|
Материалы, используемые для изготовления кузова
Кузова из алюминиевых сплавов
Стремление облегчить автомобильный кузов привело к идее его изготовления из различных алюминиевых сплавов. Листовой алюминий давно используется в авиационной промышленности. Из этого материала изготовляют также кузова-фургоны грузовых автомобилей. Одно из преимуществ применения алюминиевого листа – отсутствие необходимости окрашивания готовой продукции. Однако поскольку к внешнему виду легковых автомобилей предъявляются повышенные требования, их кузова, независимо от того, из какого материала они изготовлены, обязательно должны быть окрашены. Область использования листового алюминия в автомобильной технике в перспективе, вероятно, будет ограничиваться главным образом теми деталями кузова, к которым предъявляются требования легкости и одновременно жесткости (капот, двери, крышка багажного отсека и т. п.) Весной 1991 г. фирма Honda заставила усомниться в справедливости этой точки зрения, поставив на немецкий рынок партию легковых автомобилей Honda NSX с цельноалюминиевыми кузовами. Впрочем, тогда раскупили не так уж много машин, поскольку речь шла о спортивных моделях с кузовом купе. Тем не менее появление серийных легковых автомобилей с алюминиевым кузовом свидетельствовало о наступлении новой эры в автомобилестроении. К выпуску автомобилей с легким кузовом приступила и фирма Audi. Несмотря на то что алюминий пока используется в автомобильной промышленности в ограниченном масштабе, целесообразно рассмотреть детально специфические особенности восстановления алюминиевых кузовов. Нужно отметить, что право восстановления кузовов автомобилей Honda NSX представлено лишь двум десяткам мастерских этой фирмы, персонал которых прошел соответствующее обучение. Тем не менее, учитывая перспективу возможного широкого применения алюминия в кузовостроении, следует задаться вопросом: каким моментам следует уделить особое внимание при восстановлении алюминиевого кузова?
Общие сведения о листовом алюминии
Листовой материал из чистого алюминия без специальных легирующих добавок, главными из которых являются магний и кремний, слишком мягок и поэтому не может применяться в производстве автомобильных кузовов. Несмотря на введение легирующих добавок, алюминий сохраняет преимущество перед стальным листовым материалом, поскольку удельный вес алюминиевых сплавов не превышает 1/3 от аналогичного показателя стали. Сплавы на основе алюминия почти не подвержены коррозии. На их поверхности под влиянием кислорода воздуха образуется оксидная пленка, защищающая основной металл от разрушения. Если разрушить эту защиту, пленка образуется вновь. Но иногда разрушенный защитный слой бывает неспособен к восстановлению. Это происходит, если в непосредственный контакт с алюминием входит какой-либо другой металл. Вследствие разных электрических потенциалов этих металлов между ними возникает гальваническая пара, что приводит к коррозии алюминия. Таким образом, если при восстановлении алюминиевого кузова для соединения его деталей использовали болты и гайки, не покрытые специальным защитным составом, может произойти корродирование алюминия. Фирма Honda рекомендует обрабатывать элементы крепежа кузова из алюминия фирменными составами Dacro или Dacro+Torquer. Коррозия деталей из алюминиевого сплава может быть вызвана также растворами кислот или щелочей. Алюминиевые сплавы являются очень хорошими проводниками электричества и характеризуются высокой теплопроводностью. Электрический ток протекает через них в пять раз быстрее, чем через проводник из железа, а тепло поглощается втрое быстрее. Этими свойствами алюминия определяется и специфика соответствующих сварочных работ. Аппараты для контактно-точечной сварки не могут использоваться для соединения алюминиевых деталей, поскольку в этом случае потребуется ток в три раза большей силы. Если значительно увеличить продолжительность сварки, создать сварную точку все равно не удастся, поскольку тепло на границе контактируемых поверхностей будет слишком быстро рассеиваться в окружающую среду и подлежащий свариванию алюминий не будет плавиться. Для соединения алюминиевых деталей практическое применение находит лишь сварка в среде защитного газа, причем в качестве последнего может быть использован лишь 100%-ный аргон. Высокая электро- и теплопроводность алюминиевых сплавов определяет и специфику правки алюминиевого кузова и его поверхностной обработки. Алюминиевые сплавы не обладают магнитными свойствами. Вероятно, это вызовет улыбку у читающего эти строки жестянщика, но прикрепить к алюминиевому кузову магнитиком схему установки угольников или лист контроля, как это обычно делается при восстановлении стального кузова, ему не удастся! Температура плавления алюминиевых сплавов составляет около 640۫С, то есть она значительно ниже температуры плавления стали(около 1500۫С). К тому же нагревание алюминия не сопровождается появлением цветов побежалости. В связи с этим при тепловой обработке алюминия следует соблюдать особую осторожность, иначе материал расплавится без какого-либо предварительного размягчения. Кроме того, в процессе тепловой обработки этого материала легко обжечь руки. Сплавы на основе алюминия удобно утилизировать и подвергать вторичной переработке. Кроме того, этот металл не ядовит. Тем не менее, работая с ним, не следует игнорировать правила техники безопасности. Это в особенности касается шлифования, поскольку легкие частицы алюминия микроскопического размера обычно долго тают в рабочем помещении после прекращения работы. Поэтому при проведении подобной обработки алюминия в обязательном порядке следует использовать средства индивидуальной защиты: респираторы, очки, спецодежду и т. п. Кроме того, при сварке металла в среде защитного газа нужно чем-то прикрывать рабочее место во избежание разлетания мелких легких частиц(брызг) в разные стороны. Восстановление кузовов из алюминиевого сплава будет изложено в той же последовательности, что и ремонт стальных кузовов. Сначала рассмотрим мелкие рихтовочные работы и способы обработки поверхности, а затем вопросы, связанные с восстановлением формы и замены деталей кузова. Такая последовательность соответствует степени сложности указанных работ.
