Сварка в кузовном ремонте

Важ­но отме­тить, что свар­ка листов тон­ко­го метал­ла очень отли­ча­ет­ся от свар­ки дета­лей, сде­лан­ных из тол­сто­го метал­ла. При свар­ке дета­лей из тол­сто­го метал­ла не при­хо­дит­ся бес­по­ко­ить­ся по пово­ду теп­ло­вой дефор­ма­ции и искрив­ле­ния метал­ла. Тол­стый металл про­ти­во­сто­ит дефор­ма­ции по при­чине сво­е­го объ­ё­ма, в кото­ром рас­се­и­ва­ет­ся теп­ло, как в ради­а­то­ре. Самое глав­ное в такой свар­ке – про­ник­но­ве­ние сва­роч­но­го метал­ла, каче­ство и проч­ность шва. При свар­ке тол­сто­го метал­ла, такая про­бле­ма, как про­жи­га­ние свар­кой метал­ла до дыр­ки, так­же, отсут­ству­ет. Если же взять свар­ку тон­ких листов метал­ла, кото­рая часто исполь­зу­ет­ся при ремон­те кузо­ва, то все пере­чис­лен­ные про­бле­мы ста­но­вят­ся первостепенными.

Вы може­те иметь отлич­ные навы­ки вла­де­ния свар­кой метал­ли­че­ских кон­струк­ций из тол­сто­го метал­ла, но не все эти уме­ния могут при­го­дят­ся при свар­ке авто­мо­биль­но­го листо­во­го метал­ла. Для при­ме­не­ния свар­ки в кузов­ном ремон­те нуж­но нара­ба­ты­вать инди­ви­ду­аль­ный опыт, учи­ты­вая осо­бен­но­сти харак­те­ри­стик метал­ла кузо­вов авто­мо­би­лей. Если Вы зна­ко­мы с газо­вой и полу­ав­то­ма­ти­че­ской свар­кой, то это помо­жет при изу­че­нии и обу­че­нии свар­ки тон­ко­ли­сто­во­го металла.

Есть одно сход­ство меж­ду элек­трод­ной и газо­вой свар­кой тол­сто­го метал­ла и тон­ко­ли­сто­во­го авто­мо­биль­но­го метал­ла. У тол­стых и тон­ких метал­лов, сва­рен­ных каче­ствен­но и проч­но, шов выгля­дит оди­на­ко­во ров­ным и красивым.

Типы сварочных соединений в кузовном ремонте

Сва­роч­ные соеди­не­ния в кузов­ном ремон­те делят­ся на три кате­го­рии: встык, вна­хлёст и соеди­не­ние вна­хлёст с пазом.

Свар­ное соеди­не­ние встык наи­бо­лее слож­ное для нович­ка. Но после прак­ти­ки и пони­ма­ния прин­ци­па, это соеди­не­ние не слож­но сде­лать с помо­щью хоро­ших сва­роч­ных аппа­ра­тов MIG / MAG или TIG .

Соеди­не­ние встык дела­ет­ся, когда листы метал­ла сты­ку­ют­ся кра­я­ми друг с дру­гом с неболь­шим зазо­ром меж­ду ними. Зазор необ­хо­дим, так как металл рас­ши­ря­ет­ся при сварке.

Соеди­не­ния вна­хлёст дела­ет­ся с неболь­шим нало­же­ни­ем листов метал­ла друг на дру­га. В этом слу­чае сва­ри­ва­ет­ся край одно­го листа с частью листа, кото­рой он каса­ет­ся с одной или с двух сто­рон. Это созда­ёт двой­ную тол­щи­ну метал­ла в месте, где листы захо­дят друг на друга.

Соеди­не­ние вна­хлёст с пазом тре­бу­ет при­ме­не­ния спе­ци­аль­но­го инстру­мен­та для под­го­тов­ки одно­го из листов. Далее край одно­го листа под­со­вы­ва­ет­ся под фла­нец дру­го­го и при­ва­ри­ва­ет­ся. С лице­вой сто­ро­ны всё выгля­дит, как непре­рыв­ный лист метал­ла. Выпук­лость оста­ёт­ся с обрат­ной сто­ро­ны. Края листов, ино­гда, про­ва­ри­ва­ют­ся с двух сто­рон, что­бы гер­ме­ти­зи­ро­вать стык.

Инстру­мент для под­го­тов­ки метал­ла для соеди­не­ния вна­хлёст с пазом

Суще­ству­ет ряд про­блем с соеди­не­ни­ем вна­хлёст и вна­хлёст с пазом. Одна из кото­рых — необ­хо­ди­мость сва­ри­вать соеди­не­ние два­жды, если хоти­те, что­бы оно было гер­ме­тич­ным. Сле­ду­ю­щая про­бле­ма заклю­ча­ет­ся в том, что при свар­ке соеди­не­ния с обе­их сто­рон, будет выде­лять­ся теп­ла в два раза боль­ше. Это вли­я­ет на дефор­ма­цию метал­ла. В ито­ге мож­но ска­зать, что нет ника­ких пре­иму­ществ при при­ме­не­нии сва­роч­но­го соеди­не­ния вна­хлёст. Един­ствен­ное их пре­иму­ще­ство в том, что такое соеди­не­ние делать лег­че для нович­ка. Исклю­че­ние при обя­за­тель­ном при­ме­не­нии тако­го вида соеди­не­ния состав­ля­ют слу­чаи, когда нуж­но ско­пи­ро­вать завод­ское свар­ное соеди­не­ние вна­хлёст и, когда нет досту­па для созда­ния соеди­не­ния встык.

Соеди­не­ние встык пред­по­чти­тель­нее при­ме­нять при нало­же­нии метал­ли­че­ских заплат и ремонт­ных вставок.

Фиксация

Очень неудоб­но делать свар­ной шов, если при­ва­ри­ва­е­мая деталь не закреп­ле­на. Хоро­шая фик­са­ция обес­пе­чи­ва­ет сты­ков­ку и нуж­ный зазор меж­ду листа­ми металла.

