Експонента на наклона
Експонентата на наклона m характеризира наклона на кривата на Wöhler в двойно логаритмична диаграма. Тя показва колко силно намалява допустимият брой цикли, когато амплитудата на напрежението се увеличава. Голяма стойност на m означава: дори малки увеличения на напрежението скъсяват живота драстично.
Физико-химичен механизъм на действие
Кривата на Wöhler описва връзката между амплитудата на напрежението Δσ и поносимия брой цикли N. В двойно логаритмична координатна система това е права линия: log N = log C - m · log Δσ. Ъгловият коефициент m е наклонът на тази права. Той показва колко чувствителен е материалът към промени в напрежението. Голяма стойност на m означава стръмна права: при малко увеличаване на напрежението животът пада значително. Физически зад това стои фактът, че по-високите напрежения карат микропукнатините да се движат по-бързо през структурата. Върхът на пукнатината получава повече енергия за всеки цикъл, затова пукнатината расте непропорционално.
Металургично значение и рискове при заваряване
Заварените съединения имат други стойности на m от чистия основен материал. Типични стойности: m = 3 за заваръчни шевове при нормално напрежение, m = 5 за основен материал. По-малката стойност на m за шева означава: животът намалява по-слабо при увеличаване на напрежението, отколкото при основния материал. Въпреки това цялата крива на Wöhler за заваръчния шев лежи значително по-ниско. Причините са концентратори на напрежение в прехода на шева, остатъчни заваръчни напрежения и промени в структурата в зоната на термично влияние. Тези фактори действат като предварително увреждане. Затова заваръчният шев издържа само ограничен брой цикли дори при ниски напрежения. Грешно избрана стойност на m в изчислението води до опасни грешни оценки на живота.
Практика в цеха и указания за действие
Определете подходящата стойност на m от действащия стандарт (напр. Eurocode 3 за стоманени конструкции). Използвайте за заваръчни шевове при нормално напрежение m = 3, при напрежение на срязване m = 5. При променливи амплитуди изчислявайте с линейно натрупване на увреждане по Palmgren-Miner. Намалете активно амплитудата на напрежението: намаляването на напрежението наполовина удължава живота при m = 3 с фактор 8, при m = 5 с фактор 32. Обработете прехода на шева чрез шлифоване или TIG претопяване, за да намалите концентраторите на напрежение. Контролирайте остатъчните заваръчни напрежения чрез отгряване за сваляне на напреженията или механично изправяне. Така измествате кривата на Wöhler нагоре и печелите живот.