1

Asamblarea prin sudare în industria auto

1. Introducere

1.1 Generalităti

Industria de automobile este una dintre cele mai importante industrii din lume, având

influenţă nu numai asupra economiei dar și culturii. Ea asigura locuri de munca pentru milioane de

oameni, generează baza pentru o multitudine de servicii. Automobilele au revoluționat transportul în

secolele XX și XXI, schimbând pentru totdeauna modul de a trai al oamenilor și afacerile.

Automobilul a permis transportul materialelor mai departe și mai repede și a deschis o piața larga

pentru afaceri și comerț. Industria auto a redus costul total al transportului utilizând metode ca

producția de serie mare, vânzarea în masă și globalizarea producției.

Majoritatea autovehiculelor se compun dintr-un număr mare de piese şi subansambluri. În

foarte multe cazuri, acestea trebuie să se încadreze în anumite limite de abateri dimensionale, care

ţin atât de construcţie, cât şi de modul în care ele lucrează împreună.

Ansamblurile de bază ale unui automobil

1. Motorul

2. Sistemul de ungere: pompa de ulei şi filtrul de ulei

3. Sistemul de răcire: pompa de apă şi radiatorul

4. Instalaţia de alimentare

5. Instalaţia electrică.

6. Transmisia

7. Cutia de viteze

8. Direcţia

9. Instalaţia de frânare

10. Caroseria, organele punţilor şi a suspensiei [3]

1.2 Asamblarea în industria auto

Asamblarea este îmbinarea a două sau mai multe piese, definitiv prelucrate, într-o anumită

succesiune, astfel încât să formeze un produs finit, care să corespundă din punct de vedere tehnic

scopului pentru care a fost proiectat. [2]

Procesul de asamblare reprezintă etapa finală a procesului tehnologic şi este executat în

general în aceeaşi întreprindere în care au fost executate şi piesele. în situaţii speciale, asamblarea

finală (sau cea parţială) se face la locul de utilizare a produsului. [2]

Procesul tehnologic de asamblare cuprinde totalitatea operaţiilor de îmbinare a pieselor, de

verificare a poziţiei lor relative şi de recepţie după asamblarea definitivă, având drept scop obţinerea

unui produs care să corespundă în totalitate activităţii pentru care a fost proiectat.

2

Automobilele sunt produse complexe, compuse dintr-un număr foarte mare de elemente de

asamblare. Componentele unui ansamblu sunt prezentate în tabelul 1.1.[2]

Tabelul 1.1 Componentele unui ansamblu [2]

Nr.

Crt.

Denumirea componentei Caracterizare

1. Piesa(reper) Este elemental cel mai simplu al asamblării, execuatat dintrt-o

singură bucată.

2.

Piesa de bază(completul) Reprezintă unitatea cea mai simplă a ansamblului sau a

subansamblului, format din două sau mai multe piese ce sunt

îmbinate într-una singură.

3.

Subansamblu Este o unitate de asamblare mai complexă, compusă din două

sau mai multe piese, unite într-un to unitar şi având un rol

funcţional bine definit.

4.

Ansamblu Constituie o unitate de asamblare, format din două sau mai

multe subansambluri şi piese, unite într-un tot unitar şi având

un rol funcţional bine determinat.

5.

Mecanismul Reprezintă o unitate de asamblare cu rol bine determinat din

punct de vedere funcţional, care participa integral la

funcţionarea maşinii, având rolul de transmitere şi de

transformare a mişcării.

6.

Ansamblul general Este reprezentat de maşina propriu-zisă şi este format din toate

elementele descries anterior. Fiecare element participă la

îndeplinirea rolului pentru care ansamblul a fost proiectat.

De regulă, piesele nu se montează direct în ansamblul general, mai întâi sunt montate

subansamblurile şi mecanismele, apoi, împreună cu piesele de legătură, acestea formează ansamblul

general.

Asamblările în industria auto pot fi:

1. Demontabile

2. Nedemontabile

2. Asamblarea prin sudare în industria auto

2.1 Sudarea în industria auto

Asamblările prin sudare fac parte din categoria asamblărilor nedemontabile.

