เลขชี้กำลังความชัน

กลไกทางกายภาพ-เคมี

เส้น Wöhler อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างช่วงความเค้น Δσ กับจำนวนรอบที่รับได้ N ในรูปแบบ double-logarithmic จะกลายเป็นเส้นตรง: log N = log C - m · log Δσ เลขชี้กำลังความชัน m คือความชันของเส้นตรงนี้ มันแสดงว่าวัสดุตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความเค้นไวแค่ไหน ค่า m มากหมายถึงเส้นตรงชัน: ถ้าความเค้นเพิ่มขึ้นเล็กน้อย อายุการใช้งานจะลดลงมาก ทางฟิสิกส์เบื้องหลังคือ: ความเค้นที่สูงขึ้นทำให้รอยร้าวขนาดเล็กวิ่งผ่านโครงสร้างได้เร็วขึ้น ปลายรอยร้าวได้รับพลังงานต่อรอบมากขึ้น ดังนั้นรอยร้าวจึงโตเกินสัดส่วน

ความสำคัญทางโลหะวิทยาและความเสี่ยงในการเชื่อม

รอยเชื่อมมีค่า m ต่างจากวัสดุฐานเปล่า ค่าทั่วไป: m = 3 สำหรับรอยเชื่อมภายใต้ความเค้นปกติ, m = 5 สำหรับวัสดุฐาน ค่า m ที่เล็กกว่าของรอยเชื่อมหมายความว่า: อายุการใช้งานลดลงน้อยกว่าวัสดุฐานเมื่อความเค้นเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เส้น Wöhler ทั้งเส้นของรอยเชื่อมต่ำกว่าอย่างชัดเจน สาเหตุคือรอยบากที่ขอบรอยเชื่อม, ความเค้นตกค้างจากการเชื่อม และการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในโซนที่ได้รับความร้อน ปัจจัยเหล่านี้ทำหน้าที่เหมือนความเสียหายก่อนหน้า ดังนั้นรอยเชื่อมจึงทนต่อจำนวนรอบได้จำกัดแม้ที่ความเค้นต่ำ การเลือกค่า m ผิดในการคำนวณนำไปสู่การประเมินอายุการใช้งานผิดพลาดที่เป็นอันตราย

การปฏิบัติในโรงงานและคำแนะนำ

หาค่า m ที่ถูกต้องจากมาตรฐานที่ใช้ (เช่น Eurocode 3 สำหรับโครงสร้างเหล็ก) ใช้ m = 3 สำหรับรอยเชื่อมภายใต้ความเค้นปกติ, ภายใต้ความเค้นเฉือน m = 5 คำนวณที่แอมพลิจูดแปรผันด้วยการสะสมความเสียหายแบบเชิงเส้นตาม Palmgren-Miner ลดช่วงความเค้นอย่างจริงจัง: การลดความเค้นครึ่งหนึ่งทำให้อายุการใช้งานเพิ่มขึ้นเป็นปัจจัย 8 เมื่อ m = 3, เป็นปัจจัย 32 เมื่อ m = 5 ขัดขอบรอยเชื่อมด้วยการเจียรหรือหลอมละลายด้วย TIG เพื่อลดรอยบาก ควบคุมความเค้นตกค้างจากการเชื่อมด้วยการอบคลายความเค้นหรือการดัดแก้ด้วยเครื่องจักร วิธีนี้จะเลื่อนเส้น Wöhler ขึ้นและได้อายุการใช้งานเพิ่มขึ้น