Трудности при сварке тонкой листовой стали, как известно, заключаются в том, что сталь легко прожигается, местами не проваривается и коробится.

Для кузовных ремонтных работ применяются в основном три вида сварки: газовая, электродуговая и контактная (точечная).

Качество электродуговой и газовой сварки листового железа зависит от трех факторов:
1) подготовки кромок к сварке;
2) правильного ведения сварочного процесса;
3) материалов и оборудования, применяемых для сварки.

Подготовка кромок к сварке и виды соединений (рис. 73). Наиболее распространено соединение листовой стали встык (а). Тонкие листы толщиной до 1 мм при плотном прилегании кромок друг к другу могут быть сварены без добавления присадочной проволоки. Для получения прочного соединения листов толще 1 мм необходима присадочная проволока. При сварке листов встык поверхность металла после охлаждения шва в ряде случаев стремится подняться вверх или опуститься вниз (по отношению к направлению горелки). Чтобы противодействовать этому явлению, свариваемые кромки до начала сварки приподнимают кверху (б).

Рис. 73. Виды сварных соединений.

При этом виде соединения кромки листов быстро стягиваются вдоль шва и один лист начинает заходить на другой. Это приводит к порче сварного соединения и короблению металла. Во избежание этих явлений применяют следующие способы соединения: регулировку зазора между листами, прихватку стыкового соединения в точках и сварку в определенном порядке.

Если оба листа металла (или один из них) могут свободно перемещаться, их можно поставить так, чтобы они образовали букву V, острый конец которой направлен к месту начала сварки (г). Величина зазора в конце свариваемых листов зависит от скорости и режима сварки, длины шва и толщины металла. Чем скорее проводится процесс сварки, тем меньше стягиваются кромки листов. При очень быстрой сварке края листов, могут даже разойтись.

Оргавиапром рекомендует принимать величину зазора в 5% длины шва.

Преимущество этого способа сварки заключается в том, что благодаря регулировке сближения кромок исключается возможность коробления; кроме того, сварка проводится без присадочной проволоки и гораздо быстрее, чем любым другим способом..

Прихватка стыкового соединения в точках (з) обычно, применяется, когда свариваемые листы не свободны для перемещения или между ними невозможно установить нужный зазор. Расстояние между точками прихвата — 15—25 мм.

Сварка в определенном порядке применяется гораздо реже первых двух способов. Она производится мелкими участками в определенном порядке и, причем тепло горелки или вольтовой дуги направляется в разные стороны, как указано стрелками.

При ремонте кузова и оперения автомобиля встречаются также другие виды сварочных соединений: встык с отбортовкой кромок (в), внахлестку (д). Отбортовка кромок, если сделать ее аккуратно, придает листам жесткость и исключает возможность коробления. Кроме того, применяется угловое соединение, свариваемое по наружному периметру соединяемых листов (е), и тавровое, свариваемое по внутренним углам (ж).

Техника сварки. При сварке новых вставных панелей или заплат расширение металла в местах нагрева ограничено; вследствие этого расширяющийся металл поднимается вверх или опускается вниз, образуя выступ или впадину. Чем больше поверхность и интенсивность нагрева, тем больше коробление. Если кромки новой панели заходят на старую панель кузова, получается неисправимый брак. В этом случае сварка имеет ненадежную прочность, а шов невозможно отделать заподлицо с поверхностью панелей. Зазор, образовавшийся с противоположной стороны нахлестки, заполненный при сварке присадочной проволокой, осложняет зачистку и отделку панели. В таких случаях прибегают к прихватке панели в точках. Место соединения выравнивают молотком и гладилкой так, чтобы кромки панелей плотно прилегали друг к другу. По обеим сторонам шва на металл панели кладут смоченный в холодной воде листовой асбест, оставляя зазор в 20 мм для проведения сварки.

Однако в ряде случаев вследствие недостаточной осторожности все же происходит коробление металла по линии сварки. Образовавшийся при этом бугорок или впадину нельзя выравнивать простыми ударами молотка, так как коробление, уничтоженное в одном месте, переходит в другое. Для выравнивания таких поверхностей следует руководствоваться указаниями, данными в разделе «Стягивание растянутых поверхностей металла».

Заваренные трещины в бортах крыльев, лежнях пола и других местах, где они могут снова образоваться в процессе эксплуатации, усиливаются с края приваркой дополнительной полоски металла.

