Рис. 106. К определению величины осадки

ностью, поскольку при сварке оплавлением степень растекания металла в плоскости стыка обычно недостаточна для механического разрушения пленок. Тонкие пленки, по-видимому, могут при осадке частично восстанавливаться (при сварке стали углеродом, диффундирующим из металла к границе раздела металл— окисел, см. § 2, гл. VIII). Этому может способствовать, в частности, увеличение времени осадки при включенном токе, когда поддерживается высокая температура зоны сварки. Последнее благоприятствует также развитию процессов рекристаллизации и образованию общих зерен, что повышает пластичность соединения. Практически при сварке оплавлением сочетаются два процесса формирования соединения: через жидкую фазу (основной процесс) и в твердом состоянии.

Процесс осадки характеризуется двумя основными параметрами: ее величиной Аос и скоростью voc. С ними связан третий — зависимый параметр — давление осадки рвс. Минимальная величина осадки при наличии на торцах слоя жидкого металла равна (см. рис. 106)

Aoc = Aa + 2bp + 2k0AKp,(25)

k0

зазор между оплавленными торцами; толщина слоя жидкого металла; глубина кратера; коэффициент.

Величина Аэ 4- 2бр обычно не превышает 1—1,5 мм. Определяющим является третий член 2к0Акр- Коэффициент &0 учитывает, что выравнивание выступов невозможно без общей деформации сдавливаемых тел (см. § 2, гл. III). Чем уже зона интенсивного нагрева, тем труднее деформировать прилегающий к торцам металл; выравнивание выступов при этом будет сопровождаться меньшей общей деформацией и коэффициент &0 снизится, а удельное давление, необходимое для ее осуществления, возрастет. Поэтому при сварке с подогревом или при непрерывном оплавлении по «мягкому» режиму с широкой зоной разогрева,

как правило, необходимая величина осадки возрастает. Например, при сварке рельсов с подогревом необходима осадка на 20 мм; при их сварке непрерывным оплавлением Дос 10 мм [95]. Обычно &0 лежит в пределах 2—4.

Глубина кратеров существенно зависит от металла и сечения свариваемых деталей, а также от скорости оплавления, вторичного напряжения и параметров сварочного оборудования кк.3. В общем случае глубина кратеров и, как следствие, Аос растет с увеличением толщины деталей и их сечения. Зависимость Асс от толщины широких стальных полос, свариваемых непрерывным оплавлением, приведена на рис. 107, где нанесены также соответствующие значения длительности оплавления. Последняя быстро растет с увеличением толщины полос, а средняя скорость оплавления снижается с 1 мм/сек (при 6 = 2 мм) до 0,3 мм/сек (при б = 25 мм). Это хотя и приводит к увеличению &0 из-за расширения зоны интенсивного нагрева, но способствует уменьшению глубины кратеров. Необходимая величина осадки при увеличении б с 5 до 25 мм растет не в 5 раз, а только вдвое.

Металлы и сплавы с высокой теплопроводностью оплавляют с очень большой скоростью, в связи с чем образуются глубокие кратеры. Поэтому при сварке меди, алюминия и их сплавов Аос значительно выше, чем в случае сварки деталей того же сечения из стали (табл. 27).

Можно предположить, что это связано не только с глубиной кратеров, но и с трудностью получения на торцах равномерного слоя жидкого металла. Если это так, то для образования бездефектного соединения необходимо механически разрушить твердые пленки на твердом металле, для чего требуется значительная деформация, по существу такая же, как при сварке сопротивлением. Таблица 27

Величина осадки при сварке непрерывным оплавлением полос металлов

сек 120

15 20 Stw

Рис. 107. Зависимость величины осадки и длительности оплавления при сварке широких стальных полос непрерывным оплавлением от их толщины