|
Оцинкованная кузовная сталь
Благодаря мерам, принятым в начале 80-х годов прошлого века, удалось существенно улучшить антикоррозионную защиту кузовов легковых автомобилей. Речь в первую очередь идет о дополнительном нанесении на поверхность кузова различных химических продуктов, в частности поливинилхлоридных герметиков для защиты сварных швов, восков для заполнения полостей и т. п. Однако решающее значение для предотвращения коррозии автомобильных кузовов сыграло применение для их изготовления оцинкованной листовой стали. В чем причина высоких антикоррозионных свойств оцинкованной стали? Коррозия стального листа происходит в результате взаимодействия кислорода воздуха с железом в присутствии влаги. Следствием такого взаимодействия является образование пористого слоя ржавчины, свободно пропускающего кислород воздуха и влагу вглубь металла. Однажды начавшийся процесс коррозии не прекратится до тех пор, пока весь металл не превратится в ржавчину. Корродированию стального листа можно воспрепятствовать, если покрыть его цинком. Антикоррозионный эффект, достигаемый благодаря цинкованию, обусловлен тем, что цинк образует прочно связанный с поверхностью стали оксидный слой (ZnO), препятствующий доступу кислорода воздуха к нижерасположенным слоям стального листа и, таким образом, выполняющий роль барьера. Если произошло механическое повреждение слоя цинка, нанесенного на поверхность стального листа (железа), в присутствии влаги оба металла образуют локальный гальванический элемент, и в результате электрохимической реакции разрушению подвергается не железо, а цинк. Барьерный эффект цинка проявляется также при соединении стальных листов контактно-точечной сваркой. Если внутренние поверхности двух наложенных друг на друга стальных листов оцинкованы, в момент точечной сварки цинк плавится, переходя в жидкое состояние. Электроды выдавливают расплавленный цинк наружу, вследствие чего вокруг сварной точки возникает скопление цинка. Расплав цинка после охлаждения образует кольцеобразную барьерную зону, которая будет препятствовать проникновению кислорода воздуха к центру сварной точки. Аналогичный эффект обеспечивает краска на основе цинковой пыли, которую обычно наносят на место предстоящей точечной сварки оцинкованных листов. Оцинкованный стальной лист изготавливают двумя способами. Электролитический способ цинкования позволяет нанести тонкий, однородный по толщине слой цинка. Стальную ленту пропускают через ванну с электропроводной жидкостью, содержащей ионы цинка. В ванну помещают две положительно заряженные цинковые пластины – аноды. Протягиваемая над ними отрицательно заряженная стальная лента выполняет роль катода. Протекающая в ванне электрохимическая реакция приводит к осаждению цинка на поверхности стального листа. Материал, образующийся в результате электролитического цинкования, обычно используют для изготовления наружных деталей кузова. Менее дорогим способом является горячее цинкование стального листа. Стальную ленту пропускают через ванну с расплавленным цинком (температура плавления цинка около 450۫C). В результате горячего цинкования на поверхности стального листа возникает очень тонкий слой сплава железа с цинком, поверх которого образуется слой собственно цинка. Толщина нанесенного с обеих сторон покрытия составляет около 10 мкм. В результате горячего цинкования на поверхности металла появляются разводы, образованные оксидами цинка. Эти дефекты полностью устраняются благодаря последующему пропусканию оцинкованной стальной полосы через валки. Тем не менее оцинкованный горячим способом материал не может использоваться для изготовления наружных панелей кузова. Из него обычно выполняют внутренние, невидимые снаружи детали, например элементы основания кузова. Преимущества оцинкованного листа проявляются при изготовлении штампованных деталей. При штамповании происходит натягивание цинковой пленки на кромки заготовок, благодаря чему создается хорошая защита этих особо подверженных коррозии поверхностей деталей кузова. Восстановление оцинкованного кузова должно осуществляться таким образом, чтобы сохраняла свою силу заводская гарантия на эту важную часть автомобиля, срок службы которой может достигать 10 лет. С тех пор как оцинкованный стальной лист начал использоваться в серийном производстве кузовов, не прекращаются дискуссии по поводу особенностей сварки этого материала, его защиты от коррозии, а также по вопросам, связанным с охраной здоровья персонала ремонтных мастерских. Какие проблемы возникают при сварке оцинкованного стального листа? При разогреве примерно до 420۫C цинк начинает плавиться. Дальнейшее нагревание (примерно до 900۫C) вызывает окисление чистого цинка и железоцинкового сплава и выделение обладающих сыроватым оттенком паров оксида цинка. Это обстоятельство осложняет сварку, поскольку происходит разбрызгивание металла, видимость в зоне сварки ухудшается и т.