Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung von Werkstoffdaten für die Lebensdauerabschätzung keramischer Bauteile (PDF)

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Verfahren und Vorrichtungen zur anwendungsnahen Prüfung von Proben aus keramischen Werkstoffen zur Gewinnung von Daten zur Festigkeits- und Lebensdauervorhersage entwickelt. Die anwendungsnahe Prüfung ist erforderlich, da die Festigkeitseigenschaften von keramischen Bauteilen in deutlich stärkerem Maße als bei metallischen Bauteilen von Fertigungs- und Einsatzparametern abhängen und für eine zuverlässige Vorhersage der Lebensdauer unter Betriebslast keine gesicherten Berechnungsvorschriften vorliegen, die die Einflüsse der Fertigung, der Mehrachsigkeit der Spannungen und des Risswachstums unter Betriebsbedingungen berücksichtigen. Daher erscheint die Untersuchung von einfachen Prüfkörpern, die in möglichst hohem Maße hinsichtlich Herstellung und Beanspruchung mit den späteren Bauteilen übereinstimmen, als eine aussichtsreiche Methode zur Reduzierung von aufwändigen Prototypentests und zur Gewährleistung einer zuverlässigen Vorhersage anhand der anwendungsnah gewonnenen Werkstoffparameter. Der Einsatz von keramischen Bauteilen in hydrostatischen Maschinen wurde als Zielanwendung der zu entwickelnden Verfahren und Vorrichtungen ausgewählt. Der Gestaltungsprozess wurde durch umfangreiche theoretische Studien und Analysen unterstützt und es erfolgte eine ausgiebige Erprobung durch Versuchsreihen an ausgewählten Werkstoffen.