Asamblările nedemontabile sunt asamblările pentru a căror desfacere este necesară

distrugerea parţială sau totală a organului de asamblare sau a pieselor componente.

În cazul acestor asamblări, piesele nu mai au posibilitatea mişcării relative unele în raport cu altele.

Aceste asamblări au ca avantaje: costurile scăzute, simplitatea operaţiilor

tehnologice,forma constructivă şi gabaritul redus. Asamblarea prin sudare realizează îmbinări nedemontabile, pentru piese metalice, folosind

încălzirea locală, presiunea, şocul, cu sau fără materiale de adaos. Prin procedeul de sudare se

realizează o legătură atomică între piesele asamblate sau între piesele asamblate şi materialul de

adaos.

3

Dezvoltarea sudurii ca procedeu de asamblare nedemontabilă se datorează evoluţiei

tehnologice în multe domenii, ceea ce a permis extinderea sa ca procedeu de asamblare.

Dezvoltarea controlului calităţii cu ajutorul defectoscopiei cu raze Rontgen, cu izotopi

radioactivi, ultrasunete sau rezonanţă magnetică a dus la creşterea calităţii sudurii şi a posibilităţilor

de remediere a defectelor acesteia.

Sudura reprezintă rezultatul sudării şi este formată din materialele de bază ale piesei şi

materialul de adaos ce formează legătura dintre piese. [2]

Sudura se poate realiza direct sau indirect.

Sudura directă se realizează fără material de adaos, direct între piesele sudate. Operaţia se

realizează prin încălzire locală şi presiune.

Sudura indirectă se realizează cu material de adaos, similar cu al pieselor asamblate.

Operaţia se realizează prin încălzirea locală a pieselor de îmbinat şi prin topirea materialului de

adaos.

Cordonul de sudură, numit şi cusătură, este realizat prin topirea materialului de adaos şi,

parţial, a materialului piesei.

Baia de sudură este topitura ce apare în procesul de sudare.

Materialul de bază este materialul din care sunt realizate piesele ce trebuie îmbinate.

Sudabilitatea este capacitatea materialului de a se suda în bune condiţii, fără defecte,

folosind un procedeu tehnologic cunoscut.[2]

În industria auto, se folosesc două procedee de sudare:

- sudarea prin topire;

- sudarea prin presiune.

În construcţiile metalice se folosesc cel mai adesea sudarea cu arc electric, sudarea prin

presiune şi sudarea oxiacetilenică.

Alegerea procedeului de sudare se face ţinând seama de următoarele criterii:

- materialele sudate;

- utilajul folosit;

- condiţiile de funcţionare a organului de maşină.

Procedee de sudare:

1. Sudarea prin topire

Sudarea prin topire este procedeul de îmbinare a două sau mai multe piese, prin topirea

locală a acestora, cu sau fără adaos de material.

Metoda se poate realiza cu gaze (sudura oxiace-

tilenică), cu arc electric, cu hidrogen atomic şi

aluminotermic.

1.1 Sudarea manuală prin topire cu arc electric Este un procedeu foarte des utilizat în construcţiile

sudate. Amorsarea arcului electric se realizează prin

apropierea electrodului de piesă. Operaţia se poate executa

folosind curent continuu sau curent alternativ şi este

prezentată în figura1 .

Pentru curent alternativ, se folosesc numai electrozi

înveliţi, pentru o mai bună protecţie împotriva acţiunii

azotului şi oxigenului atmosferic.

Fig. 1 Sudarea cu arc electric[2]

4

La arcul de curent continuu, se dezvoltă la anod o cantitate mai mare de căldură, datorită

emisiei puternice de electroni de la catod. [2]

Calitatea sudurii este influenţată de pregătirea şi de disponibilitatea sudorului.

Productivitatea este scăzută. Metoda se aplică pentru toate tipurile de cusături, indiferent de poziţia

acestora.[2]

2.Sudarea automată sub strat de flux

La acest tip de sudare, calitatea sudării este mult superioară sudării manuale, consumul de

energie electrică este mult redus, iar productivitatea este superioară. În cazul sudurilor scurte sau pe

contururi curbe şi greu accesibile, se utilizează sudarea semiautomată sub flux cu tub flexibil, caz în

care conducerea arcului electric se face manual.

