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Institut für Struktur- und Funktionskeramik

Kantenfestigkeit

Beim Gebrauch von spröden Werkstoffen wird das Ausbrechen von Kanten häufig beobachtet. Ein Verfahren zur Prüfung von Kanten wurde von Almond und McCormick entwickelt. Als Prüfgerät dient dabei eine Zwei-Säulen Druckprüfmaschine vom Typ ET500.

Dabei wird ein Rockwell-C-Diamant in definierten Abständen (0,1-0,5mm) von der Kante mit konstanter Geschwindigkeit in die Oberfläche gedrückt. Die Last steigt an, bis es zum Bruch kommt und sich ein Splitter löst.

Die Spitzenlast wird registriert und der Abstand des Eindruckes von der Kante sowie die Splittergeometrie mikroskopisch vermessen.

Kantenprüfgerät ET500

Für die Bruchlast P einer rechtwinkeligen Kante gilt folgende empirische Beziehung:

P= P 0 + M ? d

d ist der Abstand des Eindruckes von der Kante, P 0   stellt die (hypothetische) Kantenbruchlast beim Abstand d = 0 dar. M ist die Steigung der Ausgleichsgeraden durch die Messwertepaare und wird als Kantenfestigkeit bezeichnet. Je steiler die Gerade ist, umso höher ist die Kantenfestigkeit.


Bei Vernachlässigung der Abweichung vom Ursprung ( P 0 ?0) wird


P? M ? d


und man kann die Kantenfestigkeit als Kantenbruchlast im Einheitsabstand von der Kante bezeichnen.

Abhängigkeit der Kantenfestigkeit von der kritischen Energiefreisetzungsrate
Abhängigkeit der Kantenfestigkeit vom Kantenwinkel

Die Kantenfestigkeit hängt von der kritischen Energiefreisetzungsrate und der Geometrie der Kante ab.