Ремонт соединений – это важная часть кузовного ремонта. Соединения – это способы крепления металлических деталей кузова автомобиля и других элементов, изготовленных большей частью из листового металла.

Способы соединения деталей кузова:

? жесткие временные механические соединения (их называют разъемными);

? жесткие постоянные соединения (неразъемные);

? соединения с нагревом (жесткие неразъемные).

Жесткие разъемные соединения позволяют соединять и затем разбирать детали, составляющие узел.

Способы жесткого неразъемного соединения не позволяют произвести разборку деталей после их соединения.

При любом способе сварного соединения металлов используют тепловой источник, обеспечивающий местное увеличение температуры и вызывающий плавление металла или сцепление расплавленного металла с твердым металлом. Эти соединения называют сварными. Различают два типа сварки: сварку разнородных металлов и сварку однородных металлов.

Сварка разнородных металлов обеспечивает жесткое неразъемное соединение двух одинаковых или различных металлов. Два металла, соединяемые между собой, не доводятся до плавления, а лишь до температуры, при которой они становятся одинаковыми с присадочным металлом. Этот материал, будучи расплавленным, соединяет детали только в определенном диапазоне температур. Такие процессы получили название от вида применяемого присадочного металла: пайка на оловянном припое и твердая пайка.

Сварка однородных металлов (автогенная) обеспечивает жесткое неразъемное соединение двух однородных металлов. Соединяемые кромки нагревают до плавления, что обеспечивает их соединение после охлаждения. Если при этом требуется присадочный металл, он должен быть таким же, как и свариваемые детали, что создает однородную внутреннюю структуру.

О сварочных работах и условиях, необходимых для их осуществления, а также о технике безопасности мы писали в предыдущих главах, а теперь остановимся на видах сварки подробнее.

Существует множество процессов сварки. При ремонте кузовов автомобилей примененяются следующие:

? кислородно-ацетиленовая сварка;

? дуговая сварка;

? дуговая сварка в среде защитного газа;

? сварка сопротивлением.

Кислородно-ацетиленовая сварка

Кислородно-ацетиленовая сварка называется автогенной, так как соединеняет детали из одинакового металла путем их плавления. Жесткое неразъемное соединение получается путем местного плавления кромок соединяемых деталей при нагреве пламенем кислородно-ацетиленовой горелки. Жидкий металл, получаемый при этом, образует неразрывный расплав, в который при необходимости вводится присадочный металл.

Пламя кислородно-ацетиленовой горелки создается горением ацетилена в другом газе – кислороде.

Ацетилен получают в ацетиленовых генераторах и тут же его используют. Как и кислород, ацетилен может быть в баллоне. Из баллона газ проходит через редуктор, затем смешивается в сварочной горелке, на выходе которой его поджигают, создавая кислородно-ацетиленовое пламя.

Сырьем для получения ацетилена являются карбид кальция и вода. Карбид кальция представляет собой твердое вещество, по внешнему виду и твердости напоминающее камень. Его получают путем соединения углерода с известью в электрической печи при температуре 3000°С. Затем дробят и укладывают в бочки, на которых указывается размер камней, что является важной характеристикой для использования карбида в генераторах. Бочку необходимо закрывать герметично, так как карбид кальция сильно поглощает пары воды, содержащиеся в воздухе. При этом скорость реакции намного медленнее, чем в генераторе, тем не менее, в результате ее также получается ацетилен, который может смешиваться с воздухом, находящимся в бочке, и образовывать взрывчатую смесь.

Ацетилен получается в результате реакции карбида кальция с водой. Этот газ обладает особым запахом, возникающим особенно в генераторах, в которых не происходит очистка ацетилена от сероводорода. При сварке кузова обычно используют контактные генераторы высокого давления. Генераторы выполнены с жестким газометром и имеют камеру для заполнения водой. По мере увеличения давления ацетилена он выжимает воду в камеру нагнетания и отделяет воду от контакта с карбидом кальция. При понижении давления в газометре зеркало воды поднимается и реакция возобновляется. Образующаяся известь выпадает в осадок на дно бачка и должна удаляться при каждой новой зарядке генератора. Сухие клапаны и водяные затворы предназначены для предотвращения возврата кислорода в газометр. В баллонах ацетилен растворен в ацетоне, которым пропитана пористая ткань. Максимальная емкость баллона составляет 1000 л/ч.

На станциях автосервиса в зависимости от их мощности применяют ацетиленовые генераторы – стационарные или передвижные. Наибольшее применение из передвижных нашли однопостовые ацетиленовые генераторы марок АСМ– 1,25-3; АСВ-1,25; АНВ-1,25 производительностью 1,25 м³/ч. Из стационарных применяют генераторы марок ГРК-10-68 производительностью 10 м³/ч. В этом случае сварочные посты снабжаются ацетиленом по трубопроводам централизованной раздачи.

Широко применяются для обеспечения работы газосварочных постов находят баллоны со сжиженным газом, в том числе и с ацетиленом. Ацетилен поставляют в баллонах типа 100 или БАС-158, кислород – в баллонах типа 150 и 150Л. Углекислый газ хранят и транспортируют в баллонах типа 150.

Редукторы для понижения давления газа, отбираемого из баллона, выпускают 18 типоразмеров (на различные давления и производительность). При газопламенной сварке кузовных деталей применяют редукторы марок ДКП-1-65 – для кислорода, ДАП-1-65 – для ацетилена, ДЗД-1-59М – для углекислого газа. Для централизованного питания постов кислородом от распределительных рамп применяют рамповые редукторы марки КРР 61.

Шланги изготовляют из вулканизированной резины с тканевой прослойкой или нитяной оплеткой, снаружи oтделанной резиновым слоем. Шланги выпускают трех типов: тип I – для ацетилена с рабочим давлением не более 0,608 МПа; тип II – для бензина и керосина с рабочим давлением не более 0,608 МПа; тип III – для кислорода с рабочим давлением не более 1,520 МПа.

Для горелок малой мощности применяют облегченные шланги с внутренним диаметром 6 мм, для горелок большой мощности с внутренним диаметром 16 и 18 мм.

Наружный слой ацетиленовых шлангов имеет красный цвет, шлангов для жидкого топлива – желтый, для кислорода – синий. Длина шланга при работе от баллона должна быть не менее 8 м, а при работе от генератора – не менее 10 м.

Сварочные горелки – основной инструмент при ручной газовой сварке. Они позволяют регулировать тепловую мощность пламени путем изменения расхода горючего газа и кислорода.

Для сварки тонколистовых металлов (0,2-4 мм) применяют горелки малой мощности (Г2; ГС-2; «Звездочка»; «Малютка») с комплектом наконечников № 0; 1; 2; 3. Малые горелки имеют массу 360-400 г и рассчитаны на работу со шлангами внутренним диаметром 6 мм.

К недостаткам газопламенной сварки следует отнести повышенную возможность пожаро– и взрывоопасности, повышенную загазованность рабочих мест. Кроме того, при сварке тонколистовых кузовных деталей наблюдаются их значительные коробления, перегрев и пережог. Трудоемкость доводки такой поверхности до требований товарного вида высока, а срок службы сварочного соединения низок из-за слабой коррозионной стойкости.

Ацетилен в горелке засасывается кислородом, который выходит из инжектора с большой скоростью. В расширяющемся канале газы смешиваются. Набор различных сопел обеспечивает получение пламени различной тепловой интенсивности. Зоной, осуществляющей сварку, является остроконечное пламя.

Подготовка кромок для сварки осуществляется с учетом толщины свариваемого металла и способа применяемой сварки. На практике при кузовных автомобильных работах газовая сварка выполняется на тонких листах. Чтобы после сварки можно было произвести рихтовку, свариваемые листы необходимо выставить в одной плоскости. Способ сварки, применяемый в этом случае, называют левой сваркой.

По возможности и в особенности для выполнения сварки с высокой надежностью, например, сварки лонжеронов, применяют вертикальную сварку с двойным швом.

Сварка внутренних или наружных углов не позволяет производить рихтовку сварных швов тонких листов, однако она может быть очень полезной при соединении труб.

В настоящее время листы толщиной, равной или более 2 мм, обычно сваривают дуговой сваркой.

