Ремонт сваркой кузовных деталей, рам и кабин

Кузова современных легковых автомобилей представляют собой сложную пространственную систему, рассчитанную на статические нагрузки, динамическую прочность и жесткость. Являясь несущим, кузов воспринимает нагрузки через тонкостенные элементы силового каркаса, а также внутренние и наружные панели. В нормальных условиях эксплуатации такие кузова надежно служат по 10…12 лет и более. Однако при дорожно-транспортных происшествиях и при езде на повышенных скоростях по выбитым дорогам в кузове возникает остаточная деформация или разрывы элементов. Такие дефекты кузовов подлежат восстановлению, в том числе методами сварки.

В зависимости от степени деформации кузова устанавливается следующая классификация перекосов.

1. Перекос проема – боковой двери, ветрового окна или заднего окна – это повреждение кузова с нарушением геометрических параметров проема сверх допустимого предела.
2. Несложный перекос кузова – повреждение кузова с нарушением геометрических параметров проема капота или крышки багажника (двери задка) сверх допустимого предела без нарушения геометрии основания кузова, каркаса салона, дверных и оконных проемов, за исключением зазоров дверей с передними и задними крыльями.
3. Перекос кузова средней сложности – одновременное нарушение геометрических параметров проемов капота и крышки багажника (двери задка) или повреждение кузова с нарушением геометрических параметров передних или задних лонжеронов сверх допустимого предела без нарушения геометрии каркаса салона (при отсутствии в конструкции автомобиля поперечины переднего моста — только задних лонжеронов).
4. Сложный перекос кузова – одновременное нарушение геометрических параметров передних и задних лонжеронов, повреждение кузова с нарушением геометрических параметров передних или задних лонжеронов и каркаса салона или только передних лонжеронов для автомобилей, в конструкции которых отсутствует поперечина переднего моста (сверх допустимого предела).
5. Перекос кузова особой сложности – повреждение кузова с нарушением геометрических параметров передних и задних лонжеронов и каркаса салона сверх допустимого предела.

Кроме того, к дефектам кузовов, кабин и рам автомобилей и тракторов относятся такие повреждения:

• усталостные трещины, в том числе в сварных швах;
• ослабление резьбовых и заклепочных соединений;
• коррозионное разрушение;
• разрывы металла;
• прогибы, вмятины.

Анализируя параметры классификации дефектов кузова, можно сделать вывод: восстановить геометрию кузова и его проемов, устранить перекосы возможно только с помощью специального оборудования, при этом используя в ремонтных операциях методы гидравлической и ручной правки, а также сварочные работы с последующим контролем всех геометрических параметров кузова.

В зависимости от степени повреждения или коррозионного разрушения кузовной детали предусматриваются следующие виды ремонта при снятых узлах и деталях, препятствующих проведению рихтовочных, сварочных и окрасочных работ:

• ремонт 0 – устранение повреждений на лицевых поверхностях кузова без повреждения окраски;
• ремонт 1 – устранение повреждений в легкодоступных местах (поверхности детали);
• ремонт 2 – устранение повреждений со сваркой, или ремонт 1 на поверхности детали, деформированной до 50 %;
• ремонт 3 – устранение повреждений со вскрытием и сваркой, частичной реставрацией детали до 30 %;
• ремонт 4 – устранение повреждений с частичной реставрацией детали на поверхности свыше 30 %;
• частичная замена – замена поврежденной части детали кузова ремонтной вставкой (из номенклатуры запасных частей);
• замена – замена поврежденной детали кузова деталью из запасных частей;
• крупноблочный ремонт – замена поврежденных частей кузова блоками деталей от выбракованных кузовов с разметкой, отрезкой, подгонкой, вытяжкой, рихтовкой, сваркой последних.

Из всей гаммы ремонтных работ при восстановлении кузова автомобиля около 30 % занимают работы, связанные со сваркой, – заварка трещин, вварка заплат, приварка элементов и т. д.

