Quelltext der Seite Fäden, Zipfel und Folien

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<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Fäden, Zipfel und Folien</span>
__FORCETOC__
==Allgemeines==

Das [[Bauteilversagen|Versagen]] von [[Kunststoffbauteil|Bauteilen]] wird in der Regel durch mikroskopische [[Bruchentstehung|Rissbildungsprozesse]] eingeleitet. In Abhängigkeit vom Werkstoffverhalten der [[Kunststoffe]] tritt dann eine stabile [[Rissausbreitung]] auf und endet dann zumeist mit einer instabilen Rissausbreitung, die auch als ultimativer [[Brucharten|Gewaltbruch]] bezeichnet wird [1].<br>
In der nachfolgenden [[Schadensanalyse]] ist es essentiell, den Ort der [[Rissinitiierung]] und die Richtung der Rissausbreitung zu bestimmen, um Schlussfolgerungen zum Schadensverlauf und zu [[Beanspruchung]]sparametern ziehen zu können [2, 3].<br>
Mit der mikroskopischen Bewertung der entstandenen [[Bruchfläche]]n können zusätzliche Informationen über die Beanspruchungsart und -höhe sowie über den Einfluss der Temperatur und Medien, der [[Prüfgeschwindigkeit|Beanspruchungsgeschwindigkeit]], als auch über [[Alterung|Alterungseffekte]] oder auch Verarbeitungsfehler erhalten werden.

Das Hauptziel der Schadensanalyse ist dabei die Feststellung des Ortes der Rissinitiierung, des Verlaufes des [[Bruch]]es und seiner Ausbreitungsrichtung als auch der Rissausbreitungsgeschwindigkeit sowie der [[Brucharten|Bruchart]] (zäh oder spröd) und möglicher [[Sprödbruchfördernde Faktoren|bruchfördernder Einflussfaktoren]].

In der [[Schadensanalyse_VDI_Richtlinie_3822|VDI-Richtlinie VDI 3822 Blatt 2.1.4]] [3] wurden die auf Kunststoffbruchflächen erkennbaren typischen [[Brucharten|Merkmale]] zusammengefasst und erläutert, wobei aber nur einige spezifische Bruchflächenmerkmale Aufschluss über die Rissausbreitungsrichtung und den Ort der Rissinitiierung geben können. Diese sind die sogenannten [[Bruchparabeln|Bruchparabeln oder -hyperbeln]], auch als U- oder V-Rampe bekannt, und die [[Rampen, Schollen und Stufen|Rampen, Schollen oder Stufen]], die als synonyme Begriffe genutzt werden [2–5].

==Fäden, Zipfel und Folien==

Fäden, Zipfel und Folien werden nur bei duktilem Werkstoffverhalten beobachtet und sind die Folge starker lokaler [[Deformation#Plastische Deformation|plastischer Verformungen]], die auf der Bruchfläche zumeist in Kombination mit Bruchparabeln als auch Rampen, Schollen oder Stufen auftreten. Diese sekundären Bruchmerkmale lassen normalerweise keine Aussagen zum Ort der Rissinitiierung und zur Rissausbreitungsrichtung zu und werden in der VDI-Richtlinie VDI 3822 mit den Symbolen in '''Bild 1''' charakterisiert [3].

[[Datei:Faeden_Zipfel_Folien1.JPG|500px]]
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|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''': 
|width="600px"|Symbolische Bruchflächenmerkmale für (a) Zipfel, (b) Folie und (c) Fäden nach [3]
|}

Zipfel, die speziell an den Rändern von Rampen infolge von [[Deformation#Plastische_Deformation|plastischen Deformationen]] auftreten, sind dreidimensionale lokale wulstartige Verformungen ('''Bild 1a'''). Diese sind deutlich dicker und kompakter als z. B. Fäden oder Folien und das Ende zeigt in der Regel gegen die Richtung der Hauptzugbeanspruchung ('''Bild 2a'''). Zipfel werden oftmals symmetrisch an den Rampenrändern registriert.

[[Datei:Faeden_Zipfel_Folien2.JPG|500px]]
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|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 2''': 
|width="600px"|Bruchflächenmerkmal Zipfel und Folien bei duktilem Werkstoffverhalten für (a) Polyethylen ([[Kurzzeichen]]: PE) Zipfel bei T = –20 °C und (b) Folien für Polyethylen bei 23 °C nach [3]
|}

Folien sind lokale zweidimensionale Verformungen ('''Bild 1b'''), die durch biaxiale Verstreckungsvorgänge entstehen können. Ihre Dicke ist dabei wesentlich geringer als die anderen Abmessungen, weshalb die Folien umschlagen und knicken können ('''Bild 2b'''). Fäden ('''Bild 1c''') sind eindimensionale plastische Deformation infolge Fibrillierungsprozessen und sind in der Regel sehr gut auf der Bruchoberfläche zu erkennen ('''Bild 3'''). Oftmals dienen die Folien als Ausgangspunkt für abzweigende Fadenstrukturen ('''Bild 3b''').<br>
Aufgrund der Lokalisierung von Zipfeln, Folien und Fäden kann man diese Bruchflächeneffekte als sekundäre Bruchflächenmerkmale auffassen, die nur bedingte Aussagen zulassen. Aus den Bruchmerkmalen Fäden, Zipfel und Folien ergeben sich somit keine signifikanten Informationen zum Ort der Rissinitiierung und eher selten Aussagen zur Rissausbreitungsrichtung.

[[Datei:Faeden_Zipfel_Folien3.JPG|500px]]
{| 
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 3''': 
|width="600px"|Bruchflächenmerkmal Fäden bei duktilem Werkstoffverhalten für (a) Polyethylen bei 23 °C im kerbnahem Bereich und (b) Polyethylen bei T = 23 °C und [[Schlagbeanspruchung_Kunststoffe|schlagartiger Beanspruchung]] [3]
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'''Literaturhinweise'''

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|[1]
|[[Grellmann,_Wolfgang|Grellmann, W.]]: Beurteilung der Zähigkeitseigenschaften von Polymerwerkstoffen durch bruchmechanische Kennwerte. Habilitation (1986), Technische Hochschule Merseburg, Wiss. Zeitschrift TH Merseburg 28 (1986), H 6, S. 787–788 ([http://web.hs-merseburg.de/~amk/files/veroeffentlichungen/Habil_Grellmann_Inhaltsverzeichnis.pdf Inhaltsverzeichnis], [http://web.hs-merseburg.de/~amk/files/veroeffentlichungen/Habil_Grellmann_Kurzfassung.pdf Kurzfassung])
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|[2]
|Kotter, I., Grellmann, W.: Die Fraktografie als Hilfsmittel in der Schadensanalyse an Kunststoffprodukten. 24. Internationale Fachtagung Technomer an der Technischen Universität Chemnitz, (2015), Tagungsband V 8.6
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|[3]
|VDI 3822 Blatt 2.1.4: Schadensanalyse – Schäden an thermoplastischen Kunststoffprodukten durch mechanische Beanspruchung (2012)
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|[4]
|[[Ehrenstein,_Gottfried_W.|Ehrenstein, G. W.]]: Schadensanalyse an Kunststoff-Formteilen. VDI-Verlag Düsseldorf, (1981), (ISBN 3-18-404068-2; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter D 3)
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|[5]
|Ehrenstein, G. W., Engel, K., Klingele, H., Schaper, H.: Scanning Electron Microscopy of Plastics Failure / REM von Kunststoffschäden. Carl Hanser Verlag, München (2011), (ISBN 978-3-446-42242-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter D 5)
|}


[[Kategorie:Schadensanalyse_Bauteilversagen]]