Подготовка тонких листов под сварку очень простая. Кромки листов обрезаются ножницами или пилой, обеспечивающими прямой рез. Листы плотно состыковывают друг с другом. Если листы подогнаны не точно, их разъединяют и подгоняют, а затем снова состыковывают для выполнения сварки. Если сварочный шов должен быть расположен в углу, то в зависимости от формы детали предпочтительнее применить такой метод, при котором сварку можно выполнять встык отогнутой кромки одного листа с прямой кромкой другого листа, предвидя выполнение в последующем рихтовки.

Сварщик, работающий правой рукой, держит горелку в правой руке, при этом горелку располагает вдоль оси сварного шва, наклоняя ее так, чтобы пламя было направлено налево. Конец пламени удерживают на расстоянии около 1 мм от зеркала расплавленного металла. Горелку перемещают справа налево. В этом случае сопло наклонено в сторону выполненного сварного шва, а струя пламени прогревает линию сварки.

На практике иногда бывает невозможно производить поперечную сварку. Независимо от направления перемещения сопла горелки, оно всегда наклоняется в сторону выполненного сварного шва.

Если сварка производится с присадочным металлом, то его удерживают симметрично соплу, погружая конец присадочного металла короткими быстрыми движениями в расплавленный металл шва.

Сварку без присадочного металла применяют, в частности, в кузовных жестяных работах. Способ левой продольной сварки часто называют кузовной.

Сварка точками. Это предварительная прихватка, заключающаяся в скреплении двух соединяемых деталей короткими сварными строчками, которые называют сварными точками. Эти точки удерживают кромки в необходимом положении в процессе сварки. Сварные точки должны быть достаточно прочными, чтобы под действием расширения при сварке не происходило их разрыва. Однако сварные точки не должны быть и длинными, чтобы их можно было легко разрушить при необходимости подгонки деталей. Сварные точки не должны сильно превышать толщину свариваемой детали, чтобы не являться помехой в процессе выполнения окончательной сварки. Первую точку желательно выполнить посередине линии сварки.

Если сварной шов формирует угол, то первую точку следует выполнить в вершине угла. Если сварка предназначена для ремонта излома, то первую сварную точку выполняют в месте начала излома на листе. Далее сварные точки располагают с интервалом 30 толщин свариваемого листа, однако в большинстве случаев их следует сближать больше (сжатая точечная сварка).

Сварные точки выполняют, начиная от первой, направляя горелку в направлении не схваченных точками участков. При нагреве кромок происходит их расхождение, однако при охлаждении, следующем после плавления, происходит усадка, вызывающая сближение кромок.

Не следует вначале соединять точками два конца сварного шва, а затем выполнять промежуточные точки, так как при этом будет возникать расширение в противоположных направлениях, которое приведет к деформации кромок, вызывающей либо их перекрещивание, либо изменение уровня расположения.

При сварке точками замкнутого шва прямоугольной формы вначале выполняют точки на двух наиболее плоских сторонах, расположенных противоположно друг другу, а затем на двух других более выпуклых сторонах, так как в результате неизбежного защемления деформация, вызванная удлинением будет временно акцентироваться в центре.

При сварке точками без присадочного металла острие пламени приближают к кромкам и расплавляют.

Если расплав металла каждой кромки с трудом соединяется друг с другом, нужно немного поднять горелку, что обычно приводит к образованию единого расплава металла. Следует дать сварной точке затвердеть до ее почернения.

Если нарушился уровень расположения кромок или кромки, не прихваченные точками, налезают друг на друга, нужно подрихтовать последнюю точку. Если несоединенные точками кромки слишком толстые, необходимо полностью охладить последнюю точку, что приведет к максимальной усадке металла. Если этого окажется недостаточным, следует произвести сварку более близко расположенными точками, расплавляя небольшие капли присадочного металла.

Сварка намного облегчается, если подгонка кромок и соединение точками выполнены очень тщательно. В равной степени можно производить сварку кузовных деталей без прихвата точками. Один из свариваемых листов при этом является неподвижным, а другой приваривают сразу, держа горелку в одной руке и направляя второй рукой привариваемый лист так, чтобы кромка листа была установлена для сварки точно.

Выполнение сварки на горизонтально располагаемых деталях кузова. Для выполнения такой сварки, так же как и для прихватки точками, на горелку необходимо установить сопло, соответствующее толщине сварки. Нормальный расход газа 100 л/ч на 1 мм толщины сварки. На практике стандартный расход составляет 50-70 л. Для меньшей горелки принимают и меньший расход. В действительности листовая обшивка кузовов легковых автомобилей имеет толщину менее 1 мм.

После точечного прихвата следует произвести подрихтовку всей линии стыка, соединенного сварочными точками. Нельзя начинать сварку с края листа, так как кромки расходятся. Начинают сварку с внутренней части шва и направляются к краю листа, т.е. выполняют закраину. Затем производят сварку, начиная от закраины, и ведут ее к другому краю.

Если вырез, который подлежит сварке, имеет форму угла, то сварку начинают с вершины угла и ведут ее в направлении одного края, а затем другого. Если производят сварку детали, образующий отверстие посередине панели, то сваривают попарно две противоположные стороны. Перед сваркой производят тщательную регулировку пламени, а затем подводят его на расстояние около 1 мм до поверхности металла. Сопло наклоняют под углом приблизительно равным 45° к оси сварного шва. Как только металл расплавится, горелку равномерно перемещают без смещения в боковом направлении. Поддерживают нормальное плавление металла путем изменения скорости подачи и корректировки угла наклона горелки.

При увеличении наклона сопла проникновение зоны расплавленного металла уменьшается. Поэтому при сварке угол наклона сопла изменяется в пределах 15-45°. Во всех случаях надо иметь наготове пруток присадочного металла, чтобы заполнить случайно образовавшееся при сварке отверстие.

С внутренней стороны сварочный шов должен представлять собой тонкую линию непрерывно расплавленного металла. Сварочный шов должен иметь небольшую ширину – ширина шва должна быть ориентировочно в пределах 3-4 толщин свариваемого листа. После сварки металлу дают охладиться, не смачивая его. Сварочные швы и их закраины необходимо затем отрихтовать, следя за тем, чтобы металл сильно не вытягивался.

Немного иначе выглядит левая сварка.

Она применяется на несъемных деталях автомобиля, особенно в том случае, когда деталь невозможно расположить так, чтобы произвести горизонтальную сварку.

Иными словами, сварочный шов может располагаться в наклонной или вертикальной плоскости. Для выполнения такой сварки, которая еще называется сваркой по месту, устанавливают сопло, производительность которого приблизительно на 30 % меньше той, которая необходима для горизонтальной сварки листов такой же толщины.

Вертикальная сварка двойным швом. Этот тип сварки с высокой надежностью подходит лишь для сварки внутренних деталей, например лонжеронов. Применяют сопло с расходом 60 л/ч. Для прихватывания сварными точками зазор между листами принимают равным двум толщинам. Горелку удерживают под углом около 30° к горизонтали, а присадочный металл – под углом 20° к горизонтали.

В противоположность тому, что было определено для других способов, сварку начинают с создания отверстия. Затем начинают подачу горелки и присадочного металла. Отверстие необходимо сохранять в течение всего процесса сварки. Таким образом, расплавленный металл удерживается отверстием в процессе затвердевания, проникновение расплавленного металла в шов уверенное.

Сварка по внутреннему углу. Горелку перемещают в том же направлении, что и при левой сварке. Устанавливают сопло с расходом 125 л/ч. Сопло наклоняют под углом 45° и удерживают его в плоскости, проходящей через биссектрису внутреннего угла. Присадочный металл располагают симметрично под тем же углом и перемещают по небольшому участку круговой дуги, чтобы заполнить сварочный шов вдоль вертикального листа, а затем остальную часть шва. Это делается для компенсации стекания жидкого металла на горизонтальный лист, в результате чего на вертикальном листе могут образовываться желобки, а иногда и отверстия.

При необходимости для обеспечения равномерного плавки двух соединяемых кромок, производят корректировку расположения сопла горелки. Каждый раз, если это только возможно, свариваемые детали располагают таким образом, чтобы поверхность жидкого металла сварного шва располагалась горизонтально. В этом случае легче выполнять сварку.

Сварка по наружному углу. Перемещение горелки при данном способе производится так же, как и при левой сварке. Используют сопло с расходом 75 л/ч. Свариваемые листы располагают так, чтобы их края образовывали фаску. При возможности следует размещать свариваемые детали так, чтобы фаска располагалась плашмя. В противном случае необходимо удерживать сопло горелки почти горизонтально, что задерживает расплавленный металл.

