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TEIL II
Wenn Metallrahmen brechen, so kann man für
gewöhnlich die Anzeichen für diese Duktilität in Form
von verbogenem, gestauchten oder gefalteten Metall
erkennen.
Inzwischen ist es schon fast Standard, dass der
Hauptrahmen aus Metall und die Gabel aus Carbon
gefertigt sind. Beachten Sie hierzu auch den
nachfolgenden Abschnitt über Verbundwerkstoe “101”.
Die relative Dehnbarkeit von Metall und die mangelnde
Dehnbarkeit von Carbon haben in einem Unfallszenario
zur Folge, dass das Metall sich verbiegt oder gestaucht
wird - Carbon hingegen nicht. Wenn die Belastung
unterhalb eines bestimmten Grenzwertes bleibt, nimmt
die Carbongabel keinen Schaden, selbst wenn der
Rahmen beschädigt ist. Oberhalb dieses Grenzwertes
bricht die Carbongabel komplett.
Ermüdung von Metall 101
Der allgemeine Menschenverstand lehrt uns, dass nichts,
was in Gebrauch ist, für immer hält. Je häuger Sie etwas
verwenden und je stärker Sie es beanspruchen, desto
kürzer ist auch die Lebensdauer.
Unter Materialermüdung versteht man die Anhäufung
von Beschädigungen eines Werkstos durch wiederholte
Belastung. Damit das Material ermüdet, bedarf es einer
ausreichend großen Belastung. Ein einfaches, häug
genanntes Beispiel hierfür ist die Büroklammer, die so
oft vor- und zurückgebogen wird, bis sie bricht. Diese
simple Denition hilft Ihnen dabei zu erkennen, dass
Materialermüdung nichts mit Zeit oder Alter zu tun
hat. Ein Rad, das in der Garage steht, ermüdet nicht.
Materialermüdung erfolgt nur bei Verwendung.
Über welche Art von “Schaden” reden wir nun?
Mikroskopisch betrachtet, bildet sich ein Riss in einem
hochbelasteten Bereich. Wenn die Belastung immer
wieder einwirkt, wird der Riss größer. Irgendwann
wird der Riss mit dem bloßen Auge erkennbar sein.
Schließlich wird die Belastung so groß, dass das Material
zu schwach ist, der Belastung standhalten zu können,
die sie ohne Riss hätte aushalten können. Spätestens an
diesem Punkt angelangt, kann es zu einem kompletten
und sofortigen Versagen des Materials kommen.
Es ist jedoch auch möglich, Teile zu konstruieren, die so
stabil sind, dass die Lebensdauer quasi unendlich ist.
Dies erfordert zum einen viel Material und bedeutet
andererseits ein hohes Gewicht. Jedes Material, das
zugleich leicht und stabil sein soll, hat eine begrenzte
Lebensdauer. Flugzeuge, Rennwagen, Motorräder:
sie alle verfügen über Bauteile mit beschränkter
Lebensdauer. Wenn Sie ein Rad konstruieren wollten,
das eine unbegrenzte Lebensdauer hat, dann würde
es weitaus mehr wiegen als alle Räder, die heutzutage
verkauft werden. Also müssen wir kompromissbereit
sein: die wundervollen und federleichten Eigenschaften,
die wir wollen, erfordern, dass wir uns auf das Material
näher eingehen.
In den meisten Fällen bedeutet ein Ermüdungsriss
noch keinen Defekt. Es ist ein Anzeichen dafür, dass das
Bauteil abgenutzt bzw. am Ende seiner Lebensdauer
angekommen ist. Wenn z. B. Ihre Autoreifen so weit
abgefahren sind, dass die Prolblöcke Kontakt mit der
Fahrbahn haben, dann sind Ihre Reifen noch lange nicht
defekt. Diese Reifen sind lediglich abgefahren und die
Prolblöcke deuten auf einen Wechsel hin. Wenn ein
Metallbauteil einen Ermüdungsriss aufweist, dann ist es
abgenutzt. Der Riss sagt: “Zeit für einen Austausch.
SO SIEHT EINE
VERBOGENE
METALLGABEL AUS.
SO SIEHT EINE
KOMPLETT
GEBROCHENE
CARBONGABEL AUS.
FIGURE A
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