Prin sudarea automată sub strat de flux, se realizează cusături drepte, de lungime relativ

mare, sau cusături circulare, orizontale, puţin înclinate.[2]

Fig. 2 Sudarea automată sub strat de flux[2]

3. Sudarea în mediu de gaz protector

În acest caz, arcul electric poate fi supravegheat, productivitatea este mai mare şi costul mai

redus. Prezintă avantajul realizării unei suduri uniforme şi de mai bună calitate, adâncimea de sudură

fiind mult mai mare.

Metoda automată de sudare se aplică

pentru lungimi mari de sudură, atunci când

accesul la locul de sudare este uşor.

Productivitatea este de 10-20 de ori mai mare

decât la sudarea manuală.

Această metodă este destul de eficientă, la

sudarea tablelor subţiri, mai ales dacă acestea

sunt realizate din oţeluri inoxidabile

termorezistente.

Drept gaz protector, se utilizează:

- bioxid de carbon, la sudarea oţelurilor;

- argon sau azot, la sudarea cuprului.[2] Fig. 3 Sudarea în mediu de gaz protector[2]

5

4. Sudarea în baie de zgură La acest procedeu, curentul electric trece cu ajutorul electrozilor prin baia de zgură şi prin

metalul topit la piesele de sudat. [2]

Fig. 4 Sudarea în baie de zgură[2]

5. Sudarea prin topire cu gaze La acest procedeu, drept combustibil este folosită de obicei acetilena, iar ca material de

adaos, se folosesc sârme care au compoziţia chimică apropiată de a materialului de bază. Procedeul

este folosit la sudarea tablelor subţiri cu grosimea sub 4 mm, precum şi la sudarea metalelor

neferoase.[2]

Fig. 5 Sudarea prin topire cu gaze[2]

Efectul căldurii asupra zonei de îmbinare a metalului de bază, aducerea în stare

fluidă şi răcirea ulterioară fac să apară în secţiunea sudurii pieselor sau a tablelor mai groase zone

cu structuri diferite. (Fig. 6)[5]

6

Fig. 6 Efectul încalzirii asupra zonei de îmbinare prin sudare[5]

Cele mai importante caracteristici ale asamblării prin sudare sunt prezentate în STAS 6662.

Acestea sunt:

-poziţia reciprocă a pieselor

-forma cordonului de sudură

-poziţia cordonului de sudură

Fig. 7 Poziţia reciprocă a pieselor pentru asamblarea prin sudură[5]

Determinarea stării reale de tensiune din piesele sudate, îndeosebi în cordonul

de sudură şi în zonele învecinate este o problemă foarte complexă. Pentru OL 37,

rezistenţa cusăturilor în V şi X poate atinge rezistenţa de rupere statică a materialului

de bază.[5]

Rezistenţa la oboseală este în general inferioară celei a materialului de bază.

Cauze:

Concentratori de tensiuni caractersitici cordonului:

Interiori:

- incluziuni: gaze şi zgură

- fisuri

7

- structuri neuniforme.

Exteriori

- sudare incompletă;

- spaţii nesudate între table;

- arderi locale.[5]

2.2 Asamblarea pieselor pentru sudare

În vederea sudării, piesele trebuie poziţionate astfel încât să se asigure rostul dorit şi fixate

pentru a nu-şi schimba poziţia relativă în timpul sudării. Fixarea pieselor poate fi realizată prin:

- prinderea provizorie prin sudare;

- întroducerea în dispozitive de prindere.[7]

Prinderea provizorie prin sudare, numită şi heftuire, se execută cu aceleaşi materiale si

tehnologii ca şi sudarea propriu-zisă, ea constă din depunerea unor rânduri de sudură de lungime

mică (20-30 mm sau cca. 2 ori grosimea materialului) şi intermitente (la distante de cca. 300-500

mm unele faţă de celelalte).

Înainte de sudarea prinderile provizorii se curaţă la luciu metalic şi se controlează.