п. В сварочном шве могут образовываться трубчатые поры и газовые пузырьки, в результате чего соответствующий элемент конструкции кузова потеряет прочность. Кроме того, пары оксида цинка чрезвычайно вредны для здоровья. Их вдыхание может вызвать лихорадку, раздражение дыхательных путей, заболевания желудка. Вдыхание очень большого количества паров может привести к отравлению. На основании анализа соответствующих данных можно прийти к заключению, что электролитически оцинкованный стальной лист не нуждается в предварительной подготовке к сварке. Слой цинка в этом случае составляет около 20 мкм, то есть настолько тонок, что не способен оказывать какого-либо влияния на протекание сварки. Отсюда следует вывод, что все детали, которые применяют в качестве наружной отделки автомобильного кузова, должны быть изготовлены из оцинкованного именно этим способом металла. Слой цинка при горячем цинковании достигает 170 мкм. Таким образом, цинк может препятствовать нормальному протеканию сварки и, следовательно, подлежит предварительному удалению, которое обычно осуществляют шлифовальной машинкой. Металл, оцинкованный горячим способом, используется главным образом для изготовления элементов основания кузова и некоторых небольших деталей, например петель дверей. Важное значение при восстановлении деталей кузова, выполненных из оцинкованного стального листа, имеет ограничение количества подводимого тепла. Наиболее прочное сварное соединение при минимальном разрушении цинкового покрытия обеспечивается благодаря контактно-точечной сварке. При таком способе сварки цинковое покрытие практически полностью сохраняется, а вокруг сварной точки образуется защитное кольцо из цинка. При сваривании деталей из оцинкованного стального листа не всегда может быть обеспечено такое же качество сварки, как для обычного стального листа. В связи с этим некоторые изготовители автомобилей рекомендуют использовать более высокий сварочный ток или более сильный прижим электродов, а также увеличить продолжительность сварки. Однако такое изменение режима сварки для оптимальным образом отрегулированного сварочного аппарата является практически невыполнимой задачей. Аппараты для контактно-точечной сварки обычно работают в следующем режиме. · Сила сварочного тока зависит от усилия прижима электродов. · На электроды воздействует невысокое усилие прижима. · Время сварки с увеличением потребляемой мощности автоматически возрастает. · Электроды имеют закругленные рабочие торцы. · Отсутствие скручивания и незначительный изгиб электродержателей.
Перед сваркой элементов кузова из оцинкованного стального листа всегда следует прибегать к описанной ранее пробной точечной сварке. Кроме того, при работе с оцинкованным металлом необходим более тщательный уход за рабочей поверхностью электродов, который осуществляют с помощью специальных принадлежностей. В связи с тем, что сварка оцинкованного материала при восстановлении кузова представляет собой часто дискутируемую тему, настоятельно рекомендуем персоналу ремонтных мастерских постоянно ориентироваться на соответствующие предписания изготовителей автомобиля. Все вышесказанное справедливо и для сварки в среде защитного газа. В этом случае следует придерживаться следующих рекомендаций. · Сварка оцинкованного листового материала по сравнению с обычной листовой сталью требует снижения используемой мощности на 10-20%; на столько же следует уменьшать скорость сварки. · Напряжение источника тока должно составлять менее 20 В; изменение напряжения должно осуществляться как можно более плавно. · Чтобы обеспечить стабильность электрической дуги, расстояние от токопроводящего мундштука до поверхности свариваемого материала не должно превышать 18 мм. · Горелку при сварке следует вести в нейтральном или слегка прижатом положении. · Проволочный электрод и защитный газ аналогичны используемым для сварки обычной листовой стали. · По сравнению с неоцинкованным материалом возможно более сильное разбрызгивание металла. Поэтому следует применять газовое сопло большего диаметра и устанавливать более высокий расход защитного газа. · Необходимо как можно быстрее проваривать узкие зоны. · При подготовке края новой детали кузова к сварке слой цинка можно не удалять. Грунтовочное покрытие подлежит удалению с помощью растворителя. Внутренние поверхности перед сваркой внахлест следует покрыть краской на основе цинковой пыли. · Несмотря на то что оцинкованная поверхность обладает особо высокими антикоррозионными свойствами, после восстановления кузова необходимо осуществить все обычные мероприятия по защите от коррозии. Чтобы избежать снижения адгезии, для антикоррозионной защиты следует использовать лишь те материалы, которые рекомендованы для оцинкованных стальных листов.
Ремонт автомобильных кузовов. Карл Дамшен www.remont-kuzova.narod.ru
|