161. Роль пластической деформации при точечной сварке и её взаимосвязь с процессом нагрева.

Пластическая деформация металла — один из основных процессов, способствующих деформированию соединения, вызывается как внешними факторами — усилием со стороны электродов, так и внутренними — напряжениями, возникающими при несвободном расширении металла зоны сварки. Пластическая деформация сопровождается в течение всего процесса сварки: от формирования контакта до проковки соединения.

Взаимосвязь процесса пластической деформации и нагрева проявляется в эффекте саморегулирования теплового состояния зоны сварки, заключающемся в изменении сопротивления пластической деформации и соответствующем изменении размеров контактов и плотности тока.

При увеличении плотности тока и росте температуры снижается сопротивление пластической деформации, что приводит к увеличению площади контактов, снижению плотности тока, уменьшению интенсивности нагрева и определенной стабилизации температурного поля и размеров ядра.

В зависимости от объема деформированного металла различают микропластическую деформацию рельефа контакта поверхности и объемную пластическую деформацию значительных масс металла зоны сварки.

Основная роль пластической деформации при сварке заключается в формировании электрического контакта: в образовании пояска для удержания расплавленного металла от выплеска и ограничение растекания сварочного тока во внутреннем контакте, а также в уплотнении металла на стадии охлаждения.

При точечной и шовной сварке непосредственная роль пластической деформации в образовании металлических связей невелика из-за малой относительной сдвиговой деформации в пояске. Только при сварке титановых сплавов за счет растворения оксидов в основном металле отмечается область развитой металлической связи, повышающей прочность соединения.

Микропластическая деформация идет на протяжении 1-го и 2-го этапов формирования соединения. При обычных циклах сварки образование электрического контакта (снижение контактного сопротивления). В основном завершается через время (0,1–0,2)t_св. Наибольший интерес представляет развитие объемной деформации различных участков соединения на стадии нагрева и плавления металла.

162. Источники теплоты при сварке. Эквивалентная электрическая схема. Характер изменения сопротивления зоны сварки.

Нагрев и плавление металла происходит за счет выделения теплоты на электрических сопротивлениях при прохождении через них электрического тока.Электрическое сопротивление зоны сварки при сварке двух деталей из одного и того же металла равной толщины:, гдеr_д — собственное активное сопротивление деталей; r_эд — контактное сопротивление между электродом и деталью; r_дд — контактное сопротивление между деталями.

Сумму сопротивлений часто называютобщим контактным сопротивлением. На сопротивления r_к и r_д в той или иной степени влияют свойства металлов, форма деталей, усилия сжатия, неравномерность нагрева, состояние поверхности. Разделение контакта на зоны условно, т.к. электрические поля в них взаимосвязаны.

Составляющие электрических сопротивлений рассчитывают в условиях холодного и горячего состояний контакта. Холодный контакт мало характерен для сварки. Большое внимание уделяют горячему контакту и конечному значению сопротивления, которое при заданных условиях сварки стабилизируется и определяется в основном 2r_д. В конце цикла нагрева при высоких F_св (250–600 МПа) и I_св роль контактных сопротивлений мала.

При холодных деталях r_к обычно составляет значительную долю от r_ээ. Поэтому для оценки качества состояния поверхностей деталей измеряют r_ээ и условно отождествляют его со значением r_к.

Наличие контактных сопротивлений обусловлено шероховатостью поверхностей деталей и электродов, а также присутствием на их поверхностях различных неэлектропроводящих слоев: продуктов коррозии, масляных и других загрязнений, оксидных пленок и адсорбированных газов. Вследствие этого фактическая площадь контакта S_ф в холодном состоянии значительно меньше контурной площади контакта S_к, определяемой диаметром электрода d_э или диаметром пластического пояска d_п, образующегося при деформировании. В рассматриваемых условиях ток проходит по отдельным микроконтактам S_ф.

Контактное сопротивление зависит от чистоты обработки поверхностей, способа их очистки и окружающей среды (сварка на воздухе, в вакууме, в среде инертных газов). Чем поверхность менее шероховатая, тем меньше значения контактных сопротивлений. Для повышения чистоты обработки поверхностей кроме механических способов обработки могут быть применены электрохимические и химические способы обработки.Контактное сопротивление деталей уменьшается также при росте усилия сжатия. В этом случае фактическая площадь контакта S_ф увеличивается за счет смятия микровыступов, увеличения их числа и разрушения поверхностных пленок.

Наиболее точные значения сопротивлений «электрод-деталь» и «деталь- деталь» можно получить лишь непосредственным измерением электрических сопротивлений. Контактное сопротивление зависит от твердости металла электрода и деталей. Для стабилизации тепловыделения, размеров соединений и стойкости электродов перед сваркой выполняют подготовку поверхностей деталей с целью удаления толстых поверхностных пленок и загрязнений, что обеспечивает достаточно низкие значения контактных сопротивлений. Для этих целей рекомендуется также применение повышенных сварочных усилий.