Współczynnik kształtu
Współczynnik kształtu to stosunek najwyższego naprężenia przy karbie do naprężenia nominalnego w niezakłóconym przekroju. Pokazuje, jak bardzo geometryczne zaburzenie zwiększa naprężenie. Wysoki współczynnik kształtu oznacza wysokie spiętrzenia naprężeń, a tym samym zwiększone ryzyko pęknięć.
Fizykochemiczny mechanizm działania
W karbie linie sił zagęszczają się. Naprężenie lokalnie mocno rośnie. Współczynnik kształtu (αK) = maksymalne naprężenie w karbie / naprężenie nominalne. To czysta liczba geometryczna. Zależy tylko od promienia karbu, głębokości karbu i kształtu elementu, nie od materiału. Przykład: ostro nakarbowany wał ma współczynnik kształtu 3 do 5, gładki wał ma współczynnik kształtu 1.
Znaczenie metalurgiczne i zagrożenia przy spawaniu
Spoiny tworzą naturalne karbu: przejście spoiny, karb pierwiastka, karb wtopienia, pory lub wtrącenia żużla. Wysoki współczynnik kształtu zwiększa naprężenie lokalne. Może przekroczyć granicę plastyczności. Wtedy powstają mikropęknięcia. Przy materiale ciągliwym naprężenie rozładowuje się przez płynięcie. Przy strukturze kruchej (martenzyt) element pęka natychmiast. Szczególnie niebezpieczne: zmęczenie i pęknięcia zimne.
Praktyka warsztatowa i zalecenia
Redukuj współczynnik kształtu na każdym karbie. Przeszlifuj przejścia spoiny gładko i bez karbów. Unikaj karbów wtopienia i gwałtownych zmian przekroju. Sprawdzaj krytyczne miejsca badaniem penetracyjnym lub magnetyczno-proszkowym. Przy obciążeniu zmiennym: przejście spoiny przeszlifuj z promieniem co najmniej 2 mm. Cel: zbić współczynnik kształtu poniżej 1,5. To może zwiększyć trwałość o czynnik 3 do 10.