Алюминий в чистом виде редко применяется в кузовах автомобилей, в некоторых случаях используются легкие сплавы. Легкие сплавы плавятся при температуре не более 700°С (алюминий при 658°С), однако в нормальном состоянии они покрыты пленкой окиси алюминия, которая плавится при температуре 2000°С. Окись алюминия в виде пленки покрывает присадочный металл и поверхность свариваемых листов, препятствуя тем самым созданию однородного расплава металла. Использование для сварки восстановительных газов не дает эффекта, необходимо применять специальный флюс.

При плавлении этих металлов их цвет не меняется, и только появление ряби на поверхности говорит о начале плавления. Сплавы обладают гораздо большим расширением по сравнению со сталями (чистый алюминий — 17 мм/1 м).

Подготовка деталей из сплавов алюминия к сварке подразумевает выполнение следующих операций. Кромки обезжиривают и зачищают напильником и устанавливают встык. Можно производить сварку по наружному углу.

Горелку выбирают с расходом 75 л/ч, пламя регулируют таким образом, чтобы оно не было особенно окисляющим. Желательно использовать ацетилен с хорошей очисткой.

В качестве присадочного материала используют прутки того же состава, что и состав свариваемого сплава. Из этого следует, что необходимо точно знать состав металла, подлежащего сварке, и применять прутки того же состава. Пруток присадочного металла обезжиривают и зачищают. Флюс на него наносят погружением нагретого конца прутка в банку с порошкообразным флюсом или готовят пасту и проворачивают в ней пруток.

Для сварки легких сплавов необходимо применять специальные флюсы. Не следует употреблять слишком много флюса, так как это мешает наблюдать за плавлением металла.

Сначала производится прихватывание свариваемых листов сварными точками и проваривается закраина (точно так же, как при сварке мягкой стали). При сварке горелку наклоняют под углом приблизительно 45° и перемещают без боковых смещений. Присадочный металл располагают симметрично горелке и быстрыми короткими движениями опускают в расплавленный металл.

Надо иметь в виду, что сварка алюминия и легких сплавов производится с большей скоростью, чем сварка мягких сталей.

Работать необходимо в защитных очках. Стекла очков должны иметь светло-голубой цвет, так как расплавленный металл через стекла другого цвета различить трудно.

После сварки перед рихтовкой шов тщательно промывают теплой водой со щеткой — необходимо удалить флюс, так как он соединяется с влагой воздуха и впоследствии воздействует на металл.

Несколько слов о технике безопасности при производстве сварочных работ. Используемые газы представляют опасность лишь в закрытых местах. Глаза защищают очками с зелеными или голубыми стеклами. Для работы не требуется специальной одежды, однако в одежде из синтетических материалов работать нельзя.

Обычно дуговая сварка не применяется для сварки деталей из тонких листов металла. Минимальная толщина листов при горизонтальной стыковой сварке составляет 1,0 мм при условии тщательной обработки свариваемых кромок, при меньшей толщине сварку выполнить трудно. Сварочные агрегаты подразделяются на:

— агрегаты вращательного типа, вырабатывающие постоянный сварочный электрический ток или переменный ток высокой частоты;

— статические агрегаты, дающие сварочный ток переменный или выпрямленный.

Свариваемые кромки могут располагаться в одной плоскости, т.е. устанавливаются встык. При толщине листов до 2 мм они состыковываются без зазора. При толщине листов в пределах 2-4 мм кромки выполняются прямыми, их состыковывают с зазором, равным 2/3 диаметра применяемого электрода, что позволяет обеспечить хороший провар шва.

Для обеспечения качественного выполнения сварки соединяемые кромки должны иметь фаски под углом 45° и затем должны быть состыкованы без зазора. При толщине листов свыше 4 мм кромки должны иметь У-образную форму с углом, равным 90°. Свариваемые кромки могут располагаться в различных плоскостях: угловая сварка с внутренним швом, с наружным швом и внахлестку.

