Рис. 67. Зависимость сопротивления контакта стержней из стали Ст. 3 в начале сварки от усилия сжатия и сварочного тока стержней диаметром:

/ — 20 мм, 12 = Пч-13 ка; 2— 20 мм. /2 = 14,5-4-15,7 ка; 3 — 35 мм, Iя = = 14,5-^17,5 ка; 4—35 мм, I. == 18,0-г-21,7 ка

« Wep. он см ПО

■ 80

40

0 200 400 600 800 1000 1200 °С

Рис. 68. Зависимость удельного электросопротивления от температуры:

/ — Си; 2 — А1; 3 — сталь 10; 4— сталь 45; 5—сталь Ст. 3; 6—сталь 25НЗ; 7—хромистая инструментальная сталь; 8 — сталь Р18; 9 — аустенитная сталь

С увеличением усилия в контакте начальное сопротивление всей околоконтактной области не только уменьшается, но и становится более стабильным [116]. По мере разогрева контактное сопротивление быстро понижается и сопротивление околоконтактной области к концу сварочного нагрева почти не зависит от усилия.

Собственное омическое сопротивление свариваемых деталей зависит от удельного сопротивления, растущего с повышением температуры медленно для цветных металлов и быстро для сталей (рис. 68). Активное сопротивление при переменном токе увеличивается по сравнению с омическим в результате оттеснения тока к поверхности проводника (поверхностного эффекта), проявляющегося в наибольшей степени в ферромагнитных материалах и в проводниках большого диаметра.

При диаметре стержней из стали Ст.З до 20 мм и / = 50 гц поверхностным эффектом можно пренебречь (рис. 69) [117]. Активное сопротивление стержней диаметром 60—80 мм в 5 раз выше омического; при нагреве стали выше точки Кюри влияние поверхностного эффекта для этих стержней не превышает 10—15%. Суммарное сопротивление Р.к + 27?э стержней малого диаметра из магнитной стали изменяется резко, а стержней большого диаметра — относительно слабо (рис. 70).

Нагрев при сварке сопротивлением можно рассматривать как результат наложения температурных полей, создаваемых током, протекающим по бесконечному стержню, и тем же током, генерирующим тепло в самом контакте. При большом расстоянии между

120

40

400

1200 'С

токоподводящими губками 21уст (рис. 71) отвод тепла в них мало влияет на температуру в зоне стыка. Чтобы избежать излишних затрат энергии и устранить опасность потери устойчивости деталей в процессе осадки, обычно принимают 1"уст С 1'уст- В таком случае теплоотвод в губки существенно влияет на температурное поле и температуру стыка.

Возникает вопрос — какова доля тепла, выделяемого непосредственно в стыке за счет его контактного сопротивления, в общем балансе тепла при сварке сопротивлением. Анализ процессов нагрева при точечной сварке [30] показал, что тепло,

.генерируемое на контактном сопротивлении, обычно не превышает 10% общего его количества. Качественно оценить это соотношение при сварке сопротивлением можно по графикам изменения сопротивлений 2Rd и RK (см. рис. 70). Если в первом приближении считать ток 1св неизменным (в действительности 1св изменяется на 15—20% из-за непостоянства сопротивления), то тепло, генерируемое на RK, не превышает 10—15%. Вместе с тем выделение

Рис. 69. Изменение активного удельного электросопротивления в зависимости от температуры для стержней, из стали Ст. 3 диаметром:

/—8 мм; 2—20 мм; 3—30 мм; 4 — 40 мм; 5—50 мм; 6—60 мм; 7—70 мм; 8 — 80 мм

Y///A

■21'

2ІЦСП7 ^ 21 цепі

Рис. 70. Типовые кривые изменения в процессе сварки сопротивлением суммарного сопротивления зоны соединения стержней из стали Ст. 3 диаметром: / — до 20 мм; 2 — свыше 40 ми

8 Д. С. ГеДьИйН

Рис. 71. Схема распределения средней температуры вдоль стержней из низкоуглеродистой стали, свариваемых сопротивлением при большом и малом расстоянии между гокоподводящи ми губками