Nitowanie w teorii i praktyce

Czy to przemysł samochodowy, lotniczy czy też budowa maszyn, obowiązuje wspólny trend, którym jest projektowanie i produkcja coraz lżejszych konstrukcji.
Materiały powinni ważyć coraz mniej, a jednak konstrukcja musi zachować sztywność i odpowiednie parametry wytrzymałościowe.


Nitowanie, a pozostałe technologie

Trend dążenia do lekkiej i sztywnej konstrukcji jest szczególnie widoczny w przemyśle samochodowym. Coraz więcej wyposażenia związanego z komfortem pasażerów jak i bezpieczeństwem biernym powoduje wzrost masy pojazdów. Konieczne staje się szukanie oszczędności dotyczącej masy karoserii samochodowej. Coraz częściej lekkie materiały, takie jak aluminium, tworzywa sztuczne wzmacniane magnezem i włóknami (FRP) zastępują klasyczny stopy stalowe w samochodach. Dodatkowe łączone są ze sobą różne materiały takie jak aluminium, magnez, tworzywa sztuczne oraz stale o wysokiej wytrzymałości. Dotychczas stosowane połączenia spawane, lutowane oraz zgrzewane coraz częściej niestety nie mogą być wykorzystywane do łączenia ze sobą tak różnych materiałów. Co prawda długo jeszcze zgrzewanie i lutospawanie nie zniknie z procesów produkcyjnych karoserii samochodowych, jednak coraz powszechniejsze staje się łączenie elementów karoserii w technologii „na zimno”. Oznacza to wprowadzenie do powszechnego stosowania klejenia oraz nitowania karoserii.

Technologia łączenia

W przypadku połączeń nitowanych stosowanych w produkcji karoserii samochodowej nit nie jest zakuwany. Proces łączenia polega na wciśnięciu nitu w łączone materiały i zablokowaniu tak, aby można było uzyskać trwałe i sztywne połączenie.

W zasadzie po przebiciu się przez wszystkie warstwy łączonych elementów karoserii zachowuje on swój oryginalny kształt. Dzięki temu, że nit posiada odpowiedni kształt oraz parametry wytrzymałościowe, możliwe jest wciśnięcie go w łączone przekroje materiału. Trzon nitów przebijających jest podobnej średnicy jak jego głowa. Nity te wykonywane są z materiału o lepszych parametrach (granica plastyczności) niż łączony materiał. W technologii nitowania obecnie stosuje się wiele różnych materiałów: stal, stal nierdzewna, stopy aluminium, a nawet materiały pochodzenia ceramicznego.

Zastosowanie w produkcji

Nitowanie wykorzystywane jest przez konstruktorów zarówno jako technologia dodatkowego usztywnienia połączenia elementów jak i połączenia wykonywanego z jednoczesnym zastosowaniem wypełnień tłumiących, klejących lub uszczelniających. Bywa, że łączenie technologią nitowania nie spełnia oczekiwanych warunków wytrzymałościowych i konieczne jest zastosowanie klejenia. Tak wykonywane połączenia nazywane są hybrydowymi. Można nawet stwierdzić, że w przypadkach gdy masa klejąca aplikowana jest na dużej powierzchni łączonych elementów nity pełnią rolę punków stabilizujących i podtrzymujących elementy w określonym położeniu do momentu utwardzenia masy. W szczególnych przypadkach nitowanie stosowane jest nawet do łączenia elementów wykonanych z blachy wraz z cienkościennymi odlewami ciśnieniowymi. Ważną cechą nowoczesnych technologii nitowania jest możliwość wielowarstwowego łączenia elementów o różnych grubościach.

 

Praktyka warsztatowa

Połączenie nitowane, a w szczególności mieszane – nitowanie wraz z klejeniem – wykazuje znakomite parametry mechaniczne, a co najważniejsze, wykonywane jest bez dostarczania ciepła, które niekorzystnie wpływa na zachowanie jakości stosowanych materiałów. Poza technicznymi właściwościami połączeń dochodzi jeszcze aspekt ekonomiczny.

      

Tabela regulacji ciśnienia/nacisku w zależności od użytego typu nitu

Okazuje się, że połączenia nitowane są tańsze od laserowego spawania blach wykonanych ze stopów aluminiowych. W praktyce dzięki nitowaniu można połączyć blachy ze stali wysokogatunkowej, ze stali nierdzewnej, powlekane i niepowlekane, ocynkowane, ze stopów aluminium, dwie lub więcej warstw – nawet do 9 mm całkowitej grubości. Cały proces łączenia może odbyć się w jednej operacji bez wstępnego wykonania otworów. Wstępne wiercenie otworów w blachach przed nitowaniem zastąpiono procesem dziurkowania w momencie nitowania. Stosuje się matrycę do wciskania nitów, która zapewnia optymalne łączenie elementu.

Dziurkowanie jest wymagane dla zachowanie odpowiedniej średnicy otworu w stosunku do nitów naprawczych. Pozwala to na uzyskanie dobrego połączenia.

