an einer gegossenen Aluminium-Fahrradkurbel;
hell: Gewalt- bzw. Sprödbruch
In der Bruchfläche sind die Zonen des Bruches zu erkennen: links ein schon länger bestehender Anriss (dunkel); zur Mitte hin der Bereich des unter Wechselbelastung fortschreitenden Ermüdungsbruches mit Rastlinien, von rechts eine weitere Ermüdungsbruchzone, dazwischen die schmale Gewaltbruchzone
Als Schwingbruch[1], Schwingungsbruch oder umgangssprachlich Dauer- oder Ermüdungsbruch, bezeichnet man den Bruch unter Lastwechselbeanspruchung. Die meisten Brüche im Maschinenbau lassen sich hierauf zurückführen.
Die Ermüdung des Bauteils, an dessen Ende sein Versagen oder sein Bruch steht, hängt vor allem ab von der Dauer und der Intensität der wechselnden Belastung: je höher die Frequenz und je größer die Amplitude der Schwingung, desto früher der Schwingbruch. Qualitativ lässt sich die Höhe der Belastung ableiten aus dem Verhältnis der Schwingbruchfläche zur Restgewaltbruchfläche: je größer die Restgewaltbruchfläche, desto höher war die auf den Werkstoff einwirkende Nennspannung.
Im Unterschied zum Gewaltbruch wirken auf den Werkstoff Spannungen bedingt durch schwellende oder schwingende Belastung ein, die unterhalb der Streckgrenze, also im elastischen Bereich, liegen.
Unter solchen Wechselbeanspruchungen lassen sich bei einer ausreichenden Zahl von Lastwechseln Veränderungen in der Mikrostruktur des Werkstoffes feststellen, die ein Indiz für die Ermüdung sind:
- Sichtbares Kennzeichen für einen Ermüdungsbruch sind Rastlinien auf der Bruchfläche aufgrund intermittierenden Risswachstums.
- Das mikroskopische Gegenstück dazu sind sehr fein strukturierte Furchen, die als Schwingstreifen bezeichnet werden. Nach der Theorie lässt sich anhand des Abstandes zweier Schwingstreifen ein Lastwechselzyklus bestimmen, dies ist aber in der Praxis nur sehr selten möglich, da z. B. keine vollständig gleiche Schwingungsbelastung vorliegt. Schwingstreifen sind ein fast sicheres Indiz für eine zyklische Beanspruchung, dürfen jedoch nicht mit dem Bruch eines perlitischen Gefüges verwechselt werden.
Meist reichen Rastlinien sowie die Art des Bruchverlaufes aus, um einen Schwingbruch nachzuweisen.
- ↑ gemäß VDI-Richtlinie 3822