скорости источника приводит к росту температуры в зоне термического влияния. Однако при сварке оплавлением эта зависимость имеет экстремальный характер. При некоторой критической скорости оплавления (например, для стальных полос толщиной 6,5 мм vonjl 0,4 мм/сек; для железнодорожных рельсов vonJl ;

0,25-т-0,3 мм/сек) температура в этой зоне начинает снова понижаться, что связано с понижением средней температуры торцов [92]. Критическая скорость оплавления уменьшается с увеличением сечения свариваемых деталей (компактного сечения) и резко растет с повышением теплопроводности металла: для меди она во много раз выше, чем для стали.

Чем меньше vonM тем в общем случае выше теплосодержание Q оплавляемых деталей и тем больше время, необходимое для достижения квазистационарного теплового состояния (рис. 100). Если Q = const было достигнуто при vonjl — 0,75 мм/сек через 50 сек, то при vmjl = 0,5 мм1сек потребовалось около 80 сек, а при vonJl = = 0,25 мм/сек и после 120 сек не было достигнуто квазистационарного состояния.

При высоком коэффициенте температуропроводности а —

градиент уменьшается и расширяется зона термического

влияния. Это происходит при оплавлении меди, алюминия и молибдена. Однако в силу высокой теплопроводности этих металлов, несмотря на уменьшение градиента, поток тепла в тело деталей очень велик, и для достижения на торцах необходимой температуры оплавление приходится вести очень интенсивно, с большой скоростью.

Представляет интерес анализ условий нагрева при сварке оплавлением разнородных металлов (например, перлитной стали с аустенитной, меди со сталью, алюминия с медью). Эти металлы из-за различия тегоюфизических свойств оплавляются с неодинаковой скоростью. Как правило, металл с большим удельным сопротивлением оплавляется в паре с более электропроводным металлом быстрее. Например, при сварке перлитной стали с аустенитной деталь из аустенитной стали оплавляется в 1,5— 2 раза быстрее. Еще больше разница в скоростях оплавления при сварке меди со сталью, при которой оплавляется главным образом сталь.

Например, в результате того, что vy va (где vy и va — соот-

кал 40

0

80 t0

Рис. 100. Изменение теплосодержания деталей в ходе оплавления с различной скоростью [92]

ветствснно скорости оплавления аустенитной и перлитной сталей, а их сумма равна с0Пл), при сварке фактическая скорость источника тепла для аустенитной стали значительно больше, чем для перлитной. Кроме того, теплопроводность высоколегированной стали ниже. Поэтому при сварке непрерывным оплавлением со

стороны аустенитной стали оказывается больше, а зона

интенсивного нагрева уже, чем со стороны перлитной стали. Такое распределение температуры неблагоприятно для деформации при осадке. Жаропрочная аустенитная сталь оказывается менее нагретой, чем легко деформируемая перлитная сталь; при сварке труб это может приводить к выпучиванию стенки трубы из перлитной стали. При сварке с подогревом наблюдается обратная картина: аустенитная сталь благодаря высокому удельному сопротивлению нагревается сильнее перлитной, для выравнивания условий подогрева уменьшают вылет детали из аустенитной стали.

Опытным путем установлено, что при сварке оплавлением с vonjt = const, кроме скорости источника, теплофизических свойств металла и предельной температуры у источника, на квазистационарное поле может влиять и вторичное напряжение. Чем ниже U2. о при заданной скорости оплавления, тем, в общем случае, выше температура оплавленных деталей и их торцов (рис. 101). В равноудаленных от стыка точках она изменялась в пределах 180° С. Можно предположить, что это результат большей длительности жизни контактных перемычек при низком с/2.0 более коротких пауз между ними, а также большего количества расплавленного металла,

остающегося на торцах при взрыве перемычек, так как температура металла в самих

1400 1200

BOO 600

Расстояние от стыка

Рис. 101. Температура в зоне термического влияния при оплавлении рельсов (/, //, /// — при программном снижении с/20 с 6,26 в до 3,0; 3,5 и 4,5 е; IV — при Ua.0 = 6,26 в) [92 ]

200 400 600 800 WOO l^rnon

Рис. 102. Зависимость температуры оплавляемых труб диаметром 32 мм на расстоянии от торца 1,5—11,5 мм от сопротивления машины ZK- з (- ПРИ изменении ZK. з за счет R;----то же, за