Неразъемные соединения в автомобилестроении – это соединения, разборка которых невозможна без повреждения самих деталей. К неразъемным соединениям относят заклепочные, сварные, клееные и паяные соединения. Кроме того, в эту группу относят соединения, полученные запрессовкой, заливкой, развальцовкой, кернением и сшиванием.

 

 

 

Сварка

 

Автомобильные узлы и детали могут соеди­няться многочисленными способами и, в том числе, различными видами сварки. Наиболее распространенные способы сварки — контактная сварка и сварка плавле­нием. На рис. «Классификация процессов электроконтактной сварки» показаны наиболее важные процессы контактной сварки, используемые в производстве (виды процессов и обозначе­ния см. в DIN 1910, Часть 100).

 

 

 

 

 

Электроконтактная сварка в автомобилестроении

 

Точечная сварка в автомобилестроении

 

При выполнении точечной сварки (рис. а и b «Процессы электроконтактной сварки» ) электрический ток подается на опре­деленные места соединяемых частей, что обеспечивает местный нагрев и переводит материал в пластическое или расплавленное состояние; затем, при приложении давле­ния, эти части соединяются между собой. Электроды точечной сварки, проводящие электрический ток, также обеспечивают при­ложение силы сжатия соединяемых деталей. Количество тепла, требуемое для создания точки сварки, определяется в соответствии с уравнением:

Q = I²R t  (закон Джоуля)

Точное требуемое количество тепла является функцией интенсивности тока, электриче­ского сопротивления и времени. Для полу­чения хорошего сварочного соединения и требуемого диаметра сварных точек следует согласовать следующие параметры:

• Сварочный электрический ток I;
• Усилие, прикладываемое к электроду F;
• Время сварки t.

 

По способу подвода электрического тока раз­личают:

• Двустороннюю контактную точечную сварку (рис. а, «Процессы электроконтактной сварки» );
• Одностороннюю контактную точечную сварку (рис. Ь, «Процессы электроконтактной сварки» ).

 

Электрод для выполнения точечной электро­контактной сварки выбирается с учетом его формы, наружного диаметра и диаметра сварочной точки. Поскольку соединяемые детали должны быть, насколько возможно, очищены от окалины, оксидов, краски, смазки и масла, при необходимости они пе­ред сваркой подвергаются соответствующей поверхностной обработке.

 

 

Области применения:

• Соединение листовых деталей толщиной до 3 мм — внахлестку или в виде привар­ного фланца;
• Соединение двух или более листовых дета­лей различной толщины и изготовленных из различных материалов;
• Точечная сварка в сочетании со склеива­нием.

 

Контактная рельефная сварка

 

Процесс (рис. с, «Процессы электроконтактной сварки» ), при котором электроды, имеющие большую поверхностную площадь, служат для подвода сварочного тока и при­ложения давления к соединяемым деталям. Выступы, имеющиеся на этих деталях, по­зволяют концентрировать электрический ток в местах сварки. Усилия, действующие в процессе сварки на соединяемые поверхно­сти через электрод, заставляют эти выступы частично или полностью сдавливаться. В результате обеспечивается постоянное и неразъемное соединение в контактной зоне вдоль сварного шва. В зависимости от вида выступов (скругленной, вытянутой или кольцевой формы) и силы тока можно про­изводить сварку одного или одновременно нескольких выступов.

Контактная рельефная сварка, таким образом, делится на:

• Сварку одного выступа;
• Сварку нескольких выступов.

 

Контактная рельефная сварка требует очень высоких сварочных токов в короткие отрезки времени.

Применяются:

• Соединение деталей различной толщины;
• Объединение нескольких сварочных опера­ций в один процесс.

 

Роликовая (шовная) сварка

 

В этом процессе (рис. d, «Процессы электроконтактной сварки» ) электроды, при­меняемые для точечной сварки, заменяются роликами. Контакт между роликовой парой и свариваемой деталью ограничивается очень небольшой поверхностью. Роликовый элек­трод обеспечивает подвод к свариваемым деталям электрического тока и оказывает давление на зону сварки; вращение ролика координируется с перемещением сваривае­мых деталей.

Применяются:

• Получение плотных сварных швов или швов в виде сварных точек (например, при сварке топливных баков).

 

Стыковая сварка плавлением

 

При стыковой сварке плавлением (рис. е, «Процессы электроконтактной сварки» ) торцевые поверхности свариваемых деталей прижимаются друг к другу с незначительной силой, а электрический ток, проходящий через них, обеспечивает местный нагрев и плавление этих поверхностей (высокая плотность тока) (подача тока через медные зажимы). Прикладываемое через электрод усилие вытесняет расплавленный металл из зоны сварки и позволяет формировать сты­ковой шов.

При этом торцевые поверхности свари­ваемых деталей должны быть параллельны друг другу и перпендикулярны к направлению действия усилия (по возможности). Поверхности не обязательно должны быть гладкими. Следует предусмотреть припуск по длине деталей для компенсации потерь металла при сварке.

В результате:

• Шов по своим характеристикам аналогичен шву при роликовой сварке.

 

Области применения:

• Стыковые соединения, например, ободов, звеньевых цепей;
• Процессы, применяемые в мастерских, на­пример, сварка полотен ленточных пил.

