Пример. Допустим, свариваются стержни диаметром 30 мм. Радиус шарового объема взорванной перемычки г = 1,5 мм. Энергия взрыва при токе /од = Ю ООО А и напряжении f/ = 5,2 В за время t = 5- ICr с

Е = 5,2.10000.5/103 = 260 Дж;

Риск = 3,3.102 f 260/(0,15.10- ) = 14 080 МПа.

Таким образом, взрыв элементарной перемычки создает такой удар по торцевой поверхности, который не может не оставить на ней особого структурного следа. Если в какое-то мгновение перед взрывом перемычку считать цилиндриком (рис. 2.17, г) диаметром d = 3 мм и длиной 1 = 3 мм, то при той же энергии Е = 260 Дж температура металла перемычки составит Т = 260/(vcV) = 260/(5.0,02) = 2600 °С.

Эта температура весьма близка к точке кипения. Сжатие перемычки и уменьшение ее диаметра до 2 мм мгновенно повысит температуру до состояния испарения. Однако электромагнитные силы пинч-эффекта и Рд не ждут этой температуры, а рвут перемычку и выбрасывают ее металл в виде мелких брызг до момента кипения.

До сих пор мы занимались единичной перемычкой. Однако процесс оплавления механически сводится к тому, что стержни по мере взрыва перемычек с некоторой скоростью перемещаются навстречу друг другу. Скорость перемещения подбирается такой, чтобы непрерывно создавались и взрывались не только одна перемычка за другой, но и несколько одновременно. При установившемся процессе оплавления между торцами бушует непрерьгоный взрывоискровой процесс от 300 до 500 перемычек в секунду. Получается сильнейший эффект сплошного фейерверка из потока мелких брызг горячего металла, который виден издалека, если зону оплавления не закрывают особыми футлярами по правилам техники безопасности.

На рис. 2.18 показано, как от первой /, единичной, перемычки взрывоискровой процесс развивается по торцевым поверхностям благодаря медленному непрерывному сближению торцов и за счет замыкания некоторых узких зазоров брызгами металла только что взорванных перемычек (точки 2-4, рис. 2.18). Установившийся процесс оплавления - это сплошной веерообразный сноп мелких брызг раскаленного металла.

С помощью осциллографа можно проследить весь процесс сварки оплавлением (рис. 2.19). На рис. 2.19, а на стержни подано напряжение холостого хода Uxx- Стержни разомкнуты, никакого тока нет: / = 0. На рис. 2.19, б показан момент времени, когда процесс оплавления установился как бурный и непрерывный взрывоискровой. Напряжение на стержнях и ток фиксируются как некоторые высокочастотные кривые, наложенные на синусоидальную основу. Амплитудное значение напряжения на

Рис. 2.18, Схема возникновения и развития процесса оплавления

стержнях Uon сравнительно близко к напряжению холостого хода Uxx, а амплитудный ток относительно невелик по сравнению с тем, какой получается при плотном контактировании стержней. На рис. 2.19, в показан именно такой момент, когда оплавление закончено и стержни сжимают для сваривания.

Как видно, электрический и электротепловой баланс процесса оплавления следует представить так:

оп = Qbs + Qm,

Рис. 2.19. Осциллограмма процесса стыковой сварки оплавлением

В этих соотношениях Т - средняя температура выбрасываемых брызг металла, вероятно близкая точке кипения; - температура оплавляемых торцов, тоже, вероятно, близкая к точке кипения; q - теплота, отводимая теплопроводностью в оба оплавляемых стержня.

Имея в виду, что припуск на оплавление Л = vt, где v - средняя скорость оплавления, получим

v==i-, (2.56)

А = 1/(7сГвз); В 2Г /Я1рс/(7сГвз).

Формула (2.56) определяет прямую зависимость скорости оплавления от удельной мощности, что полностью согласуется с весьма достоверными опытными данными Н. Я. Кочановского.

При установившемся процессе оплавления, т. е. при длительном формула (2.56) превращается в следующую:

V = AUoJoJS = AlluRoa/S.

Отсюда среднее значение электрического сопротивления взрывоискрового контакта

Ron = UoJion = 5/(Л4 ). (2.57)

Формула (2.57) полностью отвечает физическому смыслу процесса и дает правильные количественные результаты. В некоторых современных учебниках и учебных пособиях приведена следующая формула для определения Ron-

/?o = 9500/tonfSfF,

где - в Ом; S - в м*; t> - в м/с; ton - плотность тока, А/м*.

Сделав некоторые замены, а именно: округлив числитель до 10* и считая i в А/м*, получим (Ом)

Ron = Vjion. Умножаем обе части на

IobRou - оп -

и получаем

v = S/Vl ,