При ремонте кузовов и рам автомобилей применяются в основном четыре способа сварки:

1. механизированная сварка в среде углекислого газа;
2. газокислородная;
3. контактная точечная;
4. сварка «электрозаклепками».

Наиболее подходящим способом сварки для проведения кузовного ремонта является полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа.

Механизированная сварка при ремонте кузова

Преимущество ее состоит в том, что сварщик, работая, может лучше наблюдать за ходом процесса и горением дуги. Достоинствами этой сварки также являются хорошее использование тепла сварочной дуги, вследствие чего обеспечивается высокая производительность; возможность вести ее во всех пространственных положениях; ремонтировать малые толщины; осуществлять на весу и без подкладки.

При ремонте кузова применяют проволоку марок Св-08ГС, Св08Г2С, Св-12ГС и другие диаметром 0,8 и 1 мм. Более высокими сварочными свойствами обладает проволока Св-08Г2С, позволяющая получать плотные швы без пористости, поскольку в ее составе присутствует достаточно большое количество раскислителей – марганца и кремния.

Для сварки используется сжиженный углекислый газ (пищевая углекислота), поставляемый в баллонах черного цвета с желтой надписью под невысоким (5…6 МПа) давлением. В стандартный баллон вместимостью 40 л заливается 25 кг углекислоты, из которой образуется 12,725 м3 газа. Этого количества газа хватает на 12…15 часов непрерывной работы.

В качестве оборудования при сварке кузовов, кабин и оперения применяют полуавтоматы MIG 305C/S; ПДГ-270; ПДГ-3020;

ПДГ-525 А-547У, А-825 и другие (рис. 1), рассчитанные на подачу электродной проволоки диаметром 0,8…1,2 мм. Эти полуавтоматы комплектуются малыми и большими горелками, предназначенными для сварки токами соответственно 150 и 300 А.

Рис. 1. Сварочные полуавтоматы, применяемые для ремонта кузовов и кабин автотранспорта и тракторов сваркой в среде защитных газов: 1 – MIG 305C/S; 2 – ПДГ-270; 3 – ПДГ-3020; 4 – ПДГ-525

Из всех полуавтоматов самый малогабаритный и легкий подающий механизм имеет полуавтомат А-547У, который позволяет подвешивать его на плечо сварщика, но лучше все-таки его закреплять вместе с катушкой проволоки на тележке, удобной для перемещения. Пульт управления полуавтоматом монтируется на передней стенке источника питания, в качестве которого обычно используют выпрямитель ВС-300 (рис. 2).

Рис. 2. Полуавтомат сварочный А-547У в комплекте с выпрямителем ВС-300Б

Прежде чем приступить к сварке в среде углекислого газа, необходимо позаботиться о подготовке проволоки, деталей, а на образцах проверить правильность выбранного режима. Применяемая для сварки электродная проволока должна быть очищена от ржавчины, так как

ее наличие нарушает процесс. С завода-изготовителя проволока поступает на предприятие-потребитель обычно чистой. Поэтому, чтобы избежать лишних операций по ее очистке, следует сразу же эту проволоку положить на хранение в сухое проветриваемое помещение. А тонкий слой смазки, имеющейся на проволоке, можно снимать перед сваркой при помощи нескольких резиновых колец, через которые пропускают проволоку, прежде чем направить ее в подающий механизм.

Чтобы избежать нарушения процесса сварки, выходящий конец электродной проволоки должен иметь плотный контакт с токоподводящим наконечником, диаметр отверстия которого может быть лишь на 0,2…0,3 мм больше диаметра проволоки.

