Основная развернутая формула контактной сварки

Для условий контактной сварки, когда через свариваемые детали проходит синусоидальный переменный ток, количество теплоты, генери­руемого между электродами за время сварки, может быть найдено в общем случае по закону Джоуля-Ленца.

Однако, во всех технологических и инженерных расчетах ориентируются на действующее (эффективное) значение сварочного тока - I (для синусоидального тока действующее значение равно: I = , где Iа - амплитудное значение) и вместо переменных величин I, Rэ-э, меняющихся в зависимости от температуры ядра точки, в расчетах пользуются ус­редненной величиной, и закон Джоуля-Ленца для контактной сварки при­нимает следующий вид:

Qэ-э = I2срRэ-э(ср)τсв

Из выражения следует, что нагрев деталей прямо пропор­ционален сварочному току, активному сопротивлению деталей и времени сварки

5. Сварочная ванна, факторы, определяющие размеры и форму сварочной ванны.

Сварочная ванна – объём металла, ограниченный изотермической поверхностью Т = Т_пл.

Различают сварочные ванны двух типов:

1 тип – характерна для дуговой, электронно-лучевой, кислородно-ацетиленовой сварки.

2 тип – при ЭШС, дуговой сварке толстых пластин с принудительным формированием шва.

Эти типы сварочной ванны отличаются условиями затвердевания металла. В ванне 2 типа затвердевание идёт со дна ванны, а в ванне 1 типа со дна и со стенок.

Размеры и формы сварочной ванны.

Рассмотрим сварочную ванну 1 типа.

1-2-3 – передний фронт (фронт плавления);

3-4-1 – фронт затвердевания;

F₀ – площадь сечения расплавленного металла;

F_н – площадь сечения наплавленного металла.

В головной части ванны действует сила давления сварочной дуги, величена которой соизмерима с весом сварочной ванны. Здесь же действует сила давления струи защитного газа или паров расплавленного электрода или покрытия, а также сила действия паров расплавленного основного металла. Под действием этих сил металл сострагивается с передней стенки ванны. Это явления в физике называется абляцией. При этом кинетическая энергия расходуется на движение металла в хвостовую часть ванны, в которой происходит кристаллизация этого металла. Образуется сварной шов. Доля основного металла в шве:

Доля наплавленного металла:

Размеры сварочной ванны имеют большое значение для формирования шва. Необходимо знать, чтобы регулировать их и управлять качеством сварного соединения и правильно выбирать режимы сварки.

Длина сварочной ванны зависит:

К – эмпирический коэффициент пропорциональности (К = 2,8…3,6).

Важной характеристикой является коэффициент формы шва:

Изменяя, подбором режима, размеры и  можно управлять кристаллизацией. При большом значении  существенно возрастает доля присадочного металла в шве. Если применять более пластичный металл, чем основа сплава, то можно уменьшить склонность металла шва к трещинам. Однако при большом коэффициенте формы шва возрастает вероятность усадочного явления. На процесс кристаллизации и на процесс газонасыщения металла шва сильно влияет время пребывания металла в жидком состоянии.

Существенное влияние на механические свойства металла шва и сварочного соединения в целом оказывает скорость нагрева и охлаждения металла при сварке. Она зависит от режимов и способа сварки.