Процесс тачечной, шовной и рельефной сварки характерен весьма малым временем сварки при больших сварочных токах и усилиях, обеспечивающих локальное плавление металла. Не­обходимым условием формирования соединения является обра­зование общей зоны расплавленного металла заданных разме­ров, что обеспечивает прочность и герметичность соединения.

При рассматриваемых способах сварки образование соеди­нения происходите значительной мере по единой схеме, состоя­щей из трех этапов (рис. 1.2, а).

Первый этап начинается с момента обжатия деталей, вызы­вающего пластическую деформацию микронеровносгей в кон­тактах электрод-деталь и деталь-деталь. Последующее включе­ние тока и нагрев металла облегчают смятие микрорельефа, раз­рушение поверхностей пленок и формирование электрического контакта. При рельефной сварке на данном этапе начинается осадка рельефа. Нагретый металл деформируется преимуще­ственно в зазор между деталями, и о бразуется уплотняющий по­ясок.

Второй этап характеризуется расплавлением металла и об­разованием ядра. По мере прохождения тока ядро растет до мак­симальных размеров— по высоте и диаметру. При этом проис­ходит перемешивапие металла, удаление поверхностных пле­нок и образование металлических связей в жидкой фазе. Продолжается процесс пластической деформации и тепловое расширение металла. К концу этого этапа отмечается почти пол­ная осадка рельефа.

Третий этой начинается с выключения тока, сопровождаю­щегося охлаждением и кристаллизацией металла. Образуется общее для деталей литое ядро. При охлаждении уменьшается объем металла, и возникают остаточные напряжения. Для сни­жения уровня этих напряжений и предотвращения усадочных трещин и раковин требуются значительные усилия.

Рис.1.2. Этапы образовании соединений и типовые циклограммы процесса контактной сварки: а) точечная, шовная и рельефная, б) стыковая сопротивлением и в) оплавлением, где F„, Fra, FK(tB, Fw — начальное, сварочное, ковочное и усилие осад­ки; ItB, 1Под — сварочный и ток подогрева; S„ ~ перемещение подвиж­ной плиты машины; Dc„ D^., — общая деформация деталей при

сварке, осадке и осадке под током; — укорочение деталей при оплавлении; tm, tH, tM, t«,T, tnM, toml, tu c, t^, t^- время сварки, нагрева, осадки, осадки подтоком, подогрева, оплавления, цикл сварки, цикл оплавления, сварки оплавления с подогревом

Для получения следующего соединения цикл через опреде­ленную паузу вновь повторяется.

При шовной сварке за счет теплопередачи от предыдущих точек процессы пластической деформации при сварке второй и последующих точек на всех трех этапах облегчаются. Снижает­ся также скорость кристаллизации ядра, что приводит к умень­шению остаточных напряжений.

Образование соединения при стыковой сварке происходит в процессе совместной пластической деформации нагретых элек­трическим током торцов деталей при осадке. Стыковая сварка сопротивлением и оплавлением происходит практически по еди­ной схеме и состоит из двух этапов—нагрева торцов деталей и осадки. Однако условия образования межатомных связей, опре­деляемые состоянием поверхностей, для методов сварки сопро­тивлением и оплавлением различны.

Первый этап при стыковой сварке сопротивлением (рис. 1.2,6) в значительной мере аналогичен процессам, протекающим до образования расплавления в контакте деталь-деталь при точеч­ной сварке. Детали входят в соприкосновение при начальном сжимающем усилии^ и торцы интенсивно нагреваются до тем­пературы (0,8-0,9)ТПЛ при прохождении сварочного тока.

Второй этап характеризуется пластическим деформирова­нием металла, в результате которого происходит частичное вы­давливание оксидных пленок с торцевой поверхности при зна­чительном усилии осадки. Термическая активность атомов в этот момент способствует образованию активных центров взаи­модействия и окончательному формированию металлических связей в ходе совместной пластической деформации металла в твердой фазе. Однако относительно малая деформация не обес­печивает полного удаления оксидов.

При стыковой сварке оплавлением (рйс. 1.2, в) нагрев дета­лей происходит до образования на торцах слоя расплавленного металла толщиной 5Ж результате локального расплавления и раз­рушения перемычек. Второй этап сопровождается деформацией нагретых поверхностей:—:осадкой.

При сварке оплавлением оксиды находятся на поверхности тонкого слоя расплавленного металла. При сближении деталей они вместе е расплавом вытесняются в грат. Формирование свя­зей происходитв жвдком. и частично в твердом состоянии.

При сварке деталей большого сечения применяют предвари­тельный подогрев торцов за счет, например, возвратно-посту­пательного перемещения подвижной плиты машины. При сбли­жении деталей цепь замыкается накоротко, и создается некото­рое давление. Электрический ток подогревает детали. Нагрев отдельными импульсами способствует более равномерному нагреву торцов деталей.

Процесс, образования сварного соединения сопровождается протеканием основных физических процессов;, которые. вызЫва — кзт рад сопутствующих. Основные и сопутствующие процеосы, протекающие в зоне сварки представлены на рис.1.3 (1].

Однако все они имеют общую основу. Так* например* при типовом. алектротермодеформациошом цикле точечной сварки на первом этапе сопутствующие процессы ввиду относительно малой деформации и низкой температуры зоны сварки не полу­чают большого развития. При появлений на втором этапе рас­плавленного ядра резко возрастает тепловое расширение метал­ла, появляется опасность выплеска, вследствие теплопроводно­сти отмечается нагрев околошовной зоны, изменение исходной структуры металла, массоперенос в контакте электрод-деталь.

Рис. 1.3. Основные и сопутствующие процессы при Образовании соединений

На третъемэтапе при охлаждении металла происходит кристал­лизация металла ящт, образование литой структуры и значи­тельных остаточных напряжений, продолжается теплопередача в околошовную зону и изменение структуры металла в этой зоне соединения. Степень развития сопутствующих процессов и из­менения первоначальных свойств металла может быть уменьше­на, например, за счет уменьшения скорости нагрева (роста сва­рочного тока) и увеличения усилия на стадии охлаждения.

При стыковой сварке процессы теплового расширения металла и массоперенрс в контакте электрод-деталь не получают развития и не оказывают существенного влияния на качество соединений.

Обеспечение высокого качества сварки и максимальной про­изводительности процесса для заданной толщины, формы и ма­териала изделия определяется правильностью выбранного ре — жимасварки.

Режим сварки — совокупность электрических, механичес­ких и временных параметров, обеспечиваемых сварочным обо­рудованием для получения качественного соединения.

Кроме того, качество соединений зависит от техники свар­ки, формы электродов, качества сборки и подготовки поверхно­сти,’сварочного оборудования, системы контроля и от других конструктивно-технологических факторов.