Zgrzewanie karoserii samochodowej

Technologia wytwarzania cienkich blach dla przemysłu samochodowego wymusiła rewolucję w technologiach łączenia karoserii stalowych. Naj - częściej stosowane gatunki stopów stalowych, z których produkowane są elementy współczesnej karoserii samochodowej to: HSLA - High Strength Low Alloy – stale od dużej wytrzymałości, oznaczane również jako: AHSS - Advanced High Strength Steel – nowoczesne stale o dużej wytrzymałości. Są to również stopy stalowe, dwufazowe (DP) oraz BORON STEEL – stal z domieszką boronu, BAINITIC – stopy stali bainitycznej i wiele innych.

Wszystkie te materiały łączą pewne cechy, które są najbardziej istotne dla konstruktorów pojazdów: wysoka zdolność do pochłaniania energii podczas uszkodzenia. Rewolucja w procesach produkcyjnych ma swoje przełożenie na technologie napraw powypadkowych. Podczas wymiany elementów metodą zgrzewania oporowego, konieczne jest zastosowanie urządzeń o coraz większych możliwościach technicznych. Już dawno do lamusa powinny odejść urządzenia starszych generacji, ponieważ nie pozwalają one na łączenie paneli karoseryjnych zgonie z wymaganiami technicznymi obecnie produkowanych pojazdów. Warto tutaj przypomnieć, że w przypadku wątpliwości co do jakości uzyskiwanych zgrzein, należy przeprowadzić próbę zrywającą.

Jakość zgrzein

W zgrzewarkach starszej generacji obsługujący urządzenie manualnie ustawiał parametry zgrzewania, dopasowując je do grubości blach oraz gatunku stopów stalowych, z których są wykonane. Aktualnie powszechne stało się stosowanie zgrzewarek, które automatycznie, przed zaciśnięciem ramion zgrzewających dokonują pomiaru i wprowadzają odpowiednie parametry pracy. Dzięki temu zgrzeiny są prawidłowo wykonane oraz powtarzalne, a praca staje się łatwiejsza i szybsza. Prawidłowość wykonania połączenia zgrzewanego można stwierdzić wykonując próbę rozrywania. Blachy w miejscu zgrzewania nie powinny się rozłączyć bez wyrwania w jednej z nich otworu. Wielkość otworu uzależniona jest od grubości blach. Można taka próbę wykonać przy pomocy dostępnych narzędzi warsztatowych lub stosując odpowiednie oprzyrządowanie. Próbę należy wykonać na fragmencie elementu zdemontowanego z pojazdu. Będzie to najbardziej wiarygodny test, ponieważ dotycząca konkretnego gatunku stopu stalowego, o określonej grubości odpowiadającej oryginałowi.

Wymagania techniczne producentów pojazdów

Zgrzewanie jest jedną z najbardziej popularnych metod łączenia stalowych elementów karoserii. Rozróżnia się wiele metod zgrzewania: oporowe, ogniskowe, zgniotowe, wybuchowe, tarciowe, ultradźwiękowe, indukcyjne, dyfuzyjne, zwarciowe, iskrowe, prądami o dużej częstotliwości, wibracyjne. W budowie karoserii stosowane jest zgrzewanie oporowe. Wysokogatunkowe stopy stalowe wymusiły znaczne zwiększenie prądów zgrzewania oraz stosowanie znacznego docisku elektrod podczas procesu formowania zgrzeiny. O ile do niedawna wystarczyły prądy o natężeniu 6 do 10 kA to obecnie minimum, aby zgrzać większość stosowanych w motoryzacji blach to 13 kA. W skrajnych przypadkach są to prądy o wartości ponad 14 kA. Niestety w warsztatach naprawczych stosuje się zgrzewanie przy zastosowaniu niewystarczających parametrów. Należy dodać, że poza prądem zgrzewania równie istotna jest siła z jaką ściskane są łączone elementy podczas procesu zgrzewania. Urządzenie zgrzewające powinno posiadać możliwość zgrzewania z dociskiem co najmniej 500 daN. Niektórzy producenci samochodów wymagają stosowania zgrzewarek z uchwytem typu „C”.