Urządzenia do nitowania podczas produkcji karoserii samochodowej są podobne do tych, które stosowane są w warsztatach naprawczych podczas wymiany elementów. Oczywiście w fabryce inne jest ich mocowanie oraz specjalne oprzyrządowanie pozwalające na możliwie znaczną mechanizację procesu produkcyjnego, lecz sama część robocza jest bardzo podobna. Samo urządzenie nitujące to jeszcze nie wszystko. Konieczne jest stosowanie odpowiedniego oprzyrządowania, które pozwala na obsługę pojazdów wielu marek. Na wyposażeniu podstawowym nitownic zwykle znajduje się wyposażenie uniwersalne, a specjalizowane do poszczególnym marek i modeli trzeba dokupić.

Najbardziej popularne końcówki specjalizowane są przeznaczone do : BMW, VW Group, Mercedesa, Forda, Tesli, Jaguara-Land Rovera. W przypadku tzw. ASO nie ma większego problemu, ponieważ zwykle wystarczy zaopatrzenie się w zestaw do danej marki i ewentualne uzupełnianie w przypadku pojawienia się nowych typów nitowania. Gorzej jak jest to serwis obsługujący wiele marek pojazdów.

Jeszcze na dobre w polskich warsztatach nie zadomowiły się technologie typu lutospawanie czy też zgrzewanie blach wysokogatunkowych, a tu konieczne staje się zaprzyjaźnienie z kolejnymi nowościami. Oby nitowanie znalazło swoje miejsce szybciej niż poprzednio wprowadzane technologie.

Zgrzewarki i zgrzewanie

Wysokie parametry mechaniczne stopów stalowych stosowanych w konstrukcji karoserii samochodowych współczesnych pojazdów drogowych wynikają z ich składu chemicznego oraz specyfiki procesu produkcyjnego gotowych elementów. Pojawiają się coraz to nowsze materiały stalowe, które to wymagają odpowiednich parametrów obróbki co dotyczy przede wszystkim łączenia części składowych nadwozia.

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. Bywa, ze punkty zgrzewania są trudno dostępne przy zastosowaniu standardowego wyposażenia zgrzewarek stosowanych w naprawach serwisowych i konieczne jest użycie osprzętu specjalnego.

Fot. Przykłady zastosowania ramion elektrod zgrzewających do uchwytu typu „C”. Najlepsze rozwiązanie gwarantujące zachowanie stałej siły docisku podczas wykonywania zgrzein.

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.

Rys. Dwa rodzaje uchwytów działających w sytemie „C” oraz „X”.

Taki system docisku pozwala na uzyskanie takiej samej siły podczas zgrzewania, niezależnie od zastosowanego osprzętu przedłużającego. Inaczej jest natomiast gdy w uchwycie „X” zastosowane zostaną elektrody dłuższe niż standardowe lub przedłużenia ramion.

Rys. Działanie uchwytu „C” i „X”.

Rys. Uchwyt „X” z przedłużanymi elektrodami. Występuje bardzo znaczy spadek siły docisku. Nawet ponad 50%.

Dla systemu „X” spadek siły dociskania elektrod jest proporcjonalny do długości zastosowanych przedłużeń. Siła docisku jest jednym z dwóch głównych czynników, które wpływają na jakość zgrzeiny. Ważny jest również czas procesu zgrzewania, ale jego regulowanie nie stanowi problemu.

Warto zatem podczas doboru zgrzewarki zwrócić również i te właściwość konstrukcyjna urządzeń zgrzewających. Wiedza na ten temat może pozwolić na uniknięcie sytuacji kiedy to parametry wyglądają zachęcająco, a w praktyce warsztatowej okazuje się, że osiągane efekty są dalekie od oczekiwanych. Jak zwykle „diabeł tkwi w szczegółach” i w tym przypadku doskonale to również widać.

Bogusław Raatz

Trade Press Award

Stowarzyszenie Techniki Motoryzacyjnej (STM) wraz z Grupą MTP ogłosiło nominacje do nagrody dla najlepszych dziennikarzy motoryzacyjnych roku 2018. Kapituła w składzie:

dr inż. Jan Filipczyk – prodziekan Wydziału Transportu Politechniki Śląskiej,

Tomasz Kobierski – Wiceprezes Zarządu Grupy MTP,

prof. dr hab. inż Jacek Pielecha z Politechniki Poznańskiej,

dr inż. Rafał Sosnowski – Prezes Zarządu STMu,

dr hab. inż. Marcin Ślęzak, prof. ITS – Dyrektor ITS,

nominowała po trzech dziennikarzy w każdej z kategorii. Wśród nominowanych do nagrody w kategorii aftermaket znalazł się redaktor naczelny magazynu KAROSERIA Bogusław Raatz. Kapituła Plebiscytu Trade Press Award nominowała, w poszczególnych kategoriach, po trzech uczestników do II etapu. Każde zgłoszenie było przez członków Kapituły oceniane pod kątem całościowej jakości zaproponowanych treści, sposobu wpisania się we współczesną problematykę branży motoryzacyjnej oraz nowatorskiego podejścia do prezentowanego tematu. Kapituła Plebiscytu Trade Press Award postanowiła nominować do II etapu następujących dziennikarzy wymienionych w kolejności alfabetycznej:

wybór Kapituły za całokształt pracy:

Dziennikarz roku:

  1. Dariusz Dobosz

  2. Jerzy Dyszy

  3. Jacek Pieśniewski

na postawie nadesłanych zgłoszeń ocenianych przez Kapitułę:

Aftermarket:

  1. Rafał Dobrowolski – „ADAS i co dalej”

  2. Jacek Pieśniewski – „Nowy wymiar mobilności”

  3. Bogusław Raatz – „Nitowanie w teorii i praktyce”

Felieton roku:

  1. Marcin Barankiewicz – „Czy zawsze będzie można jeździć bez DR?”

  2. Dagmara Kowalczyk – „Drewniany 80-latek wyciąga prawie setkę”

  3. Jacek Pieśniewski – „Nowe porządki w napędach”

Reportaż roku:

  1. Dagmara Kowalczyk – „Warszawa – drezyną z torów pod sam kościół”

  2. Michał Sztorc – „Freestyle w Bieszczadach”

  3. Mateusz Żuchowski – „Jakub Majewski i jego kolekcja klasycznych BMW”

Test roku:

  1. Jacek Dobkowski – „Testy z Serwisem – Volkswagen Amarok V6”

  2. Maciej Rzońca – „Dusterem do Capo da Roca”

  3. Mateusz Żuchowski – „Test modelu Aston Martin DB11 na drogach Dolnego Śląska”

Diagnostyka i naprawy:

  1. Rafał Dobrowolski – „Bariery infrastruktury dla „elektryków””

  2. Michał Pierewicz – „Niezbędnik – Wyższe napięcie, nowe możliwości”

  3. Ryszard Polit – „PassThru krok po kroku – Toyota”

Ogłoszenie zwycięzców w poszczególnych kategoriach odbędzie się 27 marca na Międzynarodowych Targach Poznańskich podczas Poznań Motor Show Press Night.

Certyfikat ITS dla TRUCK LINE™!

Rok 2016 kończy się kolejnym sukcesem związanym z wdrożeniem nowego produktu. We współpracy z PRECYZJĄ-SERVICE,  wiodącą firmą na polskim rynku w branży urządzeń do geometrii układu jezdnego powstało urządzenie TRUCK LINE™ do badania pojazdów powyżej 3,5 t.  Uzyskało ono potwierdzenie wysokiej jakości i zostało dodatkowo dopuszczone do stosowania na stacjach Kontroli Pojazdów. Warto zauważyć, że wykonawcą oraz autorem projektu jest firma HERKULES AUTO-TECHNIKA WARSZTATOWA.

Konferencja Innovation Group Poland w Krakowie i Bydgoszczy

W dniach 18 maja w Krakowie oraz 24 maja w Bydgoszczy, odbędą się konferencje Innovation Group Poland (IGP). Konferencje są kontynuacją konferencji organizowanych przez IGP. Spotkania te mają charakter zamknięty i są skierowane wyłącznie do serwisów należących do Sieci Partnerskiej IGP , oraz partnerów biznesowych. Wśród głównych partnerów jest HERKULES AUTO-TECHNIKA warsztatowa doradca oraz dostawca technologii blacharskich. Konferencje zostały objęte patronatem medialnym „Gazety Ubezpieczeniowej” oraz magazynu „Karoseria”.
logo-innovation-m

Nowy magazyn KAROSERIA już w przygotowaniu

W marcu 2016 roku ukaże się pilotażowy numer czasopisma dla profesjonalistów pn. KAROSERIA. Uruchomiona już jest witryna internetowa www.karoseria.eu. Redaktorem naczelnym pisma został Bogusław Raatz. Nad treścią oraz tematyką czuwa Rada Programowa. KAROSERIA to pierwsze na polskim rynku czasopismo skierowane do wszystkich osób oraz instytucji związanych lub zainteresowanych tematyką budowy, napraw i eksploatacji karoserii samochodowej. Podstawowe grupy odbiorów to:
-serwisy blacharsko-lakiernicze,
-serwisy ASO,
-lakiernie pojazdowe,
-producenci i dystrybutorzy narzędzi,
-producenci i dystrybutorzy materiałów lakierniczych,
-producenci i dystrybutorzy części zamiennych,
-sprzedawcy samochodów,
-szkoły zawodowe oraz uczelnie wyższe,
-sektor ubezpieczeniowy,
-rzeczoznawcy motoryzacyjni,
-miłośnicy motoryzacji.

karoseria-FB

Współpraca z INNOVATION GROUP POLAND

Z przyjemnością informujemy, że firma HERKULES nawiązała ścisłą współpracę z firma INNOVATION GROUP POLAND. Współpraca polega na wsparciu technologicznym sieci serwisów partnerskich IGP w Polsce.