Эту способ сварки можно практиковать с присадочным металлом или без него. Сварной шов трудно подвергается рихтовке, следовательно, кромка шва остается деформированной.

Влияние температуры сварки на свариваемые детали. Нагрев, позволяющий довести металл до местного плавления, вызывает местное значительное удлинение, пока происходит изменение состояния металла, который из твердого состояния переходит в пластичное, затем в пастообразное и, наконец, в жидкое. За зоной жидкого металла начинается охлаждение металла, которое приводит к уменьшению объема – усадке, пока металл из жидкого состояния переходит в пастообразное, затем в пластическое и твердое.

Экспериментально влияние удлинения и усадки можно наблюдать с использованием оснастки, имеющейся в любой мастерской. Берут С-образный корпус небольшой струбцины, с расстоянием между плечами корпуса, например, 70 мм. Вырезают два образца из листа толщиной 1,5 или 2 мм. Один образец А имеет ширину 15 мм, другой В шириной 60 мм. Длина образцов выбирается равной расстоянию между плечами струбцины. Образец подгоняют так, чтобы он вошел в струбцину без усилия и без зазора.

Теперь можно экспериментировать. Более узкий образец А располагают между плечами корпуса струбцины. Подводят пламя горелки так, чтобы нагревалась центральная часть образца. Под действием теплоты образец расширяется и удлиняется, однако перемещение концов образца блокировано, так они упираются в корпус струбцины. В результате этого образец выгибается. Однако как только температура небольшого участка достигнет значения 550 °С и он станет красным, пластичность этого участка приводит к тому, что деформация, вызванная продольным изгибом, концентрируется на этом участке и становится постоянной. После охлаждения образец сохраняет свою форму. По сравнению с исходной формой стрела прогиба образца составляет 3 мм, а длина становится короче приблизительно на 0,5 мм.

Затем устанавливаем образец В так, чтобы один из его концов встал в одной плоскости с торцами струбцины. Нагревают, как и в предыдущем случае, центральную часть ленточного участка, соединяющего два плеча струбцины. Возникает небольшой продольный прогиб образца, однако гораздо меньший, чем в предыдущем случае, так как остальная часть образца нагревается медленнее и блокирует нагретую зону.

Как только металл нагреется докрасна, образец получает незначительный продольный прогиб. Длина металла между плечами струбцины остается постоянной, а удлинение сопровождается увеличением толщины.

При охлаждении утолщение остается, хотя величина его не настолько большая, чтобы его можно было увидеть, однако путем ощупывания листа большим и указательным пальцами можно ощутить небольшое утолщение. Соседний с нагреваемым участком металл стягивается к его центру. Чтобы восстановить первоначальную форму образца достаточно отбить молотком утолщенный участок и привести его к первоначальной толщине.

Попробуем применить этот опыт на практике. При выполнении соединения сварными точками, мы наблюдаем, что как только металл нагревается, происходит удлинение двух состыкованных кромок, которые давят друг на друга, их длина возрастает, а свободные края временно расходятся. Таким образом, происходит частичное смещение металла соединенных кромок в зоне сварных точек. При охлаждении сварные точки стягивают два листа и могут привести к перехлестыванию несваренных кромок. Это явление можно устранить легким выстукиванием последней сварной точки навесными ударами. Если схваченные сварными точками детали сваривают, то установленные встык кромки при нагреве расширяются. Пока металл не достиг температуры 500° С удлинение небольшой нагретой поверхности вызывает деформацию всего листа при условии, что он тонкий (листовая обшивка кузовов автомобилей) и легко деформируется в направлении предварительно выполненной формы. Если форма листовой детали выпуклая, то лист поднимается. Если форма вогнутая, то лист прогибается. После того, как температура нагрева достигнет 500°С, металл становится пластичным и деформируется на всем протяжении. Повышение температуры сопровождается выдавливанием, т.е. утолщением металла, которое затем поглощается сварочным швом. За жидким расплавом металла ранее расплавленный металл начинает охлаждаться и проходит непрерывно пастообразное состояние, затем пластическое и твердое с уменьшением в объеме (усадкой).

В пастообразном состоянии металл не обладает никакой прочностью. Поэтому необходимо создать очень прочную зону за пастообразным металлом, чтобы удлинение зоны жидкого расплава, расположенного в непосредственной близости с ним, не вызывало расхождения металла. Вот причина, по которой закраину выполняют сплошным швом в направлении края листов. Затем производят сварку от начала закраины в направлении второго конца свариваемых листов. Если требуется заварить трещину, то конец трещины играет роль закраины.

В процессе охлаждения сварочного шва его металл уменьшается в объеме и стягивает окружающий металл. Пока металл сварного шва обладает пластичностью, он может вытягиваться, однако при температуре ниже 500° он сжимается (усаживается) и вызывает растяжение и деформацию соседнего со швом металла. Именно поэтому необходимо производить рихтовку сварного шва, что позволяет восстановить внутреннее равновесие металла.

После медленного охлаждения (для мягкой стали) жестянщик берет наковаленку, прижимает ее с усилием к одной из сторон шва и простукивает шов молотком короткими навесными ударами для уменьшения толщины зоны сварки, что приводит к увеличению поверхности при постоянном объеме. Поверхность сварного шва выравнивается, а металл нагартовывается, что в значительной степени повышает его механическую прочность.

Обращаем внимание: если обработка молотком будет слишком грубая, то почти определенно удлинение металла будет слишком большое, что приведет к образованию пузыря – дефекта, хорошо известного жестянщикам. Этот дефект придется устранять путем выполнения усадочных точек.

Деформации будут значительно меньше, если листы могут свободно удлиняться. Поэтому во всех возможных случаях практикуют сварку без предварительного прихватывания сварными точками. По той же причине нельзя закреплять некоторые детали в процессе сварки, например при замене поврежденной части кузова, закрепленной на стенде. После прихвата детали сварными точками ее необходимо освободить для выполнения сварки, а затем снова закрепить для окончательной рихтовки, что позволяет металлу восстановить свою форму и внутреннее равновесие.

Обработка сварного шва молотком выполняется только на листах, сваренных встык. Она может выполняться на плоских или изогнутых участках, но нельзя обрабатывать молотком кромочные швы, соединения в угол или внахлестку.

Вообще говоря, влияние процесса расширения и усадки является более сложным, чем показано в данном разделе. Тем не менее, рассказанного для специалистов по кузовным работам достаточно.

Дефекты кислородно-ацетиленовой сварки. Основным дефектом при этом является непровар, возникающий вследствие большой скорости перемещения, при котором металл расплавляется не на всю толщину. При осмотре изнаночной стороны сварного шва будет отсутствовать след провара металла.

При сварке плашмя или под наклоном хороший провар определяется по внешнему виду зоны расправленного металла. Поверхность расплава должна быть слегка вогнутой. Если поверхность расплава плоская и очень узкая, то провара не произошло. Если расплав металла шва оседает и становится широким, необходимо на короткое время поднять горелку, чтобы избежать прожигания металла.

Другим основным дефектом при сварке с присадочным металлом является налипание расплавленного металла на металл свариваемых деталей, нагретых до красного цвета, но не доведенных до плавления. Этот дефект виден при небольшом разъединении краев сварного шва. В этом случае разошедшиеся стыки следует снова проварить. Этот дефект можно заметить и во время сварки, если пруток присадочного металла слишком наклонен к поверхности свариваемых деталей. Желобки или бороздки вдоль сварного шва возникают при очень сильном пламени и недостаточной наплавке. Искажение свойств металла заключается в том, что в результате разрегулировки пламени может происходить насыщение его углеродом или окисление, тогда сварка является некачественной и не подлежит восстановлению.

Сварка алюминия и легких сплавов

Алюминий в чистом виде редко применяется в кузовах автомобилей, в некоторых случаях используются легкие сплавы. Легкие сплавы плавятся при температуре не более 700°С (алюминий при 658°С), однако в нормальном состоянии они покрыты пленкой окиси алюминия, которая плавится при температуре 2000°С. Окись алюминия в виде пленки покрывает присадочный металл и поверхность свариваемых листов, препятствуя тем самым созданию однородного расплава металла. Использование для сварки восстановительных газов не дает эффекта, необходимо применять специальный флюс.

