Для условий контактной сварки, когда через свариваемые де­тали проходит синусоидальный переменный ток, количество теп­лоты, генерируемой между электродами за время сварки, может быть определено в общем случае по закону Джоуля—Ленца.

Во всех технологических и инженерных расчетах ориентируют­ся на действующее (эффективное) значение сварочного тока, а вместо переменных величин, меняющихся в зависимости от тем­пературы ядра точки, в расчетах пользуются их усредненными ве­личинами. Таким образом, закон Джоуля—Ленца для контактной сварки принимает следующий вид:

Qs-Э t cij. cp^CB. Cp’CCB!

где Q3_3— количество теплоты, выделяемое в деталях, Дж; /свср — среднее значенні; сварочного тока, А; Д. вср — среднее значение сварочного сопротивления, Ом; тсв— время сварки, с.

Попытаемся ответить на вопрос, какую роль играют ток и вре­мя! сварки при нагреве деталей, когда Д. в ср = const.

На первый взгляд кажется, что вследствие стремления сокра­тить время сварки до минимума (0,02... 1 с) необходимый нагрев при контактной сварке в общем случае можно обеспечить только за счет высоких значений сварочного тока (например, 10000 А на 1 мм свариваемой толщины). Однако из закона Джоуля—Ленца следует, что квад эат величины тока и время сварки связаны меж­ду собой гиперболической, или обратно пропорциональной, за­висимостью, котэрая представлена двумя кривыми, ограничива­ющими области минимального и максимального проплавлений. Горизонтальные и вертикальные участки кривых асимптотически приближаются к осям тсв и /св (рис. 1.4). Из графика можно сделать три существенных вывода.

1. Процесс контактной сварки может протекать в одной из трех характерных областей: области провара П, области непровара Н и области выплесков В.

2. При контактной сварке в области провара можно выделить три характерные зоны режимов:

• зону жестких режимов Ж (большие токи и малое время свар­ки), при которых на глубину проплавления влияет только время сварки. Увеличение тока не вызывает увеличения провара, но тре­бует неоправданного увеличения мощности машины. Зона состав­ляет примерно 10 % общей области сварки с проваром;

• зону оптимальных {средних) режимов С, при которых глубину проплавления можно регулировать как изменением тока, так и изменением времени сварки в широком диапазоне значений. Зона составляет 80 % общей области сварки с проваром;

• зону мягких режимов М (малые токи, большое время свар­ки), при которых глубина проплавления изменяется только за счет изменения тока в очень узком диапазоне значений. Повышение времени сварки не приводит ни к увеличению проплавления, ни к увеличению диаметра ядра точки, но зато снижает производи­тельность труда, увеличивает расход электроэнергии, приводит к перегреву или пережогу металла ядра. Зона составляет 10 % общей области сварки с проваром.

3. При контактной сварке можно выделить четыре граничные точки:

точку 1 — это минимально допустимое время сварки тсв1 для данных толщин и материалов, при котором еще можно получить минимально допустимое проплавление (0,2s);

точку 2 — это максимально допустимое время сварки хсв2і при котором образуется минимально допустимое проплавление (0,2s) в зоне минимально допустимых токов /св3;

точку 3 — это минимально допустимый сварочный ток /св3, при котором еще возможно минимально допустимое проплавле­ние при максимально допустимом времени сварки. Большее сни­жение тока не приведет к сварке даже при бесконечно большой длительности процесса;

точку 4 — это максимально допустимый сварочный ток /св4 при минимально допустимом времени сварки.

Интерес представляет определение значений тока и времени сварки в этих граничных точках для данных толщин и материалов. Очевидно, эти значения будут напрямую зависеть от значений усредненного активного сопротивления.