อัตราส่วนความเค้น

กลไกทางกายภาพ-เคมี

เมื่อรับภาระแบบสั่น ความเค้นจะแกว่งเป็นคาบระหว่างค่าบนสุด σ_max และค่าล่างสุด σ_min อัตราส่วนความเค้น R = σ_min / σ_max (รวมเครื่องหมาย) อธิบายว่าการแกว่งนี้รอบความเค้นเฉลี่ยมีขนาดเท่าใด ถ้า R เป็นลบ ความเค้นจะเปลี่ยนทิศทาง (สลับแรงดึง-แรงอัด) ถ้า R เท่ากับศูนย์หรือเป็นบวก ความเค้นจะอยู่ในช่วงแรงดึงหรือแรงอัด ยิ่ง R มากขึ้น ความเค้นเฉลี่ยก็จะยิ่งสูงขึ้นเมื่อช่วงการแกว่งเท่าเดิม สิ่งนี้เร่งการเติบโตของรอยแตกเมื่อยล้า เพราะปลายรอยแตกถูกผ่อนคลายน้อยลง

ความสำคัญทางโลหะวิทยาและความเสี่ยงในการเชื่อม

รอยเชื่อมหลังเย็นตัวมีค่าความเค้นตกค้างแบบแรงดึงสูง ซึ่งอาจใกล้กับจุดคราก ความเค้นตกค้างนี้ซ้อนทับกับภาระการใช้งาน ทำให้อัตราส่วนความเค้นเฉพาะที่ในรอยเชื่อมเลื่อนขึ้นอย่างชัดเจน แม้ว่าชิ้นงานจะถูกทดสอบภายนอกด้วย R = -1 บริเวณรอยเชื่อมวิกฤตมักแกว่งด้วย R ≈ 0.3 ถึง 0.5 ซึ่งลดความแข็งแรง endurance อย่างมาก หากประเมิน R เฉพาะที่ที่แท้จริงต่ำเกินไป จะเกิดรอยแตกก่อนเวลาที่ขอบรอยเชื่อม โดยเฉพาะกับเหล็กความแข็งแรงสูงหรือแผ่นหนา

การปฏิบัติในโรงงานและคำแนะนำ

ให้หาอัตราส่วนความเค้นจากลำดับภาระจริงบนชิ้นงานเสมอ ไม่ใช่จากการสมมติในอุดมคติ สำหรับโครงสร้างเชื่อมที่ไม่มีการลดความเค้นตกค้าง ให้ใช้อย่างน้อย R = 0.5 ในการคำนวณอายุการใช้งาน แม้ว่าภาระภายนอกจะสลับก็ตาม ลดจุดสูงสุดของแรงดึงเฉพาะที่ด้วยการเจียรขอบรอยเชื่อม การพ่นลูกเหล็ก หรือการบำบัดหลังเชื่อมด้วย TIG วิธีนี้จะลดความเค้นเฉลี่ยและ R ที่มีผล สำหรับชิ้นส่วนวิกฤต ให้วัดความเค้นตกค้างด้วยวิธีเอกซ์เรย์หรือวิธีเจาะรู เพื่อกำหนด R ที่แท้จริง