- 2pop S. где I - установочная длина, а рор - среднее значение удельного сопротивления металла (для стали примем рср =

- 80 мкОм-см, / - D). Тогда расчеты по всем перечисленным формулам дадут следующие значения сопротивлений (мкОм) при 0 = 250 МПа:

Как видно, во всех случаях сварки стержней больших диаметров сопротивление самого металла заметно больше сопротивления контакта.

Совершенно другая картина имеет место при сварке проволоки. Обратимся снова к конкретным числам. Допустим, следует подобрать режим сварки для стальной проволоки диаметром 3 мм. Примем для нее давление р = 10 МПа. Тогда по формуле (3.12) сопротивление холодного контакта Rm = 1192 мкОм, к. ср - = 596 мкОм. Среднее значение сопротивления самого металла в данном случае надо считать исходя не из установочной длины, а из объема действительно нагретого металла. Тогда, полагая, что для сварки проволок рационален импульсный режим, положим /=0,01 с. В этом случае длина нагретых концов 1= 2yat или / 2тЛо,08.0,01 = 0,056 см. Соответственно, ?м.ор = 2.80.0.056/0,07 = 128 мкОм.

Если время сварки увеличить до 0,1 с, то, соответственно, / = 0,17 см и ?м. ср = 404 мкОм. Как видно, при сварке проволок сопротивление контакта больше сопротивления металла.

Обратимся к критериальной формуле (1.39):

AmVcSirr- (3.13)

Если иметь в виду при расчете только активное сопротивление свариваемых деталей, то

qt = /Vcp2 /S. (3.14)

Если же учитывать только сопротивление контакта, то согласно (3.12)

9/=i[/- И/. (3.15)

Если учитывать их вместе, то значения энергий по формулам (3.14) и (3.15) суммируются.

Для конкретных условий сварки прутков и стержней, когда главным является сопротивление самого металла, формула (3.13) приобретает вид

т-ЩО-. (3.16)

5 К- А. Кочеррви

в условиях производственной практики для стержней малых диаметров, какие свариваются методом сопротивления, режимы сварки обычно не рассчитывают, а подбирают опытным путем. Каталожные данные стыковых машин малых мощностей всегда достаточны для правильного и рационального выбора этих машин.

При сварке же деталей больших сечений, когда приходится ориентироваться на процесс оплавления, без расчетов обходиться трудно. Процесс оплавления вообще совершенно особенный. Его иногда называют взрывоискровым, а иногда и взрыводуговым. Физическая сущность оплавления привлекала к себе внимание большого числа теоретиков и экспериментаторов. Капитальные исследования процесса оплавления проводились и проводятся до сих пор в Институте электросварки имени Е. О. Патона под руководством академиков УССР В. К- Лебедева и С. И. Кучук-Яценко. Книга этих авторов [9) содержит огромный теоретический и экспериментальный материал по стыковой сварке оплавлением.

Большой экспериментальный материал по этому же процессу представлен в книге Н. С. Кабанова и Э. Ш. Слепака 15). Достаточно ознакомиться с содержанием этих двух книг и можно сделать вывод о существенно большем числе переменных процессов оплавления по сравнению со сваркой методом сопротивления. Мало того, такое определенное понятие, как, например, плотность сварочного тока, для оплавления имеет условный характер. Сам ток определяется интенсивностью оплавления, т. е. частотой отдельных или групповых взрывов перемычек. Отсюда и зависимость скорости оплавления от плотности тока. Если процесс нагрева металла методом сопротивления может происходить при любом вторичном напряжении, то совершенно другая картина наблюдается при сварке оплавлением. Обычно процесс устойчив при некоторых минимальных напряжениях, но существуют и максимальные пределы для напряжения, за которыми взрывоискровой процесс может прямо перейти в непрерывно-дуговой. Устойчивость процесса оплавления определяется не только напряжением холостого хода, но и параметрами сварочного контура, которые и создают ту или иную форму внешней характеристики стыковых машин. Таким образом, и плотности токов, и скорости оплавления связываются с чисто электрическими параметрами источников питания. Недавно Институт электросварки им. Е. О. Патона в процесс оплавления ввел еще одну новую переменную: вращение одной из оплавляемых деталей. Это, по-видимому, откроет совершенно новые возможности как ведения самого процесса оп--лавления, так и его окончания посредством осадки одновременно и осевой, и поворотной. Все перечисленные сложности расчетных оценок основных переменных процесса оплавления все же позволяют сделать и некоторые общие выводы, основываясь на критериальной формуле (3.13).

Рнс. 3,8. Схематическое распределение температур в йоне стыковой сваркк опааВ

Энергия при процессе оплавления, которую получают стержни, определится так (см. рис. 3.8)j

(3.17)

где i/oB - среднее значение напряжения, при котором ндет процесс оплавления; /оя - среднее значение тока оплавления; /ои - время непрерывного оплавления; Твз средняя температура леинем

взорванного и выброшенного

металла; h - общая длина оплавленных участков стержней,

h - vtott, (ЗЛ8)

которая определяется средней скоростью о и временем оплавления.

Прн нагреве деталей при сварке методом сопротивления нас интересовала температура в плоскости контакта, которая, согласно (1.38), определяется так:

Тер = ГПТ.

Но известно, что на оплавляемых торцах температуру Т в конце нагрева доводим до точки кипения металла и практически можем считать Гд = Гез = Ткйи- Следовательно, формула (3.13) с учетом формул (3.17) и (3.18) получается такой:

где io - средняя плотность тока оплавления.

Для расчетов температуру Тр можно считать так:

Теоретическая формула (3.19) содержит необходимые для расчета физические константы и несколько переменных параметров режима оплавления. Хотя формула ничего не говорит об ограничениях, но они Б реальной действительности безусловно есть. Так, в частности, не зафиксированы скорости оплавления более 0,6 см/с, а плотности тока выше 2500 А/см. Однако существующие пока рекомендуемые диапазоны плотности тока, мощности и других параметров могут быть и расширены. Развитие всякой технологин, в том числе сварочной, всегда характеризуется тем, что привычные ограничения устраняются благодаря новым теоретическим н экспериментальным открытиям.

До семидесятых годов почти все исследователи-сварщики считали, что процесс оплавления полностью изучен и исчерпан. В связи с этим стыковые машины строились только как универсальные, Б 131

, (3.19)

Тор -