Газовая и дуговая сварка, точечная, плазменная и лазерная сварка


Книги по ремонту автомобилей в электронном виде

Одним из самых распространенных способов образования неразъемных соединений является сварка. Потребность в таких соединениях чаще возникает при кузовном ремонте автомобилей. Основными неисправностями кузовов, поступающих в ремонт, являются трещины эксплуатационного характера, разрывы металла, перекосы различной сложности и другие значительные деформации, полученные при ДТП.

Газовая и дуговая сварка, схема установки для сварки в среде защитных газов, контактно-точечная, плазменная и лазерная сварка при ремонте кузова автомобиля.

Объем сварочных работ составляет 25-30% от трудоемкости кузовных работ. По обобщенным данным различных источников, при кузовном ремонте:

— На долю газовой сварки приходится 3,6 %.


— Ручной дуговой — 3,4 %.


— Полуавтоматической дуговой в среде защитного (углекислого) газа — 75,3 %.


— Контактной — 89,6 %.


— Пайки — 13,2 %.

Таким образом, большую часть авторемонтных потребностей могут обеспечить два метода сварки — полуавтоматическая дуговая сварка в среде защитного газа и контактная сварка. В том числе, электрозаклепками. В последнее время начинает применяться плазменная и лазерная сварка. Все эти методы по ряду параметров подходят для качественного соединения в условиях авторемонтного производства низкоуглеродистых сталей, используемых в автомобилестроении.

Полуавтоматическая дуговая сварка в среде защитного газа как более универсальная почти вытеснила из области авторемонта ручную дуговую и газовую сварку. Для ее реализации применяются сварочные полуавтоматы. Специфическая контактная сварка используется главным образом при кузовном ремонте в силу простоты, высокой производительности и отсутствия расходных материалов.

Основным недостатком ее является неудобство использования в труднодоступных местах кузова. Контактная сварка производится с использованием аппаратов контактной сварки и споттеров. При изготовлении кузовов автомобилей предпочтение отдается электроконтактной точечной сварке (около 80%) как самой производительной для деталей из тонколистовой малоуглеродистой стали. 15 % кузовных деталей соединяются точечной и шовной сваркой в среде защитного газа и около 5 % — газовой сваркой и твердой пайкой.

Что такое сварка деталей при ремонте.

Сварка — технологический процесс получения неразъемного соединения за счет создания межатомных и межмолекулярных связей на поверхностях соединяемых деталей. Нагрев является настолько характерным процессом, сопровождающим сварку, что в обычном представлении сварка неотделима от нагрева и является типичным видом теплового воздействия на металл соединяемых деталей.

Различные методы сварки отличаются друг от друга только способом внесения энергии для нагрева свариваемых деталей. По этому признаку различают сварку:

— Электрическую (все виды дуговой, электрошлаковая и контактная).


— Химическую (газовая).


— Механическую (холодная и сварка трением).

Качество сварки оценивается по соответствию шва реальным условиям эксплуатации изделия. Например, качество сварки соединений, работающих под нагрузкой, оценивается по прочностным показателям шва и околошовной зоны, наличию посторонних включений и т. п. Рассмотрим основные разновидности сварки, применяемой в авторемонтном производстве.

Газовая сварка.

Это сварка плавлением, при которой зона сварки нагревается высокотемпературным газовым пламенем, получаемым от сгорания горючего газа (ацетилена, пропана) в атмосфере технически чистого кислорода. Для сварки чаще всего используются наиболее безопасные газосварочные горелки инжекторного типа. В качестве горючего газа повсеместно используется ацетилен. Его температура сгорания в кислороде, достаточная для качественной сварки, выше температуры сгорания других газов.

К достоинствам газовой сварки относится тот факт, что горящая смесь не только является источником тепла в зоне сварки, но и образует газовую подушку. Защищающую сварочную ванну от внешнего воздействия. Недостаток — медленный прогрев зоны сварки. При этом разогревается большой объем металла, прилегающего к сварочной ванне. Это ведет к изменению его структуры, а в ряде случаев вызывает деформацию и коробление свариваемых деталей.

Это обстоятельство ограничивает выбор формы сварного соединения. Как правило, газовая сварка используется только для получения стыковых соединений, так как качественное соединение деталей внахлест получить очень трудно.

Дуговая сварка.

Это наиболее важная разновидность сварки, при которой источником теплоты является электрическая дуга. Нагрев зоны сварки происходит за счет того, что ионизированные, положительно заряженные частицы газа бомбардируют отрицательно заряженный электрод. Механическая энергия преобразуется в тепловую.

При очень высокой плотности тока в зоне сварки (несколько тысяч ампер на один квадратный сантиметр), выделяющееся тепло позволяет разогреть металл до очень высокой температуры. В середине сварочной дуги образуется столб ослепительно белого пламени. Его электропроводность приближается к электропроводности металлов, а температура достигает 6 000-7 000 градусов.

Ручная дуговая сварка выполняется электродом с обмазкой. Дуга горит между стержнем электрода и металлом детали. В соответствии с полярностью на рисунке показано прямое включение. Когда направление движения электронов совпадает с направлением стекания капель металла. Температура электрода (катода) и анода составляет соответственно 2 400 и


2 600 градусов.

Схема ручной дуговой сварки.

Вместе со стержнем плавится и обмазка электрода, образуя защитную газовую среду вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности ванны жидкого металла. Шлаковая ванна и ванна жидкого металла образуют общую сварочную ванну. По мере продвижения дуги сварочная ванна затвердевает, образуя сварной шов и твердую шлаковую корку.

