Relación de tensión
La relación de tensión R es el cociente entre la tensión mínima σ_min y la tensión máxima σ_max de una carga cíclica. Caracteriza el estado de tensión media: R = -1 significa carga alternada pura, R = 0 significa carga de pulsación a tracción pura. En componentes soldados, las tensiones residuales aumentan la R local y reducen la resistencia a fatiga soportable.
Mecanismo de acción fisicoquímico
En una carga cíclica, la tensión fluctúa periódicamente entre un valor superior σ_max y un valor inferior σ_min. La relación de tensión R = σ_min / σ_max (con signo) describe cuánto se desvía esta fluctuación alrededor de la tensión media. Si R es negativa, la tensión cambia de dirección (alternancia tracción-compresión). Si R es cero o positiva, la tensión permanece en el rango de tracción o compresión. Cuanto mayor sea R, mayor será la tensión media con la misma amplitud de fluctuación. Esto impulsa el crecimiento de grietas de fatiga porque las puntas de grieta se descargan menos.
Relevancia metalúrgica y riesgos en la soldadura
Las soldaduras contienen después del enfriamiento altas tensiones residuales de tracción que pueden estar cerca del límite elástico. Estas tensiones residuales se superponen con la carga de servicio. Esto desplaza la relación de tensión local en la soldadura significativamente hacia arriba. Incluso si un componente se prueba externamente con R = -1, la zona crítica de la soldadura a menudo oscila con R ≈ 0,3 a 0,5. Esto reduce considerablemente la resistencia a fatiga. Si se subestima la R local real, se producen grietas prematuras en las transiciones de la soldadura, especialmente en aceros de alta resistencia o chapas gruesas.
Práctica de taller e instrucciones de acción
Determine siempre la relación de tensión a partir de la secuencia de carga real en el componente, no a partir de supuestos idealizados. Para construcciones soldadas sin alivio de tensiones residuales, utilice al menos R = 0,5 en el cálculo de vida, incluso si la carga externa es alternada. Reduzca los picos de tensión de tracción locales esmerilando las transiciones de la soldadura, granallando o mediante tratamiento posterior TIG. Así reduce la tensión media y la R efectiva. Mida las tensiones residuales en piezas críticas mediante difracción de rayos X o el método de agujero, para determinar la R real.