Нагрев контакта из холодного состояния и его разрушение можно разделить на три периода: первый, в течение которого контактируют твердые поверхности и с повышением удельного сопротивления при нагреве постепенно уменьшается ток, но растет напряжение и мощность (ток и напряжение сохраняют синусоидальный характер); второй, в котором ток уменьшается более резко и на осциллограммах появляются пульсации большой частоты, связываемые в работе [92] с кипением металла в контакте, в результате периодически измененяется его сопротивление; третий, в котором жидкий контакт (перемычка) разрушается со взрывом.

Продолжительность каждого из этих периодов и суммарная их длительность /к зависят, в первую очередь, от сечения контакта и плотности тока. Так, при Бп = 50 мм2 время 1К 0,1 сек, а при Рп = 20 мм2 оно снижается до 0,02 сек. Повышение напряжения с 3 до 8 в уменьшило 1К с 0,12 до 0,02 сек. При сварке оплавлением нагрев холодных контактов характерен только для начала процесса; в дальнейшем в соприкосновение приходят горячие торцы, в связи с чем первый период нагрева исключается.

На основе этих опытов сделан вывод о том, что перемычки при оплавлении могут существовать сравнительно долго (несколько полупериодов тока промышленной частоты) и что пульсация тока не определяет частоту их возникновения и разрушения [92]. Рассмотрим некоторые.другие данные по частоте образования и длительности жизни перемычек.

Ускоренная киносъемка показала, что при оплавлении стальных полос толщиной 4—5 мм перемычки от начала их интенсивного нагрева до момента взрыва существуют всего 0,001—0,003 сек [35 ]. Интересны результаты осциллографирования процесса оплавления молибдена (рис. 86, б) [38]. На осциллограммах видны четыре типичных случая: а) ток снижается до нулевого значения (точка /) и сразу начинает нарастать, соответствующий этому пик на кривой напряжения сопровождается быстрым спадом и2, характерным для возбуждения дугового разряда; б) ток резко уменьшается, но не достигает нулевого значения (точка 2); на кривой напряжения имеется пик также с перегибом, свидетельствующим о дуговом разряде; в) ток снижается до нуля без перегиба на кривой напряжения (точка 3) и г) ток падает до нуля и вновь появляется через сравнительно большой интервал времени 0,0005 сек (точка 4); при этом дугового разряда на осциллограмме напряжения незаметно.

Так как дуговой разряд при наличии параллельных с ним контактов с малым сопротивлением невозможен, эти данные свидетельствуют о том, что в течение одного полупериода тока 50 гц может последовательно возникать и разрушаться несколько перемычек, длительность существования которых определяется миллисекундами; резкое уменьшение тока не до нулевого значения

возможно в результате разрушения части одновременно существующих перемычек (возможность существования таких перемычек показана ниже), дуговой разряд (даже при полном разрыве цепи, см. точку 4) возникает только при некотором минимальном напряжении зажигания. При коротком разрядном промежутке порядка 10" 2 мм возможно возбуждение неустойчивого дугового разряда, облегчаемое высокой температурой паров металла [38]. Для его возбуждения по Р. Хольму достаточно напряжения, незначительно превышающего работу выхода электрона, равную у алюминия, молибдена и железа соответственно 5,35; 7,35 и 7,83 эв[151]. С ее уменьшением облегчается возбуждение дугового разряда. Доля тепла, выделяемого при дуговом разряде в общем балансе тепловыделения, для алюминия очень велика (до 50% [149]); для молибдена не превышает 10%; она еще меньше в обычных условиях оплавления стали.

Зависимость условий возбуждения дугового разряда от потенциала ионизации видна после сопоставления осциллограмм, записанных при обычном оплавлении стали (см. рис. 86, а) и с введением в зазор меловой обмазки (рис. 86, в) [38]. При введении обмазки на осциллограмме напряжения отчетливо видны кратковременные периоды горения дуги. По данным работы [92], значительный дуговой разряд в процессе оплавления стали наблюдается при и2.0^:13-ь15 в.

Одновременное существование нескольких перемычек было показано при оплавлении труб (диаметром 32 мм) с прорезями (рис. 88) [37], разделившими их периметр на сегменты, к которым присоединяли провода для осциллографирования тока. Каждый такой сегмент являлся самостоятельным проводником. Осцилло-графировали также суммарный ток, протекающий в трубе на участке без прорезей. Типичные осциллограммы (рис. 89, а) тока оплавления в отдельных сегментах /—6 и суммарного тока 7 показали, что при устойчивом процессе (если судить по отсутствию перерывов в протекании суммарнопГтока оплавления) на отдельных участках торцов возможны перерывы в оплавлении (т. е. нарушение локальной устойчивости процесса). Ток оплавления одновременно протекает через

несколько сегментов, что указывает на существование параллельных контактных перемычек.

Нарушение локальной устойчивости процесса в том или ином сегменте трубы непосредственно перед осадкой уже при'Лг2 более 0,02 сек приводит к заметному снижению качества соединения на соответствующем его участке. Сводные результаты опытов.

К Вибраторам осциллографа •

Рис. 88. Расположение проводников для осциллографирования тока в ше-сти^'сегментах трубы