При плавлении этих металлов их цвет не меняется и только появление ряби на поверхности говорит о начале плавления. Сплавы обладают гораздо большим расширением по сравнению со сталями (чистый алюминий – 17 мм/1 м).

Подготовка деталей из сплавов к сварке состоит из следующих операций.

Кромки обезжиривают и зачищают напильником и устанавливают встык. Можно производить сварку по наружному углу.

Горелку выбирают с расходом 75 л/ч, пламя регулируют таким образом, чтобы оно не было особенно окисляющим. Желательно использовать ацетилен с хорошей очисткой.

В качестве присадочного материала используют прутки того же состава, что и состав свариваемого сплава. Из этого следует, что необходимо точно знать состав металла, подлежащего сварке, и применять прутки того же состава. Пруток присадочного металла обезжиривают и зачищают. Флюс на него наносят погружением нагретого конца прутка в банку с порошкообразным флюсом или готовят пасту в желобе и проворачивают в ней пруток.

Для сварки легких сплавов необходимо применять специальные флюсы. Не следует употреблять слишком много флюса, так как это мешает наблюдать за плавлением металла.

Сначала производится прихватывание свариваемых листов сварными точками и проваривается закраина точно так же, как при сварке мягкой стали. При сварке горелку наклоняют под углом приблизительно 45° и перемещают без боковых смещений. Присадочный металл располагают симметрично горелке и быстрыми короткими движениями опускают в расплавленный металл.

Надо иметь в виду, что сварка легких сплавов производится с большей скоростью, чем сварка мягких сталей.

Работать необходимо в защитных очках. Стекла очков должны иметь светло-голубой цвет, так как расплавленный металл через стекла другого цвета различить трудно.

После сварки перед рихтовкой шов тщательно промывают теплой водой со щеткой – необходимо удалить флюс, так как он соединяется с влагой воздуха и впоследствии воздействует на металл.

Несколько слов о технике безопасности при производстве сварочных работ. Используемые газы представляют опасность лишь в закрытых местах. Глаза защищают очками с зелеными или голубыми стеклами. Для работы не требуется специальной одежды, однако в одежде из синтетических материалов работать нельзя.

Дуговая сварка

Этот вид сварки, которым сваривают толстые листы металла. Минимальная толщина листов при горизонтальной стыковой сварке составляет 1,0 мм при условии тщательной обработки свариваемых кромок, при меньшей толщине сварку выполнить трудно. Сварочные агрегаты подразделяются на:

? агрегаты вращательного типа, вырабатывающие постоянный сварочный электрический ток или переменный ток высокой частоты;

? статические агрегаты, дающие сварочный ток переменный или выпрямленный.

Свариваемые кромки могут располагаться в одной плоскости, т.е. устанавливаются встык. При толщине листов до 2 мм они состыковываются без зазора. При толщине листов в пределах 2-4 мм кромки выполняются прямыми и их состыковывают с зазором, равным 2/3 диаметра применяемого электрода, что позволяет обеспечить хороший провар шва.

Для обеспечения качественного выполнения сварки соединяемые кромки должны иметь фаски под углом 45° и затем должны быть состыкованы без зазора. При толщине листов свыше 4 мм кромки должны иметь V-образную форму с углом, равным 90°. Свариваемые кромки могут располагаться в различных плоскостях. Это угловая сварка с внутренним швом, с наружным швом и внахлестку.

Свариваемые кромки выполняются прямыми. Может производиться стыковая горизонтальная сварка, вертикальная сварка, а также сварка в иных положениях. Если сваривают металлы, покрашенные или покрытые защитным веществом, свариваемые кромки необходимо зачищать.

Важным вопросом, влияющим на удобство выполнения сварки и на себестоимость сварочного производства, является выбор диаметра электрода. Диаметр электрода является функцией толщины свариваемого металла. При выполнении кузовных работ толщина листов небольшая. Если сила сварочного тока нормальная, а диаметр электрода очень маленький и время сварки большое (большое число проходов), то деформации металла незначительны. Если диаметр электрода слишком большой, то возникает опасность образования отверстия, поэтому надо увеличить скорость перемещения электрода, но сварочный шов в этом случае получается неравномерный.

Для выполнения стыковой горизонтальной сварки прямых кромок электродами общего применения средней толщины выбор диаметра электрода может производиться по таблицам.

Для одного и того же диаметра электрода в зависимости от расположения свариваемых деталей сила тока может отличаться от указанных значений.

Диаметр электрода также зависит от расположения свариваемых деталей: при вертикальной сварке сверху вниз следует брать электрод того же диаметра электрода, что и для горизонтальной сварки;

при вертикальной сварке снизу вверх нужно уменьшить диаметр электрода на два диаметра стержня электрода; при потолочной сварке следует уменьшить диаметр электрода на несколько меньшую величину.

Вот примеры правильного выбора электродов:

? стыковая горизонтальная сварка листов толщиной 3 мм: диаметр электрода 3,15 мм, сила тока 105 А;

? вертикальная сварка сверху вниз листов толщиной 3 мм: диаметр электрода 3,15 мм, сила тока 125 А;

? вертикальная сварка сверху вниз листов толщиной 3 мм: диаметр электрода 2,0 мм, сила тока 40-45 А;

? потолочная сварка листов толщиной 3 мм: диаметр электрода 2,5 мм, сила тока 60-65 А.

Точечная сварка выполняет ту же роль, что и применяемая для этой цели кислородно-ацетиленовая сварка или точечный прихват. В большинстве случаев следует применять большие значения силы тока, чем для шовной дуговой сварки, чтобы обеспечить хороший провар сварных точек с их меньшим превышением над уровнем свариваемой поверхности. Так как при точечной дуговой сварке нагрев более локальный, то металл в этом случае расширяется намного меньше, чем при кислородно-ацетиленовой сварке. Поэтому расстояние между сварными точками может быть больше.

Для зажигания дуги электрод подводится до касания к детали, а затем отводится. Контакт электрода с деталью может осуществляться либо легким ударом, либо трением о поверхность детали. При очень сильном ударе может произойти скалывание обмазки конца электрода, в результате электрод частично оголяется и при сварке переменным током прилипает к детали.

При горизонтальной стыковой сварке электрод удерживают в плоскости, перпендикулярной к поверхности листов и наклоняют под углом 50-60° к оси сварного шва в направлении свариваемого участка шва. Чем ближе располагается электрод к вертикальному положению, тем более глубоким получается провар шва.

При угловой сварке внутренним швом электрод удерживают в плоскости, проходящей через биссектрису угла с наклоном под углом 50-80° в направлении свариваемого стыка. Если вертикальный свариваемый лист приводит к образованию желобчатого шва, то нужно располагать электрод под углом около 10° ниже плоскости, проходящей через биссектрису угла. Не следует выполнять шов широкими проходами. Более предпочтительно вести сварку автоматизированным ручным способом, который заключается в поддержании постоянного контакта конца обмазки электрода с вершиной угла между свариваемыми деталями. Стержень электрода расплавляется несколько быстрее, чем обмазка, что обеспечивает постоянство дуги. Направление движения электрода обеспечивается перемещением электрода с упором в угол, образованный соединяемыми деталями.

При вертикальной сварке сверху вниз электрод удерживается в плоскости, проходящей через ось сварного шва с наклоном под углом 0-50° по отношению к горизонтали. Если шлак располагается перед расплавом металла, то его сбрасывают короткими толчками электрода вниз. Для этого способа сварки необходимо применять соответствующие электроды.

При вертикальной сварке снизу вверх электрод удерживают в плоскости, проходящей через ось сварного шва под углом 10-30° к горизонтали.

Различают следующие виды проходов:

? узкие проходы, выполняемые без поперечных перемещений, практикуются для сварки тонких листов и листов средней толщины. Получается узкий сварной шов и минимальные деформации, называемые расширением и усадкой свариваемого металла;

? широкие проходы, выполняемые с поперечным смещением, применяют для сварки толстых листов и профилей. Происходит более интенсивный нагрев и, следовательно, большие деформации.

Если необходимо выполнить усиленный сварной шов, то его сваривают последовательными проходами. После каждого прохода следует полностью удалить шлак.

