Experterna: Notcheffekten

F: Vad är ”notcheffekten” och vad har den för påverkan på skruvar?

S: En notch (skåra) är i grund och botten varje förändring i tvärsnittet av en komponent. Det kan uppstå från borrhål, spår eller tvärsnittsvariationer. Notchar medför ojämn spänningsfördelning och skapar spänningstoppar – detta kallas notch­effekten. Notcheffekten minskar belastningskapaciteten, vilket gör den till en viktig parameter när komponenters eller konstruktioners mekaniska styrka ska beräknas. Effekten uppstår i synnerhet när komponenten utsätts för dragspänning, kompressionsspänning, böjspänning, skjuvspänning eller torsionsspänning. Notcheffekten – eller spänningstopparna – kan leda till skruvbrott, så vanligtvis anses effekten vara negativ. En lösning är att se till att komponenten är tillräckligt stor.

Men alla notchar är inte av ondo. De kan utformas så att komponenten stärks, exempelvis genom deformationshårdnande längst ner på gängan, eller för att skapa en förutbestämd brottgräns.
Skruvar som utsätts för dragspänning har lokala spänningstoppar på grund av notcheffekterna. Dragbrottspänningen kan, särskilt om materialet är tänjbart, vara upp till 20 procent högre än med onotchade rundstänger eftersom tvärkontraktionen då förhindras.

Notcheffekten på den fria gänglängden är inte lika stor som i gängsläppningen eller på den första belastade gängan eftersom notcheffekten minskar vid sammanlänkade gängor. En skruv kan gå sönder i den fria gänglängden under dragspänning, vilket uppfyller konstruktionsprincipen att en skruv ska gå sönder där. Normalt sett blir gängorna plastiskt deformerade ganska tidigt, vilket gör att man kan upptäcka brottet i tid.
Förutom dragspänning utsätts skruvarna vanligen även för upprepad belastning, vilket är viktigt för deras belastningskapacitet. Notcharna genererar hög notchspänning, vilket är anledningen till att skruvar inte kan överföra vibrationsbelastning. Det kan till och med leda till utmattningsbrott på skruven.