Tỷ số ứng suất
Tỷ số ứng suất R là thương số giữa ứng suất nhỏ nhất σ_min và ứng suất lớn nhất σ_max của tải trọng dao động. Nó đặc trưng cho trạng thái ứng suất trung bình: R = -1 nghĩa là tải trọng đối xứng thuần túy, R = 0 nghĩa là tải trọng kéo dao động thuần túy. Trong các chi tiết hàn, ứng suất dư làm tăng R cục bộ và giảm độ bền mỏi chịu đựng được.
Cơ chế tác động lý – hóa
Khi chịu tải trọng dao động, ứng suất dao động tuần hoàn giữa giá trị trên σ_max và giá trị dưới σ_min. Tỷ số ứng suất R = σ_min / σ_max (có dấu) mô tả mức độ dao động này quanh ứng suất trung bình. Nếu R âm, ứng suất đổi chiều (kéo – nén xen kẽ). Nếu R bằng không hoặc dương, ứng suất vẫn trong vùng kéo hoặc nén. R càng lớn thì ứng suất trung bình càng cao với cùng biên độ dao động. Điều này thúc đẩy sự phát triển của vết nứt mỏi, vì đỉnh vết nứt ít được giảm tải.
Liên quan luyện kim & rủi ro khi hàn
Sau khi nguội, mối hàn chứa ứng suất dư kéo cao, có thể gần giới hạn chảy. Những ứng suất dư này chồng lên tải trọng làm việc. Do đó, tỷ số ứng suất cục bộ trong mối hàn dịch chuyển rõ rệt lên cao. Ngay cả khi chi tiết được kiểm tra bên ngoài với R = -1, vùng mối hàn tới hạn thường dao động với R ≈ 0,3 đến 0,5. Điều này làm giảm đáng kể giới hạn mỏi. Nếu đánh giá thấp R cục bộ thực tế, sẽ xuất hiện vết nứt sớm tại chuyển tiếp mối hàn, đặc biệt với thép độ bền cao hoặc tấm dày.
Thực hành xưởng & hướng dẫn hành động
Luôn xác định tỷ số ứng suất từ chuỗi tải thực tế trên chi tiết, không dựa trên giả định lý tưởng. Đối với kết cấu hàn không khử ứng suất dư, trong tính toán tuổi thọ ít nhất đặt R = 0,5, ngay cả khi tải bên ngoài thay đổi. Giảm đỉnh ứng suất kéo cục bộ bằng cách mài chuyển tiếp mối hàn, phun bi hoặc xử lý sau hàn TIG. Như vậy bạn giảm ứng suất trung bình và R hiệu dụng. Với các chi tiết tới hạn, đo ứng suất dư bằng phương pháp X-quang hoặc khoan lỗ để xác định R thực tế.