Сварщик постоянно должен отчетливо видеть расплав металла. Если шлак закрывает расплав, попадает под электрод или опережает его, то необходимо остановить сварку, обколоть шлак с конечного участка, увеличить силу тока, а затем возобновить сварку. После каждого прохода следует удалять шлак с конечного участка шва, чтобы начать следующий проход, отступив несколько миллиметров назад. Сварной шов нельзя заканчивать вогнутостью. Чтобы его заполнить необходимо быстро и многократно возобновлять дугу движениями, параллельными плоскости детали.

Как и в кислородно-ацетиленовой сварке, при дуговой сварке могут быть непровар шва, налипание и т.д.

Типичным дефектом дуговой сварки являются включения шлака. Этот дефект возникает при сварке окисленных листов, при очень слабом сварочном токе из-за неправильного распределения проходов либо недостаточного удаления шлака после каждого прохода.

Отсутствие провара может произойти в результате плохой подготовки свариваемых кромок, которые недостаточно разделаны, либо малого зазора в их стыке. Непровар может произойти также при сварке электродом слишком большого диаметра, из-за чего приходится значительно уменьшать силу тока, чтобы не прожечь металл насквозь. В этом случае следует взять электрод меньшего диаметра.

Бороздки вдоль сварного шва образуются при повышенной величине сварочного тока или вследствие неправильного расположения электрода.

Для защиты сварщика от воздействия вредных излучений служит щиток, снабженный специальным стеклом, задерживающим инфракрасные, ультрафиолетовые лучи и предохраняющий от видимого излучения. Рукавицы из брезента или ткани, пропитанной пластмассой, предохраняют от вылета расплавленного металла.

При сварке необходимо обеспечить вентиляцию воздуха или улавливание образующегося дыма.

Защита от поражения электрическим током обеспечивается заземлением сварочного агрегата, включением между агрегатом и питающей электрической сетью аппаратуры зашиты, поддержанием в хорошем состоянии питающих кабелей.

Сварка в защитном газе

Соединения, выполненные этим видом сварки, отличаются большой надежностью.

Если металл нагреть до температуры, обеспечивающей его сварку, то поверхность металла начинает взаимодействовать с кислородом воздуха, образуя окисную пленку. Окисная пленка может противостоять соединению свариваемых деталей. Так происходит, например, при сварке алюминия, окись которого имеет температуру плавления, намного превышающую температуру плавления алюминия (2000°С против 650°С), изолирует расплавленный металл и противодействует соединению.

Опять же, если производится сварка других металлов, то из-за окисной пленки качество сварки получается плохое, так как металл частично выгорает.

Пагубное влияние на сварку оказывает и азот воздуха. Поэтому для предотвращения окисления в процессе сварки предусматривают разные меры. Например, при пайке оловянным припоем применяют флюс, при кислородно-ацетиленовой сварке стали расплав защищают от окисления средой восстановительных газов. Однако при твердой пайке этот способ является недостаточным, следует применять порошкообразный или газообразный флюсы. То же следует применять при кислородно-ацетиленовой сварке алюминия, легких сплавов, меди, чугуна, коррозионно-стойких сталей.

При дуговой сварке электродами с обмазкой, обмазка расплавляется и превращается в защитные пары и защитный шлак. При дуговой сварке под слоем токопроводящего флюса, применяемой в котельном деле, электродную проволоку погружают в порошкообразный флюс, предварительно нанесенный на линию сварки, пары которого изолируют электрическую дугу и расплав металла.

Сварка в среде защитного газа известна давно. Электрическая дуга возникает между вольфрамовым электродом и свариваемой деталью. Через сопло, установленное концентрично относительно электрода, на металл в расплавленном состоянии или в процессе затвердевания подастся нейтральный газ – аргон (или гелий), который защищает зону, где производится сварка.

Электрод при сварке не расправляется. Инструмент, несущий электрод и сопло, называют сварочной горелкой, которую питают электрическим током и газовой атмосферой. Процесс сокращенно обозначают ТИГ (вольфрам – инертный газ). Это в некотором роде электрическая горелка. Технология дуговой сварки немного схожа с кислородно-ацетиленовой сваркой с присадочным металлом или без него. Процесс ручной дуговой сварки в среде защитного газа применяется для сварки коррозионно-стойких сталей, меди, алюминия и легких сплавов.

Этот способ сварки обеспечивает большую производительность по сравнению с кислородно-ацетиленовой сваркой без применения флюса, с более локальным нагревом зоны сварки, вследствие чего возникают меньшие деформации и существует меньшая опасность искажения строения металла.

Способ дуговой сварки применяют в автоматическом цикле для серийного изготовления деталей в варианте ТИГ, либо в варианте МИГ (металл – инертный газ). В последнем случае применяют плавящий электрод – проволоку из того же материала, что и свариваемые детали. Проволока намотана на катушку, с которой она подается в горелку посредством разматывающего агрегата. Электрод одновременно служит для подачи электрического тока и является присадочным металлом, как при сварке дугой с обмазанным электродом. Однако расплав металла хорошо виден, так как не образуется шлак, который далее нет необходимости скалывать.

Чтобы расширить применение этого процесса для сварки металлов обычного применения, таких, как стали, нужен более дешевый нейтральный газ. Одно из решений – применение смесей газов. Такой процесс сварки применяют в автоматическом исполнении, когда перемещение горелки (при необходимости и детали), размотка электродной проволоки, подача газа и другие разнообразные параметры заранее запрограммированы и выполняются без участия сварщика.

Есть исполнение такого процесса в полуавтоматическом режиме, при котором различные параметры регулируются сварщиком перед сваркой, затем он обеспечивает перемещение горелки и в любой момент может остановить размотку электродной проволоки и подачу защитного газа.

Основными неисправностями кузовов легковых автомобилей, поступающих в ремонт, являются трещины эксплуатационного характера, разрывы металла, перекосы различной сложности и, как правило, деформации, полученные в дорожно-транспортных происшествиях.

Любопытные цифры. Объем кузовных работ при восстановлении аварийных автомобилей составляет 80-87 % от общей трудоемкости ремонта, причем 25-30 % этого объема приходится на сварочные работы.

Снизить трудоемкость сварочных работ позволяет внедрение в ремонтную технологию механизированного способа сварки.

При ремонте кузовов в качестве защитного газа используют углекислый газ (СО₂). А поскольку он не является нейтральным, то в целях уменьшения окислительного действия свободного кислорода применяют электродную проволоку с повышенным содержанием раскисляющих примесей (марганца, кремния). При этом получается беспористый шов с хорошими механическими свойствами.

Сварку производят при питании электрической дуги постоянным током обратной полярности. Источниками питания служат преобразователи постоянного тока с жесткой характеристикой типа ПСГ-350, ПСГ-500 или сварочные выпрямители с жесткими характеристиками типа ВС-300, ВДГ-301, ВДГ-302, ВСЖ-303 и др.

Процесс сварки листового материала можно выполнять во всех пространственных положениях, что является важным преимуществом при восстановлении кузова легкового автомобиля, имеющего сложные пространственные конструкцию и формы.

Рассмотрим конструкцию сварочного полуавтомата. В нее входят пульт управления/, вмонтированный в источник питания, баллон с углекислым газом, подогреватель газа, понижающий редуктор-расходомер, трубка подачи углекислого газа, сварочная горелка, кабель заземления, механизм подачи сварочной проволоки (он может быть выносным или встроенным в единый корпус с источником питания).

К полуавтоматической установке относятся также соединительные электрокабели с муфтами и шланги подачи газа и электродной проволоки.

Длины соединительных проводов и шлангов: от источника питания до подающего механизма – 10 м, от подающего механизма до сварочной горелки (шланг сварочной горелки) – 3 м.

Процесс подачи электродной проволоки и защитного газа в зону сварки автоматизирован. Электродная проволока с помощью механизма подачи поступает из кассеты по гибкому направляющему каналу, размещенному в шланге, в зону сварки. Одновременно по шлангу газотокоподвода в зону сварки подводится из баллона газ для защиты металла шва и от источника питания дуги сварочный ток. Сварочную горелку перемещают вручную.

Схема полуавтомата обеспечивает: включение-выключение полуавтомата выключателем, расположенным на сварочной горелке, плавное регулирование скорости с помощью потенциометра, расположенного на пульте управления, а также стабилизацию установленной скорости подачи электродной проволоки, автоматическую продувку газового тракта защитным газом до зажигания дуги в течение 1 с.

Управление полуавтоматом осуществляется с пульта, встроенного в лицевую панель.