Основой качественного процесса сварки является стабильная дуга, которая в первую очередь зависит от мощности сварочного трансформатора, следовательно, от силы тока при сварке. Недостаточная сила тока в дуге ведет к неустойчивости процесса сварки. Поэтому сварочное оборудование должно обеспечивать возможность плавного или ступенчатого регулирования сварочного тока.

Это надо для выбора оптимального режима работы в зависимости от толщины и типа соединяемых материалов. Для стабилизации дуги при сварке переменным током, когда в течение одного периода напряжение дважды становится меньше, в обмазку электродов добавляют стабилизаторы дуги.

Дуговая сварка в среде защитных газов.

В отличие от газовой сварки, она не снижает прочность и коррозионную стойкость тонких листов металла. Полученный сварной шов не нуждается в очистке от флюса и окалины, как при ручной дуговой сварке. Для защиты зоны сварки обычно применяются аргон, гелий, углекислый газ или смесь этих газов с кислородом.

Принципиальная схема установки для сварки в среде защитных газов.

Омедненная сварочная проволока 5 (плавящийся электрод), намотанная на кассету 4, подается роликовым механизмом 3 в зону сварки 2. Дуга 9 зажигается между деталью 1 и сварочной проволокой. Постоянное напряжение сварки и высокочастотное импульсное напряжение зажигания дуги обеспечиваются источником питания 8. Напряжение передается на сварочную проволоку через контактный мундштук 6.

Углекислый газ из баллона через редуктор подается в зону сварки по патрубку 7. При сварке в среде аргона применяется установка схема которой аналогична, но может отличаться применением неплавящегося электрода 5 и подачей в зону сварки присадочной проволоки 10.

Наиболее распространенная сварка в среде углекислого газа проводится на постоянном токе прямой полярности. Под действием высокой температуры дуги углекислый газ разлагается. Поэтому электродная проволока должна содержать элементы-раскислители. Сварка ведется на токах повышенной плотности (80-100 А/мм2). При сварке наблюдается крупнокапельный перенос металла и значительное разбрызгивание, которое можно уменьшить, применяя смесь углекислого газа (80 %) и кислорода (20 %).

Контактно-точечная сварка.

Это процесс образованию неразъемного соединения в результате нагрева металла проходящим электрическим током и пластической деформации зоны соединения за счет сжатия. Точечная сварка как разновидность контактной сварки позволяет соединять листовые и иные детали внахлест. В этом случае детали соединяются по отдельным участкам касания, называемым точками.

Схемы наиболее распространенной контактно-точечной сварки.

Детали устанавливаются между электродами сварочных клещей, сжимаются и подается ток. Прогрев осуществляется до появления жидкой точки 2 между контактными поверхностями, после чего производится проковка.

Схема одновременной односторонней точечной сварки в двух точках представлена на рисунке выше. В этом случае детали устанавливаются на медную плиту и прижимаются электродами, расположенными с одной стороны деталей. Процесс сварки идет в три этапа:

— Предварительный прижим деталей.


— Прогрев зоны сварки.


— Проковка (прижим деталей и выдержка).

Точечная сварка не позволяет получить непрерывный шов. Минимальное расстояние между сварными точками должно быть более 10 суммарных толщин свариваемых листов. В противном случае произойдет шунтирование, т. е. ток пойдет через ранее полученную сварную точку.

Точечная сварка при кузовном ремонте имеет следующие достоинства:

— Полное отсутствие расходных материалов.


— Незначительный разогрев металла, прилегающего к зоне сварки.


— Минимум разборочных работ, связанных с демонтажем деталей обшивки.


— Минимум затрат на последующую зачистку и антикоррозионную обработку сварного шва.

Контактная сварка имеет следующие особенности:

— Химический состав зоны соединения остается практически неизменным.


— Правильное регулирование усилия сжатия позволяет избегать появления усадочных дефектов при кристаллизации.


— Высокое давление и деформация деталей в зоне сварки способствуют разрушению и удалению окисных пленок.


— Контактной точечной сваркой хорошо свариваются только однородные металлы.

Плазменная сварка.

Плазменная сварка имеет широкие технологические возможности и отличается компактностью оборудования. Под плазмой принято понимать ионизированные газы, состоящие из ионов и электронов. Типичное плазменное состояние вещества имеет место в электрическом газовом разряде, получаемом в специальных устройствах — плазматронах.

Принцип работы плазматрона коротко можно описать следующим образом. В узком канале устройства зажигается электрическая дуга, а рабочий газ продувается через этот канал и интенсивно охлаждает дугу. При этом газ ионизируется, температура его достигает 4 000-6 000 градусов. Выходящий из плазменной горелки ионизированный газ является источником тепловой энергии для плавления свариваемых материалов.

В роли плазмообразующего газа обычно выступают азот, аргон, водород, водяной пар, а иногда и просто воздух. В некоторых случаях электрическая дуга плазматрона зажигается между его электродом и свариваемым металлом. Такой способ плазменной сварки схож со способом аргонодуговой сварки неплавящимся электродом.

Основное преимущество плазменной сварки — возможность локализации тепла в очень узкой зоне, что уменьшает термическое воздействие на свариваемое изделие и улучшает качество сварного соединения.

Лазерная сварка.

Это сварка плавлением, при которой для нагрева используется энергия излучения лазера. Лазерный луч представляет собой сфокусированный световой луч с очень высокой энергией. При взаимодействии с поверхностью свариваемых материалов энергия света преобразуется в тепло, необходимое для плавления соединяемых деталей. Основные достоинства лазерной сварки те же, что и плазменной.

По материалам книги «Технологические процессы ремонта автомобилей».


Виноградов В. М.


Книги по ремонту автомобилей в электронном виде