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7. Sicherheitsbewertung von hybridlasergeschweißten Bauteilen
in die Spannungen umgerechnet. Die röntgenographische Methode eignet sich für die Werkstoffe, wie
z.B. Metalle oder Keramiken, die kristalline, feinkörnige Struktur besitzen, um die Strahlenbeugung für
beliebige Probenorientierung zu erzeugen.
Das Prinzip der röntgenographischen Methode ist in Bild 6.20 dargestellt. Hier wird die Richtung der
Röntgenquelle mit S, des Detektors mit D und der Normale zur Probenoberfläche mit N bezeichnet.
Der Winkel ψ wird zwischen der Normale zur Probenoberfläche und der Mittellinie definiert, die sich
zwischen dem einfallenden und beugendem Strahl befindet.
Bild 7.1: Das Prinzip der röntgenographischen Spannungsmessung nach [PRE86] mit ψ=0 (a)
und ψ=ψ (b)
Der Beugungswinkel 2θ des monochromatischen Röntgenstrahls ergibt sich aus dem Braggschen
Gesetz:
182
n λ = 2dsin
θ
(7.1)
In dieser Gleichung ist n der Beugungsrang, λ die Wellenlänge, d der Gitterebenenabstand zwischen
den Kristallebenen und θ der Beugungswinkel. Eine Änderung des Gitterebenenabstands bewirkt auch
eine entsprechende Änderung des Beugungswinkels.
Bei der Probenorientierung ψ=0 wird im Vergleich zu anderen Orientierungen ein etwas größerer
Beugungswinkel gemessen, s. Bild 6.20. Der Grund dafür ist, dass der Gitterebenenabstand in Richtung
des einfallenden Röntgenstrahls aufgrund der Poisson’schen Kontraktion am geringsten ist, die aus den
Zugeigenspannungen in Richtung der Probenoberfläche resultiert. Wird die Probe um einen Winkel ψ
gedreht, so liegt ein größerer Gitterebenenabstand in Richtung des einfallenden Röntgenstrahls vor,
wodurch sich ein kleinerer Beugungswinkel ergibt. Mit den gemessenen Beugungswinkeln für
mindestens zwei Orientierungen können die Dehnungen und daraus die gesuchten Spannungen
berechnet werden. Bei der Bestimmung der Spannungen mittels röntgenographischer Methode werden
nur die elastischen Dehnungen gemessen, da nur diese Dehnungen zu einer Veränderung des
Gitterebenenabstandes führen.
Die Ergebnisse der Eigenspannungsmessungen mittels röntgenographischer Methode sind für die
HLSV des Stahls RQT701-20I in Bild 7.2 zu sehen. Die Eigenspannungen werden in Längs- und