Необходимо следить за тем, чтобы металл хорошо проваривался, но в то же время не прожигался. Особую осторожность следует проявлять в конце сварки двух листов. Приближая горелки к концу шва, необходимо поднять пламя выше, чтобы не прожечь металл.

Газовая сварка. Самым распространенным видом сварки деталей кузова и оперения является кислородно-ацетиленовая-сварка.

В условиях авторемонтных предприятий обычно пользуются газогенераторами низкого давления (400 мм вод. ст.) типа РА, действующими по принципу «вода на карбид».

Из 1 кг карбида кальция получают 250—300 л ацетилена.

Для сварки деталей кузова и оперения применяются инжекторные горелки низкого давления типа СУ с наконечниками № 2 и 3. Давление кислорода при сварке редуцируется до 2—4 атм.

Качество сварки в значительной степени зависит от состава горючей смеси и применяемого присадочного материала. Избыток кислорода приводит к окислению свариваемого шва, а избыток ацетилена — к науглероживанию. Наиболее благоприятные результаты получаются при составе смеси кислорода и ацетилена 1 : 1.

Расход кислорода для горелки № 2 составляет 180, а ацетилена— 150 л/час, для горелки 3 расход кислорода и ацетилена соответственно увеличивается до 360 и 300 л/час.

Поверхность присадочной проволоки должна быть чистой от окалины и прочих загрязнений. Диаметр присадочной проволоки берется в зависимости от толщины свариваемых листов: для левой сварки — 0,5 s -р 1 мм, а для правой 0,5 s -f 2 мм, где s —-толщина листов в миллиметрах.

Электродуговая сварка. Преимущества электродуговой сварки перед кислородно-ацетиленовой заключаются в том, что электродуговая сварка дешевле и в ряде районов доступнее кислородно-ацетиленовой и, кроме того, резко уменьшает коробление свариваемого материала благодаря сосредоточению тепла только в месте нагрева для сварки.

Существуют два основных способа электродуговой сварки листовой стали:
1) стальным электродом и 2) угольным электродом. Оба эти способа оправдали себя в работе при соблюдении приводимых ниже режимов сварки.

Режим работы дуги характеризуется частыми изменениями ее сопротивления —от нуля (т. е. от короткого замыкания) до некоторого сопротивления, соответствующего рабочему режиму.

Изменение сопротивления дуги может быть также вызвано рядом причин, ведущих к временным разрывам дуги, вследствие чего получается неспокойное горение.

К этим причинам относятся:
1) внезапное образование большого количества газов, способных «задуть» дугу вследствие более высокого выгорания какой-либо примеси неоднородного по составу электрода;
2) резкое падение напряжения в дуге вследствие образования большого количества шлаков на месте наплавки;
3) изменение пути тока при сварке фасонных изделий, что вызывает изменение магнитного потока, способного погасить дугу;
4) разрыв дуги вследствие резкого изменения длины дуги при заварке извилистой трещины или заполнении шва, а также от неловкого движения сварщика.

Все эти причины действуют короткое время, и если в этот момент подвести к дуге повышенное напряжение, т. е. дать ей возможность удлиниться, то она не угаснет и наплавка будет продолжаться.

Исключительно большое значение при сварке тонкой листовой стали имеет характеристика применяемого сварочного-агрегата.

Сварочные агрегаты обычно не в состоянии мгновенно реагировать на быстрое изменение длины дуги. Это объясняется тем, что изменение напряжения происходит недостаточно быстро ввиду отсутствия магнитной энергии в цепи дуги и наличия ее в цепи возбуждения.

Хорошие результаты сварки тонкой листовой стали были получены путем применения однопостового сварочного агрегата (производства завода «Электрик») типа преобразователя СУП-0 с однообмоточным стабилизатором. Этот преобразователь состоит из генератора постоянного тока и фланцевого асинхронного трехфазного двигателя.

Генератрр построен с самовозбуждением по схеме поперечного поля и обладает падающей статической вольтамперной характеристикой для всех режимов работы.

В нормальных пределах изменения сварочного тока динамические качества генератора позволяют легко зажигать и поддерживать дугу голым нормальным электродом с содержанием углерода не выше 0,35% при горизонтальной, вертикальной и потолочной ручной сварке. Динамические качества генератора определяются временем, в течение которого напряжение генератора при переходе от режима короткого замыкания к холостому ходу возрастает до 25 в. Время восстановления дуги у современного генератора составляет 0,04—0,05 секунды.

