Razão de tensão
A razão de tensões R é o quociente entre a tensão mínima σ_min e a tensão máxima σ_max de uma carga cíclica. Ela caracteriza o estado de tensão média: R = -1 significa carga alternada pura, R = 0 significa carga pulsante de tração pura. Em componentes soldados, as tensões residuais aumentam o R local e reduzem a resistência à fadiga suportável.
Mecanismo físico-químico de ação
Sob carga cíclica, a tensão oscila periodicamente entre um valor superior σ_max e um valor inferior σ_min. A razão de tensão R = σ_min / σ_max (com sinal) descreve o quanto essa oscilação está em torno da tensão média. Se R é negativo, a tensão muda de direção (alternância tração-compressão). Se R é zero ou positivo, a tensão permanece na faixa de tração ou compressão. Quanto maior R, maior a tensão média para a mesma amplitude. Isso acelera o crescimento de trincas de fadiga, pois as pontas das trincas são menos aliviadas.
Relevância metalúrgica e riscos na soldagem
Após o resfriamento, as soldas contêm altas tensões residuais de tração, que podem estar próximas do limite de escoamento. Essas tensões residuais se sobrepõem à carga de serviço. Isso desloca a razão de tensão local na solda para valores significativamente mais altos. Mesmo que um componente seja testado externamente com R = -1, a região crítica da solda frequentemente oscila com R ≈ 0,3 a 0,5. Isso reduz consideravelmente a resistência à fadiga. Se a verdadeira R local for subestimada, ocorrem trincas prematuras nas transições da solda, especialmente em aços de alta resistência ou chapas grossas.
Prática de oficina e instruções de ação
Sempre determine a razão de tensão a partir da sequência de carga real no componente, não de suposições idealizadas. Para construções soldadas sem alívio de tensões residuais, use pelo menos R = 0,5 no cálculo de vida, mesmo que a carga externa seja alternada. Reduza os picos locais de tensão de tração esmerilhando as transições da solda, jateando com esferas ou aplicando tratamento TIG. Isso reduz a tensão média e a R efetiva. Em peças críticas, meça as tensões residuais por difração de raios X ou pelo método do furo cego para determinar a R real.