Если подлежащие ремонту кузов, кабина или оперение поступают на сварку вскоре после снятия с них краски и мойки, то практически дополнительная подготовка не требуется, кроме как рихтовка соответствующих поверхностей и хорошая подгонка мест сварки. Если же они имеют ржавчину или другие загрязнения, то их следует зачистить стальной щеткой. Основными параметрами режима сварки являются сила сварочного тока, напряжение дуги, скорость подачи и вылета электродной проволоки. Силу сварочного тока устанавливают в зависимости от диаметра применяемой проволоки и толщины свариваемого металла.

Механизированную сварку кузовных деталей толщиной 1…1,5 мм ведут на следующих режимах: сила тока – 100…120 А, напряжение – 18…20 В, расход газа – 6…9 л/мин, вылет электрода – 9…13 мм.

Уменьшение или повышение напряжения приводит к чрезмерному укорочению или удлинению дуги и нарушает процесс сварки. Величина напряжения имеет особенно важное значение при сварке тонкого металла. Скорость подачи проволоки подбирают практически так, чтобы дуга горела устойчиво при данном токе и напряжении.

Расход углекислого газа должен обеспечивать надежную защиту сварочной ванны от окружающего воздуха. В зависимости от этого условия определяется и наиболее целесообразное положение мундштука относительно поверхности сварочной ванны. Расстояние между мундштуком и поверхностью детали при напряжении 18…20 В сохранять в пределах 8…13 мм, а угол наклона электрода к вертикали – 15…20°.

Перемещение электрода должно быть равномерным на протяжении всей сварки и без поперечных колебаний. Лучше вести ее «углом вперед», это уменьшает глубину проплавления основного металла и увеличивает ширину валика. При сварке стыковых соединений из тонкого металла лучше, если между деталями зазора вообще не будет, во всяком случае, он должен быть минимальным, не более 0,5 мм. При невозможности обеспечить это условие необходимо во избежание прожогов подкладывать под свариваемые детали шину (подкладку) из меди.

С течением времени даже при хорошо отлаженном режиме сварка может разладиться: начинается разбрызгивание металла, менее устойчиво горит дуга, заедает проволока. Эти неполадки происходят из-за чрезмерной выработки отверстия мундштука, засорения спирали шланга металлическими частицами. Чтобы предупредить это, необходимо периодически, один раз в месяц, извлекать спираль из шланга и промывать ее в керосине.

Пример выполнения сварочных работ на кузове автомобиля приведен на рис. 3.

Рис. 3. Заваренный участок переднего лонжерона кузова автомобиля механизированной сваркой в среде углекислого газа

При газовой сварке кислородно-ацетиленовым пламенем панелей кузовов и крыльев автомобилей применяются инжекторные горелки типа ГС-53 с наконечниками № 1 и 2. Диаметр присадочной проволоки (d) при толщине свариваемого металла (S) менее 10 мм принимают по эмпирической формуле

d = 0,5 × S + 1 мм.

Угол наклона горелки к свариваемой поверхности также зависит от толщины металла. При увеличении толщины металла нужна большая концентрация тепла и, соответственно, больший угол наклона горелки относительно ремонтируемой поверхности.

Технология заварки трещин зависит от их длины. Участок, где обнаружена трещина, при необходимости предварительно выправляют ударным и опорным инструментом, зачищают до металлического блеска и с помощью мело-керосиновой пробы устанавливают границы протяженности трещины. Окончания трещины следует засверлить сверлом диаметром 3…5 мм.

При коротких трещинах, выходящих на кромку детали, сварку ведут в направлении к кромке и усиливают приваркой к кромке шва (с обратной стороны детали) полоски стали толщиной 3…4 мм и шириной 10…12 мм.

Если трещина расположена между двумя заклепочными отверстиями или от заклепочного отверстия выходит на кромку, заклепки следует удалить, заварить трещину, после чего разделать отверстия и снова заклепать.

Дуговая сварка электрозаклепками

При сварке электрозаклепками в большинстве случаев применяетсядуговойпроцессбезперемещениядугиибезподачиэлектродной проволоки в зону дуги. Сварка электрозаклепками осуществляется с помощью переносных или стационарных электрозаклепочников. Как правило, электрозаклепками соединяют свариваемые детали внахлестку. Сущность процесса состоит в следующем.

