Точечное сварное соединение (рис. 1.2), поскольку сварку в подавляющем числе случаев осуществляют электродами с цилиндрической рабочей частью, обычно считают осесимметричным. Такое соединение (сварную точку) принято характеризовать геометрическими параметрами в плоскости оси электродов, которые называют «конструктивными элементами соединения». Кроме того, геометрическими параметрами характеризуют также и рабочие части электродов.

Рис.1.2. Вид точечного сварного соединения ( а ) и схема его геометрических параметров в случае сварки деталей неравных толщин 1 и 2 электродами со сферической 3 или плоской 4 рабочими поверхностями:
s ₁ , s ₂ – толщина деталей 1 и 2; d _Я и h _Я – диаметр и высота ядра расплавленного металла; h ₁ , h ₂ – высота зоны расплавления в деталях; с₁, с₂ – глубина вдавливания электродов; а₁, а₂ – расстояние от верхних точек ядра до поверхностей деталей; d _П – диаметр уплотняющего пояска; D ₁ , D ₂ – диаметры рабочей части электродов; d _К1 , d _К2 – диаметры контактов электрод – деталь; R _Э1 – радиус сферической рабочей поверхности электрода 1; d _Э2 – диаметр рабочей поверхности электрода 2

Основными геометрическими параметрами, наиболее часто используемыми и в большинстве случаев регламентируемыми, являются параметры, которые описывают ядро расплавленного металла (диаметр и высота ядра, проплавление деталей), остаточные деформации деталей (глубина вмятин от электродов), а также рабочие поверхности электродов (диаметр плоской и радиус сферической).

Ядро расплавленного металла в большинстве случаев характеризуют его размерами: диаметром d_Я в плоскости контакта деталь-деталь (свариваемого контакта), а также его высотой h_Я или проплавлением деталей А₁ и А₃._. Последние определяют отдельно для каждой детали как отношение к толщине деталей s₁ и s₂ расстояний h₁ и h₂ от плоскости свариваемого контакта до границы зоны расплавленного металла и выражают обычно в процентах:

 %,  %.                 (1.1)

При точечной сварке деталей одноточечные соединения применяют относительно редко. В подавляющем числе случаев точечной сварки осуществляют многоточечные соединения деталей (рис. 1.3). Последние выполняют в виде одного (рис. 1.3, а) или нескольких (рис. 1.3, б) рядов сварных точек, расположенных вдоль нахлестки деталей.

К основным конструктивным элементам, характеризующим многоточечные соединения, относят: ширину нахлестки В, расстояние (шаг) между точками t_Ш в ряду (в шве), расстояниями между осями швов b, а также расстоянием u между крайними осями швов и кромками листов.

Перечисленные выше конструктивные элементы сварных соединений существенно влияют как на процесс их формирования при КТС, так и на показатели качества готовых сварных соединений. Поэтому их допускаемые значения в подавляющем большинстве случаев регламентируются, например, в ГОСТах, ОСТах, отраслевых технологических рекомендациях, стандартах предприятий.

Размеры ядра (его диаметр d_Я и высота h_Я, а также проплавление деталей А₁ и А₂) наиболее значимо влияют на свойства точечного соединения, в первую очередь, на прочностные. Поэтому получение оптимальных значений этих параметров, которые должны находиться в пределах между минимальными и максимальными допускаемыми их значениями, и является основной задачей технологии точечной сварки.

Минимально допускаемые значения диаметра ядра зависят от толщины s свариваемых деталей и приближенно определяются по одной из следующих зависимостей:

 или .                       (1.2)

Они регламентированы ГОСТ 15878 – 79 (табл. 1.1). Эти табличные значения диаметров ядра выработаны многолетней практикой КТС.

Рис. 1.3. Схема конструктивных элементов соединений при точечной сварке:

а — однорядный шов; б — двухрядный шов; В — ширина нахлестки; t _Ш — шаг сварных точек; u — расстояние от оси шва до края нахлестки; b — расстояние между осями швов

Величина проплавления деталей А₁ и  А₂ в большинстве случаев должна находиться в пределах 20…80 % от толщины деталей. На титановых сплавах верхний предел увеличивают до 95 %, а на магниевых — уменьшают до 70 %.

Минимально допускаемое расстояние между осями швов b устанавливают из условия отсутствия влияния шунтирования тока на процесс КТС. Его выбирают таким, чтобы расстояние до соседних точек в любом направлении, например t₁, было не меньше минимально допускаемого шага между точками t_Ш.

Минимальную ширину нахлестки В, а также минимальное расстояние от центра точки или оси шва до края нахлестки u устанавливают по условию отсутствия объемных пластических деформаций металла на краю нахлестки. Причем минимальные значения и должны быть не менее 0,5В.

Глубина вмятин от электродов с₁ и с₂ не должна превышать 20 % от толщины деталей, поскольку они ухудшают внешний вид соединений и обычно уменьшают их прочность. Только при сварке деталей неравных толщин или в труднодоступных местах её допускают увеличивать до 30 %.

Широкое применение в современном машиностроении точечных сварных соединений вместо клепаных обусловлено не только преимуществами их технико-экономических показателей, но и конкурентной способностью эксплуатационных свойств. Прежде всего, это относится к их прочности, которую в основном определяют размеры ядра расплавленного металла в совокупности с другими конструктивными элементами сварных соединений, причем в первую очередь — к прочности динамической. Именно поэтому соответствие полученных при КТС размеров ядра заданным оптимальным значениям, в первую очередь его диаметра и проплавления деталей, является одним из основных критериев качества и надежности соединений деталей, выполненных контактной точечной сваркой.

Таблица 1.1

Минимально допускаемые значения геометрических параметров
точечных соединений по ГОСТ 15878 – 79.