Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

Автомобили

Ремонт легковых автомобилей


Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Дуговая сварка

 

 

При дуговой сварке металл плавится под действием теплоты сварочной дуги. Расплавленный металл переносится с электрода в сварочную ванну каплями со скоростью 20...30 капель в секунду. С конца расплавленного электрода попадает в ванну 90... 95 % металла, остальное испаряется и разбрызгивается.

Источник дуговой сварки должен обеспечить легкое зажигание дуги и постоянное ее горение. Для этого нужно напряжение 25...40 В. Напряжение связано с длиной дуги. Источник тока дуговой сварки работает в трех режимах: на холостом ходу (цепь тока разорвана), на рабочем режиме, когда сила сварочного тока может быть разной величины, и на режиме короткого замыкания. При укорачивании дуги напряжение .должно снижаться, а при коротком замыкании доходить почти до нуля. В случае увеличения силы тока напряжение должно уменьшаться. Этим требованиям отвечает источник тока с падающей характеристикой.

Для дуговой сварки применяют переменный или постоянный ток. Более экономично варить переменным током. Дуга постоянного тока более стабильна и позволяет в зависимости от подключения варить прямой или обратной полярностью. Анод нагревается больше ( 121). Толстый металл сваривают током прямой полярности: деталь соединяется с «плюсом». Тонкий металл или чугун варят током обратной полярности: деталь соединяется с «минусом».

Свариваемые детали очищают и обезжиривают. Деформированные детали выправляют. При восстановлении резьбы изношенную   резьбу   предварительно   срезают.   Остающиеся   отверстия затыкают асбестовыми или медными пробками. От сварочных брызг поверхности защищают листовым асбестом. Поверхность очищают на ширине 15...20 мм от шва и при толщине металла более 5 мм кромки разделывают V-образно. Концы трещины рекомендуется засверлить, чтобы избежать ее увеличения.

Сварочный электрод состоит из плавящейся проволоки и ее покрытия. Химический состав электродной проволоки должен быть сходен с материалом свариваемого металла. Промышленно производятся электродные проволоки различного состава, марки которых приводятся в справочниках. Так, например, по стандарту для стали имеется 75 марок сварочной и 30 марок наплавочной проволоки, 14 марок алюминиевой проволоки. При ремонте автомобилей чаще всего применяют сварочные проволоки Св-08, Св-08ГА, Св-10Г2 и др. Число выражает среднее содержание углерода в сотых долях процента. У легированной проволоки за числом следует буква, обозначающая легирующий элемент.

Покрытия электродов бывают тонкие и толстые. Тонкое покрытие (0,10...0,25 мм) состоит обычно из 80 % мела и 20 % жидкого стекла. Оно предназначено для ионизации воздуха, чтобы дуга горела стабильно. Обычно применяют электроды с толстым покрытием (0,5...1,5 мм), так как они образуют более качественный шов. В состав покрытия входят следующие вещества:

связывающие (обычно жидкое стекло), которые связывают компоненты между собой и с проволокой;

ионизирующие (мел, мрамор и др.), которые стабилизируют горение дуги;

газообразующие (древесная мука, крахмал и др.), которые оттесняют воздух от сварочной ванны, препятствуя образованию окислов;

шлакообразующие (доломит, гранит, кварцевый песок и др.), которые расплавляясь, образуют на сварочной ванне слой шлака для защиты расплавленного металла от внешней среды;

раскисляющие (ферромарганец, ферросилиций и др.), которые восстанавливают возникающие окислы из расплавленного металла;

легирующие (феррохром, ферротитан и др.), которые улучшают качество шва.

 


В обозначении электродов имеется до 10 индексов и для расшифровки их нужны справочники. При выборе электрода исходят из химического состава материала свариваемой детали и требуемых механических свойств шва.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и расположения шва (горизонтальный, вертикальный, потолочный). По диаметру электрода регулируют силу сварочного тока. Ориентировочные параметры для горизонтальной сварки приведены в табл. 10. При вертикальном и потолочном шве уменьшают силу тока на 10...20 % и применяют электрод диаметром 4 мм.

После сварки сбивают шлаковую корку и проковывают шов, что уплотняет металл, уменьшает внутренние напряжения и облегчает дальнейшую обработку шва.

