Aluminium w warsztatcie blacharskim

Powszechność stosowania aluminium w produkcji samochodów stale wzrasta. Jest ono często stosowane do  budowy paneli zewnętrznych oraz elementów konstrukcji głównej karoserii. Należy sobie postawic pytranie, czy polscy blacharze są gotowi do naprawiania aluminium. Po przeprowadzeniu odpowiedniego szkolenia to może być łatwiejsze niż by się mogło z pozoru wydawać. Aluminium spełnia wiele ról w produkcji samochodów. Dwa najważniejsze powody stawania aluminium przez producentów samochodów to: redukcja masy pojazdu  i poprawa osiągów.

Fot.1 Spawanie aluminium półautomatem spawalniczym (MIG) (GYS-HERKULES).

Różnice pomiędzy aluminium a stalą
W pierwszej kolejności blacharz samochodowy przed rozpoczęciem naprawiania elementów karoserii aluminiowej powinien poznać i zrozumieć różnice właściwości stopów aluminium i stali. Aluminium, w stanie czystym, jest znacznie bardziej miękkie niż stal. Dlatego aluminium w konstrukcji stosuje się wyłącznie po dodaniu innych składników uzyskując w ten sposób materiał o odpowiednich właściwościach fizycznych. W trakcie budowy jednej karoserii samochodowej stosowane są różne stopy aluminium. Elementy wykonane w technologii odlewów ciśnieniowych i elementy z blachy aluminiowej lub kształtowników to stopy aluminium o znacznie różniących się właściwościach. Głównymi cechami wspólnymi są temperatura topnienia oraz  bardzo dobra przewodność cieplna. Różnią się natomiast znacznie pod względem plastyczności. Elementy wykonane jako odlewy właściwie nie podlegają prostowaniu nawet przy zastosowaniu podgrzewania, natomiast blacha i kształtowniki w większości przypadków (pod warunkiem, że nie jest to zbyt mocne uszkodzenie) daje się przeginać po uprzednim podgrzaniu. Charakterystyka struktury elementów stalowych pozwala zwykle na ich wielokrotne odkształcania czyli można je naprawiać nawet kilka razy bez zbytniego pogorszenia własności mechanicznych. Specyfika stopów aluminium powoduje, że w ich przypadku wielokrotne prostowanie jest zwykle niemożliwe. Stopy aluminium stosowane podczas produkcji samochodów można podzielić na dwie podstawowe grupy:

-do formowania na zimno,

-do formowania na gorąco.

Ze względu na inną budowę struktury aluminium posiada lepsze własności tzw. pamięci kształtu niż stal. Cząsteczki w stopiach aluminium są trudniejsze do przemieszczania i nawet podczas podgrzewania elementu prostowanie jest trudne. Często wynikiem tego są liczne rysy i pęknięcia w miejscu uszkodzenia co może powodować niebezpieczeństwo przełamania.

 

Zastosowanie aluminium

Ze względu na swoje własciwości fizyczne i mechaniczne elementy wykonane ze stopów aluminium  posiadają grubość od półtora do dwóch razy większą niż ich odpowiedniki stalowe. W niektórych przypadkach może to być nawet czterokrotnie większa grubość. Ze względu na znaczną różnicę w ciężarze właściwym pomimo znacznie większej objętości element  aluminiowy jest zwykle i tak lżejszy od stalowego. Ale zwiększenie grubości elementu niesie za sobą negatywne konsekwencje dotyczące jego obróbki w procesie produkcji jak i prostowania. W przypadku elementu o grubszych ściankach występuje większe ryzyko pękania, dlatego też w przypadku jego naprawy podgrzewanie jest konieczne. Podwyższenie temperatury elementu w miejscu uszkodzenia ułtwia cząsteczkom powrót do pierwotnego położenia przed uszkodzeniem. Stosowanie podgrzewania podczas naprawy jest zalecane niezależnie od tego czy jest to element ulepszany cieplnie czy też na zimno. Części konstrukcji aluminiowej na ogół występują w następujących kategoriach: wytłoczki, profili i odlewów.

 

Fot.2 Półautomat spawalniczy z mozliwością lutospawania i spawania stali i aluminium (GYS-HERKULES).

 


Fot.3 Uchwyt spawalniczy SPOOL GUN zalecany do spawania aluminium (GYS-HERKULES).

Aby stworzyć konstrukcję pojazdu, części te są mocowane przy użyciu różnych metod. W zależności od projektu metody te mogą być kombinacją „nito-klejenia” (za pomocą nitów w połączeniu z klejem), nitowania, spawania łukowego gazem (GMAW) lub w osłonie gazu obojętnego (MIG) lub spawania laserowego. Zgrzewanie punktowe podczas łączenia elementów aluminiowych jest stosowane bardzo rzadko. Powodem jest konieczność stosowania bardzo wysokich parametrów podczas tego procesu. W praktyce podczas produkcji i napraw najczęściej do łączenia elementów aluminiowych stosuje się spawanie MIG, nitowanie i klejenie.

Naprawiać czy wymieniać?

