Сварка кузовов

Современные автопроизводители широко применяют новые типы материалов при производстве новых автомобилей.

Основные причины - это:

• все более высокие требования к безопасности

• стремление повысить коррозийную стойкость кузова

• желание снизить вес автомобиля и как следствие уменьшить расход топлива

• необходимость в высокой жёсткости и твёрдости корпуса во избежание травм водителя и пассажиров

Какие материалы применяются в автомобилестроении чаще всего?

Самые распространенные материалы это сталь разных типов и алюминиевые сплавы.

Одно из важнейших свойств металла – это предел прочности – усилие на растяжение (усилие необходимое для пластической деформации материала).

Сталь

• Мягкая сталь до 210 Н/мм²

• Высокопрочная сталь HSS 210 - 450 Н/мм²

• Сверхпрочная сталь EHS 400 - 800 Н/мм²

• Борсодержащая сталь UHS более 800 Н/мм²

Усилие на растяжение	Тип стали
250 Н/мм2	HSS
300 Н/мм2	HSS
350 Н/мм2	HSS
400 Н/мм2	USS
1000 Н/мм2	UHS

Новые технологии сварки сделали возможным широкое применение алюминиевых сплавов: 

• Алюминий-магний: AlMg около 300 Н/мм²

• Алюминий-кремний: AlSi около 200 Н/мм² 

Какие есть подтверждения, примеры?

Как пример можно привести кузов AUDI Q3 2011 года.

Алюминиевый кузов позволяет существенно снизить вес автомобиля и, как следствие, уменьшить расход топлива, но ремонт машин с алюминиевым кузовом имеет свои особенности как по технологии, так и по применяемому оборудованию.

Что нужно для сварки этих новых типов металлов?

1. Сталь с защитным покрытием: необходимо снизить испаряемость материала покрытия (цинка). Этого можно добиться с помощью специальной сварочной проволоки: титановой или медно-кремниевой (CuSi), а так же снижением нагрева (MIG-пайка).
2. Высокопрочная сталь: нужно уменьшить нагрев, чтобы избежать деформации тонколистовых деталей и избежать ухудшения механических свойств металла. Для этого используется медно-кремниевая (CuSi) сварочная проволока, сварка производится методом высокотемпературной пайки (MIG-пайка).
3. Алюминий: низкая температура плавления этого метала (650°С) очень неудобна. При сварке происходит быстрый, почти мгновенный, перегрев. При работе с алюминием необходим точный контроль параметров сварки, контроль тепловложения в металл. Также для сварки необходимо использование специальной алюмо-кремниевой проволоки (ALSi). Эта проволока значительно мягче, поэтому для стабильной подачи необходимы специальный подающий канал и особые ролики. 

Какое оборудование рекомендуется применять для MIG-пайки и сварки алюминия?

Контрольная панель аппарата DIGITECH c режимом MIG-пайки

Сейчас для кузовных мастерских стали доступны инверторные полуавтоматы MIG/MAG с возможностью осуществлять MIG-пайку и сварку алюминия.

Наглядным примером могут служить универсальные сварочные аппараты итальянской компании СЕА серии CONVEX, DIGISTAR и DIGITECH. Обладая синергетическими настройками, эти полуавтоматы позволяют в короткие сроки выбрать требуемые режимы сварки/пайки, благодаря большому числу предустановленных программ.

Немаловажной функцией при этом является режим импульсной сварки, который позволяет управлять переносом расплавленного металла проволоки, а также дозировать введение тепла в зону процесса, тем самым препятствуя перегреву материалов с цинковым покрытием и возможной термической деформации изделий малых толщин из алюминия.

Для наплавки точек как нельзя лучше подойдёт функция точечной MIG-пайки, ускоряющая процесс прихватки соединяемых металлов друг к другу. Также этот процесс позволяет заполнять незначительные отверстия. 

Благодаря капельному переносу расплавленного припоя и незначительному термическому влиянию обеспечивается эстетичный вид паяного соединения без брызг и деформаций, что сокращает время на последующую механообработку.  

Что касается комплектующих, то мягкая медно-кремниевая и алюмо-кремниевая проволока требует особый подход!

Для обеспечения наиболее плавной подачи проволоки с постоянным натяжением наилучшим решением будет применение подающего устройства, оснащённого четырьмя роликами. Сами ролики следует брать с U-образной канавкой и без насечек как для медной, так и для алюминиевой проволоки по причине того, что из-за значительной мягкости и пластичности иное строение роликов может привести к деформации проволоки и даже к её обрыву. Длина шланга для подачи проволоки ограничивается 1,5 метрами, потому что в более длинном рукаве она может попросту переломится. Внутри шланга необходимо наличие направляющего тефлонового канала для уменьшения трения проволоки.

