Exponent sklonu (S-N křivky)

Fyzikálně-chemický mechanismus účinku

Wöhlerova křivka popisuje vztah mezi rozkmitem napětí Δσ a únosným počtem cyklů N. V dvojlogaritmickém zobrazení z toho vznikne přímka: log N = log C - m · log Δσ. Exponent sklonu m je sklon této přímky. Ukazuje, jak citlivě materiál reaguje na změny napětí. Velká hodnota m znamená strmou přímku: když napětí stoupne jen málo, životnost prudce klesne. Fyzikálně za tím stojí: vyšší napětí žene mikrotrhliny rychleji strukturou. Špička trhliny dostává více energie na každý cyklus, takže trhlina roste neúměrně rychle.

Metalurgický význam a rizika při svařování

Svařované spoje mají jiné hodnoty m než čistý základní materiál. Typické hodnoty: m = 3 pro svary při normálovém napětí, m = 5 pro základní materiál. Menší hodnota m u svaru znamená: životnost klesá s rostoucím napětím méně strmě než u základního materiálu. Přesto leží celá Wöhlerova křivka svaru výrazně níže. Příčinou jsou vruby na přechodu svaru, vlastní pnutí po svařování a změny struktury v tepelně ovlivněné oblasti. Tyto faktory působí jako předběžné poškození. Proto svar snese i při nízkém napětí jen omezený počet cyklů. Špatně zvolená hodnota m ve výpočtu vede k nebezpečnému podcenění životnosti.

Praxe v dílně a pokyny

Zjistěte správnou hodnotu m z platné normy (např. Eurokód 3 pro ocelové konstrukce). Pro svary při normálovém napětí použijte m = 3, při smykovém napětí m = 5. Při proměnných amplitudách počítejte s lineární kumulací poškození podle Palmgren-Minera. Aktivně snižujte rozkmit napětí: poloviční napětí prodlouží životnost při m = 3 faktorem 8, při m = 5 faktorem 32. Upravte přechod svaru broušením nebo TIG přetavením, abyste snížili vruby. Kontrolujte vlastní pnutí žíháním na odstranění pnutí nebo mechanickým rovnáním. Tím posunete Wöhlerovu křivku nahoru a získáte delší životnost.