Пайка латунным припоем применяется при ремонте кузовов автомобилей для заглушивания отверстий после высверливания точек сварки; для соединения деталей, которые нельзя нагревать до плавления; при опасности возникновения трудно выправляемых деформаций; для соединения разнородных металлов, а также для пайки деталей, которые не подвергаются автогенной пайке.
В качестве припоя применяют сплав меди с цинком, т. е. латунь с добавками, которые предназначены для уменьшения испарения цинка и снижения текучести расплава. Припой выпускают в виде круглых прутков с обработанными торцами.
В кузовных работах соединение с помощью указанного припоя осуществляется при нагреве деталей примерно до 650 °C. Диаметр прутков припоя находится в пределах 1,6–8,0 мм. Перед моментом сварки нагретый конец прутка должен быть помещен в банку с порошкообразным флюсом на основе бората натрия. Роль флюса заключается в удалении окислов, образующихся при нагревании в зонах пайки.
Этот же металлический припой выпускается с покрытием флюсом, которое наносится протягиванием прутка на прессе. Такое исполнение исключает непроизводительные операции с порошкообразным флюсом.
Участки, подвергаемые пайке, должны быть тщательно очищены, металл должен быть обнажен путем опиливания напильником или шлифованием.
Детали можно соединять встык, внахлестку или под углом. Если предусматривается пайка встык, то припой должен не только просочиться между соединяемыми кромками, но и образовать шов, возвышающийся над основным металлом на величину около 10 % толщины металла. Чтобы обеспечить хорошее скрепление, шов должен быть симметричным, шириной, равной трем толщинам металла. Отверстия, подвергаемые запайке, должны быть зачищены по всей окружности на ширину, равную трем толщинам металла.
Для нагрева наиболее часто применяют пламя кислородно-ацетиленовой горелки. При пайке стальных листов, которые чаще всего сваривают при кузовных работах, расход сварочной горелки составляет 60 л ацетилена в 1 ч при 1 мм толщины пайки. При большом объеме сварочных работ обеспечивают небольшой излишек ацетилена, что дает возможность паяльщику быть уверенным, что пламя не будет вызывать окисление.
Первоначальное соединение деталей осуществляют короткими паяльными швами (точечная пайка). Горелку наклоняют под углом около 30°. Нагретый конец металлического припоя многократно погружают во флюс (если пруток без покрытия флюсом). Сварщик – "правша" держит горелку в правой руке и перемещает ее справа налево. Сварщик – "левша" выполняет пайку при симметричном расположении горелки и припоя.
После выполнения точечной пайки производят пайку непрерывным швом. При этом горелка наклонена в сторону охлаждающей части, конец пламени удерживают на расстоянии около 5 мм от плавящегося металла. Как только металл деталей покраснеет, расплавляют покрытый флюсом конец прутка. Жидкий припой растекается по участку, нагретому докрасна. Если возникает опасность скатывания припоя, надо слегка приподнять горелку на короткое время, которое обеспечит мгновенное затвердевание припоя. Так создается последовательность жидких участков, тщательно и равномерно связанных друг с другом. Если металл деталей недостаточно разогрет, припой не растекается. Если детали перегреты или они были недостаточно очищены, то металл припоя соскальзывает с деталей, не схватываясь с ними. При пайке без флюса возникают те же трудности.
После пайки латунным припоем флюс образует на паяной поверхности небольшие стеклянные капельки. Их можно удалить легким скалыванием или опиливанием напильником.
Пайка припоем легких сплавов. Этот способ применяется при пайке деталей кузова, материал которых известен, однако жестянщик может столкнуться с необходимостью пайки деталей из легких сплавов, состав которых ему незнаком, и тогда возникает вопрос подбора флюсов. Пайка этим припоем позволяет соединить края легких сплавов без их плавления, следовательно, без изменения их строения.
Широко распространенными припоями этого типа являются А-510 и аналогичные ему, температура плавления которых около 580 °C. Для этих припоев необходимо применять специальные флюсы, которые вызывают коррозию алюминиевых сплавов, поэтому после пайки флюсы необходимо удалять промывкой.
Пламя горелки должно быть с избытком ацетилена, обеспечивающего приблизительно в 3 раза большую длину пламени, чем обычно. Соединяемые кромки деталей обрабатывают шабером или напильником. При стыковой пайке следует предусмотреть небольшой зазор (0,2–0,3 мм). Пруток припоя покрывают флюсом путем нагревания его и погружения в порошок, либо составляют пасту вода-флюс, погружают в нее пруток и прокручивают для получения покрытия.