Рихтовка и поверхностная обработка
Кузов из алюминиевого сплава мягче стального. Каким образом это обстоятельство может влиять на процесс рихтовки? Прежде чем ответить, вспомним, как рихтуют кузов из стали. Вмятину в этом случае выправляют, перемещаясь от ее краев к середине. Как поведет себя лист из мягкого алюминия, если его подвергнуть такой рихтовке? Края вмятины ещё можно было бы отрихтовать, однако они вряд ли потянули бы за собой центральную часть и приподняли бы ее до требуемого первоначального уровня. Результатом такой рихтовки был бы резкий переход от краев вмятины к ее середине, а внутренние напряжения и растяжение материала возросли бы, вместо того чтобы уменьшиться. Рихтовку вмятины на поверхности алюминиевого кузова следует начинать не с краев, а с середины. Сначала наносят легкие удары контропорой по центру вмятины. Когда первоначальный контур кузова будет приблизительно восстановлен, продолжают выстукивать контропорой зоны к краям вмятины. Лишь теперь можно приступить к выравниванию контура снаружи посредством рихтовочного молотка. Работать одновременно молотком и контропорой следует очень аккуратно. В том месте, где по неосторожности будет произведена «прямая ковка»(контропора окажется напротив молотка), лист станет тоньше. Для проведения следующей операции рекомендуется воспользоваться деревянной контропорой, стараясь не ударять по листу, а выдавливать его. Если необходимо выправить дефект, занимающий большую площадь, алюминиевый лист нужно разогреть. При этом следует соблюдать повышенную осторожность, учитывая высокую теплопроводность алюминия: при нагревании он расширяется почти в два раза сильнее, чем сталь, а при последующем охлаждении его усадка в полтора раза больше, вследствие чего при сварке листового алюминия в зоне шва могут образовываться трещины или точечные разрывы. Другая проблема, возникающая при воздействии тепла на алюминий, обусловлена его низкой температурой плавления. Поскольку цвет алюминия при нагревании не изменяется, следует воспользоваться специальной термочувствительной краской, позволяющей визуально обнаружить температурный переход. Обычно после устранения вмятины молотком и контропорой бывает необходима отделочная обработка металлической поверхности. Когда речь идет о стальном листе, для этого производят пайку поверхности. К сожалению, к листовому алюминию это неприменимо. Исследователи фирмы Honda показали, что коррозионная стойкость листа из алюминиевого сплава после пайки существенно уменьшается: пайка вызывает протекание химических реакций, способных вызвать даже растрескивание материала. В связи с этим нужно твердо усвоить следующее правило: Листовой материал из алюминиевого сплава пайке не подлежит! Итак, единственно возможным способом окончательного выравнивания алюминиевой поверхности является шпатлевание. Прежде чем приступить к нему, необходимо тщательно удалить остатки лакового покрытия, а затем отшлифовать поверхность. Грубой наждачной бумагой(зернистостью P 80) следует отшлифовать зону непосредственного повреждения, а затем более тонкой наждачной бумагой(зернистостью P 120) обработать зону перехода к лаковому покрытию шириной около 20 мм. Затем отшлифованную поверхность нужно протереть ветошью, смоченной в бензине. Чтобы при шпатлевании не возникло проблем, поверхность следует высушить, прогрев инфракрасным нагревателем. Данная процедура особенно важна, если в рабочем помещении высокая влажность или температура воздуха ниже 20۫C. Далее наносят эпоксидную грунтовку в качестве средства, повышающего сцепление шпатлевки с металлом. Нанесение шпатлевки производят в соответствии с принятыми для данной операции правилами(перемещение шпателя – снизу вверх; за один рабочий ход не следует наносить слишком много шпатлевки; шпатель должен быть выполнен из соответствующего материала и т.д.) Шлифовка осуществляется в соответствии с конфигурацией кузова в любых направлениях или только по диагонали, особо аккуратно шлифуются резкие изгибы и т.д.