Для улучшения динамических свойств генератора и достижения равномерного и непрерывного процесса сварки необходимо стремиться к уменьшению постоянной времени цепи возбуждения и увеличению постоянной времени цепи якоря. С этой целью применяется реактивная катушка (однообмоточный стабилизатор), включенная последовательно в цепь дуги. Наличие реактивной катушки препятствует мгновенному прекращению тока в дуге и сообщает ей устойчивость.

Однопостовой передвижной генератор регулируется на требуемую величину сварочного тока в зависимости от толщины свариваемого изделия и диаметра электрода.

Напряжение холостого хода генератора, т. е. напряжение между электродом и металлом сварочной разомкнутой цепи, не превышает 80 в.

Важным условием для получения сварочного шва хорошего качества являются также химические и механические свойства применяемого электрода.

Для сварки листовой стали больше всего подходит электрод со стабилизирующим покрытием марки ГОСТ 2523-44 Э34 или 112В Э42.

Можно также применять электроды А1 (Института электросварки Академии наук Украинской ССР).

Сварку производят следующим образом: после зажигания дуги делают окончательную регулировку тока по показанию прибора или шкалы (в зависимости от типа генератора), установленной на регулирующем устройстве. Регулировку осуществляют вращением ручки или маховичка до тех пор, пока ток короткого замыкания не станет больше требуемого рабочего на 15—30%.

В процессе сварки необходимо поддерживать возможно короткую дугу, держать электрод под углом 10—15° к вертикали, продвигать его вдоль шва без колебаний. Сварку следует вести с левой стороны к правой.

Установлено, что в процессе сварки металл передается от электрода к свариваемому изделию серией капель и что эти капли металла легче проходят от отрицательного полюса к положительному. Сварка производится на обратной полярности, т. е. электрод присоединяется к отрицательному полюсу. При этой сварке исключена возможность прожигания металла, и благодаря более устойчивой дуге качество сварного соединения получается удовлетворительное.

Хорошие результаты дает сварка трещин и наставок в панелях кузова и оперения при помощи угольного электрода.

Приведенные ниже режимы работы (табл. 19) оправдали себя на практике (в ряде опытов, осуществленных под руководством автора) и могут быть рекомендованы для производства.

Качество сварки зависит от правильного подбора сварочного тока и электродов, хорошей подгонки кромок свариваемого шва, правильного ведения процесса в целом.

Для электродуговой сварки тонкого листового железа при помощи угольного электрода рекомендуется мотор-генератор постоянного тока типа СМГ-1, дающий ток от 50 до 250 а. Так как перепад тока при переходе от сварки листового железа одной толщины к другой для кузовных работ весьма невелик (5 а при переходе от листа толщиной 1 мм к листу толщиной 0,8 мм), желательно регулировать отдельно напряжение и ток.

Электродвигатель-генератор постоянного тока дает устойчивую дугу при условии соблюдения правильного режима сварки.

Ток подбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, типа соединения (встык, внахлестку, втавр) и марки электрода. При правильно выбранном токе электрод плавится без сильного разбрызгивания и с равномерным потрескиванием. Для сварки угольной дугой пользуются голыми электродами из малоуглеродистой стали по ‘нкт 20032. Химический состав электродов приведен в табл. 20.

Диаметр электрода зависит от толщины материала. Для обычных кузовных работ следует применять угольный или графитовый электрод диаметром 4 мм и стальной электрод диаметром 2—3 мм.

Согласно опытам, проведенным автором, при сварке угольной дугой диаметр электрода и ток’ должны соответствовать данным табл. 19.

Кромки свариваемого шва должны быть как можно плотнее подогнаны друг к другу. В местах плохой подгонки кромок прерывается передача тепла по свариваемой площади и увеличивается местный нагрев, что приводит к перегреву и прожогам в зазорах между кромками.

Процесс сварки угольным электродом требует некоторого навыка в работе и производится в следующем порядке: 1) подготавливают обычным способом (выколоткой или рихтовкой) место, подлежащее сварке; 2) по обеим сторонам трещины (приблизительно на 10 мм) тщательно очищают краску и другие загрязнения; 3) стягивают плотно встык кромки трещин и, если необходимо, скрепляют край стыка струбцинами или ручными тисками; 4) устанавливают сварочный аппарат на минимальный ток; 5) концом угольного электрода возбуждают дугу (возможно короткую); 6) под образовавшуюся дугу подают присадочную проволоку (стальной электрод).