 

Шовная сварка встык

 

Для подачи сварочного тока к соединяемым деталям применяются медные зажимы (рис. f, «Процессы электроконтактной сварки» ). При достижении сварочной температуры подача электрического тока к деталям преры­вается. Сварка деталей осуществляется при поддержании постоянного давления (тре­буется соответствующая предварительная механическая обработка контактных поверх­ностей). В результате получается сварной шов без заусенцев. В этом процессе из зоны стыка не могут быть полностью удалены загрязняющие частицы.

Результат:

• Сварной шов с характерным выступающим валиком.

Области применения:

• Стыковые соединения, например, валов, осей.

 

Сварка плавлением

 

Термин «сварка плавлением» относится к процессу соединения деталей без приложе­ния давления, только нагревом и расплавле­нием металла в ограниченной зоне. Один из видов сварки плавлением — электродуговая сварка в среде защитного (инертного) газа. Электрическая дуга образуется между элек­тродом и свариваемыми деталями и служит источником теплоты. Слой инертного газа защищает зону расплава от воздействия ат­мосферы. В зависимости от типа применяе­мого электрода различают два вида сварки плавлением.

 

Сварка в среде защитного газа вольфрамо­вым электродом

 

В этом процессе электрическая дуга под­держивается между свариваемыми деталями и жестким неплавящимся вольфрамовым электродом. В качестве защитного газа при­меняются аргон или гелий. Присадочный ме­талл в виде прутка подается сбоку (рис. «Принцип сварки фольфрамовым элетродом в среде инертного газа» ).

 

Сварка в среде защитного газа плавящимся прутковым электродом

 

В этом процессе электрическая дуга образу­ется между плавящимся концом пруткового электрода (подаваемого в зону сварки) и свариваемыми деталями. Ток подается к прутковому электроду через токо-контактные наконечники в держателе сварочного электрода. В качестве защитных газов ис­пользуются аргон, гелий или их соединения. Дуговая сварка металлическим электродом в среде инертного газа (MIG) используется для сварки материалов, особенно чувствитель­ных к окислению, например, алюминиевых, магниевых, титановых и никелевых сплавов.

С другой стороны, при дуговой сварке ме­таллическим электродом в среде активного газа (MAG) используется активный газ (на­пример, СО₂ или смесь газов, содержащая СО₂, аргон и иногда кислород). MAG-сварка, среди прочего, применяется для сварки неле­гированных и низколегированных сталей. Ис­пользование инертных газов с небольшими добавками активных газов для сварки высо­колегированных сталей, например, нержаве­ющей стали, также относится к MAG-сварке.

 

Сварка лазерным лучом (лазерная сварка)

 

Лазерная сварка связана с использованием оптического квантового генератора в каче­стве источника энергии для расплавления металла в зоне сварки изделий рис. «Принцип лазерной сварки» . Монохрома­тическое лазерное излучение генерируется лазерным источником. Длина волны излуче­ния определяется соответствующим спосо­бом возбуждения. В промышленной практике применяются:

• Углекислые лазеры;
• Твердотельные лазеры (Nd:YAG);
• Новые разработки — полупроводниковые лазеры;
• Волоконные лазеры.

 

В зависимости от длины волны, для направ­ления луча от генератора к месту сварки тре­буются направляющие трубки с рефракцион­ными зеркалами (для углекислых лазеров) или волоконно-оптическими световодами (например, для твердотельных лазеров). Чтобы использовать энергию лазерного луча для сварки, необходимо сфокусировать его при помощи системы зеркал или линз. Это позволяет получить очень высокую плот­ность энергии в области сварочного шва, дающую эффект глубокого проплавления и в то же время позволяет получать узкие сварочные швы. В простейшем случае сварка производится без присадочного металла.

Для направления луча вдоль шва исполь­зуется подача изделия относительно фоку­сирующей оптики, перемещение оптики относительно изделия или комбинация обоих способов. Для перемещения фокусирующих оптических устройств особенно хорошо под­ходят системы с волоконно-оптическими све­товодами, например, для роботизированной сварки конструкций с трехмерной геометрией швов.

В случае удаленной сварки луч направля­ется на изделие с относительно большого расстояния (фокусирующая оптика имеет большое фокусное расстояние) посредством перемещения фокусирующего зеркала или линзы внутри фокусирующего оптического устройства.

Используя переключатели луча, можно ор­ганизовать работу нескольких рабочих стан­ций от одного лазерного генератора.

Области применения:

• Соединение внахлест стальных листов при изготовлении кузовов;
• Стыковая сварка нелегированных и низ­колегированных сталей в шасси и других узлах;
• Сварка компонентов систем выпуска от­работавших газов из высоколегированных сталей;
• Соединение деталей автомобильных си­дений;
• Сварка алюминиевых сплавов (с присадоч­ным металлом).

 

Другие сварочные процессы в автомобилестроении

 

В автомобильной промышленности также ис­пользуются следующие сварочные процессы:

• Электроннолучевая сварка;
• Сварка трением;
• Электродуговая сварка под давлением (приварка шпилек);
• Сварка накопленной энергией (импульсная контактная сварка).

 

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: