Beispiele für die Schadensanalyse

Der Angriff eines aggressiven Mediums auf einen Kunststoff kann chemische und/oder physikalische Veränderungen im Werkstoff bewirken. Eine Werkstoffgruppe, die besonders zur Versprödung und Spannungsrissbildung neigt, sind die amorphen thermoplastischen Kunststoffe, wie z.B. Polycarbonat, Polystyren oder Polymethylmethacrylat.

Treten in Bauteilen aus diesen Werkstoffen innere oder äußere Spannungen auf (Eigenspannungen bzw. Spannungen infolge der Wirkung von äußeren Kräften oder Momenten), dann kann unter Wirkung eines für den Werkstoff aggressiven Mediums Rissbildung bis hin zum katastrophalen Versagen des Bauteils auftreten, auch wenn die Belastung im unterkritischen Bereich liegt.

Zur Ermittlung der Lage der Bindenaht und des verarbeitungsbedingten inneren Spannungszustandes spritzgegossener transparenter Bauteile aus thermoplastischen Kunststoffen werden polarisationsoptische Untersuchungen angewandt.

Hierzu werden die transparenten Formteile im linear polarisierten Durchlicht betrachtet. Es ergibt sich ein Bild, das farbige Isochromaten und schwarze Isoklinen enthält. Die Farbsättigung sowie die Anzahl und Abstände der Isochromaten geben Aufschluss über die Höhe der Bauteilanisotropie, den Gradienten dieser Anisotropie, den Fließweg einer Polymerschmelze und deren Abkühlregime sowie über die im Bauteil vorherrschenden Eigenspannungen. Es können aber auch Aussagen zur Verarbeitungsqualität getroffen werden.

Teilkristalline thermoplastische Werkstoffe, die in verschiedenen Strukturen kristallisieren, bilden optisch unterschiedlich erscheinende Sphärolithe aus. Sie lassen sich mit Hilfe polarisationsmikroskopischer Untersuchungen hinsichtlich der Kristallmodifikation unterscheiden.

Polypropylen bildet z.B. α- und β-Sphärolithe aus. Beide Modifikationen unterscheiden sich in der Schmelz- und Kristallisationstemperatur sowie im Zähigkeitsverhalten. Die α-Sphärolite haben eine monokline Kristallstruktur und die Zähigkeit dieses Werkstoffes ist vergleichsweise niedrig. Die β-Sphärolithe verfügen über eine hexagonale Kristallstruktur.

Die Bruchflächenanalyse lässt erste Rückschlüsse auf die Versagensart und die Bedingungen zu, unter denen das Versagen eingetreten ist. Bereits mit dem bloßen Auge oder mit Hilfe eines Mikroskops kann zwischen einem Sprödbruch und einem Zähbruch unterschieden werden.

Weiterhin lässt sich ermitteln, ob das schadhafte Bauteil statisch, schlagartig oder zyklisch (z.B. schwingend) beansprucht wurde.