CTOD (Rissspitzenaufweitung) Prüfung

Die CTOD Prüfung (engl. Crack Tip Opening Displacement) bestimmt den Widerstand eines Werkstoffes gegen Risswachstum. Die CTOD Prüfung wird auf Werkstoffen verwendet, in der plastische Verformung vor dem Riss eintritt, welche die Öffnung der Rissspitze verursacht. Eine präzise Meßtechnik der resultierenden Rissspitzenaufweitung ist bei dieser Prüfung erforderlich.

Bei der CTOD Prüfung sind alle Proben proportional. Wird die Dicke der Probe als 'A' notiert, wird die Länge eines quadratischen Querschnitts als 'A' und die Länge eines rechteckigen Querschnitts als '2A' bezeichnet, mit einer Standardlänge von '4.6A'.

Um eine Probe auf die CTOD Prüfung zu vorbereiten, muss man eine Kerbe in der Mitte der Probe bearbeiten und einen Ermüdungsriss sorgfältig am Kerbfuß einleiten. Der Riss muss ausreichend lang sein, d.h. länger als die plastisch verformte Zonen, die durch den Bearbeitungsprozess verursacht werden.

Die Prüfung selbst wird auf folgende Weise durchgeführt: Die Probe wird auf zwei Auflagen positioniert. Sie wird danach in der Mitte mit einem Prüfstempel belastet (Drei-Punkt-Biege). Die Rissspitzenaufweitung wird dann genau gemessen. Zu diesem Zweck werden Dehnungssensoren verwendet. Die Dehnungssensoren werden zwischen zwei Auflagen mit Schneidkanten an der Rissöffnung präzis gestellt.

Der Zusammenhang zwischen der Rissspitzenaufweitung und der Belastung wird aufgezeichnet. TIm Allgemeinen kann das Bruchverhalten in drei Kategorien unterteilt werden: Sprödbruch, "pop-in" und duktil. Die erste Kurve zeigt einen Sprödbruch mit wenig oder keine plastische Verformung. Die zweite Kurve zeigt das sogenannte "Pop-In." Dies passiert, wenn der Riss spröd anfängt, aber durch einen zähigeren und duktileren Werkstoff gestoppt wird. Dieses Verhalten kann sich vielmals wiederholen, was die Kurve ein zackiges Aussehen verleiht. Die dritte Kurve zeigt ein ganz plastisches oder duktiles Verhalten.

Es ist sehr wichtig, dass man die Kerbe im Werkstoff richtig auffindet. Ein falsch positionierter Ermüdungsriss würde die falsche Zone beproben und die Ergebnisse der Prüfung annullieren.

Um die nötige Genauigkeit bei der Kerbstellung zu leisten, müssen Proben oft poliert, geätzt und metallurgisch untersucht werden. Diese Techniken mögen auch nach der Prüfung nochmal als weitere Bestätigung der Gültigkeit der Prüfung verwendet werden.

Ein niedriger Belastungsbereich ist üblich bei der Durchführung von Prüfungen zur Ermüdungsrissausbreitung . Wenn man eine hohe Belastung einsetzt, um das Verfahren zu beschleunigen, kann ein großer Bereich der plastischen Verformung vor dem Ermüdungsriss entwickeln, was die Testergebnisse annulliert.

Eine Untersuchung der Oberfläche der Probe ist wichtig, um den Erfolg oder Misserfolg der Prüfung festzustellen. Die Risslänge selbst wird dabei genaulich gemessen. Wenn die Risslänge nicht innerhalb der festgeschriebenen Grenzen liegt, wäre die Prüfung ungültig gemacht. Wenn der Riss nicht in einer einzigen Ebene ist, nicht winkelig zur Kerbe ist, oder nicht im richtigen Bereich liegt, wären die Testergebnisse ungültig.