Прекрасным выбором будет горелка со встроенными тянущими роликами – это значительно снизит вероятность заломов внутри подающего рукава и позволит поддерживать присадочный материал в натянутом состоянии. Наконечник горелки должен быть чуть больше проволоки, так как медно-кремниевая проволока имеет свойство расширяться при нагреве и может застрять на выходе из канала.  

Сварочный аппарат с режимами импульсной сварки и MIG-пайки CEA DIGITECH 3200

Несомненным преимуществом сварочных полуавтоматов компании СЕА является то, что всем требуемым условиям удовлетворяет даже базовая комплектация. Кроме того аппараты моделей DIGISTAR и DIGITECH можно дополнительно укомплектовать специализированными сварочными программами, качественно улучшающими процесс сварки и пайки и значительно снижающими себестоимость процесса.

Итак, подведя итог, можем сказать, что для MIG-пайки требуется следующее:

• Сварочный аппарат с возможностью MIG-пайки, а лучше ещё и с возможностью импульсной сварки

• Защитный газ – чистый аргон,

• соответствующая материалу проволока (см. информацию выше)

• U-образные ролики

• Тефлоновый канал

• Горелка

• Наконечник для сварки алюминия

Как сократить сложности, возникающие при сварке новых материалов?

Новые типы металлов, применяемые в автомобильной промышленности, свариваются методом "MIG-пайки" или импульсной MIG сварки с использованием новых присадочных материалов CuSi, CuAl, AlSi, AlMg. Для многих новых машин AUDI, Citroen, Opel, Toyota, Volkswagen – способ MIG-пайки указан как, единственно верный. Сварка же деталей кузова из алюминиевых сплавов требует качественного сварочного оборудования, точно выверенных настроек и специальной проволоки.

Технологии полуавтоматической сварки MIG BRAZING (MIG-пайка)

Каковы главные достоинства MIG-пайки по сравнению с привычным сварочным процессом?        

Достоинства MIG-пайки, заслуживающие того, чтобы о них узнали.

Эффективный процесс высокотемпературной MIG-пайки еще недавно был малоизвестен, однако он был открыт для широкого применения, после того, как в автомобильной индустрии появились новые требования к соединению деталей из тонкого листового металла. MIG-пайка – это процесс соединения с низкой энергией нагрева.

Если вы используете мягкие или упрочнённые стали, которые также используются в автомобилестроении, процесс соединения с низким нагревом и практически с полным отсутствием брызг дает неоспоримые преимущества перед традиционными способами сварки.

MIG-пайка и сварка имеют в своей основе общий процесс: зазор между двумя деталями заполняется расплавленным металлом или сплавом металлов. Однако принципиальное отличие этих процессов в происходящей металлургической реакции. В отличие от сварки, для MIG-пайки диффузия с металлом основы не является обязательной, т.к. MIG-пайка заполняет зазор только расплавленным металлом присадочной проволоки (припоем). Сплав из бронзы имеет низкую температуру плавления и, соответственно, это требует меньшей энергии плавления. Это обеспечивает высокую стабильность процесса и полное отсутствие брызг металла, поэтому использование MIG-пайки становиться все более популярным среди сварщиков.

Что следует знать о цинковом покрытии?

Общая информация о защитных покрытиях цинком:

Антикоррозийное покрытие из цинка широко используется в течение многих лет. Даже тонкое покрытие цинком способно отлично защищать от коррозии. 

Гальванические покрытия с толщиной 10 – 30 мкм также используются для защиты от коррозии, но срок службы ограничен вследствие малой толщины.

Оптимальным решением с точки зрения экономичности и долговечности является использование покрытия с толщиной от 50 до 100 мкм, такое покрытие все чаще используется для защиты изделий, находящихся в агрессивной кислотной или солевой среде.

Дорожные ограждения, светильники - типичный пример таких изделий, подверженных коррозии. В таких случаях толстое покрытие цинком не является проблемой. В автомобилестроении или производстве кухонного оборудования используется тонкое покрытие цинком, которое к тому же может деформироваться в ходе технологического процесса гибки или вытягивания. Таким образом, оцинкованные материалы нуждаются в улучшении свойств цинкового покрытия. Это достигается с помощью дополнительной обработки, например нанесения дополнительных композитных покрытий на основе цинка: Zn-Ni, Zn-Fe, Zn-Mg, и Zn-Mn. Эти сплавы цинка содержат никель, железо, магний, марганец, что значительно улучшает антикоррозионные свойства, а также улучшает сцепление с красками, гибкость покрытия при обработке. Такие композитные покрытия отвечают требованиям, предъявляемым к толстым гальваническим покрытиям цинком даже в случае, когда дополнительное покрытие не превышает толщины всего в несколько микрон. Такие качества покрытию придают входящие в композитный состав металлы, но основной вклад в новые свойства, вносит термическая обработка (нагрев до 200°C), в ходе которой, происходит диффузия молекул металла между двумя слоями покрытия.