Eventualele prinderi provizorii fisurate se îndepartează prin polizare.[7]

La realizarea operaţiei de prindere provizorie prin sudare se au în vedere următoarele reguli

generale:

- amorsarea arcului electric se face totdeauna într-un punct care urmeaza sa fie acoperit cu

sudura;

- craterul de încheiere al sudurii va fi umplut cu material de adaos prin întroducerea arcului

electric;

- în cazul pieselor de grosime mare prinderea provizorie se efectueaza în mai multe straturi, de

obicei doua, alcatuite în trepte;

- straturile succesive se depun în sensuri opuse pentru a nu concentra cratarele de încheiere ale

rândurilor de capat al sudurii figura 8. [7]

Fig. 8 Tehnica de realizare a sudurilor de prindere provizorie in două straturi[7]

- diametrul materialului de adaos utilizat pentru prinderea provizorie trebuie să fie suficient de

mic pentru a permite o apropiere suficientă de partea inferioara a rostului, în caz contrar

neasigurându-se o patrundere completa la radacina figura 9.[7]

8

Fig. 9 Alegerea diametrului electrodului pentru sudarea rădăcinii[7]

Înainte de asablarea pentru sudare piesele se curata în zona adiacenta îmbinarii. Prezenta

impuritatilor, oxizilor. Murdariei afecteaza calitatea sudurii, favorizând producerea unor defecte de

sudare.

2.3 Subansamble din construcţia autovehiculului unde se utilizează asamblarea prin

sudare

În figura 10 sunt prezentate principalele zoen unde se utilizează sudarea în construcţia unui

automobil.

Fig. 10 Utilizarea sudurii în constructia unui automobil[8]

9

În industria auto asamblările prin sudare se utilizează cu precădere la cadru şi la caroserie.

Acestea sunt elementele principale unde se utilizează sudarea ca şi metoda de asamblare,

deoarece acestea nu mai trenuie demontate ulterior, pentru reparaţii, recondiţionări sau alte

intervenţii. În astfel de situaţii asamblarea prin sudare reprezintă un mod eficient şi rapid de

asamblare.

1.Cadrul automobilului

Cadrul automobilului este elementul:

–pe care se montează motorul, toate ansamblurile transmisiei, sistemul de rulare şi organele de

conducere.

–care face legătura portantă dintre puntea din faţă şi puntea din spate, care preia toate solicitările ce

apar în exploatare ( încovoiere, tracţiune, răsucire, oscilaţii).

–la unele autoturisme şi autobuze, cadrul lipseşte ca organ distinct, funcţiile sale fiind preluate de

caroserie. [4]

Condiţiile care trebuie să le îndeplinească un cadru de automobil sunt:

–Greutate minimă compatibilă cu o rigiditate suficientă

–Construcţie simplă care să permită montarea şi fixarea uşoară a diferitelor organe şi a caroseriei

–Cost redus

–Să permită amplasarea cât mai jos a părţilor componente ale automobilului în scopul de a coborâ

centrul de greutate al acestuia.[4]

Forma generală a cadrului automobilului este determinată în mare măsură de:

–modul de dispunere a diferitelor organe (mai ales motorul)

–de felul suspensiei

–de poziţia punţii motoare etc.

Cadrul automobilului poate fi:

–Cu lonjeroane

–Cu tub central

–Cu platformă

–Combinat [4]

1.1 Cadrul cu lonjeroane Cadrul cu lonjeroane este cel mai utilizat. În principiu, se compune din două lonjeroane,

legate între ele printr-un număr de traverse. Lonjeroanele sunt executate din oţel profil U, I sau sunt

ambutisate din tablă de oţel, cu secţiune constantă pe toată lungimea lor sau variabilă, în funcţie de

solicitări.

Tipurile de profile din care sunt executate lonjeroanele pot fi:

–Profil U deschis

–Profil U închis

–Profil tubular

–Profil eliptic

10

Tendinţa actuală este de a se folosi profile cu secţiune închisă, deoarece au rigiditate bună la

răsucire. Pentru a mări rigiditatea cadrului, în locurile de îmbinare a lonjeroanelor cu traversele, se

folosesc guşeuri, diagonale din tablă sau profile suplimentare.