Сварка сталей. Многие детали автомобиля изготовляют из среднеуглеродистой или малолегированной стали и часто обрабатывают их термически. При сварке и наплавке этих сталей образуются окислы, выгорают легирующие элементы и меняется термообработка. Всего этого можно избежать подбором электродов и режима сварки.

Среднеуглеродистые и малолегированные стали сваривают электродами УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, ЦУ-1, К5 и др. При этом применяют .только постоянный ток обратной полярности. Любым током можно варить электродами К51, УП-1, УП-2 и К5А.

Для получения высококачественного шва и предупреждения возникновения трещин детали предварительно подогревают до температуры 200...350 °С. После сварки детали нагревают в печи до температуры 675...700 °С и дают остыть вместе с печью.

Вручную наплавляют электродами ОЗН-300, ОЗН-350, ОЗН-400 и НР-70 постоянным током обратной полярности и короткой дугой, что уменьшает выгорание легирующих элементов.

Большую твердость и износостойкость получают наплавкой электродами ЦС-1 (сормайт 1) и ЦС-2 (сормайт 2). В их составе есть железо, углерод, хром, никель, кремний и марганец. Наплавкой сормайтом 1 достигается твердость поверхности HRC 48..,54, а сормайтом 2 — HRC 56...60. Этими электродами наплавляют изношенные кулачки стальных распределительных валов, вилки включения коробки передач, сломанные зубья и т. п. Чтобы не нарушить термообработку, детали помещают в ванну с водой. Из воды выступает только наплавляемая часть. Наплавленный металл обрабатывают только абразивным инструментом, например, на заточном станке.

Сварка чугуна. Детали автомобиля могут быть изготовлены из серого и ковкого чугуна. Из серого чугуна отливают корпусные детали: блок цилиндров двигателя, картер коробки передач, картер сцепления и др. Из ковкого чугуна делают коробку дифференциала, ступицы колес, кронштейн рессор и др.

Сварка чугуна затруднена по'следующим причинам:

при сварке углерод выгорает, образуя много газов; охлаждаясь, газы остаются в шве, образуя пористый и, следовательно, неплотный и непрочный шов;      :

при быстром охлаждении расплавленного чугуна происходит его отбеливание. Белый чугун настолько тверд и хрупок, что режущим инструментом он не обрабатывается. Хрупкость способствует возникновению трещин;

при расплавлении чугуна возникают необратимые объемные изменения и разные части детали остывают с неодинаковой скоростью. Все это вызывает внутренние напряжения, что из-за малой пластичности чугуна является причиной появления трещин;

из расплавленного чугуна выгорает кремний, что способствует его отбеливанию. Окись кремния очень тугоплавка и остается в шве твердыми частичками;

из-за большой текучести расплавленного чугуна наклонные и вертикальные швы варить трудно, а потолочные швы вообще невозможно;

в стенки чугунных картерных деталей впитываются нефтепродукты, которые при нагреве образуют газы, увеличивающие пористость шва.

Несмотря на трудности, чугун можно варить как газовой, так и дуговой сваркой. Применяют сварку с предварительным подогревом (горячая сварка) или без подогрева (холодная сварка).

Перед горячей сваркой засверливают концы трещины, а кромки трещины разделывают. Деталь нагревают в печи до температуры 600...650 °С. Во время сварки деталь должна быть в таком положении, чтобы сварочная ванна была горизонтальна. Для замедления  остывания деталь закрывают  асбестом.  Если  температура

детали снизилась до 350 °С и сварка еще не закончена, то придется нагрев детали повторить.

При газовой сварке применяют нормальное пламя или с малым избытком ацетилена. Присадочным материалом могут быть старые, но хорошо очищенные чугунные поршневые кольца двигателя. Флюсом служат смеси:

50 % буры Na2B4O7, 47 % пищевой соды NaHCO.3 и 3 % кварцевого песка SiC>2;

56 % буры, 22 % пищевой соды и 22 % поташа КгССЬ.

Флюс вводят в сварочную ванну нагретым концом чугунного прутка.

Для горячей дуговой сварки чугуна применяют электроды ОМЧ-1, ВЧ-3, СТЧ-4, ЭПЧ и ЭЧ-1. Сварку ведут переменным током или постоянным током прямой полярности.

Массивные детали нагревают после сварки до температуры 600...650 °С и затем охлаждают вместе с печью. Это уменьшает внутренние напряжения. Горячая сварка для чугунных деталей сложной конфигурации непригодна, так как при нагреве и охлаждении детали деформируются. Например, ось постелей коренных подшипников блока цилиндров двигателя может так искривиться, что уложенный туда коленчатый вал заклинит.

