Основные источники теплоты при контактной сварке на переменном и постоянном токах

Нагрев и плавление металла в зоне соединения происходят за счёт выделения теплоты на электрических сопротивлениях при прохождении через них электрического тока. Полное количество теплоты, генерируемое между электродами при протекании переменного тока длительностью τ _св, определяется законом Джоуля-Ленца:

τ_св

Q_{ээ дж} = ∫ i ²_св(τ _св)× r _ээ(τ _св)× dτ, (2.1)

где i _св(τ _св) - мгновенные значения сварочного тока, обычно изменяющиеся в процессе протекания тока; r _ээ(τ _св) - сумма сопротивлений участка электрод-электрод в моменты времени τ ≤ τ _св.

Величина сопрот-я r _ээ и его распред-е в зоне св-ки существенно влияют на условия нагрева и температурное поле.

При стыковой сварке теплота выдел-ся в контакте между торцами св-х стержней за счёт контактного сопрот-я r _дд и в самих стержнях с собств-м сопрот-м r _д. Контактными сопрот-ми r _эд между электродами и св-ми стержнями можно пренебречь, так как они относит-но малы и выделенная на них при протекании переменного тока теплота практически не сказ-ся на нагреве зоны сварки. Для стыковой сварки формула (2.1) принимает вид:

τ _св

Q_{ээ дж} = ∫ [ r _дд(τ _св)+2 r _д(τ _св)]× i ²_св(τ _св)× dτ (2.2)

При точечной сварке двух деталей (рис. 2.2, б):

τ _св

Q_{ээ дж} = ∫ [ r _дд(τ _св)+2 r _д(τ _св)+2 r _эд(τ _св)]× i ²_св(τ _св)× dτ, (2.3)

При контактной сварке на пост-м токе проявл-ся и имеют практическое значение полярные явления Пельтье и Томсона. Суть этих явлений сост-т в след-м. Ср-я энергия электронов в каждом металле отлич-ся по величине. Изменение ее при нагреве металлов также неодинаково и зависит от кол-ва в них примесей. Резко отлич-ся энергии носителей тока в тв-м и распл-м сост-х. Если направление тока таково, что электроны движ-ся через контакт из металла, в кот-м их ср-я энергия больше, то в контакте они передают избыток своей энергии кристаллам металла, в кот-м эта энергия меньше. Явлением Пельтье наз-ся выделение или поглощение теплоты, избыт-й над джоулевой, которое происходит в контакте разнородных проводников или полупроводников при прохождении постоянного тока. Теплота Пельтье определяется по ф-ле:

Q_п = ± k _п I _cв τ _св, (2.4)

где k п - коэффициент Пельтье; I _cв - величина постоянного сварочного тока; τ _св - время протекания сварочного тока.

Явлением Томсонаназывается выделение или поглощение теплоты, избыточной над джоулевой, при прохождении постоянного тока по неравномерно нагретому проводнику или полупроводнику. Теплота Томсона определяется по формуле

Q_т = ± k _т (t ₂ - t ₁) I _cв τ _св, (2.5)

где k _т- коэффициент Томсона; (t ₂ - t ₁) - разница температур.