Э

Таблица 2.2

Рекомендуемые размеры электродов

Толщина детали (мм)	Размеры электродов (мм)
	DЭ	dЭ	RЭ
0,5	12	4	25...50
0,8	12	5	50...75
1,0	12	5	75...100
1,2	16	6	75...100
1,5	16	7	100...150
2,0	20	8	100...150
3,0	25	10	150...200
4,0	25	12	200...250

тап I характеризуется быстрым уменьшением сопротивления участка электрод – электрод. В основном это обусловлено быстрым уменьшением при нагреве контактных сопротивлений r_ДД и 2r_ЭД.

В течение этапа II величина сопротивления r_ЭЭ в основном определяется величиной сопротивления деталей 2r_Д, так как сопротивление контактов электрод–деталь 2r_ЭД невелико, а сопротивление контакта деталь–деталь r_ДД к этому времени уменьшается практически до нуля. В этот период характер изменения r_ЭЭ определяется в основном двумя процессами: увеличением сопротивления зоны сварки из-за его нагрева и уменьшением ее сопротивления вследствие увеличения площадей контактов. Небольшой спад r_ЭЭ на этом участке обусловлен преимущественным влиянием увеличения площади электрических контактов, диаметры которых к концу нагрева достигают значений d_Э и d_П.

В общем случае характер изменения r_ЭЭ в процессе сварки зависит от свойств металла, толщины деталей, режима сварки, формы импульса тока, размеров ядра, формы рабочей поверхности электродов и т. п.

Естественно, что величина общего сопротивления участка электрод-электрод r_ЭЭ меньше для сплавов с более низким удельным электросопротивлением (сплавы на основе меди и алюминия (рис. 2.9)). Это обусловлено также и тем, что для всех толщин деталей, независимо от материалов из которых они изготовлены, отношения геометрических параметров рабочих поверхностей электродов и диаметров ядра к толщине деталей примерно одинаковые (см. табл. 2.1 и 2.2).

С увеличением толщины деталей общее сопротивление участка электрод–электрод и конечное его значение r_ЭЭК заметно снижаются в основном за счет увеличения площади контакта в процессе сварки (см. табл. 2.3). Увеличение диаметра ядра при s = const, которое достигается повышением силы тока или времени сварки приводит, как правило, к снижению r_ЭЭ и r_ЭЭК.

И зменение параметров режима точечной сварки оказывает заметное влияние на r_ЭЭ вследствие изменения теплового состояния металла и площади контактов. Так, увеличение F_CB или I_СВ приводит к росту диаметра контактов и снижению r_ЭЭ. Переход к режимам с большим временем сварки при сохранении одного и того же диаметра ядра также приводит к некоторому снижению r_ЭЭ и r_{ЭЭ К} из-за уменьшения сопротивления пластической деформации и роста размеров контактов.

При точечной сварке используются электроды со сферической и плоской рабочей поверхностью.

Таблица 2.3

Значения r_{ЭЭ К} в конце процесса КТС

Материал	Толщина деталей, мм
	0,3	0,5	1	1,5	2	2,5
	Электрическое сопротивление, мкОм
Д16АТ	18	16	13	11	10	8
Л62	76	48	30	24	20	18
08 кп	150	135	115	100	90	75
30ХГСА	115	145	125	110	100	90
Х15Н5Д2Т	145	165	135	120	110	100
12Х18Н10Т	215	185	150	130	120	110
ОТ4-1	240	210	165	145	133	120
Примечание: Данные приведены для двух деталей одинаковой толщины с минимальным диаметром ядра

Сварка электродами со сферической рабочей поверхностью отличается меньшими размерами контакта на первом этапе, соответственно большей плотностью тока и большей скоростью тепловыделения. Зона расплавления возникает раньше, чем при сварке электродами с плоской рабочей поверхностью, и поэтому область I на рис. 2.8 менее протяженна и значения r_ЭЭ в этой области заметно выше. При этом скорость повышения r_ЭЭ возрастает с уменьшением радиуса сферы. Характер изменения r_ЭЭ области II для обоих типов электродов примерно одинаков, но в течение всего цикла сварки среднее значение r_ЭЭ при сварке электродами со сферической рабочей поверхностью на 10…15 % выше, чем при сварке электродами с плоскими рабочими поверхностями.

Таким образом, основным фактором, дестабилизирующим электрическое сопротивление зоны сварки (участка электрод–электрод) и, в конечном итоге, параметры качества получаемых соединений, является в основном электрическое сопротивление контактов. Поэтому при приближенных технологических расчётах, например, сварочного тока, сопротивление зоны сварки r_ЭЭ обычно принимают равным его значению в конце процесса КТС r_ЭЭК.

Для упрощения расчета r_ЭЭ = 2r_Д (при сварке двух деталей одинаковой толщины) используют условную схему термодеформационного состояния металла зоны сварки. В частности, учитывая, что в контакте электрод–деталь его диаметр d_KЭД примерно равен диаметру рабочей поверхности электрода d_Э (d_KЭД ≈ d_Э) (см. табл. 2.1), а диаметр контакта деталь–деталь d_KДД приближённо равен диаметру уплотняющего пояска d_П (d_KДД ≈ d_П) и то, что d_Э мало отличается от d_П, условно принимают d_П ≈ d_Э (где d_П ≤ 1,2 d_Я). Кроме того, принимают также, что сопротивления контактов r_ЭД и r_ДД равны нулю.

При таких допущениях определяемое сопротивление r_ЭЭ представляют как сумму сопротивлений двух условных пластин одинаковой толщины s, нагретых до некоторой средней температуры Т₁ и Т₂ (рис. 2.10). Тогда искомое сопротивление r_ЭЭК определяется следующей зависимостью:

. (2.5)

У дельные электросопротивления деталей ρ₁ и ρ₂ (см. рис. 2.9) определяют соответственно по температурам Т₁ и Т₂ для полулистов, прилегающих к электродам и контакту деталь – деталь соответственно. В частности, при сварке деталей из низкоуглеродистых сталей Т₁ и Т₂ принимают соответственно равными 1200 и 1500 °С, а для алюминиевых сплавов — 450 и 630 °С. Коэффициент k_P, учитывающий неравномерность нагрева деталей, для сталей принимают равным ~ 0,85, для алюминиевых и магниевых сплавов — ~ 0,9. При сварке деталей толщиной 0,8…3 мм коэффициент А. С. Гельмана А_Г (см. рис. 2.7) принимают равным ~ 0,8.

Значения сопротивлений, рассчитанные по зависимости (2.5), как правило, согласуются с экспериментальными данными, в частности, приведенными в табл. 2.3.

Таким образом, электрическая проводимость зоны сварки, определяемая электрическим сопротивлением свариваемых деталей и контактов электрод – деталь и деталь – деталь, зависит от большого числа технологических факторов точечной сварки и отличается значительной нестабильностью, в первую очередь, из-за нестабильности электрических сопротивлений контактов электрод–деталь и деталь–деталь. Поэтому при приближенных решениях технологических задач КТС проводимость зоны сварки оценивают по электрическому сопротивлению только свариваемых деталей.