Раз­лич­ные креп­ле­ния, исполь­зу­е­мые для фик­са­ции дета­лей перед сваркой

Суще­ству­ет мно­же­ство мето­дов фик­са­ции дета­лей перед свар­кой. Выбор зави­сит от ситу­а­ции и от пред­по­чте­ний. К при­ме­ру, маг­ни­ты подой­дут для фик­са­ции заплат­ки перед её при­вар­кой, но будут бес­по­лез­ны для удер­жа­ния на месте зад­не­го кры­ла автомобиля.

Сре­ди мно­же­ства фик­си­ру­ю­щих мето­дов и при­спо­соб­ле­ний основ­ны­ми явля­ют­ся: зажим­ные щип­цы раз­лич­ных кон­фи­гу­ра­ций, спе­ци­аль­ные маг­ни­ты, сва­роч­ные зажи­мы для соеди­не­ния встык (edge clips), струб­ци­ны. Каж­дый из пере­чис­лен­ных спо­со­бов фик­са­ции пред­став­ля­ет целый класс фик­си­ру­ю­щих при­спо­соб­ле­ний и суще­ству­ет в раз­лич­ных фор­мах, раз­ме­рах и кон­фи­гу­ра­ци­ях. Есть при­спо­соб­ле­ния, спе­ци­аль­но раз­ра­бо­тан­ные для фик­са­ции соеди­не­ний стык, вна­хлёст и вна­хлёст со смещением.

Зажим­ные щип­цы мож­но назвать основ­ны­ми фик­си­ру­ю­щи­ми при­спо­соб­ле­ни­я­ми, кото­рые при­ме­ня­ют при свар­ке в кузов­ном ремон­те. Огра­ни­че­ние их в том, что необ­хо­ди­мо место, что­бы уста­но­вить зажим­ные щип­цы. Ими мож­но вос­поль­зо­вать­ся, если место, кото­рое нуж­но зафик­си­ро­вать, рас­по­ло­же­но не даль­ше 30 – 40 см от места, где воз­мож­но уста­но­вить зажим­ные щип­цы. При этом щип­цы доста­точ­но гро­мозд­кие и неуклюжие.

Сва­роч­ные зажи­мы для соеди­не­ния встык

Сва­роч­ные зажи­мы для соеди­не­ния встык могут при­ме­нять­ся при фик­са­ции ремонт­ных вста­вок. Тре­бу­ют нали­чия досту­па с обрат­ной сто­ро­ны пане­лей. Лег­ко уста­нав­ли­ва­ют­ся и сни­ма­ют­ся, а так­же не меша­ют при сварке.

Такие зажи­мы обес­пе­чи­ва­ют акку­рат­ную сты­ков­ку кра­ёв с ров­ным неболь­шим зазо­ром. Поз­во­ля­ет отре­гу­ли­ро­вать и уста­но­вить листы раз­ной тол­щи­ны для сва­ри­ва­ния. Поз­во­ля­ет вырав­ни­вать поверх­но­сти по одной линии.

Они не при­спо­соб­ле­ны для исполь­зо­ва­ния на силь­но изо­гну­тых , но очень удоб­ны при фик­са­ции пря­мых панелей.

Сварка маленьких сегментов в большую конструкцию

Ино­гда при­хо­дит­ся изго­тав­ли­вать какую-либо панель или ремонт­ную встав­ку слож­ной фор­мы из несколь­ких про­стых сег­мен­тов. Мно­гие про­фес­си­о­наль­ные спе­ци­а­ли­сты, зани­ма­ю­щи­е­ся фор­мов­кой метал­ла и ремон­том кузо­ва, прак­ти­ку­ют такой спо­соб. Это быва­ет необ­хо­ди­мым, если обо­ру­до­ва­ние, либо про­фес­си­о­наль­ные навы­ки не поз­во­ля­ют сде­лать нуж­ную панель из одно­го листа металла.

Инте­рес­но отме­тить, что в про­шлом, неко­то­рые про­из­во­ди­те­ли дела­ли пане­ли слож­ной фор­мы из малень­ких сег­мен­тов, сва­рен­ных вме­сте. Впо­след­ствии этот спо­соб был заме­нён штам­по­ва­ни­ем и тех­ни­ка­ми фор­мо­ва­ния прокаткой.

При изго­тов­ле­нии ремонт­ной встав­ки слож­ной фор­мы или целой пане­ли мож­но при­ме­нять такой метод.

Типы сварки

В кузов­ном ремон­те чаще все­го при­ме­ня­ют элек­три­че­скую свар­ку полу­ав­то­ма­том. Но, до сих пор, в неко­то­рых слу­ча­ях, при­ме­ня­ет­ся и газо­вая сварка.

Исполь­зу­ет­ся свар­ка MIG , TIG и кон­такт­ная точечная.

Электродуговая сварка электродами

Этот вид свар­ки дав­но в про­шлом при­ме­нял­ся для соеди­не­ния кузов­ных пане­лей при ремон­те, а так­же при про­из­вод­стве. Свар­ка про­из­во­ди­лась элек­тро­да­ми с малым диа­мет­ром, кото­рые были спро­ек­ти­ро­ва­ны спе­ци­аль­но для тон­ко­ли­сто­во­го метал­ла. Что­бы при­ме­нять такой вид свар­ки тре­бо­ва­лась нема­лая сно­ров­ка. Каче­ство свар­ки было посред­ствен­ным. Глав­ной про­бле­мой был излиш­ний нагрев, кото­рый был при­чи­ной дефор­ма­ции метал­ла и про­жи­га насквозь. Срав­ни­вая с сего­дняш­ни­ми пока­за­те­ля­ми, ухо­ди­ло мно­го вре­ме­ни на рабо­ту с таким видом свар­ки. Теперь такой метод явля­ет­ся устаревшим.

