Особенности режима в зависимости от продолжительности импульса сварочного тока

В зависимости от времени нагрева (длительности импульса тока) условно различают жесткие и мягкие режимы сварки.

Жесткие режимы характеризуются мощными импульсами тока малой продолжительности (обычно менее 0,1 с для толщин 0,8-1 мм). Время сварки в этом случае обычно принимают /_св < 0,025 с для толщин 1 -4 мм. Нагрев при этом сопровождается весьма высокими градиентами температур и определяется в основном распределением плотности тока. Зона максимальных температур (например, Г_Ш1) в этом случае смещена к границам контактов (рис. 2.13). До 80% тепловой энергии, выделяющейся на участке электрод- электрод, расходуется на нагрев и плавление металла.

Мягкие режимы характеризуются значительной длительностью протекания тока при существенной роли теплообмена в самих деталях и между деталями и электродами; время сварки, как правило, составляет /_с„ > 0, Is с для толщины деталей порядка 4 мм.

Рис. 2.13. Форма ядра при сварке на жестких (/) и мягких (2) режимах

Изотермы высоких температур представляются в виде эллипсов.

Длительный нагрев металла при мягких режимах существенно меняет первоначальное электрическое поле.

Области, отличающиеся повышенной плотностью тока, нагреваются, их сопротивление повышается, что приводит к перераспределению тока, выравниванию неравномерности электрического и теплового полей и смещению зоны максимальных температур от периферии к центру контакта. Неравномерность нагрева уменьшается также в результате пластической деформации металла и связанного с ней эффекта саморегулирования температурного поля. Например, повышение плотности тока и температуры на границе контакта приводит к уменьшению сопротивления пластической деформации. Вытекающий в зазор металл увеличивает площадь контакта, и интенсивность нагрева в этой зоне снижается. Суммарная тепловая энергия, расходуемая на нагрев деталей вокруг сварной точки и нагрев электродов, составляет порядка 80% от энергии, выделяемой на участке электрод—электрод.

При шовной сварке источник теплоты перемещается, и теплота вводится в металл, как правило, отдельными импульсами. В этом случае на формирование электрического и температурного полей оказывает влияние эффект шунтирования тока, подогрев металла теплотой от последующей точки за счет теплопередачи. Общий характер температурного поля отличается тем, что нагрев металла околошовной зоны происходит в основном позади ролика. Изотермы соответствующих температур, как и при дуговой сварке, вытянуты в направлении, обратном движению ролика. На размеры зоны расплавления кроме перечисленных выше факторов (/_св, t_CB, F_CB) оказывают также влияние время паузы между импульсами, скорость сварки и расстояние между отдельными точками.