При нажатии выключателя, находящегося на горелке, происходит включение газового клапана, через 1 с включается источник питания и привод подачи электродной проволоки. При замыкании электрода на изделие зажигается дуга и происходит сварка.

При размыкании выключателя сварки останавливается двигатель подачи электродной проволоки, происходят растяжка дуги и ее обрыв. Через 2-3 с выключаются источник питания и газовый клапан (снимается напряжение со сварочной горелки и прекращается подача защитного газа), и схема приходит в исходное состояние, обеспечивающее возможность повторного включения.

Сварочная горелка с направляющим каналом, имеющим проходной диаметр 1,5 мм, предназначена для сварки электродной проволокой диаметром 0,8 мм.

Сварочная горелка состоит из корпуса с изогнутой трубкой, сменного сопла, сопла выхода защитного газа, наконечника с выходящей из него электродной проволокой, держателя наконечника, спирали, направляющей электродную проволоку, выключателя, муфты, соединяющей газоподводящий канал с соплом, канала подачи электродной проволоки и электрического кабеля, соединяющего сварочную горелку с источником питания.

Механизм автоматической подачи сварочной проволоки предназначен для непрерывного перемещения роликами в зону сварки электродной проволоки (по мере ее плавления) с помощью электропривода, а также для размещения кассеты с электродной проволокой. На механизме подачи установлен блок разъемов, служащих для подключения соединительного кабеля. Усилие поджатия прижимного ролика регулируется винтом. Кассета с электродной проволокой установлена на тормозном устройстве, которое не допускает самораскручивания проволоки во время работы.

Источник питания сварочной дуги представляет собой статический преобразователь (выпрямитель) трехфазного переменного тока в постоянный.

В нишу выпрямителя встроен блок управления полуавтоматом, соединяемый с ним через штепсельный разъем. Блок управления предназначен для включения и выключения электромагнитного газового клапана, источника питания, двигателя подающего механизма, а также для регулирования стабилизации и скорости подачи электродной проволоки.

Редуктор с расходомером служит для снижения давления защитного газа и регулирования его расхода, он закрепляется на баллоне.

Подогреватель предназначен для подогрева защитного газа, поступающего в редуктор, в целях предупреждения замерзания каналов регулятора в месте перепада давления газа.

Контрольные приборы. Для определения напряжения на выходных зажимах источника питания установлен вольтметр, для контроля силы сварочного тока от источника питания – амперметр.

Этот способ сварки позволяет выполнять соединения самого разного типа и положения в пространстве. При ремонте кузовов применяются следующие виды сварных соединений: тавровое, нахлесточное, угловое и стыковое. По расположению в пространстве следующие сварные швы: горизонтальные (слева направо), вертикальные (сверху вниз), в нижнем положении, потолочные.

В зависимости от конструктивного расположения узла, доступа к соединяемым деталям, их назначения в конструкции кузова (детали и узлы, несущие нагрузку или не несущие) и толщины свариваемых деталей сварка может быть выполнена сплошным, точечным или прерывистым швом.

Сварка сплошным швом может выполняться при стыковых, угловых и нахлесточных соединениях деталей во всех пространственных положениях. В зависимости от положения, толщины металла и точности подгонки ремонтируемых деталей сварка производится исключительно короткой дугой при силе тока 40, 60 или 80 А. При этом скорость сварки составляет 0,2-0,3 м/мин.

Точечная сварка возможна во всех пространственных положениях деталей, в том числе и в труднодоступных местах. Для этого вида сварки применяют газовые сопла с боковыми отверстиями на конце. Газовое сопло по отношению к контактной трубке (мундштуку) устанавливают выдвинутым вперед на 10-15 мм, чтобы создать необходимое расстояние до поверхности свариваемых деталей. Время сварки от 0,3 до 3 с.

Сила сварочного тока и время сварки зависят от толщины свариваемого металла и положения деталей. Для листов толщиной 0,3 мм при односторонней сварке без предварительного высверливания сила тока составляет до 150-200 А. Более толстые листы высверливают или прошивают специальным дыроколом, и тогда сила тока может быть выбрана в пределах 80-100 А.

Благодаря незначительному выступанию сварной точки над поверхностью основного металла этот метод особенно выгоден для сварки облицовочных деталей, так как значительно сокращаются затраты на зашлифовку лицевых поверхностей.

Сварка прерывистым швом на тонколистовом металле выполняется при наличии повышенного зазора в соединяемых деталях, так как при этом возникает опасность прожога. Уменьшения передачи тепла можно достичь периодическим включением и выключением тока и подачи сварочной проволоки при ручном управлении или при помощи автоматических приборов, вмонтированных в пульт управления. Время сварки – 0,3-3,0 с. Соотношение между временем сварки и перерывом выбирают в зависимости от зазора и толщины соединяемых деталей. Во время перерыва сварочная ванна охлаждается, благодаря чему предотвращается возможность прожога. Сварка прерывистым швом в ремонтной технологии кузовов является самым распространенным видом, особенно при сварке несущих элементов кузова: усилителей, лонжеронов, поперечин, пола, порогов и ряда других деталей.

О режиме сварки и углекислом газе. Режим сварки, выбираемый в зависимости от толщины свариваемых деталей, определяется диаметром электродной проволоки, силой сварочного тока и напряжением дуги, скоростью подачи проволоки и скоростью сварки, вылетом электродной проволоки и расходом углекислого газа.

Диаметр электродной проволоки для сварки кузовных деталей, изготовленных из тонколистовой стали, выбирают в пределах 0,6-1,2 мм. Листы толщиной 0,6 мм следует сваривать проволокой диаметром 0,6 мм. Если толщина листов более 1,2 мм, предпочтительнее производить сварку проволокой диаметром 1,0-1,2 мм. Если свариваемые детали имеют толщину 0,8-1,0 мм, рекомендуется применять сварочную проволоку диаметром 0,8 мм.

Напряжение электрического тока устанавливают таким, чтобы создать устойчивый процесс сварки при максимально короткой дуге (1,5-4,0 мм). При большей длине дуги процесс сварки неустойчив. Рекомендуемое для сварки напряжение составляет 17-23 В. Увеличение напряжения более 23 В приводит к возрастанию разбрызгивания и сильному окислению металла сварного шва. При снижении напряжения ниже 17 В затрудняется возбуждение электрической дуги и, как следствие, ухудшается формирование сварного шва.

Силу сварочного тока и скорость подачи электродной проволоки выбирают по графику в зависимости от толщины свариваемых деталей. Практически скорость подачи устанавливают так, чтобы устойчиво при вполне удовлетворительном формировании шва и незначительном разбрызгивании металла.

Расстояние от торца мундштука горелки до сварного соединения должно быть в пределах 7-12 мм.

Сварку в горизонтальном, вертикальном и потолочном положениях производят при пониженном напряжении и силе сварочного тока, уменьшенной на 10-20 % по сравнению с соответствующим значением в нижнем положении.

Стыковые соединения кузовных деталей толщиной до 2 мм и угловые с катетом шва до 5 мм выполняют преимущественно в вертикальном положении.

С начала сварки электродную проволоку устанавливают перпендикулярно к кромкам изделия, а после образования сварочной ванны наклоняют ниже горизонтали (на угол 10-15°). Жидкий металл удерживается давлением дуги. При сварке в потолочном положении расход защитного газа увеличивают.

Согласно технике выполнения сварных швов, полуавтоматическую сварку ведут углом вперед, перемещая горелку справа налево, и углом назад, перемещая горелку слева направо. При сварке углом вперед глубина проплавления небольшая, сварной шов получается широким. При сварке углом назад глубина проплавления больше, а ширина шва несколько уменьшена.

В качестве материалов для сварки в защитном газе используют сварочную проволоку и углекислый газ.

Сварочная проволока поставляется в металлических катушках. Масса одной катушки с проволокой 16 кг. Краткая характеристика проволоки: легированная, омедненная, диаметр 0,8 мм, марка Св-08ГС или Св-08Г2С (ТУ 14-4-133-73).

В марке проволоки буквы Св обозначают «сварочная»; две последующие цифры (08) указывают содержание в стали углерода в сотых долях процента; далее следуют обозначения легирующих примесей по ГОСТ 5632-72* (Г – марганец, С – кремний). Так например, сварочная проволока марки Св-08Г2С содержит 0,08 % углерода, до 2 % марганца и до 1 % кремния.