Восстановление формы алюминиевого кузова
При проведении подобной работы следует помнить два основных свойства алюминия, отличающие его от стали. Алюминиевые детали кузова, подвергаемые воздействию повышенной механической нагрузки, в частности лонжероны, изготавливают способом профильного прессования, и они обладают более высокой твердостью и жесткостью по сравнению с аналогичными стальными деталями. Следовательно, в процессе их рихтовки очень велика вероятность образования трещин. Вследствие разогрева до температуры около 200۫C возрастает способность алюминия к удлинению. Последним обстоятельством объясняется то, почему рихтовку деталей кузова из алюминия, в отличие от стального кузова, осуществляют после предварительного разогрева сварочной горелкой. Однако возникает проблема, о которой уже сообщалось выше, - степень разогрева алюминия невозможно определить визуально. Поэтому чтобы проконтролировать температуру металла, необходимо воспользоваться специальной термочувствительной краской. В ремонтных мастерских обычно пользуются термочувствительным карандашом(например, Tempilstik). Этот карандаш при обычной температуре имеет определенный цвет, который изменяется в зависимости от степени разогрева. При проведении рихтовочных работ предельно допустимая температура разогрева составляет 640۫C. Поскольку термокраску следует наносить вне зоны непосредственного разогрева, температура, при которой происходит изменение цвета, будет значительно ниже. Обычно используют термокраску, которая начинает изменять цвет уже при 110۫C. Термокарандашом наносят штрихи длиной 10 мм по окружности, отстоящей на расстоянии примерно 25 мм от краев разогреваемой сварочной горелкой зоны. Далее пламя горелки направляют на поверхность таким образом, чтобы избежать точечного перегрева. Если цвет термокраски резко изменится, значит, температура в области разогрева достигла примерно 400۫C, и можно приступить к рихтовке. Рихтовка порогов автомобиля Honda NSX невозможна. Для обеспечения высокой жесткости пороги этого автомобиля изготовляют способом профильного прессования, а такие изделия вообще не подлежат рихтовке!
Сварка при восстановлении алюминиевых кузовов
Напомним, что соединение деталей алюминиевого кузова при восстановлении может быть осуществлено только сваркой в среде защитного газа. Основные требования, предъявляемые к сварочному аппарату, заключаются в следующем: · выходной ток около 200 А при максимальной мощности; · диаметр проволочного электрода 0,9 – 1,2 мм; · возможные способы сварки: шовная, точечная и сварка прихватками; · 100%-ный аргон в качестве защитного газа; · расход защитного газа 14-24 л/мин (на 50 % выше по сравнению со сваркой стального листа); · проволочный электрод на основе алюминиевого сплава (маркировка фирмы Honda: A 53 56 W/Y); · внутренняя часть направляющей выполнена из фторопласта.
Фирма Honda рекомендует использовать универсальный сварочный аппарат, который применим для сварки как стального, так и алюминиевого листов. Практика показывает, что потенциальные возможности такого аппарата никогда не используются полностью, поэтому удобнее иметь специальный сварочный аппарат, предназначенный только для сварки алюминия. Следует отдельно рассмотреть следующие виды сварки: сварка электрозаклепкой через отверстие в верхнем листе, стыковая сварка, сварка угловым швом, а также способы обработки сварных швов и контроль швов на отсутствие трещин.
