime werden dann im Zeitverlauf von mikroskopischen zu makroskopischen Rissen im Werkstoff. Es findet eine Rissausbreitung statt. Erreicht dann die parallel verlaufenden Querschnittsminderung ihr Maximum und kann die weiterhin permanenten einwirkenden Belastung vom Restquerschnitt nicht mehr aufgenommen werden, kommt es zum Dauerbruch. 

Beim Dauerbruch finden sich zwei Bruchbereiche. Der Bereich der sich in Folge der langsamen Ausbreitung des Anrisses ergibt, ist flach und glatt. Der andere Bereich, die Restbruchfläche, ist hingegen einem Gewaltbruch sehr ähnlich und weist eine grobe, körnige und teilweise verformte Zone auf. Treten in der Dauerbelastung Ruhepausen auf, können an der anschließend betrachteten Bruchfläche Rastlinien beobachtet werden.