ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
СВАРИВАНИЕ КОНТАКТОВ
Сваривание контактов происходит вследствие плавления контактных точек от нагрева джоулевым теплом пли дугой.
В первом случае сваривание может произойти при неподвижном состоянии контактов при достаточно больших импульсах тока. Образовавшиеся жидкие мостики при застывании обусловливают приваривание контактов друг к другу. Внешне приваривание проявляется тем, что для разъединения контактов требуется более высокое усилие, чем при нормальной работе контактов. Иногда оно может само собой устраняться, без дополнительного внешнего усилия, вследствие обрыва застывших мостиков благодаря термическим напряжениям, возникающим при охлаждении.
Склонность материала контактов к свариванию связана прежде всего с его термическими свойствами: температурой и скрытой теплотой плавления, а также с теплопроводностью материала.
Как мы видели ранее, точка плавления кон тактирующих металлов характеризуется «напряжением плавления», которое для данного металла может рассматриваться как константа.
Напряжение плавления Uп связано с током плавлении или сваривания и контактным сопротивлением уравнением
.откуда, имея в виду (12),
(4-1)
т. е. ток сваривании тем больше, чем больше напряжение плавления, число контактирующих точек ип контактное усилие и тем меньше, чем больше удельное сопротивление и твердость металла.
Следовательно, труднее свариваются контакты более тугоплавкие, более электропроводные (и, значит, теплопроводные) и более мягкие, сжатые с большим усилием.
Для данного металла, у которого Uп, р и И являются константами. привариванию препятствует высокое контактное давление.
Если напряжение на контактах Uк меньше Uп, то ни образования жидких мостиков, ни сваривание контактов в замкнутом виде произойти не может.
Поверхностные пленки могут способствовать спариванию контактов вследствие увеличения переходного сопротивления н. с другой стороны, уменьшить вероятность сваривания, уменьшая число металлически контактирующих точек.
При работе контактов с дугой сваривание происходит при замыкании контактов вследствие слияния капель жидкого металла, расплавленного дугой, или вследствие сжатия под большим давлением раскаленного твердого металла. Здесь играют роль поверхностные свойства металлов, в частности смачиваемость контактной поверхности расплавленным металлом. Если дуга гасится конденсатором, то сваривание контактов происходит при замыкании вследствие сосредоточенных импульсных разрядов емкости, плавящих контактные точки. Процесс аналогичен конденсаторной сварке металлов.
При этих условиях свариванию подвержены в большой степени менее тугоплавкие металлы и сплавы с худшей тепло- и электропроводностью.
Иногда наблюдается холодное сваривание контактов без тока. Оно чаще бывает у контактов из более мягких металлов, сжатых при усилении выше предела текучести или получающих при замыкании достаточно энергии для размягчения контактных точек.
Поверхностные пленки препятствуют холодному свариванию контактов, так как для его осуществления требуется тесное металлическое соприкосновение. По-видимому, играют роль природа контактирующих металлов, тип кристаллической решетки, температура плавления и рекристаллизация, а также склонность к образованию оксидных или других пленок.
Кроме разных видов сваривания, у маломощных контактов наблюдается спекание, которое вызывается пробоем при достаточных градиентах напряжения изолирующей пленки и пронизывающими ее металлическими мостиками, соединяющими контакты. Прочность спекания невелика, и оно устраняется при легком сотрясении контактов. Свойства металлов и сплавов, способствующие и препятствующие свариванию контактов, следующие: температура плавления, к крытая теплота плавления, теплопроводность, напряжение плавления, твердость материала контактов и образование поверхностных пленок.
Для холодной сварки имеют значение твердость, предел текучести и модуль упругости, а также тип решетки, температуры плавления и рекристаллизации после сильной деформации и склонность к образованию поверхностных пленок на металлах.