Как наносятся защитные покрытия на основной металл?

Существуют два типа композитной обработки:

Горячая гальванизация и электрохимическая гальванизация с нанесением дополнительного покрытия, толщиной от 0.1- 2,5 мкм, с последующей окончательной термической обработкой.

Т.е. сначала происходит предварительное нанесение тонкого покрытия, далее производится горячая гальванизация или электрохимическая гальванизация и завершает процесс термическая обработка. В настоящее время используется процесс, при котором тонкое композитное покрытие наноситься перед нанесением основного покрытия цинком. В частности такое покрытие используется при обработке гибких сталей в автомобильной промышленности.

Гибкие стали содержат компаунд на основе водорода. Когда происходит нагрев, компаунд разлагается с генерацией оксидов, что уменьшает адгезию дополнительного покрытия. Предварительная обработка металла способствует хорошей диффузии между дополнительным и основным покрытием.

Лучший способ нанесения тонкого металлического покрытия это - вакуумная вапоризация (напыление) или PVD; этот процесс позволяет создавать различные типы покрытий, он достаточно быстрый и не создает вредных выбросов. Когда с помощью этого процесса были созданы полностью оцинкованные кузова, это было не иначе как революция в автомобилестроении. Сейчас процесс PVD – наиболее часто используемый для антикоррозийной защиты и обработка корпусов автомобилей в основном производится этой технологией.

 В автомобилестроении покрытие цинком используется для антикоррозионной защиты, обусловленной уникальными свойствами металла, кроме этого существует так называемый защитный катодный эффект, т.е. в случае нарушения покрытия, с помощью катодного эффекта оно может самовосстанавливаться. Это означает, что защитный эффект распространяется на глубину до 1 мм в незащищенном металле, это особенно важно для отрезанных кромок, микротрещин холодной деформации, а также участков соединения при сварке, когда цинк испаряется под действием температуры.

Какие особенности MIG-пайки следует учитывать при обработке изделий из «оцинковки»?

MIG-пайка оцинкованной листовой стали

Процесс MIG-пайки все чаще используется в автомобильной промышленности, где особенно важно сохранить антикоррозионные свойства изделий. Процесс MIG-пайки отличается от MIG/MAG-сварки тем, что плавление металла происходит при температуре 1060° C. Обычно при MIG/MAG-сварке температура плавления около 1650° C.

Это означает уменьшение нежелательного нагрева и снижение риска повреждения цинкового покрытия. Цинк начинает плавиться при температуре 420° C и испаряется при 910° C. Эти свойства цинка воздействуют на сам процесс сварки, т.к. цинк начинает испаряться уже сразу после установления дуги, это может приводить к пористости шва, ухудшению плавления, и нестабильности дуги. Поэтому важно чтобы процесс MIG-пайки производился на оборудовании, которое может компенсировать нежелательные свойства цинка к испарению. Использование правильных параметров пайки, подача защитного газа и заполняющего материала способствует созданию хорошего шва, с минимальной пористостью.

Что можно отнести к преимуществам MIG-пайки?

• Отсутствие коррозии (как после сварки)

• Уменьшенный нагрев

• Уменьшенное испарение защитного покрытия

• Облегченная обработка мест пайки

• Катодная защита вокруг мест пайки 

Что нужно учитывать, готовясь к MIG-пайке?

Качество MIG-пайки очень зависит от степени испарения цинка и оксидов. Из-за испарения могут возникать различные дефекты сварки, такие как пористость, отсутствие сплавления присадки и основного металла, трещины, искры, нестабильность дуги, прерывание процесса пайки.

Степень нарушений процесса пайки зависит в частности от толщины цинкового покрытия и состава самого металла. Если цинковое покрытие толще 15 µm, то большое количество паров ведет к нестабильности процесса MIG-пайки. В этой ситуации может помочь уменьшение длины дуги. Но лучше всего подойдет использование импульсной дуги с аргоном, это позволяет также уменьшить разбрызгивание. Очень важно иметь оборудование способное поддерживать стабильность дуги на низком токе. Как результат - качественная пайка с малым количеством пор, это особенно важно, если в дальнейшем будет использоваться полировка поверхности.

