Особенности восстановления геометрических размеров кузова и рамы, применяемое в кузовном ремонте сварочное оборудование

1. Особенности восстановления геометрических размеров кузова и рамы

Обязательным этапом восстановления кузова или рамы автомобиля является измерение его геометрических размеров. Осуществляется с помощью различных измерительных систем, которые подразделяются на механические, шаблонные и электронные.

Механические измерительные системы отличаются простотой устройства и дешевизной. Применение таких систем требует достаточно высокой квалификации оператора. К ним относятся измерительные (телескопические) линейки, линейки на стойках и направляющих, а также обычная рулетка.

Шаблонные измерительные системы. Основное преимущество шаблонных измерительных систем - в скорости установки и измерения, высокой точности измерения, не требуется высокой квалификации оператора. Однако, классические шаблонные системы имеют значительные ограничения - они не универсальны в применении и рассчитаны на измерение определенных марок и моделей автомобилей. В основном их применяют на официальных дилерских сервисных центрах, имеющих узкую специализацию по маркам. Частично нивелируют этот недостаток универсальные шаблонные системы, которые имеют в комплекте суппорты, позволяющие в достаточном диапазоне изменять положение измерительных вершин. Но это, в свою очередь, влияет на скорость установки и стоимость комплекта.

Электронные измерительные системы. Являются наиболее точными и производительными, в то же время не требующими высокой квалификации персонала системами. Электронные системы позволяют значительно снизить влияние человеческого фактора на процесс измерения геометрии кузова. Подразделяются на контактные, лазерные и оптические.

В качестве примера рассмотрим особенности механической измерительной системы Autorobot (Финляндия). Система представляет собой сборную конструкцию, состоящую из направляющих рельс и измерительной арки, к которым закрепляются измерительные мостики и линейки с комплектом наконечников различной формы (рис. 1).

Рис. 1 Общий вид механической измерительной системы Autorobot

Механическая измерительная система Autorobot может устанавливаться непосредственно на стапель и позволяет провести точное измерение геометрии как нижней, так и верхней части автомобиля. Последовательность измерения и пространственное положение точек замеров на кузове (раме) указываются в карточках замеров, составленных для большинства выпускаемых моделей автомобилей. Также в карте указано, какие измерительные насадки и наконечники применяются для измерения различных точек.

Пример различных вариантов установки при измерении передней части легкового автомобиля показан на  рис. 2.

Рис. 2.   Измерение геометрии кузова

с помощью механической измерительной системы Autorobot

Электронные линейки сочетают преимущества механических и электронных измерительных систем. На рис.3 показана линейка Autorobot EzCalipre и примеры применения. Электронная линейка позволяет проводить 3D-измерения - информация с датчиков длины и наклона линейки передаётся в установленную в компьютере измерительную программу беспроводным способом, посредством соединения WLAN (Беспроводная локальная сеть). Быстрое прямое соединение упрощает работу и исключает ошибки, возникающие от ручного ввода данных. Результаты замеров сразу видны на мониторе компьютера и на дисплее линейки EzCalipre. Линейка поставляется в комплекте с электронной базой данных.

Рис.3.  Электронная измерительная линейка Autorobot EzCalipre и примеры ее применения

В качестве примера электронной системы рассмотрим особенности лазерного измерительного стенда «Genesis» (Франция). Эта система имеет ПЭВМ, лазерные сканеры, отражатели с набором крепежных элементов. Сканер, снабженный четырьмя лазерами, подводится под любое место кузова автомобиля, причем высокая точность при монтаже излучателя и отражателей не требуется. Затем в соответствии с рекомендациями программы ПЭВМ, оператором стенда подбираются и устанавливаются крепежные элементы и с ними зеркала.

При работе сканера перемещающийся в горизонтальной плоскости луч, отражаясь от зеркал, поступает в приемник. Углы излучения и приема фиксируются сканером, и при этом ПЭВМ рассчитывает горизонтальные проекции положения контрольных точек кузова или рамы. Каждое зеркало имеет свой штрих-код (набор вертикальных черных полос) позволяющий его идентифицировать. При этом имеется возможность визуального контроля как имеющихся дефектов геометрических параметров кузова или рамы, так и процесса их восстановления. 

Возможные искажения геометрической формы кузова или рамы АТС выявляются и устраняются с помощью различных стендов. На рис. 4 показан пример рихтовочного стенда для восстановления геометрических размеров кузова или рамы. Этот стенд представляет собою стапель, на котором при помощи соответствующих зажимов, фиксирующихся за отбортовки порогов, закрепляется автомобиль. Стапели по своему типу и устройству подразделяются на рамные (классическая схема), платформенные и рельсовые (напольные системы). К стапелю закрепляется силовое устройство, обеспечивающее возможность сообщения усилия выправки элемента кузова в необходимом направлении. Силовые устройства в свою очередь подразделяются на рычажные (основное применение в рамных стапелях), башенного типа (платформенные стапели), векторные (рельсовые системы). Конструктивные варианты стапелей и их силовых устройств разнообразны, применение и выбор определенных моделей зависит от следующих факторов: весо-габаритные характеристики и тип кузова (несущий/рамный) автомобиля, компактность стапеля, требования по его размещению в цехе - встраиваемый или перекатной, требования к мощности силового устройства и пр.

