Eksponent nagiba
Eksponent nagiba m označava nagib Wöhlerove krivulje u dvostruko logaritamskom dijagramu. Pokazuje koliko se snažno smanjuje podnošljivi broj ciklusa kada se poveća amplituda naprezanja. Velika vrijednost m znači: već i mala povećanja naprezanja drastično skraćuju životni vijek.
Fizikalno-kemijski mehanizam djelovanja
Wöhlerova krivulja opisuje vezu između raspona naprezanja Δσ i podnosivog broja ciklusa N. U dvostrukom logaritamskom prikazu to postaje pravac: log N = log C - m · log Δσ. Eksponent nagiba m je nagib tog pravca. Pokazuje koliko materijal osjetljivo reagira na promjene naprezanja. Velika vrijednost m znači strmi pravac: Ako naprezanje malo poraste, vijek trajanja jako padne. Fizikalno stoji za tim: Veća naprezanja brže tjeraju mikropukotine kroz strukturu. Vrh pukotine dobiva više energije po ciklusu, pa pukotina raste nadproporcionalno.
Metalurška relevantnost i rizici pri zavarivanju
Zavareni spojevi imaju drugačije m-vrijednosti od čistog osnovnog materijala. Tipične vrijednosti: m = 3 za zavare pod normalnim naprezanjem, m = 5 za osnovni materijal. Manja m-vrijednost zavara znači: Vijek trajanja pada manje strmo pri porastu naprezanja nego kod osnovnog materijala. Ipak, cijela Wöhlerova krivulja zavara leži znatno niže. Uzroci su zarezi na prijelazu zavara, zaostala naprezanja od zavarivanja i promjene strukture u zoni utjecaja topline. Ti faktori djeluju kao predoštećenja. Zbog toga zavar i pri niskim naprezanjima podnosi samo ograničen broj ciklusa. Pogrešno odabrana m-vrijednost u proračunu dovodi do opasnih pogrešnih procjena vijeka trajanja.
Radionička praksa i upute za postupanje
Odredite odgovarajuću m-vrijednost iz važeće norme (npr. Eurokod 3 za čelične konstrukcije). Za zavare pod normalnim naprezanjem koristite m = 3, pod posmičnim naprezanjem m = 5. Kod promjenjivih amplituda računajte s linearnom akumulacijom oštećenja po Palmgren-Mineru. Aktivno smanjite raspon naprezanja: Prepovoljenje naprezanja produljuje vijek trajanja pri m = 3 za faktor 8, pri m = 5 za faktor 32. Obradite prijelaz zavara brušenjem ili TIG pretapanjem kako biste smanjili zareze. Kontrolirajte zaostala naprezanja od zavarivanja žarenjem za smanjenje naprezanja ili mehaničkim ravnjanjem. Tako pomičete Wöhlerovu krivulju prema gore i dobivate vijek trajanja.