Контактная точечная сварка

Кон­такт­ная свар­ка была глав­ным спо­со­бом соеди­не­ния в авто­мо­би­ле­стро­е­нии и ремон­те, начи­ная с 1930‑х годов. Точеч­ная свар­ка осу­ществ­ля­ет­ся силь­ным при­жа­ти­ем элек­тро­дов аппа­ра­та к метал­лу кузо­ва и ком­би­на­ци­ей интен­сив­но­го нагре­ва, созда­ва­е­мо­го очень высо­кой силой тока за корот­кий интер­вал вре­ме­ни. Металл пане­лей кузо­ва рас­плав­ля­ет­ся в одной точ­ке и про­ис­хо­дит сваривание.

Пре­иму­ще­ство точеч­ной свар­ки в быст­ро­те дей­ствия, акку­рат­но­сти полу­ча­е­мых свар­ных точек и проч­но­сти соединения.

Совре­мен­ные лег­ко­вые авто­мо­би­ли име­ют от 3000 до 4000 свар­ных точек, кото­рые соеди­ня­ют отдель­ные дета­ли кузо­ва в одну конструкцию.

Есть аппа­ра­ты для точеч­ной свар­ки, исполь­зу­е­мые в кузов­ном ремон­те, элек­тро­да­ми кото­рых не нуж­но сжи­мать область свар­ки. Сила при­ла­га­ет­ся толь­ко к одно­му листу метал­ла, а вто­рой лист каса­ет­ся пер­во­го листа и под­клю­чён к мас­се. Такой аппа­рат удоб­но при­ме­нять, когда невоз­мо­жен доступ к обрат­ной сто­роне метал­ла, к кото­ро­му при­ва­ри­ва­ет­ся дру­гая метал­ли­че­ская панель.

Точ­ки кон­такт­ной свар­ки часто не защи­ще­ны от кор­ро­зии, пото­му что места меж­ду соеди­нён­ны­ми пане­ля­ми, под­вер­же­ны при­тя­ги­ва­нию вла­ги. Эта про­бле­ма усу­губ­ля­ет­ся тем фак­том, что при воз­дей­ствии точеч­ной свар­ки, в местах нагре­ва испа­ря­ют­ся все эле­мен­ты обра­бот­ки метал­ла, такие как оцин­ко­ван­ное покры­тие. Эта про­бле­ма умень­ша­ет­ся при при­ме­не­нии спе­ци­аль­но­го сва­роч­но­го грун­та меж­ду сва­ри­ва­е­мы­ми пане­ля­ми. Такой грунт содер­жит высо­кий про­цент цин­ка. Он спо­со­бен про­во­дить ток. После воз­дей­ствия точеч­ной свар­ки ионы цин­ка защи­ща­ют место сварки.

Сварка MIG / MAG

Этот тип свар­ки стал наи­бо­лее попу­ляр­ным в кузов­ном ремон­те. Когда упо­ми­на­ют о свар­ке полу­ав­то­ма­том, то име­ют вви­ду имен­но этот тип сварки.

MIG (metal inert gas) пере­во­дит­ся, как металл с инерт­ным газом, что совер­шен­но не пра­виль­но отра­жа­ет суть свар­ки. К при­ме­ру, так назы­ва­е­мая свар­ка TIG (tungsten inert gas), тоже металл с инерт­ным газом. Но все при­вык­ли так назы­вать этот тип свар­ки. MAG (metal active gas) – тот же тип свар­ки, толь­ко в каче­стве защит­но­го газа исполь­зу­ет­ся актив­ный газ, кото­рый защи­ща­ет зону свар­ки от воз­ду­ха, а так­же хими­че­ски реа­ги­ру­ет со сва­ри­ва­е­мым метал­лом или рас­тво­ря­ет­ся в нём. При свар­ке сталь­ных пане­лей свар­кой MAG (с актив­ным защит­ным газом), в кузов­ном ремон­те чаще все­го при­ме­ня­ют угле­кис­лый газ (СО2). Так­же, могут при­ме­нять­ся вари­а­ции газо­вых сме­сей, состо­я­щие из арго­на (Ar), кис­ло­ро­да (О2), азо­та ( N2 ), водо­ро­да ( H2 ). Газ заправ­ля­ет­ся в бал­ло­ны и под­клю­ча­ет­ся к сва­роч­но­му оборудованию.

В про­цес­се свар­ки MIG / MAG , сва­роч­ная про­во­ло­ка непре­рыв­но пода­ёт­ся в область свар­ки по мере фор­ми­ро­ва­ния сва­роч­но­го шва. Про­во­ло­ка несёт ток и окру­же­на инерт­ным (или актив­ным) защит­ным газом, кото­рый посту­па­ет вме­сте с про­во­ло­кой. Для MIG свар­ки обыч­но при­ме­ня­ет­ся смесь 25% — CO2 и 75% аргон. Газ помо­га­ет охла­дить место свар­ки, а так­же защи­ща­ет от окис­ле­ния, кото­рое про­ис­хо­дит, если бы свар­ка про­ис­хо­ди­ла без защит­но­го газа.

Про­цесс свар­ки MIG / MAG вклю­ча­ет в себя цикл. Когда сва­роч­ная про­во­ло­ка каса­ет­ся места свар­ки, созда­ёт­ся корот­кий кон­тур с метал­ли­че­ской дета­лью, кото­рая под­клю­че­на к мас­се. Нагрев, кото­рый гене­ри­ру­ет­ся корот­ким замы­ка­ни­ем, рас­плав­ля­ет про­во­ло­ку и цикл завер­ша­ет­ся. Одна­ко, он быст­ро воз­об­нов­ля­ет­ся, так как про­во­ло­ка про­дол­жа­ет посту­пать, созда­вая корот­кую дугу, кото­рая явля­ет­ся базой свар­ки MIG / MAG . Сме­на этих цик­лов и созда­ёт всем извест­ный «тре­ща­щий» звук, харак­тер­ный для свар­ки MIG / MAG .

При свар­ке обо­ру­до­ва­ни­ем MIG / MAG , важ­но обес­пе­чить пра­виль­ный зазор меж­ду сва­ри­ва­е­мы­ми пане­ля­ми. Это отно­сит­ся к соеди­не­нию метал­ли­че­ских листов встык. Если сва­ри­ва­е­мые листы рас­по­ло­же­ны слиш­ком близ­ко или вплот­ную, то нагрев неиз­беж­но дефор­ми­ру­ет листы. В ито­ге полу­чит­ся неров­ная поверхность.

