Pomer napätí
Pomer napätí R je podiel minimálneho napätia σ_min a maximálneho napätia σ_max pri kmitavom zaťažení. Charakterizuje stav stredného napätia: R = -1 znamená čisto striedavé zaťaženie, R = 0 znamená čisto ťahové pulzujúce zaťaženie. V zváraných konštrukciách zvyškové napätia zvyšujú lokálne R a znižujú únosnosť proti kmitaniu.
Fyzikálno-chemický mechanizmus účinku
Pri kmitavom zaťažení napätie periodicky kolíše medzi hornou hodnotou σ_max a dolnou hodnotou σ_min. Napäťový pomer R = σ_min / σ_max (so znamienkom) opisuje, ako silno táto oscilácia leží okolo stredného napätia. Ak je R negatívne, napätie mení smer (ťah-tlak). Ak je R nula alebo kladné, napätie zostáva v ťahovej alebo tlakovej oblasti. Čím väčšie R, tým vyššie je stredné napätie pri rovnakej amplitúde. To podporuje rast únavových trhlín, pretože hroty trhlín sú menej odľahčované.
Metalurgický význam a riziká pri zváraní
Zváracie švy obsahujú po ochladení vysoké zvyškové ťahové napätia, ktoré môžu byť blízko medze klzu. Tieto zvyškové napätia sa superponujú s prevádzkovým zaťažením. Tým sa lokálny napäťový pomer vo zváracom šve výrazne posúva nahor. Aj keď sa konštrukcia navonok skúša s R = -1, kritická oblasť švu často kmitá s R ≈ 0,3 až 0,5. To výrazne znižuje únavovú pevnosť. Ak sa skutočné lokálne R podcení, dôjde k predčasnému vzniku trhlín na prechodoch zvarových švov, najmä pri vysokopevnostných oceliach alebo hrubých plechoch.
Prax v dielni a pokyny na postup
Napäťový pomer vždy určujte zo skutočnej histórie zaťaženia na konštrukcii, nie z idealizovaných predpokladov. Pre zvárané konštrukcie bez odstránenia zvyškových napätí použite vo výpočte životnosti aspoň R = 0,5, aj keď vonkajšie zaťaženie strieda. Znížte lokálne špičky ťahového napätia prebrúsením prechodov švu, tryskaním brokmi alebo doúpravou TIG. Tým znížite stredné napätie a účinné R. Pri kritických dieloch merajte zvyškové napätia röntgenograficky alebo metódou vŕtania otvorov, aby ste určili reálne R.