Линию пайки предварительно просушивают. Расплавляют на ней часть флюса, не доводя до плавления металлический припой. Затем расплавляют припой и непрерывно притирают пруток припоя к поверхности пайки. Расплавленный металл стекает на деталь, которая, однако, не должна плавиться. Затем дается выдержка до окончательного затвердевания.
Охлаждение применяют плавное, а затем шов промывают в проточной воде, протирая щеткой.
Пайке такими припоями могут подвергаться все легкие сплавы, за исключением тех, которые содержат более 1,5 % магния.
Кислородно-ацетиленовая сварка
Кислородно-ацетиленовая сварка называется автогенной, так как осуществляет соединение деталей из одинакового металла путем их плавления. Жесткое неразъемное соединение получается путем местного плавления кромок соединяемых деталей при нагреве пламенем кислородно-ацетиленовой горелки. Жидкий металл, получаемый при этом, образует неразрывный расплав, в который при необходимости вводится присадочный металл.
Пламя кислородно-ацетиленовой горелки создается горением ацетилена в другом газе – кислороде.
Ацетилен получают в ацетиленовых генераторах и тут же его используют. Как и кислород, ацетилен может быть в баллоне. Из баллона газ проходит через редуктор, затем смешивается в сварочной горелке, на выходе которой его поджигают, создавая кислородно-ацетиленовое пламя.
Сырьем для получения ацетилена являются карбид кальция и вода. Карбид кальция представляет собой твердое вещество, по внешнему виду и твердости напоминающее камень. Его получают путем соединения углерода с известью в электрической печи при температуре 3000 °C. Затем дробят и укладывают в бочки, на которых указывается размер камней, что является важной характеристикой для использования карбида в генераторах. Бочку необходимо закрывать герметично, так как карбид кальция сильно поглощает пары воды, содержащиеся в воздухе. При этом скорость реакции намного медленнее, чем в генераторе, тем не менее, в результате ее также получается ацетилен, который может смешиваться с воздухом, находящимся в бочке, и образовывать взрывчатую смесь.
Ацетилен получается в результате реакции карбида кальция с водой. Этот газ обладает особым запахом, возникающим в генераторах, в которых не происходит очистка ацетилена от сероводорода. При сварке кузова обычно используют контактные генераторы высокого давления. Генераторы выполнены с жестким газометром и имеют камеру для заполнения водой. По мере увеличения давления ацетилена, он выжимает воду в камеру нагнетания и отделяет воду от контакта с карбидом кальция. При понижении давления в газометре зеркало воды поднимается, и реакция возобновляется. Образующаяся известь выпадает в осадок на дно бачка и должна удаляться при каждой новой зарядке генератора. Сухие клапаны и водяные затворы предназначены для предотвращения возврата кислорода в газометр. В баллонах ацетилен растворен в ацетоне, которым пропитана пористая ткань. Максимальная емкость баллона составляет 1000 л/ч.
На станциях автосервиса, в зависимости от их мощности, применяют ацетиленовые генераторы – стационарные или передвижные. Наибольшее применение из передвижных нашли однопостовые ацетиленовые генераторы марок АСМ-1,25–3; АСВ-1,25; АНВ-1,25 производительностью 1,25 м/ч. Из стационарных применяют генераторы марок ГРК-10–68 производительностью 10 м/ч. В этом случае сварочные посты снабжаются ацетиленом по трубопроводам централизованной раздачи.
Широкое применение для обеспечения работы газосварочных постов находят баллоны со сжиженным газом, в том числе и с ацетиленом. Ацетилен поставляют в баллонах типа 100 или БАС-158, кислород – в баллонах типа 150 и 150Л. Углекислый газ хранят и транспортируют в баллонах типа 150.
Редукторы для понижения давления газа, отбираемого из баллона, выпускают восемнадцати типоразмеров (на различные давления и производительность). При газопламенной сварке кузовных деталей применяют редукторы марок ДКП-1–65 для кислорода, ДАП-1–65 для ацетилена, ДЗД-1–59М для углекислого газа. Для централизованного питания постов кислородом от распределительных рамп применяют рамповые редукторы марки КРР 61.
Шланги изготовляют из вулканизированной резины с тканевой прослойкой или нитяной оплеткой, снаружи отделанной резиновым слоем. Шланги выпускают трех типов: тип I – для ацетилена с рабочим давлением не более 0,608 МПа; тип II – для бензина и керосина с рабочим давлением не более 0,608 МПа; тип III – для кислорода с рабочим давлением не более 1,520 МПа.
Для горелок малой мощности применяют облегченные шланги с внутренним диаметром 6 мм, для горелок большой мощности – внутренним диаметром 16 и 18 мм.
