Z lutem na cynk

W konstrukcjach nadwozi współcześnie produkowanych pojazdów, używa się w coraz większym stopniu blach stalowych pokrytych galwanicznie cynkiem (AHSS). Charakteryzują się one podwyższoną wytrzymałością i odpornością na działanie korozji, w porównaniu do stosowanych w starszych typach samochodów. Wykonane z nich nadwozia są lżejsze od tradycyjnych, co przekłada się m.in. na zmniejszenie zużycia paliwa. Użycie blach ocynkowanych wymusza jednak stosowanie innych metod ich łączenia oraz napraw: w przypadku stali pokrytych cynkiem tradycyjnie spawanie wypiera proces tzw. lutospawania.

Jak to jest połączone?

Elementy nadwozi aut, które zostały wykonane z blachy nieocynkowanej, można spawać (tradycyjnie lub laserowo), albo zgrzewać punktowo. Pierwszą technologię stosuje się dla uzyskania jednolitej płaszczyzny łączonych elementów, drugą zaś przy ustawieniu poszczególnych fragmentów blach (np. błotników) na tzw. zakładkę. Nie są to jednak jedyne techniki wykorzystywane przy połączeniach części metalowych w przemyśle motoryzacyjnym. Wiele elementów karoserii jest również nitowanych, a także skręcanych za pomocą śrub lub spajanych specjalnymi klejami. Niektóre części nadwozi samochodów, np. na obrzeżach drzwi oraz pokryw maski i bagażnika, łączy się ze sobą poprzez zawijanie lub zagniatanie.

MAG, czy MIG?

Do tradycyjnego spawania blach nadwozi samochodów stosuje się dwie metody: MAG (z ang. Metal Active Gas), lub MIG (Metal Inert Gas). Zarówno w pierwszej, jak i w drugiej, spawanie odbywa się przy użyciu tzw. elektrody nadtapiającej krawędzie łączonych materiałów. Różnica pomiędzy tymi metodami polega na zastowaniu różnych gazów osłonowych, czyli izolujących spawane miejsce od kontaktu z zawartym w powietrzu tlenem. W metodzie MAG są to gazy aktywne, głównie dwutlenek węgla. Technologia MIG wykorzystuje natomiast gazy obojętne, takie jak argon lub hel. Elektrody spawalnicze stosowane w obu metodach mają średnicę od 0,5 do 4 mm, zaś temperatura spawania osiąga wartości rzędu 1.700 st. C.

Gdy cynkowi za gorąco ...

Ze względu na zbyt wysoką temperaturę wykonywania spoin, nie można stosować tradycyjnego spawania do łączenia lub naprawy blach pokrytych galwanicznie cynkiem. Dlaczego? W metodzie tej łączone elementy zostają bowiem nadtopione, co powoduje trwałe uszkodzenie ochronnej warstwy cynku wzdłuż całej wykonywanej spoiny. Aby to sobie w pełni uzmysłowić, wystarczą dwie wartości: cynk topi się już w temperaturze 420 st. C, paruje zaś po osiągnięciu 900 stopni. W konsekwencji łączony lub naprawiany fragment blachy zostaje odkryty na szybkie działanie korozji, która powoduje osłabienie wytrzymalości karoserii samochodu.

... wkracza „chłodniejszy” drut

Jaką zatem stosować metodę przy połączeniach i remoncie nadwozia, w którym użyto stali nowej generacji? Rozwiązaniem jest technologia lutospawania. W największym skrócie polega ona na łączeniu materiałów za pomocą tzw. twardego lutowania: drut elektrodowy (najczęściej na bazie miedzi) stopiony łukiem elektrycznym w temperaturze ok. 1.000 st. C, wypełnia szczelinę pomiędzy łączonymi elementami bez nadtapiania ich krawędzi. Dzieki temu, nie ulega zniszczeniu ochronna warstwa cynku pokrywająca łączone fragmenty blach, a spoiny charakteryzują się mniejszymi naprężeniami w porównaniu z tradycyjnymi spawami. Lutospawanie może być również stosowane do połączeń elementów wykonanych ze stali sprężystych oraz aluminium.