Холодная сварка чугуна производится дуговой сваркой. Применяют электроды из меди и никеля и их сплавов. Если после сварки не требуется механическая обработка шва, то применяют электроды 034-1 и СТЧ-3. При применении электродов из никелевого сплава МНЧ-1 и АНЧ-1 возможна дальнейшая механическая обработка шва. Сварочный ток постоянный обратной полярности силой 120... 150 А. Шов проваривают короткими отрезками длиной 20...50 мм, давая детали остыть после каждого отрезка. Шов проковывают в горячем состоянии.

При сварке ковкого чугуна опасность его отбеливания еще выше, чем при сварке серого чугуна. Поэтому его надо сваривать при температуре ниже 950 °С, что исключает распад углерода отжига.

Наилучшие результаты сварки серого и ковкого чугуна дает разработанная на основе никеля электродная проволока ПАНЧ-11 и ПАНЧ-12 диаметром 1,2 мм. Сварочный ток 100... 140 А, напряжение дуги 14...18 В, сварочный полуавтомат марки А-547-У. Шов может быть обработан режущим инструментом.

Довольно хорошие результаты дает пайка чугуна. Особенно важно это тогда, когда нужна дальнейшая механическая обработка шва, а вышеприведенных электродов нет. В этом случае для пайки применяют припои ЛОК и ЛОМНА. Более подробно см. подразд. «Пайка».

Сварка алюминия. Многие детали автомобиля изготовлены из сплавов алюминия и кремния — силуминов. У блоков цилиндров двигателя, головок блока, картеров сцепления, корпусов водяных насосов и др. встречаются дефекты, которые устраняются сваркой.

Сварка алюминия и его сплавов затруднена по следующим причинам:

алюминий очень интенсивно реагирует с кислородом и поэтому его поверхность всегда покрыта окисью. Температура плавления окиси 2050 °С, а алюминия 650 °С (силумина АЛ-4 — даже 530 °С). Следовательно, окись остается нерасплавленной, твердой. Так как окись алюминия тяжелее, то она остается во шве или даже опускается на дно сварочной ванны. Все это ослабляет шов. Из-за невозможности восстановления окиси применяют растворяющие флюсы, в которых окись поднимается на поверхность сварочной ванны;

расплавленный алюминий активно растворяет водород, что вызывает появление пористости шва. Источником водорода является влажность. Для исключения этого перед сваркой прогревают деталь и флюс;

алюминий имеет большой коэффициент линейного расширения и значительное уменьшение объема при остывании расплавленного металла. В результате возникающих внутренних напряжений могут появиться деформации детали или даже трещины;

алюминий очень хорошо проводит теплоту, поэтому она интенсивно распространяется от сварочной ванны по детали. Следовательно, источник теплоты при сварке должен обладать достаточной мощностью или детали перед сваркой должны быть предварительно подогреты;

расплавленный алюминий очень текуч. Это усложняет сварку наклонных швов;

при нагревании цвет алюминия не меняется, поэтому есть опасность перегрева детали. Например, при неумелой сварке трещины в рубашке охлаждения двигателя стенка может из-за перегрева совсем провалиться.

Перед сваркой детали обезжиривают. Пленку окиси удаляют стальной щеткой или химически. В зависимости от толщины деталь предварительно подогревают до температуры 180...300 °С. Если толщина стенки менее 3 мм, то подогрев не нужен.

Алюминий сваривают ацетилено-кислородной, дуговой и ар-гонно-дуговой сваркой.

Ацетилено-кислородная сварка малоэффективна, так как температура газового пламени сравнительно низкая и состав необходимых флюсов сложен. Мощность горелки должна быть 100 л/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Пламя должно быть нейтральным. Присадочный материал — прутки диаметром 6...8 мм того же состава, что и свариваемый металл. В состав флюса входит 28 % хлористого натрия, 50 % хлористого калия, 14 % хлористого лития и 8 % фтористого натрия. Для уменьшения внутренних напряжений, возникающих особенно в деталях сложной конфигурации, рекомендуется их нагревать до температуры 300 °С, а затем медленно охлаждать. Так как флюс по отношению к алюминию очень активен, то сначала очищают шов от шла-

питаемая током спираль сопротивления. Применяемый при сварке пищевой углекислый газ содержит довольно много влаги. Если она попадет в зону сварки, то разлагается на кислород и водород, ухудшающие качество сварочного шва. В осушителе газ проходит через силикагель SiO2, впитывающий влагу. Под рабочим давлением 0,05...0,25 МПа газ подается через шланг 5 в горелку 8.