Наружный слой ацетиленовых шлангов имеет красный цвет, шлангов для жидкого топлива – желтый, для кислорода – синий. Длина шланга при работе от баллона должна быть не менее 8 м, а при работе от генератора – не менее 10 м.
Сварочные горелки – основной инструмент при ручной газовой сварке. Они позволяют регулировать тепловую мощность пламени путем изменения расхода горючего газа и кислорода.
Для сварки тонколистовых металлов (0,2–4 мм) применяют горелки малой мощности (Г2; ГС-2; "Звездочка"; "Малютка") с комплектом наконечников № 0; 1; 2; 3. Малые горелки имеют массу 360–400 г и рассчитаны на работу со шлангами внутренним диаметром 6 мм.
К недостаткам газопламенной сварки следует отнести повышенную пожаро– и взрывоопасность, повышенную загазованность рабочих мест. Кроме того, при сварке тонколистовых кузовных деталей наблюдаются их значительные коробления, перегрев и пережог. Трудоемкость доводки такой поверхности до требований товарного вида высока, а срок службы сварочного соединения низок из-за слабой коррозионной стойкости.
Ацетилен в горелке засасывается кислородом, который выходит из инжектора с большой скоростью. В расширяющемся канале газы смешиваются. Набор различных сопел обеспечивает получение пламени различной тепловой интенсивности. Зоной, осуществляющей сварку, является остроконечное пламя.
Подготовка кромок для сварки осуществляется с учетом толщины свариваемого металла и способа применяемой сварки. На практике при кузовных автомобильных работах газовая сварка выполняется на тонких листах. Чтобы после сварки можно было произвести рихтовку, свариваемые листы необходимо выставить в одной плоскости. Способ сварки, применяемый в этом случае, называют левой сваркой.
По возможности, и в особенности для выполнения сварки с высокой надежностью, например, сварки лонжеронов, применяют вертикальную сварку с двойным швом.
Сварка внутренних или наружных углов не позволяет производить рихтовку сварных швов тонких листов, однако она может быть очень полезной при соединении труб.
В настоящее время листы толщиной, равной или более 2 мм, обычно сваривают дуговой сваркой.
Подготовка тонких листов под сварку очень простая. Кромки листов обрезаются ножницами или пилой, обеспечивающими прямой рез. Листы плотно состыковывают друг с другом. Если листы подогнаны не точно, их разъединяют и подгоняют, а затем снова состыковывают для выполнения сварки. Если сварочный шов должен быть расположен в углу, то в зависимости от формы детали предпочтительнее применить такой метод, при котором сварку можно выполнять встык отогнутой кромки одного листа с прямой кромкой другого листа, предвидя выполнение в последующем рихтовки.
Сварщик, работающий правой рукой, держит горелку в правой руке, при этом горелку располагает вдоль оси сварного шва, наклоняя ее так, чтобы пламя было направлено налево. Конец пламени удерживают на расстоянии около 1 мм от зеркала расплавленного металла. Горелку перемещают справа налево. В этом случае сопло наклонено в сторону выполненного сварного шва, а струя пламени прогревает линию сварки.
На практике иногда бывает невозможно производить поперечную сварку. Независимо от направления перемещения сопла горелки, оно всегда наклоняется в сторону выполненного сварного шва.
Если сварка производится с присадочным металлом, то его удерживают симметрично соплу, погружая конец присадочного металла короткими быстрыми движениями в расплавленный металл шва.
Сварку без присадочного металла применяют, в частности, в кузовных жестяных работах. Способ левой продольной сварки часто называют кузовной.
Сварка точками. Это предварительная прихватка, заключающаяся в скреплении двух соединяемых деталей короткими сварными строчками, которые называют сварными точками. Эти точки удерживают кромки в необходимом положении в процессе сварки. Сварные точки должны быть достаточно прочными, чтобы под действием расширения при сварке не происходило их разрыва. Однако сварные точки не должны быть и длинными, чтобы их можно было легко разрушить при необходимости подгонки деталей. Сварные точки не должны сильно превышать толщину свариваемой детали, чтобы не являться помехой в процессе выполнения окончательной сварки. Первую точку желательно выполнить посередине линии сварки.
Если сварной шов формирует угол, то первую точку следует выполнить в вершине угла. Если сварка предназначена для ремонта излома, то первую сварную точку выполняют в месте начала излома на листе. Далее сварные точки располагают с интервалом 30 толщин свариваемого листа, однако в большинстве случаев их следует располагать более часто (сжатая точечная сварка).
