Коефіцієнт концентрації напружень
Коефіцієнт концентрації напружень — це відношення найвищого напруження в концентраторі до номінального напруження в незбуреному перерізі. Він показує, наскільки сильно геометрична неоднорідність підвищує напруження. Високий коефіцієнт концентрації означає високі піки напружень і, отже, підвищений ризик тріщин.
Фізико-хімічний механізм дії
На концентраторі силові лінії збираються докупи. Напруження локально різко зростає. Коефіцієнт концентрації (αK) = максимальне напруження на концентраторі / номінальне напруження. Це чисто геометричний коефіцієнт. Він залежить лише від радіуса концентратора, глибини концентратора та форми деталі, а не від матеріалу. Наприклад: вал з гострим концентратором має коефіцієнт концентрації 3 до 5, гладкий вал має коефіцієнт концентрації 1.
Металознавча значущість і ризики при зварюванні
Зварні шви створюють природні концентратори: перехід шва, кореневий концентратор, підріз, пори або шлакові включення. Високий коефіцієнт концентрації підвищує локальне напруження. Він може перевищити границю текучості. Тоді виникають мікротріщини. При в'язкому матеріалі напруження знімається пластичною деформацією. При крихкій структурі (мартенсит) деталь руйнується миттєво. Особливо небезпечні: втома та холодні тріщини.
Практика в майстерні та вказівки до дій
Зменшуй коефіцієнт концентрації на кожному концентраторі. Зашліфуй переходи шва гладко й без концентраторів. Уникай підрізів і різких змін перерізу. Перевіряй критичні місця капілярним або магнітопорошковим контролем. При змінних навантаженнях: зашліфуй перехід шва з радіусом щонайменше 2 mm. Мета: знизити коефіцієнт концентрації нижче 1,5. Це може підвищити довговічність у 3 до 10 разів.