Электродная проволока или стержень из электродной проволоки диаметром 3…6 мм укрепляется в специальном держателе-электрозаклепочнике с контактным наконечником и закорачивается на изделии в месте постановки заклепки. Затем вся зона вокруг электрода засыпается сварочным флюсом или защищается подаваемым в зону контакта углекислым газом. Напряжение от источника питания постоянного или переменного тока подводится к свариваемой детали и к электроду через токоподводящий наконечник заклепочника. Возбуждается дуга, которая оплавляет конец электрода и проплавляет поверхность изделия. Дуга горит, оплавляя электрод, и таким образом удлиняется до тех пор, пока не наступит ее естественный обрыв. Полученный расплавленный электродный металл вместе с металлом изделия образуют при кристаллизации заклепку. Соединение электрозаклепками получается достаточно прочное, выглядит внешне аккуратнее, чем крепление саморезами или болтами.

Рама автомобиля

Рама предназначена для крепления кузова и всех механизмов автомобиля. Рама воспринимает вертикальные нагрузки от веса автомобиля, толкающие и скручивающие усилия, возникающие при движении, а также находится под воздействием динамических нагрузок (толчков и ударов) при переезде дорожных неровностей. Раму имеют все грузовые автомобили, легковые автомобили высшего класса и некоторые автобусы. На современных автомобилях применяются рамы двух типов – лонжеронные и хребтовые (рис. 4). Первые имеют наибольшее распространение.

Рама автомобиля штампованная, клепаная, состоит из двух лонжеронов швеллерного сечения, переменных по длине, соединенных поперечинами. В передней части рама снабжена передним буфером с двумя буксирными вилками. На задней поперечине рамы грузовых автомобилей установлено тягово-сцепное устройство с резиновыми упругими элементами, обеспечивающими двухстороннюю амортизацию. Автомобили различных моделей и комплектаций имеют рамы, различающиеся длиной в зависимости от базы; количеством и конструкцией поперечин; усилительными накладками и их конструкцией; кронштейнами и их положением.

Рама может иметь следующие дефекты: погнутость продольных балок и поперечин, повреждение кронштейнов, ослабление посадки заклепок в отверстиях, износ отверстий заклепок, трещины, проходящие через заклепочные отверстия и в сплошном металле.

Плотность заклепочных соединений проверяется обстукиванием головок заклепок молотком. Если заклепки утратили прессовые посадки, они свободно перемещаются в отверстиях.

Рис. 4. Типы рам автомобилей: а – лонжеронная; б – хребтовая

Погнутость продольных балок определяется по кривизне верхней полки. Она должна быть не более 2 мм на длине 1000 м и 5 мм на всей длине балки. Погнутость балок и поперечин устраняется правкой без нагрева на прессе с помощью специального приспособления.

Трещины в продольных балках и поперечинах по концам засверливаются сверлом диаметром 5 мм, разделываются и завариваются. Заварка трещин может производиться ручной дуговой сваркой электродами МР-3 или УОНИ 13/55 диаметром до 4 мм на постоянном токе силой до 200 А. Сварной шов и поверхность на расстоянии 3…4 мм по обе стороны от него для увеличения предела выносливости соединения упрочняются наклепом (рис. 5). Заварка трещин может осуществляться и с помощью газокислородной сварки с подачей присадочной проволоки.

Рис. 5. Внешний вид трещины рамы и заваренного ее участка

Заклепки, потерявшие прессовую посадку, срубаются или высверливаются и вместо них устанавливаются новые. Новые заклепки расклепываются с предварительным подогревом или без него. Машинная клепка производится без подогрева гидравлическими клепальными установками МАЗ 62/350. Производительность такой клепки достаточно высокая.