Автомобилестроение

Автомобильные кузова

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Глава 1. ВИДЫ ИЗНОСОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ КУЗОВА

Основные причины износов и повреждений кузовов

Износ и повреждения кузовов могут быть вызваны различными причинами. В зависимости от причины возникновения неисправности делятся на эксплуатационные, конструктивные, технологические и возникающие из-за неправильного хранения и ухода за кузовом.

В процессе эксплуатации элементы и узлы кузова испытывают динамические нагрузки напряжениям от изгиба в вертикальной плоскости и скручивания, нагрузки от собственной массы, массы груза и пассажиров. Износу кузова и его узлов способствуют также значительные напряжения, которые возникают в результате колебания кузова не только при движении его по неровностям и возможных толчков и ударов при наезде на эти неровности, но и вследствие работы двигателя и погрешностей в балансировке вращающихся узлов шасси автомобиля (в особенности карданных валов), а также в результате смещения центра тяжести в продольном и поперечном направлениях.

Нагрузки могут быть восприняты кузовом полностью, если автомобиль не имеет рамы шасси, или частично при установке кузова на раму.

Исследования показали, что переменные по величине напряжения действуют на элементы кузова в процессе эксплуатации автомобиля. Эти напряжения вызывают накопление усталости и приводят к усталостным разрушениям. Усталостные разрушения начинаются в районе накопления напряжений.

В кузовах автомобилей, поступающих в капитальный ремонт, встречаются две основные группы повреждений и неисправностей:

повреждения, появляющиеся в результате нарастания изменений в состоянии кузова. К ним относится естественный износ, возникающий в процессе нормальной технической эксплуатации автомобиля, вследствие постоянного или периодического воздействия на кузов таких факторов, как коррозия, трение, загнивание деревянных деталей, упругие  и пластические деформации  и др;

неисправности, появление которых связано с действием человека и являются следствием конструктивных недоработок, заводских недоделок, нарушения норм ухода за кузовом и правил технической эксплуатации   (в том числе и  аварийные), некачественного ремонта кузовов.

Кроме нормального физического износа, при эксплуатации автомобиля в тяжелых условиях или в результате нарушения норм ухода и профилактики может возникнуть ускоренный износ, а также разрушение отдельных частей кузова.

Характерными видами износа и повреждений кузова в процессе эксплуатации автомобиля являются коррозия металла, возникающая на поверхности корпуса под действием химических или электромеханических воздействий; нарушение плотности заклепочных и сварных соединений, трещины и разрывы; деформация (вмятины, перекосы, прогибы, коробление, выпучины).

Коррозия — основной вид износа металлического корпуса кузова. В металлических деталях кузова чаще всего встречается электрохимический тип коррозии, при котором происходит взаимодействие металла с раствором электролита, адсорбируемого из воздуха, и которая появляется в результате как прямого попадания влаги на незащищенные металлические поверхности кузова, так и в результате образования конденсата в его межобшивочном пространстве (между внутренними и наружными панелями дверей, бортов, крыши и т.д.). Особенно сильно развивается коррозия в местах, труднодоступных для осмотра и очистки в небольших зазорах, а также в отбортовках и загибах кромок, где периодически попадающая в них влага может сохраняться длительное  время.

Так, в колесных нишах может собираться грязь, соль и влага, стимулирующие процесс развития коррозии; днище кузова недостаточно стойко к воздействию факторов, возбуждающих коррозию. На скорость коррозии большое влияние оказывает состав атмосферы, ее загрязненность различными примесями {выбросами промышленных предприятий, такими, как двуокись серы, образующаяся в результате сжигания топлива; хлористый аммоний, попадающий в атмосферу вследствие испарения морей и океанов; твердые частицы в виде пыли), а также температура окружающей среды и др. Твердые частицы, содержащиеся в атмосфере или попадающие на поверхность кузова с полотна дороги, вызывают также абразивный износ металлической поверхности кузова. С повышением температуры скорость коррозии возрастает {в особенности при наличии в атмосфере агрессивных примесей   и содержания влаги).

Зимние покрытия дорог солью для удаления снега и льда, а также работа автомобиля на морских побережьях приводят к увеличению коррозии автомобиля.

Коррозионные разрушения в кузове встречаются также в результате контакта стальных деталей с деталями, изготовленными из некоторых других материалов (дюралюминия, каучуков, содержащих сернистые соединения, пластмассовыми на основе фенольных смол и другими, а также в результате контакта металла с деталями, изготовленными  из очень влажного пиломатериала, содержащего заметное количество органических кислот   (муравьиную и др.).