Рис.4.  Пример стенда для восстановления геометрических размеров кузова или рамы - стапель Autorobot XLS++
 
В зависимости от технического состояния кузова или рамы АТС обычно применяют следующие способы ремонта:
- правка механическим воздействием (рихтовка, вытяжка) в холодном состоянии или с применением местного нагрева;
- вырезка разрушенной части с дальнейшим изготовлением детали (ремонтной вставки) и подгонки ее по месту;
- использование бывших в употреблении деталей, или блоков таких деталей, или части детали для замены поврежденного участка из выбракованных аварийных кузовов;
- замена поврежденной части кузова ремонтными вставками, изготовленными из номенклатуры запасных частей завода изготовителя (частичная замена);
- замена поврежденной детали или блока деталей запасными частями из номенклатуры завода изготовителя;
- сварка кузовных элементов в зависимости от конструкции узла, которую выполняют встык, внахлестку или с использованием промежуточной вставки. При сварке встык зазор между кромками не должен превышать 1,5 диаметра сварочной проволоки. Сварку внахлестку осуществляют точечным, прерывистым или сплошным швом с перекрытием краев 10-20 мм. Сварку промежуточной вставки производят в соответствии с применяемым способом ее соединения (встык или внахлестку). Сварные швы на лицевых поверхностях панелей кузова зачищают до основного металла (допускается наличие сварочных швов на закрытых поверхностях, не мешающих монтажу деталей).
Примечания.
Прочностные характеристики кузова или рамы АТС зависят от технологии сваривания поврежденных мест, причем вне зависимости от способа сварки. При сварке поврежденных мест рамы следует руководствоваться следующими рекомендациями.
Сварка элементов рамы.
Шаг.1. Обработать при помощи отрезной машинки трещину и поверхность вокруг нее. Шлифовать необходимо до удаления краски с поверхности металла, а также до того момента, как станет  возможно визуально определить расположение концов имеющейся трещины. Затем следует разделать края трещины таким образом, чтобы при дальнейшем ее заваривании сварной шов проварил всю толщину профиля.
Шаг.2. Для того, чтобы остановить возможный дальнейший рост трещины, необходимо на ее краях просверлить сквозные отверстия сверлом с диаметром примерно 10 мм.
Шаг.3. Заварить обработанную ранее трещину сплошным швом.
Шаг.4. Обработать при помощи отрезной машинки поверхность заваренной ранее трещины. Шлифовать необходимо до выравнивания зоны сварки с поверхностью окружающего металла. Не рекомендуется заглублять зону сварки.
Шаг.5. Изготовить пластину специальной формы (только в виде ромба) для усиления заваренной ранее трещины. Следует отметить, что профиль поверхности пластины должен совпадать с профилем поврежденного участка. Приварить эту пластину сверху.
Особенности сварки тяг или сложных профилей.
1. В случае сварки труб или сложных профилей необходимо сначала зафиксировать концы предварительно подготовленных к сварке деталей в кондукторе. Затем необходимо выполнить сварку.
2. После проведения ремонта в образованных скрытых полостях необходимо провести противокоррозионную обработку.
 
2. Особенности сварочного оборудования, применяемого при восстановлении геометрических размеров кузова и рамы
Значительное многообразие сварочного оборудования, использующегося в ремонте автомобилей можно условно разделить на две группы - это сварочные аппараты для контактной и шовной сварки.
Практически во всех современных аппаратов данного назначения применена инверторная технология. От традиционных трансформаторных они отличаются меньшей массой при высокой мощности, более стабильным током, наличием различных систем защиты и компактностью. Это достигается за счет выпрямления входящего тока, а затем его преобразования транзисторами в переменное напряжение с высокой частотой, что позволяет использовать более компактные трансформаторы. Также такая схема дает неоспоримые преимущества и удобство в работе - высокую стабильность сварочного тока, плавную регулировку режима работы, качественное формирование шва, минимальное разбрызгивание, возможность реализации микропроцессорного управления и программирования параметров сварки.
Контактная сварка, или электрическая контактно-стыковая сварка сопротивлением, использует принцип расплавления материала в зоне контакта при прохождении через него тока большой силы с одновременным приложением значительных механических усилий. Свариваемые элементы соединяются точками, отстоящими на некотором расстоянии друг от друга (отсюда еще одно название - точечная сварка).  Этот вид сварки используют при производстве автомобильных кузовов. Контактная сварка очень удобна для выполнения соединений «внахлест». При этом нет необходимости использования дополнительного присадочного материала и защитных газов, что значительно упрощает аппаратную часть сварочных устройств.
На рис. 5 показана инверторная мобильная многофункциональная сварочная станция для точечной сварки Car Bench AS-25-CX (Италия). Аппарат представляет собой среднечастотный инвертер 1500Гц, охлаждаемый водой, оснащенный охлаждаемым сварочным пистолетом с усилием сжатия электродов 245 даН. Аппарат скомпонован на тележке с устройством охлаждения с баком для воды, насосом и радиатором. Данный аппарат относится к профессиональному оборудованию, позволяющему получить качество сварки, полностью соответствующему заводскому.

