токи, в сварочных контурах точечных и шовных машин изделия представляют собой фактически некоторые дроссели с переменной индуктивностью. Индуктивность оказывается переменной величиной по причине искажения симметрии плоского поля Ф, если точки ставятся от края к середине (рис. 2.11, а). Индуктивность, создаваемая за- счет кольцевого поля, переменна в зависимости от размера / - длины свариваемой детали, вдвинутой в контур машины. Оценивать величины индуктивных сопротивлений можно на основе следующих соотношений.

Среднее значение напряженности плоского магнитного поля (рис. 2.11, а)

Яер = 1/(2пА/2),

где А - радиус наиболее удаленной магнитной линии. Отсюда среднее значение абсолютной магнитной проницаемости, согласно (2.35),

Цср = 18 ШпА/1.

Коэффициент самоиндукции тороида, который создается одним свариваемым листом толщиной 6,

L n = 2ц6 In (2Afd).

Соответственно индуктивное сопротивление, свариваемого листа за счет плоского поля Ф

Хм = 2я/2.1б 1п.(2Л/сг.,) 10- = 2nf 1п(2A/dr) Ю .

Для частоты / = 50 Гц

ЗбОООбЛ In {2A/d.,) 2.41)

где - диаметр точки; 6 - толщина свариваемого листа.

Все геометрические размеры даны в м; / - в А; Хп - в Ом.

Для листов толщиной более 4 мм размер двойной эквивалентной глубины проникания магнитного потока следует проверять по формуле

Аз ь = /р/(1/> (2.42)

Если оказывается, что 2Аэ в <6, то в формуле (2.41) следует принимать в расчет именно величину 2Аэкв. поскольку только такой слой в толстых листах концентрирует в себе магнитный поток Фмп-

При сварке цилиндрических изделий, когда на токоведущие штанги (рис. 2.11, б) надевается замкнутая магнитная масса, в ней кроме плоского поля Фп концентрируется еще и кольцевое Фмк- Этот поток создает дополнительную индуктивность, которую можно определить следующим образом.

Коэффициент самоиндукции тороида

L = 2ц/ In (r,/ri).

Поскольку In X 2(х ~ 1)/(х + 1), то можно произвести упрощение

) г, 2(гг-п) 2(ri + 6-ri) 26

ri r,+rt ri + e-f-г, -2г1 + в

Обычно при точечной и шовной сварке в весьма мало по сравнению с 2г1, поэтому окончательно заменяем

In (Га/гО 6/ri; L = 2ц/ (б/гО-

Отсюда при ]х= 18 000.2nri

, 2.18000.2я;б

мк - J см.

Индуктивное сопротивление (Ом) за счет кольцевого поля Х = 72 000/61(Г . (2.43)

Несмотря на то что формулы (2.41) и (2.43) дают приближенные результаты, расчет индуктивности производить необходимо, для того чтобы более достоверно определять электрические параметры сварочных машин.

Формулы (2.41) и (2.43) действительны для нормального переменного тока. Для машин постоянного тока или низкочастотных униполярных индуктивностями деталей следует пренебрегать. Что же касается конденсаторных машин, то при длительностях разряда, измеряемых миллисекундами, частоты получаются порядка сотен герц. Соответственно этому и индуктивные сопротивления деталей оказываются весьма чувствительными, несмотря на снижение значения магнитной проницаемости.

Главный практический вывод, который следует сделать из приведенных расчетов, сводится к следующему.

Очень часто цеховые технологи, ничего не рассчитывая, подбирают опшмальные режимы сварки на образцах малых размеров, забывая о том, что будущая крупногабаритная конструкция благодаря своей индуктивности внесет очень сильные изменения в электрические параметры сварочного контура и, следовательно, в сварочный режим, отработанный на образцах, не обладавших заметной индуктивностью.

Современные программированные режимы сварочных токов могут весьма отличаться от токов синусоидальных. Однако самым характерным и обязательным для каждой формы кривой сварочного тока являются переходные режимы: нарастание тока до максимума и его спад до нуля. Какой бы ни была кривая нарастания и спада по своей форме (а они могут быть различны), любую ее ветвь можно представить некоторой степенной функцией.

Рис. 2.12. Различные формы кривых изменения сварочного униполярного тока от времени Г, а также изменения / при разных п

Так, например, если принять обозначения по рис. 2.12, то закономерно записать:

ti=/n(W; ia = /n(l-W . (2.44); (2.45)

В этих формулах пит могут быть любые целые или дробные числа в зависимости от того, с какой степенью точности оказывается достаточным изобразить реальную кривую тока. В нижней части рис. 2.12 наглядно представлено, как степенные показатели п и т отображают кривизну нарастания и спада по формулам (2.44) и (2.45).

В современной практике контактной точечной сварки на конденсаторных машинах больших мощностей скорости нарастания вторичного тока иногда достигают десятков миллионов ампер в секунду. Такие скорости изменения электромагнитной энергии вызывают эффекты механических сотрясений токоведуцдах деталей. Ударные электромагнитные волны активизируют также поверхности свариваемых деталей через электронные конфигурации поверхностных кристаллических организаций. Как именно сказываются эти процессы на свариваемых контактах, еще никому не известно, т. е. исследований такого рода никто не производил. Мало того, никто еще не исследовал и электродинамический эффект взаимодействия токоведущих штанг вторичного контура в процессе нарастания тока. Существующие расчеты сил, действующих между двумя проводниками с током, относятся к стационарному значению коэффициентов самоиндукции и отображают картины для неизменяющихся токов во времени.

Так, в частности, известна формула

F = 2.10-7 (ИЪ), (2.46)

в которой / - сила тока, протекающего встречно в проводах круглого сечения, расположенных параллельно друг другу на расстоянии между осями b на длине I.