Важ­но, так­же, отре­гу­ли­ро­вать поток защит­но­го газа и ско­рость пода­чи про­во­ло­ки. Сила тока выстав­ля­ет­ся в зави­си­мо­сти от тол­щи­ны про­во­ло­ки и ско­ро­сти её пода­чи. Всё это нуж­но научить­ся настра­и­вать экс­пе­ри­мен­таль­ным путём. Более подроб­но о свар­ке полу­ав­то­ма­том мож­но про­чи­тать здесь.

Сварка TIG

Свар­ка TIG (tungsten inert gas – свар­ка воль­фра­мо­вым элек­тро­дом в сре­де инерт­но­го газа), так­же извест­но сокра­ще­ние GTAW (Gas tungsten arc welding – дуго­вая свар­ка воль­фра­мо­вым элек­тро­дом в сре­де защит­но­го газа). Это элек­тро­ду­го­вая свар­ка, в кото­рой при­ме­ня­ет­ся непла­вя­щий­ся воль­фра­мо­вый элек­трод. В область свар­ки посту­па­ет защит­ный газ (аргон или гелий), кото­рый защи­ща­ет от атмо­сфер­но­го воз­дей­ствия, а так­же, при­ме­ня­ет­ся при­са­доч­ный металл. Эта свар­ка явля­ет­ся наи­бо­лее слож­ной в осво­е­нии. В кузов­ном ремон­те свар­ка TIG , в основ­ном, при­ме­ня­ет­ся при ремон­те авто­мо­би­лей, име­ю­щих алю­ми­ни­е­вый кузов.

Кислородно-ацетиленовая газовая сварка

Это ста­рый метод соеди­не­ния тон­ко­ли­сто­вых метал­лов, кото­рый по-преж­не­му, в неко­то­рых слу­ча­ях при­ме­ня­ет­ся. В этом виде свар­ки, смесь кис­ло­ро­да и аце­ти­ле­на пита­ет пла­мя, тем­пе­ра­ту­ра на кон­це кото­ро­го дости­га­ет 3500 гра­ду­сов по Цель­сию. Кис­ло­род и аце­ти­лен нахо­дят­ся в раз­ных бал­ло­нах, а их сме­ши­ва­ние про­ис­хо­дит в горел­ке. Свар­ку осу­ществ­ля­ют как с при­ме­не­ни­ем при­са­доч­но­го метал­ла, так и без него. Кис­ло­род­но-аце­ти­ле­но­вая свар­ка рас­плав­ля­ет кром­ки листо­во­го метал­ла, обра­зуя проч­ную связь. Может при­ме­нять­ся для оса­жи­ва­ния рас­тя­ну­то­го металла.

Ремонт автомобиля в сварочно-кузовном отделении

1. Сварочные работы

Сварочные работы заключаются в восстановлении изношенных деталей наплавкой металла, сварке деталей, заварке трещин в рамах грузовых автомобилей, крыльях и металлической облицовке кузова. Сварочные работы обычно подразделяют на сварку деталей из тонколистовой стали, организуемой в сварочном отделении, и сварку тонколистовой стали кузова или кабины, проводимую в сварочно-жестяницком отделении.

Для выполнения сварочных работ применяются следующие основные виды сварки: газовая, дуговая, полуавтоматическая электродуговая в среде защитного газа, аргонодуговая, контактная, лазерная.

Газовая сварка — это сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси горючего газа и технического кислорода, сжигаемой при помощи горелки.

Этим способом можно сварить почти все металлы, применяемые в технике. Такие металлы, как чугун, медь, свинец, латунь, легче поддаются газовой сварке, чем дуговой. К преимуществам газовой сварки можно отнести то, что она не требует сложного дорогого оборудования и источника электроэнергии. Недостатком газовой сварки является значительное снижение производительности с увеличением толщины свариваемого металла и большая зона нагрева.

Для организации сварочного поста (рабочее место сварщика) необходимы:

• кислородный баллон с редуктором;
• ацетиленовый генератор для получения ацетилена из карби­ да кальция или ацетиленовый баллон с редуктором;
• резиновые рукава для подачи кислорода и горючего газа(ацетилена) в горелку;
• сварочные горелки с набором наконечников;
• принадлежности для сварки: очки с темными стеклами, ин­ струменты и т.д.

При газовой сварке металлов рабочее давление газов должно быть меньше, чем давление в баллонах или газопроводе. Для по­ нижения давления газа применяют редукторы.

Рукава, применяемые для подвода газа к горелке, должны обла­ дать достаточной прочностью, выдерживать определенное давле­ ние, быть гибкими и не стеснять движений сварщика. Их изготав­ ливают из вулканизированной резины с тканевыми прокладками. Сварочная горелка является основным инструментом газосвар­ щика. Это основной рабочий инструмент для газовой сварки, пай­ ки, наплавки и нагрева. Сварочной горелкой называется устрой­ ство, служащее для смешивания горючего газа или паров горючей жидкости с кислородом и получения сварочного пламени.

В процессе газовой сварки в качестве основных материалов ис­ пользуются газы, присадочные материалы и флюсы.

Газообразный кислород обеспечивает при сгорании горючего газа необходимую для расплавления металла температуру. Газо­ образный кислород хранится и транспортируется в стальных бал­ лонах, окрашенных в синий цвет, под давлением до 15 МПа.

Для газовой сварки могут быть использованы разнообразные горючие газы, однако очевидное преимущество имеет ацетилен, пламя которого имеет наиболее высокую температуру.

Присадочные материалы для газовой сварки применяются в виде проволоки или литых прутков диаметром:

• 0,3; 0,5; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 2 мм — из низкоуглеродистой, легированной и высоколегированной сталей;
• 0,8…5,0 мм — из алюминия и алюминиевых сплавов;
• 0,8…3,0 мм — из меди и сплавов на медной основе.

