Omjer naprezanja
Omjer naprezanja R je kvocijent minimalnog naprezanja σ_min i maksimalnog naprezanja σ_max pri oscilirajućem opterećenju. Označava stanje srednjeg naprezanja: R = -1 znači čisto izmjenično opterećenje, R = 0 znači čisto vlačno pulsirajuće opterećenje. U zavarenim konstrukcijama zaostala naprezanja povećavaju lokalni R i smanjuju izdržljivost na osciliranje.
Fizikalno-kemijski mehanizam djelovanja
Kod oscilatornog opterećenja naprezanje periodički varira između gornje vrijednosti σ_max i donje vrijednosti σ_min. Omjer naprezanja R = σ_min / σ_max (s predznakom) opisuje koliko ta oscilacija odstupa od srednjeg naprezanja. Ako je R negativan, naprezanje mijenja smjer (vlak-tlak). Ako je R nula ili pozitivan, naprezanje ostaje u vlačnom ili tlačnom području. Što je R veći, to je srednje naprezanje više pri istoj amplitudi. To potiče rast zamornih pukotina jer se vrhovi pukotina manje rasterećuju.
Metalurška važnost i rizici pri zavarivanju
Zavareni spojevi nakon hlađenja sadrže visoka zaostala vlačna naprezanja koja mogu biti blizu granice razvlačenja. Ta zaostala naprezanja preklapaju se s radnim opterećenjem. Zbog toga se lokalni omjer naprezanja u zavarenom spoju znatno pomiče prema gore. Čak i ako se dio izvana ispituje s R = -1, kritično područje spoja često oscilira s R ≈ 0,3 do 0,5. To znatno snižava trajnu dinamičku čvrstoću. Ako se stvarni lokalni R podcijeni, dolazi do prijevremenog nastanka pukotina na prijelazima zavarenog spoja, osobito kod visokovrijednih čelika ili debelih limova.
Radionička praksa i upute za rad
Omjer naprezanja uvijek odredi iz stvarnog slijeda opterećenja na dijelu, a ne iz idealiziranih pretpostavki. Za zavarene konstrukcije bez otpuštanja zaostalih naprezanja u proračunu vijeka trajanja uzmi najmanje R = 0,5, čak i ako se vanjsko opterećenje mijenja. Smanji lokalne vrhove vlačnog naprezanja brušenjem prijelaza spoja, sačmarenjem ili TIG obradom nakon zavarivanja. Tako snižavaš srednje naprezanje i efektivni R. Na kritičnim dijelovima izmjeri zaostala naprezanja rendgenski ili metodom bušenja rupa da odrediš stvarni R.