значительного, уже при малых значениях критерия X переходит в новое качество - в расплавленный диск. Примем изменение Гмг по упрощенной зависимости

(2.73)

Здесь критерий X, по аналогии с критерием Z 1см. формулу (1.7)1, запишем в таком виде:

X = Рае/а,е . (2.74)

Коэффициент р определяет характер обработки контактирующих поверхностей металла (см. табл. 5 приложения):

Р = в[е (1 2) ы.

Значительно сложнее дело обстоит с составляющей

an электрического сопротивления оксидной пленки. Для условий контактной точечной сварки эта величина практически является неопределенной переменной. Существующие литературные источники дают некоторые характеристики оксидов, но, к сожалению, измеренные в статическом состоянии и при определенной технологии изготовления оксида. Ничего подобного при точечной сварке нет. Электрические характеристики пленок на свариваемом металле неопределенны и зависят от структуры размеров и времени существования пленок с момента зачистки. Этот последний фактор определяет интенсивность экзоэлектронной эмиссии и, следовательно, косвенно влияет на удельное сопротивление пленки. Для оксидных пленок в условиях точечной сварки большинства металлов (кроме алюминия и его сплавов) можно уверенно считать только одну зависимость достоверной - это уменьшение удельного сопротивления с увеличением температуры. Мало того, можно считать, что при плавлении металла оксидные пленки растворяются в расплаве, и тогда их сопротивление вообще можно не учитывать. Исходя из такого рода соображений, примем

--е-(-т!г)-1!-с- <-

где 6 - удельное сопротивление оксидной пленки; ij) - ее толщина.

Подставляя теперь в равенство (2.70) все его отдельные слагаемые и сомножители в развернутом виде, получим довольно громоздкое уравнение:

/I [ ()- -f (1 - А)- dt.] [i (1 - Р i г) + +(1 -Г)] = <qcsmdT.

Не менее громоздким получается и решение этого уравнения даже с использованием упрощений

РРдДо

(м--Е*).(0]-.)-

уст

(2.76)

В этой формуле роль каждой переменной процесса просматривается с трудом, поэтому из нее будем устанавливать некоторые конкретные взаимосвязи, способные подсказать методы технологического регулирования процесса сварки. Прежде всего раскроем значение временнбй функции F (t). Для принятых степенных функций (2.44) и (2.45)

. 2m--l

F{t) =

(2п+ 1)т2 При ti = Xi И t2 = Тг

При Ti = Та и m = п, т. е. при симметричной кривой тока, поскольку Ti + Та = т,

2ti т

2т + 1

F{t) =

(2.78)

2п + 1 ~ 2п + 1

В зависимости от кривизны эпюры нарастающего тока F (t) таково:

п . F(t)

О, Их

2 0,2т

0,33т

1/2 0,5т

1/4 0.66т

1/10 0,83т

Определим из (2.76) скорость нарастания температуры в контакте для условия (2.78), т. е. при симметричном импульсе тока:

\ dt Л->о ус \ РтЛ РтА )

2п + 1

Рт / мго ~Ь пло

Рт / ус \

2,1+1

(2.79)

Вот эта. формула для технолога представляет непосредственный практический интерес. Она показывает, что для любого размера ядра скорость нарастания его температуры сильнейшим образом зависит от начального сопротивления шероховатостей и оксидных пленок на них, т. е. от величин гго и Гдло- Поскольку нельзя эти переменные уменьшить, то все решается формой кривой тока, т. е. числом п (см. рис. 2.12). Как видно, более тонкое регулирование температуры в плоскости контакта достигается 106

Рис. 2.26. Схема тепловых потоков при точечной сварке 6

именно путем изменения числа п, а не плотности сварочного тока. Как уже было показано, начальное сопротивление холодного контакта, определяемое в том числе величиной Гмг. зависит от критерия X [см. формулы (1.13) и (1.14)]. Стоит заметить, что коэффициент 6, характеризующий обработку контактирующих поверхностей (см. табл. 5 приложения), может меняться от 1 до 8 при самых обычных способах подготовки металла под сварку. Что же касается изменения отношения действующего давления к пределу текучести р/а, то это число в реальных условиях может быть изменено только в пределах 0,2-0,5. Следовательно, для идеально чистых металлических поверхностей (оптически прозрачная оксидная пленка) характер обработки этой поверхности сказывается на скорости тепловыделения более заметно, чем изменение действующего начального давления.

Рассмотрим теперь общую тепловую картину не только в зоне свариваемого контакта, но и целиком в свариваемых деталях. Согласно обозначениям на рис. 2.26, можно составить баланс энергии в таком виде.

К концу процесса, когда расплавлено цилиндрическое ядро диаметром и высотой А, на эту операцию затрачена энергия

(2 = 4/2рЛ (лй?).

(2.80)

Эта энергия расходуется на плавление металла ядра и тепловые потери. Их можно определить: энтальпия

9тс = ус-ЛУпл;

К .гг.

(2.81)