Флюсы — вещества, которые вводятся в сварочную ванну для раскисления расплавленного металла и удаления из него образовавшихся оксидов и неметаллических включений. Введение флюсов возможно и в виде легкоиспаряющейся жидкости. В качестве флюсов используются бура, борная кислота, оксиды и соли бария, калия, лития, натрия, фтора и т.д.

Дуговая сварка — это сварка плавлением, при которой нагрев осуществляется электрической дугой. Во время короткого замыкания разогреваются торец электрода и заготовка в зоне контакта с электродом. После отвода электрода с его разогретого торца (катода) под действием электрического поля начинается эмиссия электронов.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами (рис. 1) выполняется плавящимся электродом. При этом дуга горит между ним и изделием. Наплавляемый слой металла в основном формируется за счет расплавления материала электрода.

В качестве источников сварочного тока применяются:

• сварочные трансформаторы;
• выпрямители;
• сварочные генераторы;
• сварочные преобразователи;
• инверторные источники.

Рис. 1. Схема ручной дуговой сварки покрытым электродом: 1 — наплавленный металл; 2 — шлаковая корка; 3 — жидкий шлак; 4 — капля расплавленного электродного металла; 5 — электрическая дуга; 6 — электрододержатель; 7 — электродное покрытие; 8 — металлический стержень электрода; 9 — газовая защита; 10 — основной металл; 11 — ванна

Сварочные трансформаторы служат для питания сварочной дуги переменным током.

Сварочные выпрямители состоят из полупроводниковых элементов, которые проводят ток только в одном направлении. Наибольшее применение получили селеновые и кремниевые полупроводниковые элементы.

Полуавтоматическая электродуговая сварка в среде защитного газа (рис. 2) получила наибольшее распространение при ремонте составных частей автомобиля небольшой толщины, например кузовов легковых автомобилей.

Рис. 2. Схема сварки в защитном газе: 1 — электрод; 2 — мундштук; 3 — защитный газ; 4 — электрическая дуга; 5 — наплавленный металл; 6 — деталь

При этом виде сварки в зону дуги подают защитный газ 3, струя которого, обтекая электрическую дугу в зоне сварки, подается в зону сварки через отверстие мундштука 2 и предохраняет металл 5 от воздействия атмосферного воздуха, окисления и азотирования.

В качестве защитного газа используют химически неактивные (инертные) газы — аргон, гелий или их смеси (способ MIG) либо активные газы — СО₂ и различные газовые смеси, оказывающие химическое воздействие на расплавленный металл в зоне сварки (способ MAG). Способ MAG предназначен для сварки малолегированных и углеродистых сталей и благодаря высокой эффективности широко применяется при ремонте кузовов легковых автомобилей. Поскольку углекислый газ не является абсолютно нейтральным, для уменьшения окислительного действия свободного кислорода применяют электродную проволоку с повышенным содержанием раскисляющих присадок.

Омеднение сварочной проволоки гарантирует ее защиту от коррозионного повреждения при хранении, обеспечивает хороший электрический контакт в токоподающем механизме аппарата и дает надежную дугу. Для сварки деталей кузова применяют проволоку диаметром 0,8 мм.

Сварку кузовов в среде защитного газа производят с использованием полуавтоматов (рис. 3), которые позволяют сваривать листовой металл толщиной до 3 мм сплошным, прерывистым или точечным швом, а также по выполненным отверстиям.

Рис. 3. Схема полуавтомата для сварки в среде защитных газов: 1 — баллон с защитным газом; 2 — механизм подачи проволоки; 3 — проволока; 4 — трубопровод подачи газа; 5 — горелка; 6 — заземление; 7 — трансформатор

Аргонодуговая сварка применяется при ремонте деталей кузова из алюминиевых сплавов (поддонов кондиционеров, радиаторов, кронштейнов, отдельных деталей кузова).

Сварка алюминия — сложный процесс, что связано с химическими особенностями алюминия. При нагреве и взаимодействии с кислородом на поверхности алюминия образуется оксидная пленка, препятствующая работе обыкновенной электродуговой сварки. Эта пленка препятствует процессу сплавления отдельных частиц металла. Дело в том, что оксид алюминия плавится при температуре 2050 °С, а сам алюминий — 658 °С. Чтобы преодолеть эту технологическую трудность, применяют ряд специальных способов. Чтобы исключить контакт нагретого металла с содержащимся в воздухе кислородом, применяют инертный газ — аргон. Для самой сварки используются неплавящиеся вольфрамовые электроды 4 (рис. 4). Электрод окружен керамическим соплом, из которого под высоким давлением поступает аргон. Аргон — инертный газ, который химически не взаимодействует с металлом и не растворяется в нем. Инертные газы обеспечивают защиту дуги и свариваемого металла, не оказывая на него металлургического воздействия. В результате в области сварки образуется безкислородная среда, позволяющая поддерживать постоянную электрическую дугу между деталью и окончанием неплавящегося электрода.

Осциллятор 6 для зажигания дуги подает на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют дуговой промежуток и обеспечивают зажигание дуги после включения сварочного тока. Если аргонная сварка производится на переменном токе, осциллятор после зажигания дуги переходит в режим стабилизатора и подает импульсы на дугу в момент смены полярности, чтобы предотвратить деионизацию дугового промежутка и обеспечить устойчивое горение дуги.

Сущность контактной сварки заключается в следующем. Соединяемые заготовки прижимают друг к другу и пропускают через них электрический ток. Сопротивление электрическому току, которое обычно бывает максимальным в зоне контакта, приводит к местному нагреву заготовок. В зоне максимальных температур, часто превышающих температуру плавления материалов заготовок, образуется волна жидкого металла. При отключении электрического тока жидкий металл быстро затвердевает, осуществляя межатомную связь заготовок. В процессе сварки на заготовку воздействуют прижимающим усилием, поэтому контактную сварку относят к способам сварки с применением давления (термомеханический класс).