Передвигая угольный электрод вдоль свариваемого шва и поддерживая дугу одинаковой длины (1,5—2 мм), расплавляют одновременно металл изделия и присадочный материал. Дуга во время сварки должна находиться над присадочным материалом, а не под ним.

Получающийся после сварки небольшой наплыв металла очень мягок и легко поддается опиловке напильником. Проверка трещин, заваренных угольным электродом, показала, что прочность соединения почти равна прочности металла изделия. Кроме того, при сварке таким способом краска портится лишь в пределах 20—25 мм вдоль линии шва, в отличие от сварки кис-лородно-ацетиленовым пламенем, при которой повреждается большая поверхность. Это преимущество электр о дуговой сварки имеет большое значение при текущем и среднем ремонтах кузова и оперения.

Угольный электрод рекомендуется держать под >глом 10—12° к свариваемому изделию, а стальной — под углом 70—80° в сторону направления сварки.

Рис. 74. Форма угольного электрода.

Рекомендуемая форма угольных электродов показана на рис. 74. Заостренный конец должен быть равен 6—8 d электрода, а часть, выходящая из электродержателя,— 10 d.

Точечная сварка. Точечная сварка применяется при ремонте некоторых деталей оперения, снятых с кузова, и при изготовлении новых деталей из листового металла (приварка заплат брызговиков и пр.).

Для точечной сварки чаще всего пользуются аппаратами типа АНТ-8 напряжением 120, 220 и 380 в (при толщине свариваемых листов до 4 мм) и типа АТЗ напряжением 120 и 220 в (при толщине металла до 2 мм).

При правильно подобранном жестком режиме сварки диаметр точки расплавления должен равняться 0,7—0,9 диаметра ,контактной поверхности электрода. Для обеспечения прочности соединения .в практике принято делать диаметр точки в 3—5 раз больше толщины наиболее тонкого материала.

При точечной сварке никакого коробления металла произойти не может, поскольку металл, прилегающий к электродам, не нагревается до температуры плавления, а глубина плавления составляет 0,4—0,7 толщины более тонкой из свариваемых деталей,

2. Ремонт пайкой

Пайка применяется главным образом для заполнения небольших вмятин в труднодоступных для рихтовки местах, выравнивания неровностей после сварки труднодоступных мест и крепления заплат в местах кузова, где нельзя применить сварку и не требуется особая прочность.

Процесс пайки состоит из двух основных этапов работы: подготовки поверхности и пайки.

Подготовка поверхности включает: а) очистку металла о г грязи, краски, налетов ржавчины; б) лужение места, подлежащего пайке или заполнению.

Очистка поверхности производится шабером, напильником, растворителем или другими средствами, снимающими с поверхности грязь. Затем металл прочищают наждачным полотном до получения белой блестящей поверхности и протравляют хлористым цинком для удаления окислов.

На подготовленную поверхность металла накладывают припой (ПОС 20 или 30 в зависимости от назначения пайки) и расплавляют его горячим паяльником (или горелкой) по всей поверхности.

Вертикальные поверхности паять гораздо труднее, чем горизонтальные, так как расплавленный припой стекает вниз. Поэтому до начала пайки рекомендуется поставить кузов в удобное положение. Однако обычно это сделать невозможно, и пайку или заполнение производят следующим образом. Припой расплавляют до образования кашицы (пользуясь не очень горячим паяльником) и, держа пруток припоя в вертикальном пложении вдоль панели кузова над паяльником, откладывают полоску припоя у самого края вмятины. Этой полоске дают остыть, а затем начинают наращивать припой до заполнения всей вмятины. Первая остывшая полоска припоя не дает последующей стекать вниз. Если припой сильно не нагревать и охлаждать «валики» припоя после каждого прохода, процесс заполнения быстро продвигается вперед.

Заполненная припоем вмятина зачищается рашпилем, напильником и наждачным полотном до выравнивания места заполнения с остальной панелью.

При зачистке рашпилем надо соблюдать осторожность, чтобы оставить достаточно припоя для зачистки глубоких следов его зубьев.

Пайка заплаты отличается от заполнения тем, что выполнение этой операции должно обеспечить прочное соединение двух деталей.

