М. Ильин - Кузовные работы: Рихтовка, сварка, покраска, антикоррозийная обработка
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 °C 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, можно с уверенностью сказать, что удлинение металла будет слишком большим, это 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.
Конечно, 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 проведении сварочных работ является непровар, возникающий вследствие большой скорости перемещения, из-за этого 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 расплавленного 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 °C (алюминий при 658 °C), однако в нормальном состоянии они покрыты пленкой окиси алюминия, которая плавится при температуре 2000 °C. 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 подразумевает выполнение 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 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
Обычно дуговая сварка не применяется для сварки деталей из тонких листов 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, 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: 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, окрашенные или покрытые защитным веществом, свариваемые кромки необходимо зачищать.
Очень 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.
