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Benjamin Kröger – Prüfverfahren zur Vermeidung fertigungsbedingter wasserstoffinduzierter Sprödbruche an Bauteilen aus höchstfesten Stählen der Luftfahrtindustrie

In der Luftfahrt werden zur Absicherung des Fertigungsprozesses von Bauteilen mit wasserstoffarmen Cd-Überzügen (LHE-Cd) verschiedene etablierte Prüfmethoden, wie beispielsweise die Lawrence Gauge Methode (Wasserstoffpermeationsmessung) und die Verspannungsprüfung nach ASTM F-519 über 200 Stunden durchgeführt. Ein Nachteil der Lawrence Gauge Methode ist, dass diese nur für LHE-Cd qualifiziert ist. Für andere Beschichtungen wie z. B. LHE-ZnNi ist die Prüfmethode nicht zugelassen. Verspannungsprüfungen wie die Zeitstandprüfung nach ASTM F 519 war daher nach Stand der Technik die einzige mögliche Prüfmethode zur Absicherung eines Fertigungsprozesses bezüglich möglicher Wasserstoffversprödung.

Zur Absicherung von galvanischen Prozessen für sicherheitsrelevante, höchstfeste Bauteile aus Stahl (>2.000 MPa) sind in der Luftfahrt vier unabhängige Prüfmethoden notwendig. Im Rahmen eines Forschungsprojektes zum Thema LHE-ZnNi auf höchstfesten Bauteilen aus Stahl wurde eine neue Prüfmethode entwickelt, die gegenüber etablierten Prüfmethoden den wesentlichen Vorteil bietet, wasserstoffinduzierte Schädigungen in der Verspannungsprüfung zeitaufgelöst nachzuweisen. Das Messverfahren basiert darauf, dass wasserstoffinduzierte Schädigungen sich durch spezifische hochfrequente Körperschallemissionen nachweisen lassen.

Die Prüfmethode wurde unter Berücksichtigung der Norm ASTM F 519 (Zeitstandversuch über 200 Stunden bei 75 % von Fmk) entwickelt, bietet jedoch den Vorteil, dass Schädigungen des Werkstoffes auch ohne einen Bruch von Kerbzugproben innerhalb der Prüfdauer von 200 Stunden erkannt werden können. Durch die neue Prüfmethode ist es außerdem möglich an Kerbzugproben nach ASTM F 519 eine in-situ-Messung mit beliebigen Beschichtungen oder Überzügen durchzuführen. Dabei ist es möglich, dass der Schädigungsgrad nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ erfasst und ausgewertet wird. Aufgrund von Messdaten ist es daher möglich, bereits vor Ablauf der Prüfdauer von 200 Stunden zu entscheiden, ob der Beschichtungsprozess wasserstoffversprödungsfrei erfolgt ist.