Fachartikel

Mit Eigenspannungen leben
von Ernst P. Warnke

Die Erscheinungsformen von Eigenspannungen in Materialien und Bauteilen sind vielfältig und komplex. Einmal sind Eigenspannungen vorhanden und sie bleiben so, sind selbstbegrenzend und es passiert nichts und dann kann durch Überlagerung mit verschiedenen Ereignissen eine katastrophale Lage entstehen. Eigenspannungen können nicht gesehen werden, daher werden sie oft nicht erkannt. Im Aufsatz soll ein Einblick in die Problematik Eigenspannungen und deren Möglichkeiten zur Beherrschbarkeit bei Gussteilen gegeben werden.

Infolge Überlagerung von Eigenspannungen mit Belastungskräften gebrochenes Gussteil
Bild: Infolge Überlagerung von Eigenspannungen mit Belastungskräften gebrochenes Gussteil (Bild: BDG)

Wenn Eigenspannungen vorhanden sind, stehen sie mit sich selbst im Gleichgewicht, also ein globaler Ausgleich von Druck- und Zugspannungen. Wird dieses Gleichgewicht durch Hinzufügen von Kräften oder Temperaturen gestört, kann ein Versagen des Bauteils eintreten.

Während im allgemeinen Fall Eigenspannungen im Bauteil keine Rolle spielen, gibt es Fälle, bei denen Eigenspannungen in Strukturen gewollt sind, um höchste Belastungen zu realisieren. Wenn zum Beispiel sehr hohe Zugspannungen infolge einer Belastung auftreten, hilft ein Eigenspannungszustand im Druckbereich die hohen Zugspannungsamplituden dauerhaft zu ertragen.

Warum Eigenspannungen prinzipiell entstehen, ist geklärt. Was noch weiter erforscht werden muss, ist die genaue Vorhersage durch Simulation beziehungsweise durch Messung und der Abgleich der beiden Vorhersagen. Daher werden diese Phänomene seit langem in Forschungsarbeiten verfolgt.

Autor: Prof. E. P. Warnke, Siempelkamp Gießerei, Krefeld

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