Свариваемые кромки выполняются прямыми. Может производиться стыковая горизонтальная сварка, вертикальная сварка, а также сварка в иных положениях. Если сваривают металлы, окрашенные или покрытые защитным веществом, свариваемые кромки необходимо зачищать.

Очень важным вопросом, влияющим на удобство выполнения сварки и на себестоимость сварочного производства, является выбор диаметра электрода. Диаметр электрода является функцией толщины свариваемого металла. При выполнении кузовных работ толщина листов небольшая. Если сила сварочного тока нормальная, а диаметр электрода очень маленький и время сварки большое (большое число проходов), то деформации металла незначительны. Если диаметр электрода слишком большой, то возникает опасность образования отверстия, поэтому надо увеличить скорость перемещения электрода, но сварочный шов в этом случае получается неравномерный.

Для выполнения стыковой горизонтальной сварки прямых кромок электродами общего применения средней толщины выбор диаметра электрода может производиться по таблицам.

Для одного и того же диаметра электрода, в зависимости ВТ расположения свариваемых деталей, сила тока может отличаться от указанных значений.

Диаметр электрода также зависит от расположения свариваемых деталей: при вертикальной сварке сверху вниз следует брать электрод того же диаметра, что и для горизонтальной сварки; при вертикальной сварке снизу вверх нужно уменьшить диаметр электрода на два диаметра стержня электрода; при потолочной сварке следует уменьшить диаметр электрода на несколько меньшую величину.

Приведем несколько примеров:

— стыковая горизонтальная сварка листов толщиной 3 мм — диаметр электрода 3,15 мм, сила тока 105 А;
— вертикальная сварка сверху вниз листов толщиной 3 мм — диаметр электрода 3,15 мм, сила тока 125 А;
— вертикальная сварка сверху вниз листов толщиной 3 мм — диаметр электрода 2,0 мм, сила тока 40—45 А;
— потолочная сварка листов толщиной 3 мм — диаметр электрода 2,5 мм, сила тока 60-65 А.

Точечная сварка выполняет ту же роль, что и применяемая для этой цели кислородно-ацетиленовая сварка или точечный прихват. В большинстве случаев следует применять большие значения силы тока, чем для шовной дуговой сварки, чтобы обеспечить хороший провар сварных точек с их меньшим превышением над уровнем свариваемой поверхности. Так как при точечной дуговой сварке нагрев более локальный, то металл в этом случае расширяется намного меньше, чем при кислородно-ацетиленовой сварке. Поэтому расстояние между сварными точками может быть больше.

Для зажигания дуги электрод подводится до касания к детали, а затем отводится. Контакт электрода с деталью может осуществляться либо легким ударом, либо трением о поверхность детали. При очень сильном ударе может произойти скалывание обмазки конца электрода, в результате электрод частично оголяется и при сварке переменным током прилипает к детали.

В процессе сварки электрод располагают следующим образом.

При горизонтальной стыковой сварке электрод удерживают в плоскости, перпендикулярной к поверхности листов, и наклоняют под углом 50—60° к оси сварного шва в направлении свариваемого участка шва. Чем ближе располагается электрод к вертикальному положению, тем более глубоким получается провар шва.

При угловой сварке внутренним швом электрод удерживают в плоскости, проходящей через биссектрису угла с наклоном под углом 50-80° в направлении свариваемого стыка. Если вертикальный свариваемый лист приводит к образованию желобчатого шва, то нужно располагать электрод под углом около 10° ниже плоскости, проходящей через биссектрису угла. Не следует выполнять шов широкими проходами. Более предпочтительно вести сварку автоматизированным ручным способом, который заключается в поддержании постоянного контакта конца обмазки электрода с вершиной угла между свариваемыми деталями. Стержень электрода расплавляется несколько быстрее, чем обмазка, что обеспечивает постоянство дуги. Направление движения электрода обеспечивается перемещением электрода с упором в угол, образованный соединяемыми деталями.