При сварке в среде углекислого газа применяют постоянный ток обратной полярности (деталь соединяют с «минусом»). Источниками тока могут быть преобразователи ПСГ-350, ПСГ-500, выпрямители ВДГ-301, ВДГ-502, ВДГИ-301, ВД-502, селеновые выпрямители ВСГ-3 и др. Для уменьшения пульсации в цепь подключают дроссель 10. В чемоданчике 6 находится кассета с электродной проволокой и подающий механизм. Скорость подачи проволоки регулируется. На горелке 8 имеется выключатель 7, которым сварщик подключает агрегат в работу.

Для полуавтоматической сварки в среде углекислого газа выпускается оборудование А-537, А-537У, А-547Р, А-825М, А-1230М и др. На пульте управления 4 регулируют напряжение выпрямителя 12 и силу сварочного тока.

При нажатии на выключатель запускается подающий механизм и включается сварочный ток. Углекислый газ действует в сварочной зоне двояко. С одной стороны, газ защищает расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха, с другой стороны, под действием высокой температуры сварочной зоны газ разлагается на окись углерода (угарный газ) и кислород, которые окисляют металл. Для компенсации окислительного воздействия газа применяют электродные проволоки, содержащие кремний и марганец: Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-10ГС и Св-12ГС. Для защиты от ржавчины электродную проволоку омедняют. В случае надобности электродную проволоку непосредственно перед сваркой очищают от окалины, ржавчины и масла до металлического блеска.

Скорость подачи электродной проволоки устанавливают такой, чтобы при выбранной силе сварочного тока дуга горела постоянно. Устойчивую дугу обеспечивает, более низкое напряжение. Длину дуги выдерживают в пределах 1,5...4 мм. При большей длине дуги увеличивается окисление и разбрызгивание металла.

Детали перед сваркой особой подготовки не требуют. Только надо обеспечить, чтобы зазор между деталями не превышал 0,5 мм. Поэтому детали фиксируют короткими швами через 60...70 мм.

Перед началом сварки ждут 20...30 с, чтобы воздух вышел из шланга. Швы накладывают послойно слева направо или к себе. В этом случае место сварки хорошо просматривается. Вертикальные швы ведут сверху вниз. В случае стыковых швов угол наклона горелки по отношению к вертикали 5...15°С ( 124), при угловых швах 30...45 °С ( 125). После сварки швы проковывают для их уплотнения и выравнивания.

При сварке стального листа толщиной 0,8...1,0 мм агрегатом А-547У рекомендуется такой режим сварки: диаметр электродной проволоки 0,7 мм, сила тока 100 А, напряжение 18 В, расстояние мундштука от детали 8...10 мм, наклон электрода до 18 °, расход углекислого газа 6...8 л/мин.

По сравнению с ацетилено-кислородной сваркой полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа имеет существенные преимущества:

зона термического влияния очень узкая, вследствие чего деталь деформируется мало или деформации вовсе нет;

окрасочное покрытие выгорает тонкой полосой, что уменьшает объем подготовительных, рихтовочных и отделочных работ;

вследствие большой скорости расплавления электродной проволоки производительность в 2...3 раза выше;

качество сварочного шва (прочность, ударная вязкость) лучше;

свариваемые поверхности не требуют предварительно очень точной подгонки;

качественный шов получается и в том случае, если толщины стенок свариваемых деталей существенно отличаются друг от друга;

способ сварки осваивается быстро;

углекислый  газ  менее дефицитен,  чем  кислород  и   ацетилен.

 

 «Ремонт легковых автомобилей»        Следующая страница >>>

 

Смотрите также:

 

Советы, ремонт автомобиля  Ремонт автомобиля  Ремонт автомобиля ГАЗ-24 «ВОЛГА»  Диагностирование электрооборудования автомобилей  Автомобиль за 100 лет  История автомобиля  Легковые автомобили История техники  Автомобиль МАЗ 5335 и его модификации  Строительные машины  Строительные машины и их эксплуатация