Повышенное содержание кремния и марганца в сварочной проволоке позволяет нейтрализовать свободный кислород, выделяющийся при сварке из углекислого газа, и тем самым защитить металл сварного шва от окисления.

Стальная проволока должна иметь тот же химический состав, что и листы, применяемые в кузовах. Очень важно, чтобы поверхность проволоки была безукоризненной, поэтому ее покрывают медью. В этом случае никакая окисная пленка не мешает размотке и не противодействует электрическому контакту с контактной трубкой в горелке.

Применяемые проволоки сплошные. Существуют также трубчатые проволоки, внутренняя полость которых заполняется флюсом. В большинстве случаев они используются в среде защитного газа. Однако были проведены испытания сварки с пустотелой проволокой без атмосферы защитного газа. Защита расплавленного металла обеспечивалась лишь за счет испарения флюса. Возможно, этот процесс заменит сварку в атмосфере защитного газа, когда будет усовершенствована технология, которая позволит сохранить его преимущества и устранить недостатки, имевшиеся сначала.

Сварку разрешается производить только очищенной проволокой, без следов масла, грязи и ржавчины. При этом подлежащие соединению кузовные детали непосредственно в местах сварки также должны быть очищены от краски и других загрязнений.

Углекислый газ (СО₂) является наиболее распространенным защитным газом, применяющимся при сварке плавящимся электродом. Его основные свойства: газ бесцветен и не ядовит; плотность при атмосферном давлении и температуре 20° С составляет 1,98 кг/м³; температура сжижения при атмосферном давлении 78,5° С; выход газа из 1 кг жидкой углекислоты (при 0°С и 0,1 МПа) 505 л.

По ГОСТ 8050 – 85 выпускается углекислый газ трех марок: сварочный, пищевой и технический. Содержание водяных паров в сварочном углекислом газе при температуре +20°С и давлении 0,1 МПа должно быть не более 0,184 г/м³. Для сварки можно использовать также и пищевой углекислый газ (с предварительной осушкой).

Углекислый газ поставляется в сжиженном состоянии в баллоне типа А вместимостью 40 л, в котором при максимальном давлении 7,5 МПа вмещаемся 25 кг углекислоты. При испарении такого количества жидкой углекислоты образуется более 12,5 тыс. л углекислого газа. Нормальный расход углекислого газа при полуавтоматической сварке тонколистовых кузовных деталей легкового автомобиля составляет 6-9 л/мин. Наименьший расход материалов (сварочной проволоки и углекислого газа) достигается при соединении деталей методом точечной сварки.

Преимущества полуавтоматической сварки в защитном газе многообразны. По сравнению с ручной газовой сваркой полуавтоматическая сварка в защитном газе обладает следующими преимуществами:

? процесс подачи плавящегося электрода механизирован и скорость сварки тонколистовой стали сплошным швом возросла до 20 м/ч, тогда как скорость ручной газовой сварки составляет 5 м/ч;

? в четыре раза снижена зона термического влияния свариваемых деталей, что ведет к повышению прочности и долговечности отремонтированных кузовов;

? улучшилось качество сварного шва на тонкостенных деталях благодаря изоляции столба дуги сварочной ванночки от кислорода и азота воздуха вследствие избыточного давления подаваемого защитного газа;

? сварку стало возможно выполнять во всех пространственных положениях (на наклонных, вертикальных, потолочных плоскостях) и в труднодоступных местах за счет высокого коэффициента постоянства дуги и непрерывной подачи электродной проволоки;

? не требуются флюс и электродная обмазка, а также очистка наплавленного металла от шлаковой корки;

? уменьшилась склонность металла к образованию пор при сварке умеренно ржавых деталей за счет создания защитной среды;

? дефицитные карбид кальция и кислород заменены более дешевыми и недефицитными электроэнергией и углекислым газом;

? отсутствие вредных выделений в процессе сварки создает наиболее благоприятные условия для рабочих;

? снижен расход электродного материала за счет уменьшения отходов и применения более тонкой электродной проволоки;

? деформация свариваемых деталей почти полностью исключена, так как процесс сварки ведется короткой дугой в защитном газе, что ограничивает распространение тепла по поверхности металла; вследствие этого уменьшились трудозатраты на правку и рихтовку лицевых поверхностей.

Некоторые рекомендации по сварке в защитном газе.

При сварке сплошным швом.

При установке катушки с проволокой следует убедиться, что тормоз установлен правильно, чтобы катушка поворачивалась лишь под действием разматывателя (при остановке катушка не должна проворачиваться по инерции). Обрезают конец электродной проволоки и пропускают ее между приводными роликами, которые отрегулированы так, что осуществляют прижатие проволоки без проскальзывания. Приводят электрическую схему агрегата в состояние пуска и нажимают на управление горелкой до момента появления проволоки из ее конца. С помощью кусачек отрезают излишек проволоки, чтобы ее конец, выходящий из горелки, имел длину 6-8 мм. Контактная трубка, навинченная на горелку, должна соответствовать диаметру проволоки. Сопло должно быть всегда чистым.

Регулирование напряжения и скорости размотки обычно производится на основании рекомендаций изготовителей сварочных агрегатов в зависимости от толщины свариваемых кромок, типа соединения, толщины электродной проволоки. Эти регулирования могут быть выполнены с помощью переключателей с цифровой градуировкой. (Изготовители приводят значения напряжения и скорости перемещения проволоки для каждого режима.) В процессе работы эти параметры дадут постоянные результаты при условии, что длина проволоки, выходящей из сопла, сохраняется постоянной.

Следует тщательно подсоединить провод массы. При отсутствии массы электрическая дуга не возникает, а проволока, разматываясь, отталкивает горелку.

Если параметры сварки соответствующим образом согласованы, то дуга сопровождается легким потрескиванием.

При горизонтальной сварке выполняют действия немного схожие с кислородно-ацетиленовой сваркой, однако сопло удерживают наклоненным под углом 75° по отношению к поверхности уже сваренного металла. Сварщик располагается таким образом против горелки кабеля питания, чтобы ему был хорошо виден расплав. Горелку держат в двух руках.

Так как руки расположены очень близко к очагу нагрева и происходит интенсивный вылет металлических частиц, необходимо надевать перчатки с длинными манжетами.

При сварке внутреннего угла для лучшего распределения металла горелку следует слегка покачивать в боковом направлении. Если прожигается отверстие или имеется зазор между свариваемыми кромками, то следует удерживать горелку на одном месте и совершать последовательные остановки сварки на короткое время. Остановки на более длительное время делаются для того, чтобы расплавленный металл не стекал на изнаночную поверхность сварки.

Если напряжение сварки и скорость размотки слишком большие, то происходит слишком быстрое плавление, в итоге образуются отверстия.

Если напряжение нормальное, но скорость размотки очень маленькая, то сварочный шов получается выпуклым и либо плохо проварен, либо совсем непроварен. В этом случае горение дуги сопровождается не потрескиванием, а шипением. Проволока расплавляется в виде крупных медленно падающих капель.

Если скорость размотки нормальная, но напряжение слишком большое, то потрескивание дуги становится медленнее, происходит более быстрое плавление в глубину, что приводит к прожиганию отверстия.

Если скорость размотки нормальная, но напряжение слишком низкое, дуга сопровождается нормальным потрескиванием, сварочный шов получается выпуклым с небольшим непроваром и несколько более узкий.

Если напряжение и скорость размотки недостаточны, то плавление металла происходит в виде крупных, относительно медленно плавящихся капель. Потрескивание становится более медленным с легким шипением. Сварочный шов получается узким и плохо проваренным.

Сварка точками используется для соединения тонких листов. При ремонте кузовов автомобилей точечная сварка применяется в следующих случаях:

? когда нельзя применить сварочные клещи для осуществления точечной сварки из-за невозможности доступа к двум поверхностям линии сварки;

? когда можно произвести кислородно-ацетиленовую стыковую сварку, однако она не устраивает либо из-за необходимости точной подгонки свариваемых кромок, либо потому, что вся зона сварки будет отожжена, а следовательно, будет иметь меньшую прочность, либо по причине возникающих в результате сварки деформаций, которые впоследствии надо исправлять. Этот способ сварки предполагает наличие доступа к противоположной поверхности сварочного шва для размещения наковаленки.