При вертикальной сварке сверху вниз электрод удерживается в плоскости, проходящей через ось сварного шва с наклоном иод углом 0—50° по отношению к горизонтали. Если шлак располагается перед расплавом металла, то его сбрасывают короткими толчками электрода вниз. Для этого способа сварки неободимо применять соответствующие электроды.

При вертикальной сварке снизу вверх электрод удерживают к плоскости, проходящей через ось сварного шва под углом 10-30° к горизонтали.

Различают следующие виды проходов:
— узкие проходы, выполняемые без поперечных перемени кий, практикуются для сварки тонких листов и листов средней толщины. Получается узкий сварной шов и минимальные деформации, называемые расширением и усадкой свариваемого металла;

— широкие проходы, выполняемые с поперечным смещением, применяют для сварки толстых листов и профилей. Происходит более интенсивный нагрев, что приводит к большим деформациям.

Если необходимо выполнить усиленный сварной шов, то его сваривают последовательными проходами. После каждого прохода следует полностью удалить шлак.

В процессе сварки сварщик должен отчетливо видеть расплав металла. Если шлак закрывает расплав, попадает под электрод или опережает его, то необходимо остановить сварку, обколоть шлак с конечного участка, увеличить силу тока, а затем возобновить сварку. После каждого прохода следует удалять шлак с конечного участка шва, чтобы начать следующий проход, отступив несколько миллиметров назад. Сварной шов нельзя заканчивать вогнутостью. Чтобы его заполнить, необходимо быстро и многократно возобновлять дугу движениями, параллельными плоскости детали.

Как и при кислородно-ацетиленовой сварке, при дуговой сварке могут быть непровар шва, налипание и т.д.

Типичным дефектом дуговой сварки является включение шлака. Этот дефект возникает при сварке окисленных листов, при очень слабом сварочном токе, из-за неправильного распределения проходов либо недостаточного удаления шлака после каждого прохода.

Отсутствие провара может произойти в результате плохой подготовки свариваемых кромок, которые недостаточно разделаны, либо малого зазора в их стыке. Непровар может произойти также при сварке электродом слишком большого диаметра, из-за чего приходится значительно уменьшать силу тока, чтобы не прожечь металл насквозь. В этом случае следует взять электрод меньшего диаметра.

Бороздки вдоль сварного шва образуются при повышенной величине сварочного тока или вследствие неправильного расположения электрода.

Для защиты сварщика от воздействия вредных излучений служит щиток, снабженный специальным стеклом, задерживающим инфракрасные, ультрафиолетовые лучи и предохраняющим от видимого излучения. Рукавицы из брезента или ткани, пропитанной специальным составом, предохраняют от вылета расплавленного металла.

При сварке необходимо обеспечить вентиляцию воздуха или улавливание образующегося дыма.

Защита от поражения электрическим током обеспечивается заземлением сварочного агрегата, включением между агрегатом и питающей электрической сетью аппаратуры защиты, поддержанием в хорошем состоянии питающих кабелей.

Если металл нагреть до температуры, обеспечивающей его сварку, то поверхность металла начинает взаимодействовать с кислородом воздуха, образуя окисную пленку. Окисная пленка может противостоять соединению свариваемых деталей, что происходит, например, при сварке алюминия, окись которого имеет температуру плавления, намного превышающую температуру плавления алюминия (2000°С против 650°С), изолирует расплавленный металл и противодействует соединению.

Опять же, если производится сварка других металлов, то из-за окисной пленки качество сварки получается плохое, так как металл частично выгорает.

Пагубное влияние на сварку оказывает и азот воздуха. Поэтому для предотвращения окисления в процессе сварки предусматривают разные меры. Например, при пайке оловянным припоем применяют флюс, при кислородно-ацетиленовой сварке стали расплав защищают от окисления средой восстановительных газов. Однако при твердой пайке этот способ является недостаточным, следует применять порошкообразный или газообразный флюсы. То же следует применять при кислородно-ацетиленовой сварке алюминия, легких сплавов, меди, чугуна, коррозионно-стойких сталей.