а)

б)

Рис.5а - мобильная многофункциональная сварочная станция Car Bench AS-25-CX б - двухэлектродный сварочный пистолет

Использование дорогостоящих многофункциональных сварочных станций не всегда экономически целесообразно, сфера их применения ограничена и зависит от загрузки и видов работ на сервисе. Поэтому выпускаются аппараты с меньшим набором функций - значительную часть операций по выправке вмятин навесных панелей кузова можно осуществить методом односторонней приварки. К таким аппаратам относятся споттеры. Благодаря автоматизации управления и наличию широкого ряда принадлежностей и аксессуаров, споттер позволяет очень точно проводить выправку самых различных повреждений листовых панелей кузова. Выправка производится методом приварки определенных расходных элементов, при этом используются различные принадлежности, как правило, находящиеся в комплекте (рис. 6). На рис.7, рис. 8 показаны примеры применения технологии выправки с помощью споттера.

Рис.6 Принадлежности и расходные элементы споттера, входящие в его стандартное оснащение

 

Рис.7.  Быстрая выправка вмятин приваркой треугольной пластины с обратным молотком

Рис.8.  Выправка вмятин с помощью приварки ОТ-шайб

Фирмы-производители предлагают целый ряд моделей споттеров, имеющих различные характеристики и, соответственно, возможности применения. К примеру, фирма WIEDERKRAFT (Германия-Китай) поставляет линейку моделей с питанием от сети 220 В или 380 В (рис. 9).
Младшая модель линейки - WDK 6000 имеет регулятор сварочного тока позиционного типа (А-В-С) и аналоговый регулятор времени сварки. Это обеспечивает быструю и эффективную настройку параметров работы. В аппарате реализованы автоматический и ручной контроль времени сварки с его плавной регулировкой, автоматический переход в режим охлаждения, защита от перегрева.
Модель WDK 7000 выпускается в двух исполнениях по питанию - 380В и 220В. В зависимости от исполнения по питанию устройство может использоваться для: выполнения работ по выравниванию поверхности (споттер) - с питанием от сети 220 В; односторонней точечной сварки, пайки металла угольным электродом и, также, выполнения работ по выравниванию поверхности (споттер) - от сети 380 В.
Аппарат WDK 9000 характеризуется увеличенной мощностью и обеспечивает высококачественную одностороннюю точечную сварку, пайку металла угольным электродом и выполнение работ по выравниванию поверхности (споттер). Управление осуществляется посредством микропроцессора и содержит автоматически заданные преднастройки параметров в зависимости от выполняемых задач. Компенсационные цепи рабочего напряжения обеспечивают стабильность работы даже при провалах напряжения. Панель управления защищена пластиком, стойким к износу. Большой ЛСД монитор обеспечивает отличную читаемость рабочих параметров. Уникальное устройство поддержки кабеля пистолета облегчает нагрузку на оператора и повышает мобильность аппарата.

Рис.9.  Модельный ряд споттеров WIEDERKRAFT для выполнения работ по выравниванию поверхности и односторонней точечной сварки

Сварочные полуавтоматы MIG/MAG обеспечивают сварку сталей (в том числе нержавеющих) и алюминиевых сплавов автоматически подаваемой электродной проволокой в среде защитного инертного (аргона или гелия) или активного (углекислого) газа. Данный метод сварки широко применяется в сфере кузовного ремонта автомобилей, так как характеризуется простотой использования, минимальным нагревом свариваемых элементов, высоким качеством шва. Кроме того, он позволяет вести работы в любом пространственном положении.
К общим плюсам использования сварки в среде защитного газа относятся высокая производительность, отсутствие шлака и малое количество дыма. Кроме того, можно проводить сварку порошковой проволокой (без использования газа). При этом сварочное оборудование всегда готово к использованию, т.к. нет необходимости в газовых баллонах и безопасно при работе на открытом воздухе.
Пример таких сварочных полуавтоматов, например, WIEDERKRAFT представлен на рис. 10. Аппараты имеют следующие особенности и преимущества: стабильная дуга, надёжный механизм подачи проволоки с металлическими роликами большого диаметра, многоступенчатая регулировка силы тока, плавная регулировка скорости подачи проволоки, имеют большие колеса и ручку для передвижения аппарата, возможность использования  для сварки порошковой проволокой без защитного газа.
Шовная сварка используется в случаях, когда необходимо соединить детали непрерывным швом. Как правило, она применяется при сварке силовых элементов кузова при замене его частей. Отсюда - повышенные требования к качеству полученного шва. Современные полуавтоматические сварочные аппараты позволяют значительно облегчить и автоматизировать работу сварщика за счет встроенных функций контроля сварочного тока, преднастройки параметров.

 

Рис.10. Сварочные полуавтоматы WIEDERKRAFT WDK-650038 и WDK-617022
 
Статья Гаврилова К. Л., Трелина А. А.