Kaltevuuskerroin
Kaltevuuskerroin m kuvaa Wöhler-käyrän jyrkkyyttä kaksilogaritmisessa kuvaajassa. Se ilmaisee, kuinka voimakkaasti kestettävä kuormituskertojen määrä laskee, kun jännitysvaihtelun amplitudi kasvaa. Suuri m-arvo tarkoittaa: jo pienet jännityksen lisäykset lyhentävät käyttöikää rajusti.
Fysikaalis-kemiallinen vaikutusmekanismi
Wöhlerin käyrä kuvaa jännitysvaihtelun Δσ ja kestettävissä olevan kuormituskertojen määrän N välistä yhteyttä. Kaksinkertaisella logaritmisella asteikolla siitä tulee suora: log N = log C - m · log Δσ. Kaltevuuskerroin m on tämän suoran jyrkkyys. Se osoittaa, miten herkästi materiaali reagoi jännityksen muutoksiin. Suuri m-arvo tarkoittaa jyrkkää suoraa: kun jännitys nousee vain vähän, käyttöikä laskee voimakkaasti. Fysikaalisesti taustalla on: suuremmat jännitykset ajavat mikrorosot nopeammin rakenteen läpi. Särön kärki saa enemmän energiaa kuormitusvaihtelua kohden, joten särö kasvaa ylisuhteessa.
Metallurginen merkitys & riskit hitsauksessa
Hitsausliitoksilla on erilaiset m-arvot kuin puhtaalla perusaineella. Tyypilliset arvot: m = 3 hitsaussaumoille normaalijännityksessä, m = 5 perusaineelle. Sauman pienempi m-arvo tarkoittaa: käyttöikä laskee jännityksen noustessa loivemmin kuin perusaineella. Siitä huolimatta hitsaussauman koko Wöhlerin käyrä on selvästi alempana. Syinä ovat sauman liittymän lovet, hitsauksen jäännösjännitykset ja muutosvyöhykkeen rakenne muutokset. Nämä tekijät vaikuttavat kuin esivauriot. Siksi hitsaussauma kestää myös matalilla jännityksillä vain rajallisen määrän kuormitusvaihteluita. Väärin valittu m-arvo laskennassa johtaa vaarallisiin virhearviointeihin käyttöiästä.
Työpaikan käytäntö & toimintaohjeet
Selvitä soveltuva m-arvo voimassa olevasta standardista (esim. Eurocode 3 teräsrakenteille). Käytä hitsaussaumoille normaalijännityksessä m = 3, leikkausjännityksessä m = 5. Laske vaihtelevilla amplitudeilla lineaarisen vaurionkertymän mukaan Palmgren-Minerin menetelmällä. Alenna jännitysvaihtelua aktiivisesti: jännityksen puolittaminen pidentää käyttöikää m = 3 tapauksessa kertoimella 8, m = 5 tapauksessa kertoimella 32. Käsittele sauman liittymä hionnalla tai TIG-sulatuksella lovien vähentämiseksi. Hallitse hitsauksen jäännösjännityksiä jännityspoistohöyrytyksellä tai mekaanisella oikaisulla. Näin siirrät Wöhlerin käyrää ylöspäin ja voitat käyttöikää.