Какие припои (сварочную проволоку) нужно брать для MIG-пайки?

Заполняющие материалы для MIG-пайки:

Интенсивные тесты в разных направлениях производства показали, что бронза является отличным заполняющим материалом. Наряду со стандартными заполняющими материалами (CuSi3) имеется ряд сплавов бронзы, которые могут использоваться в зависимости от ситуации. Это хорошо известные CuAl 8 и CuSn 6.

Бронзовая проволока очень мягкая, если сравнивать со стандартной SG-проволокой, поэтому условия подачи должны быть такие же, как и для алюминиевой проволоки. Т.е. полукруглые сглаженные ролики в подающем механизме, карбоновый подающий канал, или еще лучше, синтетический подающий канал.

Показатели растяжения:

• 320,9 Н/мм²: Стандартная проволока SG2 (Св-08Г2С) o 0,8 mm - газ ArCO2 82/18

• 309,5 Н/мм²: Заполняющий материал CuSi3 o 1.0mm - импульсная дуга, газ Ar

Радиографические тесты показали очень большое количество пор с проволокой SG2 (Св-08Г2С), что являлось следствием сильного испарения цинка.

С проволокой CuSi3 поры практически отсутствовали, благодаря малой энергии нагрева и, как следствие, минимального  испарения цинка в ходе пайки.

Что следует знать перед MIG-пайкой?

Инструкция по пайке:

В отличие от традиционной сварки, для MIG-пайки очень важно выбрать правильный угол наклона. Это позволяет парам цинка свободно проходить наружу, не вызывая нарушения дуги. Правильное положение указано на рисунках:

Положение горелки при MIG-пайке: 

Сварка с перекрытием

Толщина материала	Диам. проволоки	Режим дуги	Ток	Напряжение
1.0 mm	1,0	Импульс	90 - 100 Amp.	14 - 15 V
2.0 - 5.0 mm	1,0	Импульс	130 - 140 Amp.	15 - 16 V

Сварка с перекрытием часто используется в автомобилестроении, Для улучшения прохождения паров цинка необходимо оставлять небольшой паз между деталями, толщиной (0.5 - 1.0 mm);

Толщина материала	Диам. проволоки	Режим дуги	Ток	Напряжение
1.0 mm	1,0	Импульс	70 - 80 Amp.	13 - 14 V
2,0 - 3,0 mm	1,0	Импульс	100 - 140 Amp	14 - 17 V

Заполняющая сварка. Горелка должна удерживаться под углом 60O в направлении сварки.
Для улучшения прохождения паров цинка необходимо оставлять небольшой паз между деталями, толщиной (0.5 - 1.0 мм);

Сварка валиком

Толщина материала	Диам. проволоки	Режим дуги	Ток	Напряжение
1.0 mm	1,0	Импульс	70 - 90 Amp.	13 - 14 V
2.0 - 5.0 mm	1,0	Импульс	110 - 130 Amp.	15 - 17 V

Это наиболее трудный способ сварки, требующий большой мощности для нагрева деталей. Общее правило: сварочная ванна должна проходить через паз между деталями не вызывая плавления металла основы. В зависимости от толщины материала, пайка должна проходить до конца паза, как бы смачивая края паза, создавая физическое сплавление с заполняющим материалом. Если металл перегревается, или плавится металл основы, то результатом такой пайки будет обгорание цинкового покрытия и защитный эффект покрытия будет нарушен. 

---

Вас заинтересовала статья, но какие-то вопросы остались без ответа? Интересуют подробности по аппаратам СЕА? Звоните, не задумываясь, наши приветливые менеджеры расскажут обо всех, интересующих Вас, моментах. Уже надумали покупать, но до сих пор не уверены в достоинствах MIG-пайки? Закажите у нас презентацию или тест-драйв оборудования и убедитесь во всех преимуществах лично! 

Заходите в наш каталог и вы найдете шиномонтажные и балансировочные станки, подъёмники, стенды для сход-развала и другое гаражное оборудование. Наша служба логистики готова незамедлительно оформить сопроводительные документы и доставить требуемое оборудование по указанному вами адресу после вашей заявки.

Если у вас остались вопросы, наши консультанты всегда готовы ответить на них.

Наши специалисты проходят подтверждение квалификации у производителей, и мы рады поделиться этими знаниями с вами.

Мы готовы развеять ваши сомнения и решить задачи в области поставки надежного оборудования для автосервиса любого класса.

Вы можете связаться с консультантом по телефонам, указанным в разделе "Контакты"