Сварные точки выполняют, начиная от первой, направляя горелку в направлении не схваченных точками участков. При нагреве кромок происходит их расхождение, однако при охлаждении, следующем после плавления, происходит усадка, вызывающая сближение кромок.
Не следует вначале соединять точками два конца сварного шва, а затем выполнять промежуточные точки, так как при этом будет возникать расширение в противоположных направлениях, которое приведет к деформации кромок, вызовет либо их перекрещивание, либо изменение уровня расположения.
При сварке точками замкнутого шва прямоугольной формы вначале выполняют точки на двух наиболее плоских сторонах, расположенных друг напротив друга, а затем на двух других, более выпуклых сторонах, так как в результате неизбежного защемления деформация, вызванная удлинением, будет временно концентрироваться в центре.
При сварке точками без присадочного металла острие пламени приближают к кромкам и расплавляют их.
Если расплавы металла кромок с трудом соединяются друг с другом, нужно немного поднять горелку, что обычно приводит к образованию единого расплава металла. Следует дать сварной точке затвердеть до ее почернения.
Если нарушился уровень расположения кромок или кромки, не прихваченные точками, налезают друг на друга, нужно подрихтовать последнюю точку. Если не соединенные точками кромки слишком толстые, необходимо полностью охладить последнюю точку, что приведет к максимальной усадке металла. Если этого окажется недостаточно, следует произвести сварку более близко расположенными точками, расплавляя небольшие капли присадочного металла.
Сварка намного облегчается, если подгонка кромок и соединение точками выполнены очень тщательно. Но можно производить сварку кузовных деталей и без прихвата точками. Один из свариваемых листов при этом устанавливается неподвижно, а другой приваривают сразу, держа горелку в одной руке и направляя второй рукой привариваемый лист так, чтобы кромка листа была установлена для сварки точно.
Выполнение сварки на горизонтально располагаемых деталях кузова. Для выполнения такой сварки, так же как и для прихватки точками, на горелку необходимо установить сопло, соответствующее толщине сварки. Нормальный расход газа – 100 л/ч на 1 мм толщины сварки. На практике стандартный расход составляет 50–70 л. Для меньшей горелки принимают и меньший расход, так как листовая обшивка кузовов легковых автомобилей имеет толщину менее 1 мм.
После точечного прихвата следует произвести подрихтовку всей линии стыка, соединенного сварочными точками. Нельзя начинать сварку с края листа, так как кромки расходятся. Начинают сварку с внутренней части шва и двигаются к краю листа, т. е. выполняют закраину. Затем производят сварку, начиная от закраины, и ведут ее к другому краю.
Если вырез, который подлежит сварке, имеет форму угла, то сварку начинают с вершины угла и ведут ее в направлении одного края, а затем другого. Если производят сварку детали, образующей отверстие посередине панели, то сваривают попарно две противоположные стороны. Перед сваркой производят тщательную регулировку пламени, а затем подводят его на расстояние около 1 мм к поверхности металла. Сопло наклоняют к оси сварного шва под углом, приблизительно равным 45°. Как только металл расплавится, горелку равномерно перемещают без смещения в боковом направлении. Поддерживают нормальное плавление металла путем регулировки пламени и корректировки угла наклона горелки.
При увеличении наклона сопла проникновение зоны расплавленного металла уменьшается. Поэтому при сварке угол наклона сопла изменяется в пределах 15–45°. Во всех случаях надо иметь наготове пруток присадочного металла, чтобы заполнить случайно образовавшееся при сварке отверстие.
С внутренней стороны сварочный шов должен представлять собой тонкую линию непрерывно расплавленного металла. Сварочный шов должен иметь небольшую ширину – ориентировочно в пределах трех-четырех толщин свариваемого листа. После сварки металлу дают остыть, не смачивая его. Сварочные швы и их закраины необходимо затем отрихтовать, следя за тем, чтобы металл сильно не вытягивался.
Теперь рассмотрим левую сварку. Очень часто сварку производят на несъемной детали автомобиля. В этом случае деталь невозможно расположить так, чтобы произвести горизонтальную сварку. Иными словами, сварочный шов может располагаться в наклонной или вертикальной плоскости. Для выполнения такой сварки, называемой сваркой по месту, устанавливают сопло, производительность которого приблизительно на 30 % меньше той, которая необходима для горизонтальной сварки листов такой же толщины.
Вертикальная сварка двойным швом. Этот тип сварки с высокой надежностью подходит лишь для сварки внутренних деталей, например, лонжеронов. Применяют сопло с расходом 60 л/ч. Для прихватывания сварными точками зазор между листами принимают равным двум толщинам. Горелку удерживают под углом около 30° к горизонтали, а присадочный металл – под углом 20° к горизонтали.