Равномерность оплавления и, как следствие, нагрева торцов деталей зависит и от схемы токоподвода. При односторонней схеме резче проявляются силы, выталкивающие контактные перемычки из сварочного контура. В результате интенсивнее оплавляются детали у внешней кромки (по отношению к контуру). Однако неблагоприятное увеличение зазора (рис. 97) частично компенсируется большим количеством жидкого металла, аккумулирующего много тепла. При оплавлении деталей компактного сечения движение перемычек большого сечения в результате взаимодействия тока с магнитным полем проявляется относительно слабо, и поэтому условия токоподвода мало влияют на оплавление таких деталаей [92].

Итак, для того чтобы оплавленные торцы перед осадкой были достаточно равномерно нагреты, необходимо интенсивное и устойчивое оплавление, особенно в конечной стадии процесса. Для сохранения равномерного нагрева к моменту фактического формирования соединения в ходе осадки необходимо, чтобы кратеры на торцах были неглубокими. Первое условие обеспечивается оплавлением при минимальном иг,0 и низком 2ка с достаточно высокой скоростью. Второе требует, как правило, проведения процесса с умеренной скоростью. Оптимальная скорость оплавления зависит от металла и сечения свариваемых деталей, а также от параметров применяемого оборудования.

На условия сварки оплавлением и на качество соединений сильно влияет распределение температуры вдоль свариваемых

деталей. Во-первых, градиент температуры у торцов по

уравнению (21) непосредственно влияет на вероятность преждевременного затвердевания металла в кратерах и застревания в стыке окислов; во-вторых, температурное поле к концу оплавления определяет условия пластической деформации при осадке, в-третьих, термический цикл сварки, определяемый температурным полем, может воздействовать на свойства соединения.

Оптимальное температурное поле при оплавлении зависит от металла, площади и формы сечения свариваемых деталей, а в отдельных случаях и от параметров применяемого оборудования. Особенности температурного поля Рис. 97. Неравномерно оплавленные ПРИ подогреве (в случае свар-трубы (стык не осажен) [36]ки с подогревом) отмечались

выше, главная из них — значительная его неравномерность по сечению; удлинение подогрева уменьшает градиент температуры после оплавления, расширяет высокотемпературную зону у стыка и облегчает деформацию при осадке.

Нагрев при оплавлении в основном идет за счет тепловыделения в контактных перемычках. Роль тепла, выделаемого в теле оплавляемых деталей, как правило, незначительна и редко превышает 10—15%. Иногда существенное значение имеет дополнительный нагрев при осадке с включенным током. При оплавлении основные источники тепла сосредоточены на торцах и могут приближенно рассматриваться как равномерный плоский источник. По мере оплавления этот источник перемещается вдоль деталей

со скоростью ю™л , которая, в общем случае, непостоянна. Мгновенное количество тепла, выделяемого (в сек) на торцах при оплавлении,

ЧоПА=0,шЛ(22)

где Нк — эффективное сопротивление перемычек; /2 — эффективный сварочный ток. Это тепло расходуется на дополнительный нагрев от 7\ (средняя температура торца в момент возникновения перемычки) до температуры Топл (д'опя) и на теплопередачу в оплавляемые детали (Я"опл):

Явпл = Явпя + Я"опл = %п/У \* (Топл - 7\) + т0] + 2№-%г, (23)

где Б — сечение деталей в си2;

Т0пл — средняя температура металла, выбрасываемого из зазора при оплавлении (она выше Тпл, но существенно ниже максимальной температуры в центре перемычки в момент ее взрыва; удовлетворительную сходимость расчетных и экспериментальных данных для стали Дает Т0ЛА = 2000° С); Тх — в начале непрерывного оплавления — комнатная температура; к его концу — близкая к температуре плавления; при сварке с подогревом 7\ ^ Тпод; Тпод — температура подогрева); --градиент температуры у торца деталей.

Подставляя в равенство (23) значение цопл из выражения (22) и решая уравнение относительно отл, получим

0,24 у!-2^-^

У°"л - У^ИГоы —Г,)+ /!!,] '