Uchwyt "X" oraz uchwyt "C"

Warto w tym miejscu zauważyć pewną prawidłowość wpływająca bezpośrednio na dobór uchwytu zgrzewarki. Dotyczy to wyboru pomiędzy uchwytem typu „C”, a „X”. W przypadku uchwytów typu „C” elektroda ruchoma dociskana jest w osi elektrody stałej zamocowanej w gnieździe korpusu. Taki system docisku pozwala na uzyskanie takiej samej siły podczas zgrzewania, niezależnie od zastosowanego osprzętu przedłużającego czyli elektrod. Inaczej jest natomiast, gdy w uchwycie „X” zastosowane zostaną elektrody dłuższe niż standardowe lub przedłużenia ramion. Im dłuższe ramiona w uchwycie zgrzewającym typu „X”, tym mniejsza siła docisku podczas zgrzewania. Zgrzewarki najczęściej posiadają funkcję, która uwzględnia ten spadek siły i następuje korekta nacisku. Niestety przy najdłuższych elektrodach i zgrzewaniu grubych blach wysokogatunkowych, zwykle siły już jest zbyt mało i zgrzeina nie może być wykonana prawidłowo. Należy pamiętać, że siła docisku elektrod jest jednym z dwóch głównych czynników, które wpływają na jakość zgrzeiny. Ważny jest również czas procesu zgrzewania, ale jego regulowanie przy systemach sterowania mikroprocesorowego nie stanowi zwykle większego problemu.

Elektrody i osprzęt

Nie tylko parametry decydują o przydatności określonych urządzeń zgrzewających. Pojawiają się również strefy krytyczne z ograniczonym dostępem podczas procesu zgrzewania oporowego wykonywanego podczas wymiany elementów w serwisie blacharskim. W procesie produkcji sytuacje te w zasadzie nie występują lub są rozwiązywane w sposób przemysłowy. Przede wszystkim jest określona kolejność montażu nadwozia pojazdu w procesie produkcji, tak aby proces przebiegał możliwie łatwo z jak najprostszym dostępem do punków montażowych. Inaczej niestety jest gdy zachodzi konieczność wymiany określonego elementu w procesie naprawy powypadkowej.

Pasy kontaktowe i wymiana końcówek elektrod

Pasty zawierające opiłki miedziane spełniają funkcję przewodnika prądu poprawiając tym samym wydajność zgrzewarki, a tym samym poprawiając jakość zgrzein. Dodatkowo stanowią zabezpieczenie antykorozyjne. Elektrody zgrzewające wykonane są ze specjalnych stopów miedzi i same w sobie są elementami drogimi. Skonstruowane są w taki sposób aby, podczas eksploatacji nie zużywały się w całości lecz jedynie wymianie podlegały specjalne końcówki zgrzewające. Końcówki te wykonywane są zwykle w trzech rodzajach: płaskie, okrągłe oraz skośne. Większość współczesnych zgrzewarek sygnalizuje konieczność ich wymiany, ale operator powinien również kontrolować ich jakość.

Instalacja elektryczna i płyn chłodzący

W przypadku maszyn chłodzonych cieczą konieczna jest wymiana płynu w zależności od zaleceń producenta. Stosowanie nieodpowiednich płynów lub nie wymienianie go zgodnie z zaleceniami często powoduje poważne uszkodzenia systemu chłodzenia zgrzewarek. Urządzenia do zgrzewania współczesnych karoserii stalowych wymagają odpowiedniego zasilania. Zwykle konieczne jest przygotowanie obwodu elektrycznego z zabezpieczeniem 32 A (D). Przewód do gniazda powinien mieć przekrój 10 mm².

Jak wybrać zgrzewarkę?

Najczęściej można usłyszeć, że blacharz, czy też właściciel warsztatu wybrał dane urządzenie, bo przeczytał w ulotce reklamowej, lub usłyszał od sprzedawcy, że to jest świetne, niedrogie urządzenie i można nim zgrzewać nawet 2 blachy o grubości 3 mm... no i oczywiście „po co przepłacać” za drogie zgrzewarki innych producentów. Niestety najczęściej to fikcja, bo urządzenia te nie posiadają możliwości zgrzewania przy odpowiednio wysokich prądach jak i często nie mają możliwości wymuszonego docisku (np. pneumatycznego) elektrod zgrzewających. Co zatem jest ważne?

Najważniejsze parametry to: maksymalny prąd zgrzewania - min. 12 kA (najlepiej 13 kA), docisk elektrod – min. 350 daN.

Pozostałe cechy to:

• chłodzenie cieczą całego układu włącznie z elektrodami,

• automatyczny dobór parametrów zgrzewania,

• jak najmniejsza masa uchwytu zgrzewającego,

• osprzęt do podwieszania i manipulacji uchwytem,

• dodatkowe elektrody umożliwiające dostęp do większości punktów,

• zgrzewanie jednostronne,

• dostęp do serwisu i części eksploatacyjnych,

• dostęp do profesjonalnych szkoleń,

• dopuszczenia do stosowania w ASO.