Так, исследования показали, что при контакте стали с полиизобутиленом скорость коррозии металла в сутки составляет 20 мг/м2, а при контакте этой же стали с силиконовым каучуком — 321 мг/м2 в сутки. Этот вид коррозии наблюдается в местах постановки различных резиновых уплотнителей, в местах прилегания к кузову хромированных декоративных деталей (ободков фар и т. д.).

К появлению коррозии на поверхности деталей кузова приводит также контактное трение, имеющее место при одновременном воздействии коррозионной среды и трения, при колебательном перемещении двух поверхностей металла относительно друг друга в коррозионной среде. Этим видом коррозии подвержены двери по периметру, крылья в местах присоединения их к корпусу болтами   и другие металлические части кузова.

При окраске автомобилей может иметь место загрязнение тщательно подготовленных к окраске поверхностей кузова влажными руками и загрязненным воздухом. Это при недостаточно качественном покрытии также приводит к коррозии кузова.

Процесс коррозии кузовов происходит либо равномерно на значительной площади (поверхностная коррозия), либо разъедание идет в толщу металла, образуя глубокие местные разрушения - раковины, пятна в отдельных точках поверхности металла (точечная коррозия).

Сплошная коррозия менее опасна, чем местная, которая приводит к разрушению металлических частей кузова, утрате ими прочности к резкому снижению предела коррозионной усталости и к коррозионной хрупкости, характерной для облицовки кузова.

В зависимости от условий работы, способствующих возникновению коррозии, детали и узлы кузова могут быть подразделены на имеющие открытые поверхности, обращенные к полотну дороги (низ пола, крылья, арки колеса, пороги дверей, низ облицовки радиатора), на имеющие поверхности, которые находятся в пределах объема кузова (каркас, багажник, верх пола), и на имеющие поверхности, которые образуют закрытый изолированный объем (скрытые части каркаса, низ наружной облицовки дверей и др.).

Трещины корпуса возникают при ударе вследствие нарушения технологии обработки металла корпуса (ударная многократная обработка стали в холодном состоянии), плохого качества сборки при изготовлении или ремонте кузова (значительные механические усилия при соединении деталей), в результате применения низкого качества стали, влияния усталости металла и коррозии с последующей механической нагрузкой, дефектов сборки узлов и деталей, а также недостаточно прочной конструкции узла. Трещины могут образовываться в любой части или детали металлического корпуса, но наиболее часто—в местах, подверженных вибрации.

Разрушения сварных соединений в узлах, детали которых соединены точечной сваркой, а также в сплошных сварных швах кузова могут произойти из-за некачественной сварки или воздействия коррозии и внешних сил: вибрации корпуса под действием динамических нагрузок, неравномерного распределения грузов при погрузке и выгрузке кузовов.

Износ в результате трения встречается в деталях арматуры, осях и отверстиях петель, обивке, в отверстиях заклепочных и болтовых соединений.

Вмятины и выпучины в панелях, а также прогибы и перекосы в кузове появляются вследствие остаточной деформации при ударе или некачественно выполненных работ (сборки, ремонта и т. п.)

Концентрация напряжений в соединениях отдельных элементов , корпуса в проемах для дверей, окон, а также на стыках элементов большой и малой жесткости может служить причиной разрушения деталей, если они не усилены.

В конструкциях кузовов обычно предусматриваются необходимые жесткие связи, усиления отдельных участков дополнительными деталями, выдавливанием ребер жесткости. Однако в процессе длительной эксплуатации кузова и в процессе его ремонта могут выявиться отдельные слабые звенья в корпусе кузова, которые требуют усиления или изменения конструкции узлов во избежание появления вторичных поломок.

Так, когда у автобуса ЛАЗ-695 была увеличена жесткость крыши и вследствие этого уменьшился угол закручивания, начались поломки шпангоутов. Поломки прекратились после возвращения к прежней конструкции крыши. Таким образом конструктивные дефекты возникают как следствие несовершенства конструкции кузова и оперения. К таким дефектам можно отнести: недостаточно жесткое крепление деталей между собой и с каркасом кузова; неправильно выбранный материал; недостаточную герметичность в соединениях, в которые не допускается проникновение влаги (оконной рамы двери, в соединениях между ободком передней фары и крыльями и др.); наличие «карманов» от-бортовок, допускающих накопление влаги и грязи; недостаточно жесткие кромки деталей (например, крыльев).

Технологические дефекты возникают как следствие нарушения принятой технологии изготовления или ремонта кузова К числу наиболее часто встречающихся технологических дефектов кузовов относятся некачественная сварка, нарушение качества исходного материала, некачественное выполнение отдельных операций при изготовлении и ремонте деталей (правки неровностей в панелях кузова, сборки после ремонта и др.).

В зависимости от характера повреждения и от того, как часто оно встречается, принимается решение о целесообразности заранее изготавливать ремонтную деталь (ДР) и способы ее изготовления.