При стыковой сварке сварщик подгоняет свариваемые кромки и производит сварку последовательными маленькими точками для закрепления точного расположения свариваемых деталей. После этого производят сварку маленькими точками между предварительно выполненными точками. Такое расположение сварочных точек называют цепочным. При этом способе возникает минимальное расширение металла.

Подготовка кромок для точечной дуговой сварки аналогична подготовке при точечной сварке сопротивлением. Необходимо помнить, что кромки должны находить друг на друга, быть зачищены очень тщательно, чтобы обеспечить хороший электрический контакт. Контакт должен обеспечиваться, с одной стороны, между проволочным электродом и первым листом, с другой стороны, между двумя наложенными друг на друга листами и, наконец, между нижним листом и массой. Величина нахлестки зависит от толщины свариваемых листов. Расплав металла верхнего листа растекается дальше, чем при точечной сварке сопротивлением. Несмотря на это, при точном центрировании величина перекрытия кромок, равная 15 толщинам верхнего листа, является достаточной. В то же время сварочные точки несколько выступают над основным металлом, что является нежелательным для внешнего вида кузова. Поэтому, чтобы соединение не было заметно (после шпаклевки и краски), после вырезки поврежденной зоны необходимо выполнить параллельную отбортовку кромки кузова. Это небольшое смещение металла может быть выполнено механически с использованием инструмента, устанавливаемого на конце пневматического пистолета. Нужно следить также за тем, чтобы обеспечивалась хорошая пригонка этих деталей между собой.

Вырезают новую деталь, подвергаемую сварке, и подгоняют ее в углубление, выполненное отбортовкой.

Если используется бывшая в употреблении деталь, нужно очистить сопрягаемые поверхности от краски, мастики, инородных частиц по всей ширине отбортовки.

Надо иметь в виду, что для точечной сварки не подходит наконечник горелки, применяемый для непрерывной сварки. Детали соединяются с горелкой резьбой и легко снимаются. Подготовка агрегата производится в следующей последовательности:

? снимают сопло и контактную трубку, используемые для непрерывной сварки;

? устанавливают контактную трубку (более короткую) и сопло, предназначенные для точечной сварки;

? отрезают конец электродной проволоки заподлицо с торцом сопла;

? открывают кран баллона с защитным газом и регулируют его расход так же, как для непрерывной сварки;

? производят регулировку напряжения и скорости размотки. Значения этих параметров намного выше, чем при непрерывной сварке листов такой же толщины;

? настраивают регулятор времени, который определяет время, в течение которого происходит размотка проволоки. Установка времени осуществляется в долях секунды;

? соединяют с массой нижний лист, зачищенный до чистого металла.

Перед началом работы следует испытать, и в случае необходимости, настроить агрегат. Это можно осуществить выполнением нескольких точек на отходах листов из металла той же толщины, что и металл свариваемых деталей.

Если напряжение и скорость размотки проволоки нормальные, время отрегулировано правильно, то сварная точка имеет небольшую выпуклость, а на обратной стороне листа заметен центр провара. Если точка не проварена, надо увеличить время сварки.

Так как сварочные точки имеют выпуклость, их необходимо срезать обычными механическими способами. При постоянном времени размотки проволоки происходит следующее:

–если напряжение и скорость размотки очень высокие, то интенсивное плавление может привести к прожиганию отверстий в листах. В противном случае точка слишком размазана с очень глубоким проваром. В горелке проволока расплавляется до уровня контактной трубки;

? если напряжение нормальное, однако очень маленькая скорость размотки, то точка получается узкой, нижний лист либо слабо, либо совсем не расплавляется;

? если скорость размотки нормальная, а напряжение очень высокое, то точка размазана и немного выпуклая, провар нормальный;

? если скорость размотки очень маленькая, напряжение очень низкое, то точка немного размазана и либо слабо проварена, либо совсем не проварена.

Сварочный агрегат для точечной полуавтоматической сварки можно использовать для выполнения усадочных нагревов. Эта операция выполняется в следующем порядке:

? снимают сопло и контактную трубку;

? немного вытягивают проволоку;

? поднимают прижимной ролик для прижима проволоки (нельзя открывать при этом защитный газ);

? заменяют контактную трубку медным электродом или угольным, вставленным в медную трубку, которая припаяна твердой пайкой на бывшую обрезанную контактную трубку (при отсутствии медного электрода);

? регулируют напряжение (по инструкции изготовителя агрегата, при отсутствии инструкции надо начинать со среднего значения напряжения);

? регулируют силу тока вторичной обмотки (40-60 А) по скорости размотки проволоки (проволока не должна разматываться);

? производят нагрев коротким контактом, точками или дорожками с последующим охлаждением с помощью ветоши, смоченной в воде.

Контактная сварка

Контактную сварку называют также сваркой сопротивлением. Заметим, что именно она своей высокой производительностью и отсутствием деформаций после сварки позволила обеспечить в свое время массовое производство кузовов легковых автомобилей. Используются следующие способы сварки сопротивлением:

? точечная сварка, наиболее широко распространенная в производстве кузовов;

? роликовая сварка, применяемая для выполнения герметичных соединений (баков для горючего, глушителей и т. д.);

? стыковая сварка, применяемая для горизонтальной стыковой сварки, например, ободов колес и некоторых панелей.

? Машины для сварки сопротивлением могут выполняться:

? стационарными для сварки отдельными точками или многоточечной сварки, роликовой сварки, стыковой сварки. Свариваемые детали перемещаются под машину, чтобы произвести на ней сварку;

? переносными, которые называют сварочными клещами. В этом случае свариваемые детали также закрепляют, а сварочная машина перемещается для установки в положение сварки. Портативные машины осуществляют только точечную сварку. При ремонте обычно применяют точечную сварку с помощью сварочных клещей.

Регулируют сварочный агрегат и устанавливают его в рабочее положение. Концы свариваемых листов накладывают внахлестку, затем они устанавливаются между электродами и сжимаются. Между электродами пропускают большой силы низковольтный ток.

Металл, сжатый между электродами, представляет собой проводник электрического тока, обладающий определенным сопротивлением. Если производится сварка листов из мягкой стали толщиной 1 мм и диаметром сварной точки 4 мм, что дает площадь, равную 12,5 мм², то необходимая сила тока будет около 5000 А (при напряжении 4 В), а интенсивность или плотность тока будет 400 А/мм² сечения точки. Такая нагрузка вызывает быстрый нагрев листов. Однако максимальный нагрев происходит в плоскости контакта листов между собой, так как теплота, создаваемая в точках контакта с электродами, частично отводится в медь электродов, которые часто подвергаются охлаждению проточной водой. Металл свариваемых листов разогревается до плавления, которое мгновенно распространяется на всю его толщину. Однако реле времени, настроенное на момент включения тока, выключает электрический ток. Расплавленный сжатый металл образует сплошной стержень, который быстро затвердевает. По окончании затвердевания усилие сжатия листов можно снять. Небольшое углубление на поверхности листов определяет положение точки сварки.

Основными частями машины для точечной сварки независимо от ее типа являются:

? трансформатор тока, вторичная обмотка которого соединена с электродами. К вторичной обмотке подключается прибор для регулирования силы тока в соответствии с выполняемыми точками сварки;

? механизм сжатия электродов;

? прибор, обеспечивающий включение и выключение сварочного тока. Момент выключения тока регулируется с помощью реле времени.

Для облегчения сварочные клещи обычно состоят из двух частей, соединенных между собой гибким электрическим кабелем:

? сварочного зажима, состоящего из плеч держателей электродов и самих электродов, механизма сжатия электродов и трансформатора тока;

? шкафа управления, обеспечивающего регулирование силы тока вторичной обмотки и времени протекания сварочного тока.

У некоторых сварочных машин небольшой мощности, не требующих высокой точности, а также с целью снижения их стоимости, шкаф управления отсутствует. В этом случае время пропускания сварочного тока определяется опытным путем.

Регулирование времени прохождения тока, а также силы тока вторичной обмотки обеспечивается посредством многопозиционного контактного переключателя. Регулировка усилия сжатия электродов осуществляется натяжением пружины с помощью гайки с накаткой, навинчиваемой на тягу управления подвижного электрода. Одно плечо держателя электрода является неподвижным, другое подвижное. Острия электродов имеют угол при вершине, приблизительно равный 120°. Конец электрода выполнен в форме усеченного конуса с плоской круговой поверхностью, диаметр которой выбирается равным диаметру сварочной точки и является функцией толщины свариваемых листов.