Hệ số hình dạng
Hệ số hình dạng là tỷ số giữa ứng suất cao nhất tại một rãnh và ứng suất danh nghĩa trên mặt cắt không bị gián đoạn. Nó cho thấy mức độ gia tăng ứng suất do một khuyết tật hình học. Hệ số hình dạng cao nghĩa là ứng suất đỉnh cao và do đó nguy cơ nứt tăng.
Cơ chế tác động lý hóa
Tại một rãnh, các đường lực dồn lại. Ứng suất tăng mạnh cục bộ. Hệ số tập trung ứng suất (αK) = ứng suất lớn nhất tại rãnh / ứng suất danh nghĩa. Nó là một số thuần hình học. Nó chỉ phụ thuộc vào bán kính rãnh, chiều sâu rãnh và hình dạng chi tiết, không phụ thuộc vào vật liệu. Ví dụ: Một trục có rãnh nhọn có hệ số tập trung ứng suất 3 đến 5, một trục nhẵn có hệ số tập trung ứng suất 1.
Ý nghĩa luyện kim & Rủi ro khi hàn
Mối hàn tạo ra các rãnh tự nhiên: chân mối hàn, rãnh chân, rãnh khuyết, lỗ khí hoặc xỉ. Hệ số tập trung ứng suất cao làm tăng ứng suất cục bộ. Nó có thể vượt quá giới hạn chảy. Sau đó hình thành vết nứt nhỏ. Với vật liệu dẻo, ứng suất giảm do biến dạng. Với tổ chức giòn (martensite), chi tiết bị nứt ngay lập tức. Đặc biệt nguy hiểm: mỏi và nứt nguội.
Thực hành xưởng & Hướng dẫn hành động
Giảm hệ số tập trung ứng suất tại mỗi rãnh. Mài nhẵn chân mối hàn và không có rãnh. Tránh rãnh khuyết và thay đổi tiết diện đột ngột. Kiểm tra các vị trí tới hạn bằng kiểm tra thẩm thấu hoặc kiểm tra hạt từ. Khi chịu tải trọng chu kỳ: mài chân mối hàn với bán kính ít nhất 2 mm. Mục tiêu: giảm hệ số tập trung ứng suất xuống dưới 1,5. Điều này có thể tăng tuổi thọ lên hệ số 3 đến 10.