равновесие. Равновесие устанавливается не мгновенно, а вспыхивая импульсом, угасает во времени иногда в течение даже не секунд, а минут.

Степень деформации, ее скорость и геометрия деформируемых микроконтактов различны. В результате между каждой парой выступов получаются различные значения термоэлектродвижущей силы. Эти разности термо-ЭДС создают уравнительные круговые токи по плоскости контакта. Еще большее усложнение вносят оксидные наслоения на металле. Связь металла с его оксидом - чисто электрическая. Всякие разрывы этой связи создают мгновенные электрические микроразряды, которые для тех же микрообъемов вызывают еще один вид активации - электроплазменный.

Вполне достоверно предполагать, что для окисленных поверхностей давление сдвига при ударе создает еще более активированный контакт с образованием в нем одновременно вспышек высокой температуры и плазменной среды. Одновременная и высокотемпературная, и электроплазменная активация является, вероятно, постоянно действующим фактором, определяющим прохождение тока через несзариваемый оксидированный контакт электрод - деталь при точечной сварке. В этом контакте непрерывно чередуются, при каждом ударе, разрывы оксидных пленок и новые их формирования после удара, если толщина пленки не станет столь значительной, что удар не обеспечит ее разрывов.

На основании изложенных выше физических соображений следует признать, что интервал времени между механическим ударом электродов и моментом включения сварочного тока не может быть любым, произвольным.

1.4. Теория электрических сопротивлений свариваемых контактов

Все поверхностные и граничные явления, происходящие при неустановившихся состояниях на контактирующих поверхностях, имеют прямое отношение к свариваемым контактам. С этой точки зрения любой способ сварки давлением может быть назван контактной сваркой, но собственно электрическая контактная сварка отличается тем, что через свариваемый контакт специально пропускается электрический ток. Этот факт усложняет все поверхностные и граничные процессы в контакте, превращая их из физико-химических в сложнейшие электрофизические и, наконец, в металлоструктурные.

Электрический свариваемый контакт или полностью определяет энергетику сваривания, или обеспечивает значительное влияние на тепловой процесс при сварке.

Для того чтобы правильно управлять технологией сварки, технолог-сварщик должен отчетливо представлять сущность электротепловых процессов в контакте и правильно оценивать роль контактных сопротивлений.

к сожалению, до настоящего времени в сварочной литературе часто встречаются такие формулы для определения электрических сопротивлений контактов, которые следует считать неприемлемыми, так как они не отражают физических процессов, происходящих в контакте. Одной из таких следует считать формулу

?к = -lк/я (1.60)

где - электрическое сопротивление контакта. Ом; г,ц - сопротивление контакта при единичной силе сжатия; Р - единичная сила сжатия; а - показатель степени, скрывающий влияние всех переменных - геометрических, поверхностных и любых других физических.

Формула (1.60) создана Хольмом - Чельчлином 60 лет назад и не для свариваемых, а для шинных контактов с болтовым креплением. Только для такого рода электротехнических контактов она и пригодна.

К сожалению, в современную сварочную литературу некоторые авторы настойчиво внедряют формулы, еще более лишенные всякого физического смысла:

где RJ - эквивалентная геометрическая составляющая полного сопротивления контакта листов при точечной сварке; dr, и Ь - диаметр электрода и толщина листа.

Опасность и вредность формул типа (1.60) и (1.61) в том, что они внушают неискушенному технологу примитивные представления о свариваемом контакте как о некоем стационарном соединении. Эти формулы закрывают перед технологом все действительные сложные взаимозависимости, благодаря которым величины электрического сопротивления контакта при одних и тех же силах сжатия могут отличаться на несколько порядков.

К настоящему времени достоверная теория электрических сопротивлений свариваемых контактов разработана пока далеко не полно, и те теоретические материалы, которые излагаются ниже, могут считаться достаточными только для сегодняшней технологии.

Определим, что такое электрическое сопротивление металлического контакта. Как видно, эта характеристика представляет собой частное от деления приложенного к контакту электрического потенциала f/ на мгновенное значение силы тока через контакт / it), т. е.

R = UJI (t). (1.62)

Ток через контакт может быть переменным, униполярным или постоянным.

Самое существенное заключается в том, что амплитудное значение электрического потенциала прикладывается мгновенно, а сила тока, независимо от формы его кривой, нарастает во времени при включении от нуля до его амплитудного значения. Время

установления силы тока - это сотые и тысячные доли секунды. И все же в момент / = О, т. е. в момент включения U, сила тока / = О и, соответственно, мгновенное значение контактного сопротивления должны получаться бесконечно большими, как это формально следует из определения (1.62). В действительности это не так. Выше уже было показано, что задолго до момента включения тока механическая деформация в плоскости контакта вызывает целый ряд чисто электрических явлений. Электрический заряд экзоэлектронного облака, круговые микротоки различно деформированных микроконтактов, плазменные потоки от разрывов электрической связи оксидных пленок с металлом - все эти эффекты создают такую суммарную протиЁоэлектродвижущую силу, которая даже в момент включения, т. е. при / = О, в значительной степени уравновешивает потенциал U. Точные измерения, выполненные в Институте электросварки С. Н. Мещеряком и И. В. Пен-теговым, показали, что контактное сопротивление, действительное в момент t = О, оказывается значительно больше установившегося значения, но не бесконечно большим.

Следует подчеркнуть, что все физические микроявления в плоскости контакта практически не управляются и не регулируются посредством макроскопических средств. Поэтому в технологической практике придают большое значение стабилизации состояния металлических поверхностей контактируемых деталей. Однако ни механические, ни химические способы зачистки металла не способны устранить значительную геометрическую и физическую неопределенности поверхностей в зоне контактирования. Так, табл. 5 приложения, показывающая параметры шероховатостей, содержит элементы заметной неопределенности: достаточно посмотреть на возможные размеры высоты и основания пирамид. Мало того, пирамидальное моделирование - это весьма идеализированное моделирование действительности. Механические свойства металла микропирамид тоже весьма неопределенны, так как зависят не только от степени искаженности и дефектности кристаллических организаций, но и от степени насыщенности пирамид оксидными включениями.

Структурная нестабильность металлических поверхностей обусловливает и еще одну неопределенность - разброс значений удельного сопротивления пирамид. Так можно ли и нужно ли ставить задачу создания для технологов расчетных систем по определению электрических сопротивлений свариваемых контактов? Безусловно нужно, но не для расчетов. Это необходимо для того, чтобы расчетные формулы возможно более наглядно показывали взаимосвязь друг с другом большого числа переменных, определяющих контактирование. Теоретические формулы должны показывать и все вероятностные неопределенности, которые могут помешать установить действительные искомые характеристики. За многие десятки лет технологической деятельности автор не знает случаев, когда цеховой или лабораторный технолог производил бы расчеты