Was ist ein Kriechversuch?

Ein Kriechversuch, manchmal auch Spannungsrelaxationsversuch genannt, wird verwendet, um das Ausmaß der Verformung zu bestimmen, das ein Material im Laufe der Zeit erfährt, während es unter einer kontinuierlichen Zug- oder Druckbelastung bei konstanter Temperatur steht. Kriechversuche sind grundlegend für Materialien, die bestimmten Betriebstemperaturen unter Last standhalten müssen. Bei Materialien wie Metallen oder Legierungen ändern sich die Materialeigenschaften bei höheren oder niedrigeren Temperaturen erheblich. Durch die Untersuchung der Ergebnisse eines Kriechversuchs können Ingenieure die erwartete Verformung eines Materials bestimmen und Ausfälle bei der Konstruktion neuer Systeme für unterschiedliche Umgebungsbedingungen vermeiden. Kriechversuche werden häufig an den folgenden Komponenten und Materialien durchgeführt:

Wie führt man einen Kriechversuch durch?

Um die Kriecheigenschaften zu bestimmen, wird ein Material über einen längeren Zeitraum einer konstanten Zug- oder Druckbelastung bei konstanter erhöhter Temperatur ausgesetzt. Während der Prüfung wird die Verformung des Materials in bestimmten Zeitintervallen aufgezeichnet und die Gesamtdaten werden in einem Kriech-Zeit-Diagramm dargestellt. Die Steigung an jedem Punkt dieser Kurve wird als Kriechgeschwindigkeit bezeichnet, wobei die Einheiten in in/in/hr oder Prozent(%) Dehnung/hr ausgedrückt werden. Die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur während eines Kriechversuchs ist aufgrund der möglichen Wärmeausdehnung oder -schrumpfung des Materials von entscheidender Bedeutung.

Drei Phasen der Kriechprüfung 

Proben durchlaufen während eines Kriechversuchs drei verschiedene Phasen. Die erste Phase ist das primäre Kriechen, bei dem die Kriechgeschwindigkeit zunächst schnell ansteigt, sich dann verlangsamt und abnimmt. Die zweite Phase ist die, in der die Kriechgeschwindigkeit relativ gleichmäßig bleibt. Während der tertiären Phase, in der die Probe voraussichtlich ihren Bruchpunkt erreicht, ist die Kriechgeschwindigkeit viel steiler als in der sekundären Phase, was zum Versagen der Probe führt. Wenn ein Versagen auftritt, wird die Zeit bis zum Bruch aufgezeichnet. Wenn eine Probe innerhalb des Kriechversuchszeitraums nicht bricht, kann die Kriecherholung gemessen werden.

Einige Beispiele für Normen, die Kriechversuche erfordern, sind ASTM E139, ASTM D2290, ASTM D2291 und ASTM D2294. Für weitere Einzelheiten zu den Prüfverfahren beachten Sie bitte diese Normen.  

Wie bestimmt man die Spannungsrelaxation?

Um die Spannungsrelaxation eines Materials zu bestimmen, wird die Probe um einen bestimmten Betrag verformt und die Abnahme der Spannung wird über einen längeren Zeitraum bei konstanter erhöhter Temperatur aufgezeichnet. Die Spannungsrelaxationsrate ist die Steigung der Kurve an jedem Punkt.