Для получения качественного соединения необходимо, чтобы за время

сварки t_св в точке (шве, стыке) выделилось определенное количество тепла:

. (3.47)

Как правило, импульсы сварочного тока имеют прямоугольную форму [1], поэтому

, (3.48)

где I_св.эф – эффективный ток сварки, который задается в технологических инструкциях; R_св – сопротивление свариваемого контакта; t_св – время сварки.

Все ЭМП проводимости вызывают изменения действующего значения напряжения, подводимого к месту сварки, и соответственно изменение I_св.ср на величину , что приводит к изменению на величину ± .

. (3.49)

Выражение (3.49) отражает факт интегральности воздействия изменения на .

Влияние ЭМП на точечную, многоточечную, рельефную и шовную электросварку. Технологический процесс этих видов ЭСУ идентичен, поэтому и влияние ЭМП примерно одинаково.

Все ЭМП проводимости оказывают влияние на напряжение, питающее сварочные машины. Причем несимметрия напряжений приводит к дополнительным ОН, т.е. ее действие аналогично действию ОН. Несинусоидальность напряжений приводит к изменению формы синусоиды. Согласно [1] форма синусоиды тока и соответственно подводимого напряжения оказывает влияние только на сварочные процессы, длительность которых мала (сотые и тысячные доли секунды), это в основном сварка в микроэлектронике и радиоэлектронике.

Влияние отклонений напряжения. Контактная сварка производится импульсами тока продолжительностью от 2 до 26 периодов [1]. При ОН изменяется только сварочный ток, поскольку время сварки задается элементами управления и является постоянным. Как видно из (4.9), отклонение сварочного тока приводит к изменению количества тепла, выделяемого в свариваемой точке. Уравнение теплового баланса для данного вида сварки имеет вид

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃, (3.50)

где Q₁ - теплота, затрачиваемая на нагрев до температуры плавления столбика металла высотой и диаметром d_я; Q₂ - теплота, расходуемая на нагрев металла в виде кольца шириной x₂, окружающего литое ядро, до средней температуры _пл/4; Q₃ - потери теплоты в электродах или на нагрев условного цилиндра высотой x₃ до средней температуры _пл/8.

Выражения для отдельных составляющих теплового баланса:

, (3.51)

, (3.52)

, (3.53)

где d_я - диаметр ядра; - толщина свариваемых деталей; с_м - удельная теплоемкость деталей; - удельная плотность свариваемого металла; - температура плавления металла деталей; k₁, k₂ - вспомогательные коэффициенты, учитывающие материал деталей и электродов; c_э, - удельная теплоемкость и плотность материала электродов; d - температуропроводность.

Решая совместно уравнения (3.48), (3.50), (3.51) - (3.53), получаем

. (3.54)

Уравнение (3.54) позволяет проанализировать, как будет изменяться температура плавления металла при изменении сварочного тока.

При контактной сварке возникают в основном горячие трещины, их образование происходит в температурном интервале хрупкости, соответствующем минимальной пластичности сплава. Разрушение металла в этом случае носит межкристаллический характер. Согласно [1] для углеродистых и конструкционных сталей верхняя граница температурного интервала хрупкости находится при температуре 1250…1400°С.

Таким образом, имеем две крайние температуры, при выходе за которые наиболее часто возникает брак при сварке. Это температура, на 10 или 20 % превышающая температуру плавления (для допустимого повышения напряжения), и верхняя граница температурного интервала хрупкости (для допустимого снижения напряжения).

Зная зависимости и допустимые граничные температуры, можно определить допустимые отклонения сварочного тока I_св и соответственно напряжения в сети (табл. 3.5).

Влияние колебаний и провалов напряжения на качество сварки. Колебания напряжения в трактовке ГОСТ 13109-97 не влияют на качество сварки. Это объясняется тем, что тепловые процессы при сварке инерционны. На качество сварки влияют выбросы и провалы напряжения. Если длительность ПН равна или больше времени сварки, то действие ПН аналогично действию ОН и их допустимая величина аналогична нормам по ОН.

Таблица 3.5.

Виды машин и свариваемых материалов	Отклонение напряжения, %
Точечные, многоточечные, рельефные и шовные (сварка низкоуглеродистых сталей)	±10
Стыковые:  сварка сопротивлением низкоуглеродистых сталей  сварка непрерывным оплавлением низкоуглеродистых сталей  сварка оплавлением с подогревом низкоуглеродистых сталей	±10 ±10 ±15

Влияние ЭМП на стыковую электросварку. Существуют два вида стыковой сварки: сварка сопротивлением и сварка оплавлением. Причем сварка оплавлением имеет две разновидности: непрерывным оплавлением и оплавлением с подогревом. Bce три разновидности стыковой сварки по-разному реагируют на ЭМП.

Из всех видов ЭМП на стыковую сварку наибольшее влияние оказывают отклонения и провалы напряжения. Причем, в отличие от рассмотренных выше способов сварки, у стыковой сварки при отклонениях и провалах напряжения наряду с ухудшением качества изменяется и время сварки, что приводит к изменению производительности ЭСУ. В табл. 3.5 приведены технически допустимые пределы ОН для различных видов стыковой сварки. Влияние ПН на качество стыковой сварки аналогично влиянию на точечную сварку.