При дуговой сварке электродами с обмазкой обмазка расплавляется, превращается в защитные пары и защитный шлак. При дуговой сварке под слоем токопроводящего флюса, применяемой в котельном деле, электродную проволоку погружают в порошкообразный флюс, предварительно нанесенный на линию сварки, пары которого изолируют электрическую дугу и расплав металла.

Сварка в среде защитного газа известна давно. Электрическая дуга возникает между вольфрамовым электродом и свариваемой деталью. Через сопло, установленное концентрйчно относительно электрода, на металл в расплавленном состоянии или в процессе затвердевания подается нейтральный газ — аргон (или гелий), который защищает зону, где производится сварка.

Электрод при сварке не расправляется. Инструмент, несущий электрод и сопло, называют сварочной горелкой. Процесс работы газовой горелки сокращенно обозначают ТИГ (вольфрам — инертный газ), так как работает она на газе и электрическом токе. Это в некотором роде электрическая горелка. Технология дуговой сварки немного схожа с кислородно-ацетиленовой сваркой с присадочным металлом или без него. Процесс ручной дуговой сварки в среде защитного газа применяется для сварки коррозионно-стойких сталей, меди, алюминия и легких сплавов.

Этот способ сварки обеспечивает большую производительность по сравнению с кислородно-ацетиленовой сваркой без применения флюса, вследствие более локального нагрева зоны сварки возникают меньшие деформации и существует меньшая опасность искажения строения металла.

Способ дуговой сварки применяют в автоматическом цикле для серийного изготовления деталей в варианте ТИГ либо в варианте МИГ (металл — инертный газ). В последнем случае применяют плавящий электрод — проволоку из того же материала, что и свариваемые детали. Проволока намотана на катушку, с которой она подается в горелку посредством разматывающего агрегата. Электрод одновременно служит для подачи электрического тока и является присадочным металлом, как при сварке дугой с обмазанным электродом. Однако расплав металла хорошо виден, так как не образуется шлак, который далее нет необходимости скалывать.

Чтобы использовать этот вид сварки для сваривания часто свариваемых металлов, таких как стали, нужен более дешевый нейтральный газ. Одно из решений — применение смесей газов. Такой процесс сварки применяют в автоматическом исполнении, когда перемещение горелки (при необходимости и детали), размотка электродной проволоки, подача газа и другие разнообразные параметры заранее запрограммированы и выполняются без участия сварщика.

Основными неисправностями кузовов легковых автомобилей, поступающих в ремонт, являются трещины эксплуатационного характера, разрывы металла, перекосы различной сложности и, как правило, деформации, полученные в дорожно-транспортных происшествиях.

Любопытные цифры: объем кузовных работ при восстановлении аварийных автомобилей составляет 80-87% от общей трудоемкости ремонта, причем 25-30% этого объема приходится на сварочные работы.

Снизить трудоемкость сварочных работ позволяет внедрение в ремонтную технологию механизированного способа сварки.

При ремонте кузовов в качестве защитного газа исполь-зуют углекислый газ (С02). А поскольку он не является ней-тральным, то в целях уменьшения окислительного действия свободного кислорода применяют электродную проволоку с повышенным содержанием раскисляющих примесей (марган-ца, кремния). При этом получается беспористый шов с хорошими механическими свойствами.

Сварку производят при питании электрической дуги постоянным током обратной полярности. Источниками питания служат преобразователи постоянного тока с жесткой характеристикой типа ПСГ-350, ПСГ-500 или сварочные выпрямители с жесткими характеристиками типа ВС-300, ВДГ-301, ВДГ-302, ВСЖ-303 и др.

Процесс сварки листового материала можно выполнять во всех пространственных положениях, что является важным преимуществом при восстановлении кузова легкового автомобиля, имеющего сложные пространственные конструкцию и формы.