этого тепла в малом объеме зоны стыка приводит к резкому подъему здесь температуры, и хотя Як с нагревом быстро исчезает относительно высокая температура в стыке и связанное с этим высокое удельное сопротивление (особенно для сталей) способствуют более интенсивному нагреву стыка даже после исчезновения 7?к. В стыке за счет его начального контактного сопротивления создается концентратор тепловыделения.

С уменьшением скорости сварки роль этого концентратора уменьшается из-за выравнивания температуры в результате теплопроводности. Это видно (рис. 72) при сопоставлении распределения температуры в стержнях из стали 10 диаметром 7 и 28 мм, сваренных соответственно при 4« = 2,33 сек (/ — 65 а/мм2, Р = 100 кГ) и 4в = 10,48 сек (/ = 27 а/мм2, Р = 500 кГ). Градиент температуры у стыка меньше (концентрация тепловыделения проявляется здесь слабее) при большем /с„. Градиент температуры уменьшается также с ростом.удельного сопротивления свариваемого металла, в частности при сварке аустенитной стали. Если при сварке стержней диаметром 33 мм из стали Ст. 3 максимальный градиент температур достигал 220° С/см, то при сварке стержней из аустенитной стали близкого диаметра (34 мм) максимальный градиент температуры не превышал 160° С/см. Следует отметить, что это не связано с теплопроводностью материала, так как с ее уменьшением градиент должен расти, а не падать.

В общем случае распределение температуры вдоль свариваемых деталей при сварке сопротивлением вполне благоприятно: градиент температуры не настолько велик, чтобы существенно затруднить пластическую деформацию в стыке из-за близости к нему относительно холодных слоев металла, и не слишком мал для того, чтобы препятствовать локальной и направленной деформации металла в зоне соединения.

Неблагоприятным фактором при нагреве сопротивлением является его неравномерность по сечению свариваемых деталей, вызываемая двумя причинами: случайным распределением а-пятен в стыке (в особенности в начале нагрева) и поверхностным эффектом. На рис. 73, а показаны изо-хроны температуры в двух диаметральных точках (/ и 2) стыка при нагреве сопротивлением стержней диаметром 20 мм из низкоуглеродистой стали с торцами,

10 20 30 им

Расстояние от стыка

Рис. 72. Средняя температура к концу сварки сопротивлением [116] вдоль стержней:

сталь 10- / — в 28 мм; / = 27 а/мм"; Р=500 кГ; ¿=10,48 сек; 2—0 7 мм; І = 65 а/мм'; Р = 100 кГ; і = 2.33 сек; аустеиитная сталь: 3 — ¿34 мм; / = = 15,3 а/мм'; Р=1000 кГ; ¿=22,85 сек; 4—0 45 мм; і= 16,15 а/мм'; Р=7О0 кГ; І = 16,8 сек

■а.

Рис. 73. Изменение фактической температуры в процессе сварки сопротивлением:

а-стержней 0 20 мм из стали Ст. 3 (термопары / и 2 приваливали на расстоянии 1 мм от плоскости соединения); Г-ли-ривалинарсечением 160X3 мм

обработанными на токарном станке [116]. Через 1 сек после начала нагрева перепад температуры достигал почти 900° С, через 2 сек — 1100° С. Только через 5 сек он снизился до 250° С. Значительная неравномерность нагрева по периметру сохранилась даже на расстоянии 6 мм от стыка; через 5 сек перепад температур еще составлял около 400° С.

Неравномерность нагрева в стыке особенно резко проявляется на деталях с развитым сечением: трубах, широких и тонких листах. Даже через 10 сек по ширине ленты сечением 160x3 мм перепад температуры превышал 800° С (рис. 73, б). Выравниванию температуры по сечению способствуют два процесса: увеличение площади физического контакта по мере нагрева и пластической деформации (после исчезновения сопротивления Як ток течет по всему сечению деталей) и теплопередача в плоскости стыка. Однако их эерфект заметен только при длительном нагреве, который при сварке без защиты от окисления, как правило, нежелателен (см. ниже).

Поверхностный эффект наиболее существенен в начале процесса и растет с увеличением диаметра или толщины свариваемых деталей. При быстром нагреве поверхностный эффект может приводить к дополнительному перепаду температур по сечению.