Заплату предварительно подгоняют по месту ее крепления. Кромку наклада для пайки (около 20 мм ) очищают и лудят, как указано выше, с двух сторон. Место пайки на панели также пролуживают. Поставленную на место заплату плотно прижимают к панели и припаивают в нескольких точках. Необходимо следить за тем, чтобы прогрев места пайки обеспечил проникновение третника между припаянными поверхностями на глубину приблизительно 15—20 мм. Это придает припаянной заплате прочность.

По окончании работы место пайки тщательно промывают аммиачной водой для нейтрализации кислот. В случае отсутствия аммиачной воды можно использовать обыкновенную холодную воду.

Если вмятина глубокая, то для экономии олова и облегчения работы в нее (немного ниже наружной плоскости панели) и по ней заполняют углубление припоем (рис. 75).

3. Ремонт клепкой

При ремонте кузова и оперения применяют два вида клепки:
1) обыкновенную клепку (рис. 76, А), когда замыкающая головка заклепки выступает над поверхностью детали;
2) потайную клепку (рис. 76, Б), когда одна головка заклепки, обычно закладная, лежит заподлицо с поверхностью детали.

Длина выступающей части стержня заклепки принимается равной 1,5 d заклепки (рис. 76, В).

Последовательность операций при обыкновенной клепке (рис. 76) следующая:
1) склепываемые поверхности подгоняют одна к другой до обеспечения плотного прилегания;
2) размечают и накернивают центры для сверления отверстий;
3) просверливают отверстия (а);
4) вставляют заклепки (б);
5) склепываемые поверхности прижимают одна к другой при помощи натяжки (в);
6) расклепывают выступающую часть стержня заклепки (г);
7) формируют замыкающую головку заклепки при помощи обжимки.

Для получения ровной поверхности и лучшей отделки деталей лучше применять потайную клепку. Гнездо под закладную головку заклепки можно получить либо вдавливанием закладной головки в металл обжимкой, либо зенковкой отверстия под размер головки заклепки.

Рис. 75. Заливка вмятины панели припоем по заплате:
1 — панель; 2 — вмятина; 3 — заплата; 4 — припой

При потайной клепке вдавливанием закладной головки в металл повторяют операции 1—4, как для обыкновенной клепки, затем продолжают следующим образом: вдавливают закладную головку в металл при помощи обжимки (е); расклепывают выступающую часть стержня (ж); 8) формируют замыкающую головку при помощи обжимки.

Рис. 76. Обыкновенная и потайная клепка.

Диаметр отверстия под стержень заклепки диаметром до d — A мм должен быть на 0,1 мм, а под стержень диаметром or d = 5 до d = 8 мм на 0,2 мм больше диаметра стержня заклепки.

4. Ремонт фальцовкой

Фальцовочный шов или соединение взамок листового металла (рис. 77) применяется двух видов: одинарный а и двойной б.

Одинарный шов производится следующим образом: 1) откладывают от кромки листа 10 толщин материала, подлежащего соединению взамок, с одной стороны и 22 толщины материала на обратной стороне листа (две толщины прибавляются на подсечку фальца); 2) отгибают кромку листа по разметке на рельсе или оправке киянкой под углом ~ 60°; 3) перевертывают лист металла и располагают полученный загиб так, чтобы можно было загнуть его внизу, не нарушая первого загиба; 4) делают второй загиб тоже шириной 10 толщин материала и уменьшают угол загнутой кромки до образования зазора, равного толщине материала заготовки; 5) вставляют в полученную отбортовку отогнутую кромку противоположной стороны листа или второго листа и вместе с первым фальцем отгибают на гладкой поверхности рельса в сторону второго листа.

Одинарный фальцевый шов можно получить также осаживанием соединенных взамок кромок прижимкой в.

Двойной фальцевый шов применяется для увеличения прочности соединения и получается при двойном прогибе обоих листов (или двух противоположных кромок одного листа). Второй загиб делается в такой же последовательности, как и первый.

Рис. 77. Фальцевой шов и закатка проволоки: а — одинарный замок; б — двойной замок; в — формовка замка оправкой; г — закатка проволоки.

Оба фальца соединяют загибами так, чтобы они плотно вошли один в другой и ударами киянки осаживают шов на оправке или рельсе.

5. Закатка проволоки

Проволока закатана в кромках бортов крыльев, капота и других деталях оперения, изготовленных из листового металла, для того чтобы придать открытым кромкам большую жесткость и нужную форму.

При ремонте оперения автомобиля и при изготовлении новых частей оперения часто приходится закатывать проволоку такого же диаметра, как и в поврежденном изделии до ремонта.