электродов, геометрия и чистота контактной поверхности, то электроды служат сильнейшим охладителем. Температуры Тд и Тц (рис. 4.9, а) показывают, что заметно более высокая-температура в момент окончания нагрева создается не под электродом, а рядом с ним. Мало того, если электрод не снимается с металла быстрее,чем через секунду, то, как показывает кривая 2 - 2, металл под электродом охлаждается с большей скоростью, чем рядом в точке Тл- Однако совсем другая картина получается при достаточно заношенном электроде (рис. 4.9, б). В этом случае его охлаждающая способность резко снижается как в процессе нагрева (кривые /-/), так и при охлаждении (кривая 2-2). Сравнивая эти опытные температурные кривые, можно сделать заключение, что в циклах точечной сварки следует обращать внимание на промежуток времени между выключением тока и съемом давления, т. е. удалением электродов с поверхности горячего металла. Это особенно относится к тем случаям, когда свариваемая конструкция обладает собственной жесткостью и упругость ее волнистых поверхностей способна немедленно, вслед за отъемом электродов, разорвать еще горячее сварное соединение.

Таким образом, следует сделать общий вывод об абсолютной полезности цикла давления с окончательной проковочной операцией. Однако естественная в таких случаях задержка электродов на горячей поверхности металла, с точки зрения его охлаждения, как об этом свидетельствуют кривые, приведенные на рис. 4.9, может быть самой разнообразной, в зависимости от свойств электродов. А эти свойства бывают очень различны. Кривые рис. 4.9 дают частную картину для медных электродов, однако они могут быть и из других медных и немедных сплавов. Следовательно, вряд ли можно говорить вообще о возможности рассчитать скорости охлаждения и, соответственно, структуры точечно-сварных соединений. Подлинные структурные картины следует устанавливать экспериментально, с соблюдением реальных цеховых, а не идеальных лабораторных условий.

4.3. Расчет режимов точечной и рельефной сварки

В производственной и проектной практике для контактной точечной сварки приходится решать несколько типовых конструктивно-технологических задач.

Первая из них возникает перед технологами и конструкторами при необходимости закупать новые машины, выбирая их из существующих стандартных или составляя технические задания на изготовление новых специализированных машин. Такая задача решается при известных:

1) конструкциях свариваемых деталей, узлов или изделий в целом, со всеми размерами;

2) металле, из которого создаются сварные соединения, со всеми физическими и механическими его свойствами.

Это основные исходные данные для будущих расчетов. Кроме того, необходимо считаться с целым рядом других обстоятельств: требуемой прочностью соединений, производительностью и т. д.

Весь предшествующий теоретический материал показывает, что для назначения режима сварки единичной точки главным размером является толщина свариваемых деталей 6. Согласно ГОСТ 15878-79, по толщине может быть выбран размер ядра, т. е. его диаметр й-и высота h. От этих размеров (б, с, h) начинаются все технологические расчеты. В современной сварочной литературе сконцентрировано огромное число таблиц [19], в которых рекомендованы для определенных диаметров точек сварочные токи, время их пропускания и давление электродов. Если проектируется технология точечной сварки именно для такого металла и размеров ядра какие есть в таблицах, то, разумеется, нет никакой надобности вести расчеты токов и давлений. Надо просто ориентироваться на тот огромный опыт, по которому созданы режимные таблицы [19]. Мало того, в некоторых производственных условиях для какого-то металла и его размеров установлены собственные режимные характеристики, отличающиеся от литературных рекомендаций. Но если же речь идет о новом или вообще другом металле (если приходится ориентироваться на другие размеры, явно не вписывающиеся в существующие табличные), то расчеты производить необходимо. Обратимся к формулам (2.79) и (2.84). Последняя представляет критерий технологического подобия

пригодный для диаметров точки от 3 до 40 мм.

Для импульсных режимов сварки униполярными токами из формулы (2.79) получается еще один критерий технологического подобия:

Первый критерий (К) содержит 10 переменных, второй (И) - восемь. Как видно, ни в какую таблицу столько переменных не вместить и, самое существенное, по таблице не понять взаимосвязь всех переменных друг с другом, в том числе их степенную связь. Но не следует и преувеличивать достоинство критериальных методов расчета. Процесс точечной сварки настолько сложен, что динамику процесса полностью не отображают и критерии К и И со всеми их переменными.

Ценность критериальных методов расчета для сегодняшней практики в том, что по хорошо отработанным режимам, известным из опытных данных, можно с достаточной инженерной точностью найти режимы сварки для неизвестных металлов и неизвестных размеров свариваемых деталей. Критерий К предназначен для

расчета режимов точечной сварки двух листов одинаковой толщины при условии хорошей зачистки свариваемых поверхностей (оксидные пленки электрически и оптически прозрачны). Критерий И, предназначенный для импульсных режимов, не столько расчетный, сколько познавательный. В нем содержится несколько трудноопределяемых величин. В частности, согласно формуле (1.79),

(1-ь2)РдА .

= щ-

РА=Ро[(1+ЛГ)Ч--е /

Высоту микропирамиды А н размер ее основания а выбирают по данным табл. 5 приложения. Контурную площадь контакте считают, с некоторым преувеличением, равной Сопротивле-

ние ядра в расплавленном состоянии г, определяют так:

г, = 4р,А/(я4).

Степенной показатель п для кривой тока [см. формулу (2.44) ] находят по форме реальной или предполагаемой осциллограммы. Сопротивление оксидной пленки расчетным путем определить практически невозможно.

Критерии К и И вполне отчетливо показывают взаимосвязи всех переменных, от которых зависит режим сварки. Однако не все переменные рассчитываются. Некоторые из них задаются. Размеры ядра сварных точек, например, задаются по ГОСТ 15878-79. В нем для каждой толщины свариваемых листов предусмотрен минимальный размер диаметра ядра. Так, в частности, рекомендуется:

Толщина листа, мм . . 0.3 0,8-1,0 1.8-2,2 2,7-3.2 3,7-4,2 4,7-5,2 5,7-6.0 Диаметр ядра

не менее, мм 2,5 4 7 9 12 14 16

Эта рекомендация хорошо вписывается в эмпирическую формулу

4= 1,75 + 2.56, (4.14)

где и б - в мм.

Если диаметр ядра сварной точки задается государственньш стандартом, то величины сварочного тока и силы сжатия электродов могут выбираться технологом в некоторых довольно широких пределах.

Рассматривая весь современный опыт применения точечной сварки, можно убедиться, что технологическая практика отработала некоторые границы для величины силы сжатия электродов Так, можно считать, что силы сжатия выбираются в зависимости