Рис. 4. Схема процесса аргонодуговой сварки неплавящимся электродом: 1 — свариваемая деталь; 2 — дуга; 3 — аргон; 4 — электрод; 5 — горелка; 6 — осциллятор

Контактная сварка имеет следующие разновидности: стыковая, точечная, рельефная и шовная. При производстве и ремонте автомобилей наиболее широкое распространение получила точечная контактная сварка (рис. 5), на долю которой приходится до 80 % всех соединений, выполняемых контактной сваркой. Точечная сварка — это контактная сварка, при которой сварное соединение получается между торцами электродов, передающих усилие сжатия. Она используется для соединения листовых заготовок толщиной от нескольких микрометров до 5…6 мм. Единственный тип сварного соединения, получаемый таким способом, — нахлесточный.

Рис. 5. Схема контактно-точечной сварки: 1 — электродержатель; 2 — медные электроды; 3 — свариваемые заготовки; 4 — сварочный трансформатор; 5 — переключатель ступеней трансформатора; 6 — ядро

Лазерная сварка. При попадании света на тело можно наблюдать процесс образования теплоты и довольно существенного повышения температуры поверхности самого тела. Если же энергию света удается сконцентрировать на очень маленьком участке поверхности, то можно получить очень высокую температуру. Именно на этом и основана сварка световым лучом оптического квантового генератора — лазера.

Лазер — это устройство, в котором какой-либо вид энергии (тепловая, химическая или электронная) преобразуется в энергию электромагнитного поля (лазерный луч).

При лазерной сварке материал панелей расплавляется лазерным лучом (рис. 6). При лазерной сварке панелей в свариваемый металл добавляется сварочная проволока.

Лазерная сварка используется для сварки алюминиевых и стальных деталей. После нее отпадает необходимость в защите от коррозии (в том числе контактной).

Сварка-пайка (MIG-пайка, сварко-пайка) — новая технология, которая применяется для соединения высокопрочных сталей автомобильных панелей кузова, в том числе оцинкованных.

Высокопрочные стали обладают высокой жесткостью благодаря термической обработке. При обычной сварке полуавтоматом температура сварочной ванны составляет 1500…1600 °С, что приводит к изменениям характеристик соединяемых металлов и, как следствие, к изменениям прочности свариваемых деталей.

Рис. 6. Схема процесса лазерной сварки: 1 — твердая сварочная ванна; 2 — жидкая сварочная ванна; 3 — индуцированная лазером плазма; 4 — лазерный луч; 5 — исходящие пары металла; 6 — сварочная проволока; 7 — плазма

В процессе традиционной сварки происходит испарение и выгорание цинка в силу разницы физических свойств основного металла и металла покрытия (температура плавления цинка 420 °C, температура кипения цинка 907 °C, стали — соответственно 1450…1520 °C и 2700 °C). Образующиеся в сварочной ванне пары и оксиды цинка приводят к появлению пор, шлаковых включений, трещин и крайне нестабильному горению электрической дуги. Защитный слой гальванического покрытия в месте сварного соединения разрушается, поэтому в большинстве случаев после сварки необходимы дополнительные затраты на повторную антикоррозионную обработку участков поверхностей в зоне сварных швов.

Процесс MIG-пайки (Metal-Inert-Gas) является процессом пайки твердым припоем. Сварочный процесс MIG-пайки происходит в среде инертного газа аргона, а в качестве припоя (присадочного материала) применяются проволоки из сплава на основе меди с добавками кремния (CuSi₃) или алюминия (CuAl₈) с температурой плавления от 800 до 1000 °C. Газ защищает дугу, расплавленный припой и кромки деталей от влияния окружающего воздуха. Припой вступает в соединение с цинком, и в результате получается шов с высокими антикоррозионными свойствами. Образующееся паяное соединение обладает более высокой, по сравнению со сварной низкоуглеродистой сталью, механической прочностью, которая примерно равна прочности латуни.

Сам процесс прост и применим в условиях восстановления кузова. Благодаря более низкой температуре плавления припоя ( 1000 °C) диффузия металлов не происходит, а вследствие относительно небольшой температуры ванны сохраняются заложенные свойства соединяемых сталей. Благодаря более низкой температуре плавления припоя происходит минимальное выгорание цинка во время пайки.

Этот метод практически исключает деформацию соединяемых листов. Полученный шов имеет высокую устойчивость к коррозии. Кроме оцинкованной листовой стали, технология MIG-пайки позволяет также соединять черную и нержавеющую листовую сталь, а также их комбинации.

MIG-пайка может выполняться с помощью синергетических сварочных аппаратов для импульсно-дуговой сварки.

В качестве примера применения сварочных работ рассмотрим далее.

2. Порядок восстановления рамы грузового автомобиля

Восстановление рамы сваркой выполняется для отдельных частей рамы, имеющих маленькие трещины. Конец трещины засверливают сверлом диаметром 3…4 мм, кромки трещины разделывают с обеих сторон зубилом или шлифовальной машинкой (рис. 7, а). Сразу после сварки шов и прилегающие к нему зоны обрабатывают бойком (тупым зубилом, лезвие которого имеет закругление радиусом 2…3 мм), след от лезвия должен быть направлен перпендикулярно линии трещины.

Если трещина выходит на край полки лонжерона и проходит через отверстие для заклепки (рис. 7, б), участок полки с трещиной следует вырезать и на его место приварить такой же ремонтный участок (например, с другой утильной рамы), в котором будет просверлено новое отверстие.

Рис. 7. Схема сварки трещины: а — обработанная и сваренная трещина; б — заменяемый участок лонжерона при прохождении трещины через отверстие для заклепки; 1 — зона обработки трещины; 2 — просверленное, разделанное и заваренное отверстие; 3 — заменяемый участок лонжерона; 4 — трещина

В случае, когда трещина пересекает полку и выходит на спинку лонжерона, для усиления лонжерона (после сварки трещины) к нему может быть приварена дополнительная пластина в виде ромба (рис. 8, а). Если трещина очень длинная, лонжерон можно усилить вставкой из изогнутого листа, привариваемого к полкам внутри лонжерона только продольно или диагонально направленными швами (рис. 8, б). Поперечное расположение сварочных швов на лонжероне разупрочняет его. Выбирая размеры и толщину дополнительных пластин, следует учитывать, что изменение жесткости элементов рамы приводит к перераспределению воспринимаемых рамой нагрузок по ее элементам. Неоправданно усиленные элементы рамы ускорят усталостное разрушение других элементов.