Сварка электрозаклепкой через отверстие в верхнем листе
Сварить два алюминиевых листа можно двумя следующими способами. Первый из них предусматривает наличие отверстия только в верхнем листе, второй – в обоих листах. Если сварке подлежат три листа, также сверлят общее сквозное отверстие. Диаметр отверстий должен составлять 10 мм, в том числе и при удалении деформированной части кузова фрезерованием сварных точек. Прежде чем приступить к сварке, нужно удалить лаковое покрытие в зоне сваривания. В отличие от стальных листов перед сваркой алюминия требуется устранить оксидную пленку, лучше всего – с помощью шлифовальной машинки или наждачной бумаги зернистостью P 80. Непосредственно перед сваркой зону сварки рекомендуется еще раз очистить от оксидной пленки, обработав щеткой из нержавеющей стали. Края вокруг отверстий верхнего и нижнего листов для удаления оксидной пленки следует отшлифовать до металлического блеска (диаметр обработанных участков – 25 мм). Для лучшего прилегания листов следует отшлифовать и располагающиеся вокруг отверстий участки внутренних поверхностей: диаметр отшлифованных зон поверхности – около 15 мм. Исходная точка сварки в среде защитного газа должна располагаться на расстоянии 10-15 мм от отверстий. Благодаря такому внешнему зажиганию дуги осуществляется прогрев зоны сварки и обеспечивается хорошее проникновение материала электрода в исходной точке. Как только сварной шов достигнет края отверстия, при двухслойной сварке с отверстием только в верхнем листе необходимо сразу перейти к донышку, где выполняют сварной шов по всей окружности. На обратной стороне нижнего листа при хорошем качестве сварки должен выступать валик сварного шва, величина которого должна составлять 1/3 – 2/3 от толщины листа. При сквозном отверстии через несколько листов также применяют внешнее зажигание дуги. Когда сваривают два листа, сварочную горелку по достижении края отверстия перемещают к месту смыкания листов внутри отверстия. Отверстие будет заполнено материалом электрода, если соответствующую окружность обойти сварочным швом полтора раза. Когда сваривают три листа, горелку направляют к тому месту в отверстии, где смыкаются нижний и средний листы. В этом случае, чтобы отверстие оказалось заполнено достаточным количеством материала, следует обойти окружность сварочным швом дважды. Далее сошлифовывают выступающий с обратной стороны сварной шов и дополнительно обрабатывают обратную поверхность проволочной металлической щеткой. В заключение проваривают края отверстия с обратной стороны, располагая сварочную горелку перпендикулярно поверхности. При этом сварной шов также должен начинаться от внешней точки начала горения дуги.
Сварка стыковым швом Алюминиевые листы толщиной до 3 мм могут быть сварены без снятия фасок стыкуемых кромок. Если толщина листов превышает 3 мм, кромки необходимо выполнить под углом 30۫, благодаря чему в месте стыка образуется канавка с углом 60۫. Подлежащие свариванию листы следует состыковать так, чтобы их кромки примыкали друг к другу практически без зазора, а листы располагались в одной плоскости. Для устранения оксидной пленки следует отшлифовать края свариваемых листов. Поскольку алюминиевые листы при нагревании сильно расширяются, для уменьшения внутренних напряжений соединяемые кромки нужно прихватить сварными швами, соблюдая правило: чем тоньше лист, тем меньше расстояние между двумя соседними прихватками и тем короче соответствующие сварные швы. По концам стыка прихваток быть не должно. Прежде чем наложить очередной шов, следует тщательно обработать поверхность проволочной щеткой из нержавеющей стали. Кроме того, необходимо контролировать отсутствие раковин в швах. Если обнаружена раковина, ее необходимо тщательно заварить и только потом продолжить сварку. При окончательном проваривании стыка следует учитывать возможность коробления листов, обусловленного тепловым расширением алюминия. Чтобы избежать коробления, при сварке следует перемещаться в направлении от середины стыка к его краям. Сварку следует производить короткими швами.
Сварка угловым швом
Как и в предыдущих случаях, наиболее важным моментом подготовки к сварке является устранение оксидной пленки шлифованием. Кроме того, следует позаботиться о достаточно плотном прижиме подлежащих свариванию листов. Особенность сварки угловым швом состоит в том, что материал электрода лучше распределяется по вертикальной кромке верхнего листа, чем по горизонтальной поверхности нижнего листа, так как оксидная пленка плавится трудно. Неоднородность распределения следует откорректировать за счет выбора соответствующего положения сварочной горелки. Толщина сварного шва должна быть больше толщины листа.
Контроль сварочного шва на отсутствие трещин
Контроль наличия трещин по завершении сварки производится в обязательном порядке, поскольку такие дефекты ставят под угрозу безопасность эксплуатации автомобиля. Чтобы обнаружить трещину, используют специальное цветоконтрастное средство, обладающее высокой проникающей способностью, благодаря чему можно обнаружить трещины минимальных размеров. Чтобы повысить точность контроля, сначала тщательно удаляют загрязнения с подлежащей проверке поверхности, а затем наносят контрастное средство. По истечении определенного времени стирают избыток этого средства и наносят «проявитель», благодаря которому становится возможным визуальное определение трещин. Перед началом работы следует внимательно изучить инструкцию, прилагаемую к контрастному средству, в которой указывается, что обращение с ним разрешается только в помещении, оборудованном эффективной приточно-вытяжной вентиляцией. Как поступить, если в результате проверки обнаружена трещина? Если она находится в сварном шве следует удалить шлифованием участок шва длиной, в два раза превышающей длину трещины, после чего повторно проварить это место. Если на поверхности листа(вне сварного шва) обнаружена небольшая трещина, по ее концам нужно просверлить отверстия диаметром 2 мм, после чего заварить трещину. Внимание! Если трещина образовалась во время правки, соответствующая деталь кузова подлежит замене!
Ремонт автомобильных кузовов. Карл Дамшен www.remont-kuzova.narod.ru
|