Eigenspannung
Eigenspannungen sind mechanische Spannungen, die ohne äußere Kräfte in einem Körper herrschen und sich demnach im Gleichgewicht befinden müssen. Sie können durch plastische Verformungen oder auch unterschiedliche Wärmeausdehnungen innerhalb eines Objektes verursacht werden. Mit den Eigenspannungen eng verbunden sind auch Verformungen (z.B. Verzug beim Schweißen).
Einteilung der Eigenspannungen
- Eigenspannungen 1. Art (makroskopisch)
- Eigenspannungen 2. Art (über mehrere Kristalle wirkend)
- Eigenspannungen 3. Art (innerhalb eines Kristalls)
Ursachen von Eigenspannungen
Eigenspannungen sind immer auf plastische Verformungen zurückzuführen. Diese können mechanisch (z.B. Hämmern, Recken, Biegen) oder thermisch (Schweißen, Gießen) verursacht sein.
Messung von Eigenspannungen
Die Messung von Eigenspannungen kann zerstörungsfrei oder zerstörend erfolgen. Bei der zerstörenden Messung (Sägeschnittverfahren, Bohrlochmethode, Ringkernmethode) wird die elastische Rückfederung aufgrund des gestörten Gleichgewichts erfasst und ausgewertet. Bei der zerstörungsfreien Methode (z.B. Röntgenografische Eigenspannungsmessung) wird die Verspannung des Metallgitters infolge der herrschenden Spannung ermittelt. Dieses Verfahren ist zunächst nur auf sehr oberflächennahe Bereiche begrenzt, bei Stahl liegt die Informationstiefe im Bereich einiger µm. Durch verformungsfreies Abtragen dünner Schichten und geeignetes Rückrechnen der dabei ausgelösten Spannungen können jedoch auch Eigenspannungs-Tiefenverläufe ermittelt werden.
Energiereichere Verfahren (Eigenspannungsmessung mittels Neutronen) erlauben größere Eindringtiefen.
Auswirkungen von Eigenspannungen
Vor allem die Zugeigenspannungen an der Oberfläche wirken sich negativ auf die Dauerfestigkeit eines Bauteils aus. Im Gegensatz dazu werden Oberflächen oft kugelgestrahlt, um Druckeigenspannungen zu induzieren, die sich günstig auf die Lebensdauer auswirken.