Рис. 8. Схема усиления трещины лонжерона: а — установка накладки; б — установка вставки; 1 — сварка по контуру; 2 — трещина; 3 — вставка; 4 — сварные швы

Восстановление рамы и кабины правкой выполняется для автомобилей, имеющих повреждения в результате дорожно-транспортного происшествия (ДТП). Для восстановления рам и кабин грузовых автомобилей применяются специальные комплексы, например JOSAM i-press, который может быть как напольного исполнения, так и для установки на осмотровой канаве.

Правка кабин. Вследствие ДТП возникает деформация кабины грузового автомобиля: перекос дверного, оконного проемов, деформация задней стенки, стеновых панелей, деформация лонжеронов кабины. Как правило, большинство повреждений можно устранить без демонтажа кабины с шасси. Но в случае деформации лонжеронов кабины или значительного перекоса проемов кабину необходимо в обязательном порядке демонтировать с шасси и установить на стапель.

Для восстановления кабины используется специальный комплект (рис. 9), основными составляющими которого являются силовые башни 2 с комплектующими, стапель 3 и насосная станция 1.

Рис. 9. Комплект для восстановления кабин: 1 — насосная станция; 2 — силовая башня; 3 — стапель

Стапель представляет собой металлическую конструкцию, которая крепится анкерами в пол. Благодаря подвижным салазкам, на него можно устанавливать кабины с разной степенью повреждения. При помощи гидравлических цилиндров основание кабины может быть вдавлено или вытянуто в правильное положение.

Кабина устанавливается на стапель с помощью специальных адаптеров, которые крепятся согласно чертежам и дают возможность править лонжероны кабины и устанавливать их в заводской размер. При этом для каждой марки автомобиля предусмотрены отдельные адаптеры.

Контрольным параметром качественного выполнения работ по правке кабины являются правильно установленное лобовое стекло, зазоры в дверях, панелях облицовки. При выполнении правки лонжеронов кабины на стапеле правильность размеров проверяется чертежами по установке адаптеров и контрольными пальцами, которые должны легко вращаться после выполнения правки. Если кабина, которая правилась на стапеле, не становится на шасси или не попадает на крепежные отверстия, необходимо проверить геометрию рамы с помощью лазерного стенда.

Правку рам осуществляют в вертикальном, горизонтальном и диагональном перемещении (рис. 10). Вследствие ДТП или нарушений технических условий эксплуатации транспортного средства возникает деформация рамы грузового автомобиля либо прицепа/полуприцепа. В подобных ситуациях главное — технически правильно и качественно выполнить работы по правке.

Рис. 10. Виды изгибов и направлений перемещения рамы при восстановлении: а — скручивание; б — вертикальный прогиб; в — горизонтальный прогиб

При несоблюдении технологий в процессе ремонта рам велика вероятность изменения структуры металла, что в свою очередь приведет к невозможности эксплуатации автомобиля целиком. Поэтому при необходимости выполнить правку рамы необходимо в первую очередь оценить качество работ и правильность технологического процесса. Первый шаг при выполнении правки рамы — проведение лазерной диагностики геометрии рамы. При обнаружении деформации рамы выполняется работа по правке рамы. При этом в 90 % случаев нет необходимости демонтировать двигатель с КПП и кабину. Как правило, демонтируется только навесное оборудование: топливные баки, кронштейны запаски, крылья, детали пластиковой облицовки.

Для правки рам используют: гидравлические вертикальные прессы (гидродомкраты) с насосами, цепи с захватами (рис. 11, а); угольники с силовыми цилиндрами для горизонтального перемещения (рис. 11, б); гидравлические струбцины (рис. 11, в).

Рис. 11. Элементы оборудования для правки рам: а — гидродомкрат; б — угольник с силовыми цилиндрами; в — гидравлическая струбцина

Для снятия внутренних напряжений, возникающих при деформации металла, необходимо использовать нагрев, но при этом появляется риск перегрева металла и повреждения элементов конструкции транспортного средства. Чтобы этого избежать, применяются аппараты индукционного нагрева (рис. 12). При таком нагреве не используется открытое пламя, металл нагревается точечно, быстро и равномерно (как по площади, так и по глубине), температура нагрева контролируется и регулируется. Это исключает риск повреждения кабелей, шлангов и нарушения структуры металла, снижается риск возникновения пожара.

В процессе проведения правки рамы в обязательном порядке выполняется проверка соосности заднего моста, а при необходимости — его регулировка. Последствием невыполнения этого требования могут стать повышенный износ шин и боковой увод автомобиля при эксплуатации после правки рамы.

Для того чтобы оценить повреждения рамы и кабины, в комплексы по восстановлению рам и кабин входят системы их обмера. При обмере рам используется система контроля углов управляемых колес. Основными составляющими для комплекта обмера рам в вертикальной плоскости являются диодный лазерный проектор 1 с аккумулятором и зарядным устройством, уровни и измерительные шкалы 2 (рис. 13). Крепление проектора и шкал осуществляется за счет магнитов.

Рис. 12. Аппарат для индукционного нагрева (а) и схема его работы (б)

Рис. 13. Обмер рамы в вертикальной плоскости: 1 — лазерный проектор; 2 — измерительные шкалы

Для обмера рам в горизонтальной плоскости (рис. 14) лазерный проектор 1 крепится на колесах автомобиля, а луч проектора направляется на шкалы 2, установленные сзади и спереди автомобиля.

При измерении определяется разность расстояний А между задней (передней) осью и центром автомобиля.

При обмере кабин используется лазерная система для стереоскопического обмера кабин грузовых автомобилей.

