Spændingsforhold
Spændingsforholdet R er kvotienten mellem minimal spænding σ_min og maksimal spænding σ_max for en svingbelastning. Det karakteriserer middeltilstanden: R = -1 betyder ren vekselbelastning, R = 0 betyder ren trækpulserende belastning. I svejste konstruktioner øger eigenspændinger det lokale R og sænker den udholdelige svingstyrke.
Fysisk-kemisk virkningsmekanisme
Ved en svingende belastning svinger spændingen periodisk mellem en øvre værdi σ_max og en nedre værdi σ_min. Spændingsforholdet R = σ_min / σ_max (med fortegn) beskriver, hvor kraftigt denne svingning ligger omkring middenspændingen. Er R negativ, skifter spændingen retning (træk-tryk-veksel). Er R nul eller positiv, forbliver spændingen i træk- eller trykområdet. Jo større R bliver, desto højere ligger middenspændingen ved samme svingbredde. Det driver væksten af udmattelsesrevner, fordi revnespidserne aflastes mindre.
Metallurgisk relevans & risici ved svejsning
Svejsesømme indeholder efter afkøling høje trækrestspændinger, som kan ligge tæt på flydegrænsen. Disse restspændinger overlejrer sig med driftsbelastningen. Derved forskydes det lokale spændingsforhold i svejsesømmen betydeligt opad. Selv om en komponent udvendigt prøves med R = -1, svinger det kritiske sømområde ofte med R ≈ 0,3 til 0,5. Det sænker udmattelsesgrænsen betydeligt. Undervurderes det sande lokale R, opstår der tidligt revner ved svejsesømovergange, især ved højstærke stål eller tykke plader.
Værkstedspraksis & handlingsanvisninger
Bestem altid spændingsforholdet ud fra den faktiske lastsekvens på komponenten, ikke ud fra idealiserede antagelser. For svejste konstruktioner uden restspændingsreduktion skal du i levetidsberegningen mindst sætte R = 0,5, selv om den udvendige last veksler. Reducer lokale trækspændingstopper ved at slibe sømovergange, kugleblæse eller TIG-efterbehandle. Sådan sænker du middenspændingen og det effektive R. Mål restspændingerne på kritiske dele røntgenografisk eller med borehulsmetoden for at bestemme det reelle R.