Po zapoznaniu się z podstawowymi własnościami stopów aluminium można przystąpić do wstępnej analizy zasad oceny wyboru technologii naprawy. Podstawowa decyzja podczas naprawy: czy  warto naprawiać czy lepiej (taniej) będzie element wymienić na nowy. Jednocześnie należy pamiętać, że ocenie podlega również technologia usuwania szkody w porównaniu z tym co zaleca producent samochodu. Niektóre elementy zapewne okażą się nie do naprawy. Zarówno z powodu znacznego zakresu uszkodzeń jak i braku możliwości przywrócenia im pełnych własności mechanicznych. Naprawie podlegają zazwyczaj elementy wykonane jako wytłoczki z blach oraz wykonane z gotowych profili. Nie naprawia się uszkodzonych odlewów oraz elementów, które pękły czy to podczas kolizji czy też naprawy. Należy je bezwzględnie wymieć stosując technologie naprawcze przewidziane w dokumentacji serwisowej producenta pojazdu. Technologia naprawy karoserii aluminiowej opracowana przez producenta powinna być zawsze podstawą dla wykonującego naprawę. Niestety trzeba się liczyć z tym, że niektórzy producenci informują w nich, że właściwie karoseria nie podlega żadnym czynnością naprawczym polegającym na prostowaniu elementów. Naprawa w takim przypadku ogranicza się jedynie do usuwania uszkodzeń poszycia, a pozostałe elementy należy bezwzględnie wymienić stosując przy tym proces technologiczny określony przez producenta.

 

Fot.4 System do naprawy uszkodzeń poszycia karoserii aluminiowych (GYS-HERKULES).

Część producentów pozwala na tzw. lekkie ciągnięcie uszkodzonych karoserii… ale co to dokładnie znaczy? Tego zwykle nie wiadomo, a decyzja zależy od naprawiającego. Są producenci, którzy dopuszczają naprawę właściwie wszystkich elementów konstrukcyjnych z wyłączeniem odlewów, ale określają ściśle sposób i punkty mocowania podczas naprawy oraz zasady naprawy oraz podgrzewania. Podczas naprawy karoserii aluminiowej powinna towarzyszyć nadrzędna zasada:

Przed przystąpieniem do prac naprawczych pojazdu z karoserią aluminiową, należy zapoznać się technologią naprawy zalecaną przez producenta. Próba naprawy pojazdu aluminium bez tego może doprowadzić do poważnych problemów.


Mocowanie podczas naprawy

Pierwszym etapem naprawy polegającej na prostowaniu i wymianie istotnych elementów struktury karoserii jest jej zamocowanie na stanowisku naprawczym. Niektórzy producenci systemów naprawczych oferują specjalne uchwyty do karoserii aluminiowych. Sposób mocowania może być również określony przez producenta pojazdu. Podczas intensywnego ciągnięcia zalecana jest ciągła kontrola punktów zamocowania karoserii. W przypadku karoserii aluminiowej zachodzi dużo większe ryzyko uszkodzenia struktury w miejscach kotwienia, niż w stalowej.

 

Podgrzewanie podczas prostowania

Gdy karoseria jest właściwie zamocowana można kontynuować ustalanie technologii oraz naprawę. Tak jak w przypadku każdej naprawy powypadkowej strefa uszkodzeń powinna być zmierzona i porównana z danymi fabrycznymi producenta pojazdu lub systemu naprawczo-pomiarowego. Podczas faktycznego prostowania elementów konstrukcyjnych konieczne jest podgrzewanie miejsca naprawy. Przed przyłożeniem siły należy wstępnie podgrzać element i kontynuować grzanie w trakcie procesu prostowania. Podgrzanie pozwala na uniknięcie pęknięć i rozrywania struktury oraz ułatwia proces przywracania kształtu. Należy zwrócić uwagę, że aluminium nie zmienia koloru podczas podgrzewania i zmiana temperatury elementu nie jest możliwa do zaobserwowania.

 

Fot.5 i 6 Technologia usuwania wgnieceń poszycia aluminiowego (GYS-HERKULES).

Fot.7 Zestaw młotków aluminiowych (GYS-HERKULES).

 

Dodatkowa cecha to znacznie lepsza przewodność cieplna aluminium niż stali co powoduje, że dostarczane ciepło szybciej rozchodzi się w całym elemencie. Efektem tego jest zwykle ciągłe niedogrzanie strefy naprawy. To niekorzystne zjawisko obserwowane jest również podczas procesu spawania aluminium. Z tego powodu istnieje konieczność kontrolowania temperatury naprawianego elementu. Proponowane metody kontroli to obserwowanie znaczników z farby wykonanych  w sąsiedztwie naprawy oraz pomiar termometrem bezstykowym. W krajach Europy Zachodniej znany jest sposób posypywania trocinami drewnianymi i obserwowania czy i w jaki sposób się zwęglają. Pozornie metoda z termometrem bezstykowym wydaje się najbardziej wiarygodna, ale to nie do końca jest prawdą. Problem z tym pomiarem polega na tym, że odczytuje on częściowo również ciepło emitowane z elementu wprowadzając tym samym błędy w pomiarach. Aby zmierzyć dokładnie temperaturę zaleca się pokryć miejsce pomiaru lakierem podkładowym. Podgrzewanie podczas naprawy elementów aluminiowych musi odbywać się w określonym zakresie temperatur. Powszechnie zalecany zakres to 200-300° C. Stosowanie wyższych temperatur może spowodować tzw. wyżarzanie powodujące nieodwracalną zmianę własności mechanicznych naprawianego elementu.  Zbyt wysoka temperatura lub za szeroka strefa podgrzewania może być przyczyną niepożądanego nagrzania w sąsiednich miejscach. Skutkuje to np. uszkodzeniem lub osłabieniem połączeń klejonych.

 

Zasady naprawy przez ciągnięcie i rozpieranie

Plan naprawy pojazdu, którego karoseria wykonana została ze stopów aluminium w zasadzie nie różni się od tego stosowanego do karoserii stalowych. Wszystkie istotne strefy pojazdu narażone na działanie sił podczas naprawy, a posiadające właściwy kształt, powinny być w miarę możliwości zablokowane przed przemieszczaniem się. Po dokonaniu intensywnej naprawy blacharskiej należy skontrolować strukturę materiału w naprawianych miejscach, a w przypadku stwierdzenia pęknięć lub innych wad dokonać wymiany elementów.

 

Bogusław Raatz

© www.raatz.pl