Рис. 14. Обмер рамы в горизонтальной плоскости: 1 — лазерный проектор; 2 — измерительные шкалы

3. Техника безопасности при выполнении работ в сварочно-кузовном отделении

Сварочные работы должны производиться в специально оборудованных для этих целей местах, на участках или площадках. Выполнение сварочных работ на временных местах разрешается проводить при наличии оформленного допуска, выданного руководителем подразделения или лицом, его замещающим. При производстве сварочных работ на открытом воздухе над сварочными постами следует сооружать навесы из негорючих материалов. При отсутствии навесов сварочные работы во время дождя или снегопада должны быть прекращены.

Не допускается производить сварку или резку в помещениях, где находятся легковоспламеняющиеся материалы или проводятся работы с ними.

Не допускается производить сварочные работы на сосудах и аппаратах, находящихся под давлением.

Для вскрытия барабанов с карбидом кальция необходимы латунные зубило и молоток, исключающие образование искры при ударе. В помещениях, где установлен ацетиленовый газовый генератор, не допускается хранить карбид кальция в количестве, превышающем сменную потребность.

По окончании работ или во время непродолжительных перерывов газовые горелки разрешается класть только на специальные подставки.

• соприкосновение кислородных баллонов и оборудования с кислородом с растительными, животными и минеральными маслами, а также промасленной одеждой, тряпками и другими предметами;
• зажигание газа в горелке посредством прикосновения к горячей детали.

При присоединении к горелке шланги должны предварительно продуваться рабочими газами. Длина шлангов должна составлять от 10 до 40 м. Шланги необходимо предохранять от внешних повреждений, воздействия высоких температур, искр и пламени.

На стационарном сварочном посту баллоны с ацетиленом или пропан-бутаном и кислородом хранятся раздельно в металлическом шкафу с перегородкой и полом, исключающим искрообразование при ударе.

• использовать редукторы и баллоны с кислородом, на штуцерах которых обнаружены хотя бы следы масла, а также замасленные шланги;
• применять для кислорода редукторы, шланги, использованные ранее для работы со сжиженными газами;
• использовать скрученные, сплющенные или надломленные шланги;
• пользоваться неисправными, неопломбированными или с просроченным сроком проверки манометрами на редукторах;
• находиться против штуцера при продувке вентиля баллона;
• производить газовую сварку и резку на расстоянии менее 10 м от ацетиленового генератора и от баллонов с кислородом, ацетиленом или сжиженным газом;
• выполнять какие-либо работы с открытым огнем на расстоянии менее 3 м от ацетиленовых трубопроводов и менее 1,5 м от кислородных трубопроводов;
• снимать колпак с баллона, наполненного ацетиленом или другим горючим газом, с помощью инструмента, который может вызвать искру. Если колпак не отворачивается, баллон должен быть возвращен заводу (цеху)-наполнителю;
• переносить баллоны на руках;
• применять для уплотнения редуктора любые прокладки, кроме фибровых;
• ремонтировать газовую аппаратуру и подтягивать болты соединений, находящихся под давлением;
• размещать наполненные газом баллоны на расстоянии менее 1 м от отопительных устройств и паровых трубопроводов; расстояние от баллонов до печей и других источников тепла с открытым огнем должно быть не менее 5 м.

При обнаружении утечки газа работу следует немедленно прекратить, устранить утечку, проветрить помещение.

Технический осмотр и испытания всех газовых редукторов должны производиться один раз в три месяца, а резаков и горелок — один раз в месяц лицом, ответственным за состояние и эксплуатацию сварочного оборудования. Результаты осмотра и испытаний заносятся в специальный журнал.

Наземные газопроводы и баллоны должны окрашиваться: ацетиленовые — в белый цвет; кислородные — в голубой.

Все газовые раздаточные трубопроводы должны быть заземлены. Перед присоединением электросварочной установки к электрической сети необходимо в первую очередь заземлить ее, а при отсоединении, наоборот, сначала отсоединить установку от электрической сети, а затем отключить заземление. Электросварочная установка должна подключаться к электрической сети через защитное отключающее устройство. Длина проводов от электрической сети до сварочной установки не должна превышать 10 м.

Конструкция и техническое состояние электродного держателя должны обеспечивать надежное крепление и безопасную смену электродов. Рукоятка электродного держателя должна быть изготовлена из диэлектрического огнестойкого материала и иметь защитный козырек.

Соединение сварочных проводов следует производить горячей пайкой, сваркой или при помощи гильз с винтовыми зажимами. Места соединений должны иметь надежную изоляцию, гильзы с зажимами обязательно заключены в колодку из небьющегося изоляционного материала, а головки зажимных винтов утоплены в тело колодки. Соединение скруткой не допускается.

Присоединение проводов к электродному держателю должно осуществляться механическими зажимами или методом сварки. При сварочном токе более 600 А токоподводящий провод должен присоединяться к электродному держателю минуя его рукоятку.

Металл в свариваемых местах должен быть сухим, очищенным от грязи, масла, окалины, ржавчины и краски.

• производить ремонт электросварочных установок, находящихся под напряжением;
• подсобным рабочим при электросварке работать без защитных очков;
• после окончания работы или при временной отлучке электросварщика с рабочего места оставлять электросварочную установку включенной;
• хранить легковоспламеняющиеся и горючие материалы на участках сварки;
• использовать в качестве обратного провода трубы, рельсы и тому подобные случайные металлические предметы;
• использовать провода с поврежденной изоляцией.

При проведении сварочных работ непосредственно на автомобиле должны быть приняты меры, обеспечивающие пожарную безопасность, для чего необходимо горловину топливного бака и сам бак закрыть листом железа или асбеста от попадания на него искр, очистить зоны сварки от остатков масла, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, а поверхности прилегающих участков — от горючих материалов. Перед проведением сварочных работ над топливным баком или в непосредственной близости от него бак необходимо снять.

Перед проведением сварочных работ на газобаллонном автомобиле газ из баллонов должен быть полностью выпущен или слит. При электросварочных работах необходимо дополнительно заземлить раму и кузов автомобиля.