Процесс точечной сварки может осуществляться двумя способами, когда металл в месте образования точечного соединения доводится до расплавления, т. е. когда образуется литое ядро точки и когда металл в месте контакта не доводится до расплавления. В целях получения стабильного и высокого качества соединения обычно для сварки сталей используют первый способ. Многообразие оборудования, выпускаемого для контактной точечной сварки, позволяет широко использовать его в условиях строительства энергетических объектов на арматурных заводах и при монтаже конструкций в блоках сооружений.
Сущность явлений при точечной сварке становится понятной, если рассмотреть схему протекания тока и выделение тепла на различных участках цепи вторичного контура.
Если через место пересечения двух стальных стержней, соприкасающихся на небольшой площади, пропустить сварочный ток большой силы, то в месте контакта стержней происходит интенсивное выделение тепла, так как сопротивление арматурных стержней в несколько раз выше сопротивления медных проводников вторичного контура сварочной машины (вторичный виток, шины, хоботы и электроды). В расчетах сопротивление вторичного контура машины практически можно не учитывать, так как оно несравненно мало по сравнению с сопротивлением на участке свариваемых стержней и мест их контакта с электродами. Общее сопротивление участка вторичной цепи между сварочными электродами можно подразделить на следующие:
а) сопротивление контакта между верхним электродом и верхней поверхностью соприкосновения с ним стержня;
б) сопротивление верхнего стержня на участке от контакта с электродом до пересечения с другим стержнем;
в) сопротивление в месте контакта стержней между собой;
г) сопротивление нижнего стержня на участке от контакта между стержнями до нижнего электрода;
д) сопротивление в месте контакта между нижней поверхностью соприкосновения стержня и нижнего электрода.
В каждом из этих участков при протекании сварочного тока выделяется тепло в количестве, пропорциональном их сопротивлениям. При этом установлено, что наибольшее выделение тепла происходит в месте контакта между стержнями. По кривой распределения температур нетрудно убедиться, что характер распределения температур в первоначальный момент времени сварки видоизменяется в процессе сварки. Усиленное охлаждение электродов в процессе сварки приводит к тому, что выделение тепла и увеличение температуры в месте их контакта со стержнями будет незначительно. При этом значительное увеличение температуры происходит в месте контакта стержней между собой, где металл доводится до пластичного или оплавленного состояния.
Процесс точечной сварки стремятся вести на повышенных токах, что позволяет получить более чистую поверхность в местах контакта стержней с электродами и повышает производительность процесса, однако это требует наличия мощных и дорогих машин.
Основными факторами, определяющими возможность и качество точечной сварки, являются показатели режима сварки — величина сварочного тока, время его протекания, давление между электродами и график его изменения в процессе сварки.
Наряду с этим существенное влияние на процесс сварки оказывают также физические свойства и состояние поверхностей стержней в месте их пересечения, материал электродов, размер и профиль контактной поверхности электродов.
При точечной сварке арматурных стержней можно пользоваться как мягкими, так и жесткими режимами. Мягкий режим отличается более продолжительным временем протекания сварочного тока малой величины, жесткий, наоборот, большой силой тока и малым временем его протекания. Выбор того или другого режима определяется сечением стержней и мощностью сварочных точечных машин, характеристикой стали и ее свариваемостью.
Прочность соединений существенно зависит от усилий сжатия стержней между электродами. При недостаточном усилии сжатия возможно расплавление и разбрызгивание металла в месте контакта стержней и ослабление сварного соединения, при очень больших усилиях сжатия первоначальное контактное сопротивление уменьшается, а площадь контакта резко увеличивается, что приводит к увеличению времени, которое необходимо для сварки.