Fraktographie ist eine Technik zur Untersuchung von Bruchoberflächen, die in der Werkstoffwissenschaft und Materialprüfung eingesetzt wird. Sie ermöglicht die Analyse und Charakterisierung von Bruchstellen in verschiedenen Materialien, insbesondere Metallen und Kunststoffen. Die Fraktographie ist hilfreich, um die Ursachen von Brüchen, Rissbildungen und Versagen in Bauteilen oder Werkstoffen zu verstehen. Hier sind die zugehörigen Brucharten und deren Erklärungen:
Spröder Bruch:
- Ein spröder Bruch tritt in Materialien auf, die wenig bis gar keine plastische Verformung zeigen, bevor sie versagen.
- Die Bruchoberfläche ist glatt, glänzend und weist in der Regel keine sichtbaren Dehnungsrisse auf.
- Charakteristische Merkmale sind scharfe Ränder und Bruchspuren, die im 90-Grad-Winkel zur Hauptbelastungsrichtung verlaufen.
- Beispiele für Materialien, die spröde brechen, sind Glas, Keramik und einige Metalle bei niedrigen Temperaturen.
Duktiler Bruch:
- Ein duktiler Bruch tritt in Materialien auf, die vor dem Bruch eine deutliche plastische Verformung zeigen.
- Die Bruchoberfläche ist rau und zeigt eine ausgeprägte Verformung der Materialstruktur.
- Es können Dehnungsrisse und Halsbildungen auf der Bruchoberfläche sichtbar sein.
- Duktile Brüche treten oft in Metallen wie Stahl und Aluminium auf.
Ermüdungsbruch:
- Ein Ermüdungsbruch entsteht durch wiederholte zyklische Belastung und ist typisch für Materialien, die unter Wechselbeanspruchung stehen, wie Metalle in sich bewegenden Bauteilen.
- Die Bruchoberfläche zeigt charakteristische Merkmale wie Muschelstrukturen und Querstreifen, die als Ermüdungsrissmarken bezeichnet werden.
- Ermüdungsbrüche können spröd oder duktil sein, abhängig von den Material- und Belastungsbedingungen.
Scherbruch:
- Ein Scherbruch tritt auf, wenn Material in einer Scherbelastung versagt, bei der die Kräfte in horizontaler Richtung wirken und die Materialschichten parallel zueinander verschoben werden.
- Die Bruchoberfläche zeigt ein schräges, schachbrettartiges Muster mit deutlichen Scherlippen.
- Scherbrüche treten oft in Materialien auf, die unter Scherbeanspruchung stehen, wie in Schweißverbindungen oder Schubverbindungen.
Die Fraktographie ist eine nützliche Methode, um die Art des Bruchs zu identifizieren und Rückschlüsse auf die Ursachen des Versagens eines Materials oder Bauteils zu ziehen. Sie kann bei der Qualitätskontrolle, Materialentwicklung und Schadensanalyse eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass Bauteile den erforderlichen Anforderungen gerecht werden und Bruchprobleme vermieden werden.