Cadrul se asamblează prin sudare, nituire sau combinat. Pentru consolidarea lonjeroanelor,

deci pentru a se mări rigiditatea cadrului, la unele automobile se folosesc traverse în X. [4]

Fig. 10 Cadru cu lonjeroane[4]

1.2 Cadrul cu tub central Cadrul cu tub central se foloseşte la unele autoturisme cu suspensie independentă a roţilor. El

se compune dintr-un tub central (1) care serveşte în acelaşi timp şi pentru închiderea arborelui

longitudinal. În comparaţie cu cadrul cu lonjeroane, el este mai rigid, mai uşor şi permite roţilor o

mobilitate mult mai mare.[4]

Fig. 11 Cadru cu tub central[4]

1.3 Cadrul platformă Cadrul platformă este compus tot din două lonjeroane şi traverse, legate între ele prin

panouri de tablă ambutisată, cu nervuri pentru mărirea rigidităţii.

1.4 Cadrul combinat Cadrul combinat este format dintr-un tub, prevăzut la capete cu lonjeroane. [4]

2.Caroseria automobilului

11

Caroseria reprezintă partea superioară (suprastructura) a automobilului, amenajată pentru

transportul persoanelor, al încărcăturii utile sau pentru instalarea diferitelor utilaje.

Condiţiile impuse unei caroserii de automobil sunt:

–Să aibă formă apropiată de cea aerodinamică

–Să fie cât mai uşoară şi rezistentă

–Să prezinte o vizibilitate maximă pentru conducător, în scopul măririi siguranţei circulaţiei

–Să fie confortabilă

Clasificarea caroseriilor se poate face după următoarele criterii:

a. Destinaţie:

- De autoturisme

- De autocamioane

- Speciale

b. Construcţie (adică după modul de preluare a eforturilor):

- Neportantă (la care toate eforturile sunt preluate exclusiv de cadru; în acest caz, cadrul este separat,

iar caroseria este fixată elastic pe cadru)

- Semiportantă (care preia parţial eforturile datorită forţelor provenite din mişcarea automobilului;

podeaua caroseriei este fixată rigid pe cadru prin buloane, nituri sau sudură)

- Autoportantă (care preia toate forţele provenite din mişcarea automobilului; în acest caz, cadrul nu

mai există)

3. Asamblări prin sudură la caroseria şi cadrul Daewoo – Studiu de caz

Pentru a prezenta exact unde se utilizează asamblarea prin sudare în industria auto s-a ales

ca şi studiu de caz caroseria şi cadrul modelului Daewoo. Pentru a prezenta zonele unde se utilizează

sudarea ca şi metodă de asamblare s-a u ales câte zone reprezentative din construcţia automobilului

Daewoo:

1. Panou faţă

2. Plafon

3. Panou superior faţă

4. Tablier faţă

1. Panou faţă

Panoul faþã este lipit de contraaripa şi lonjeronul faţă. El este suportul farurilor şi altor piese

şi menţine rigiditatea părţii din faţã a caroseriei.

12

Fig. 12 Ansamblul punctelor de sudură panou faţă Daewoo[6]

2. Partea laterală

Fig. 13 Ansamblul punctelor de sudură partea laterală Daewoo[6]

13

3. Panou superior faţă

Fig. 14 Ansamblul punctelor de sudură panou superior faţă Daewoo[6]

4. Tablier faţă

14

Fig. 15 Ansamblul punctelor de sudură tablier faţă Daewoo[6]

15

Cuprins

1. Introducere...................................................................................................................pag. 1

1.1 Generalităţi.........................................................................................................pag. 1

1.2 Asamblarea în industria auto................................................................................pag. 1

2. Asamblarea prin sudare în industria auto...............................................................pag. 2

2.1 Sudarea în industria auto..................................................................................pag. 2

2.2 Subansamble din construcţia autovehiculului unde se utilizează

asamblarea prin sudare......................................................................................pag. 7

3. Asamblări prin sudură la caroseria şi cadrul Daewoo – Studiu de caz....................pag. 9

16

Bibliografie:

1. Andrei Mihai Negruş, Optimizarea tehnologiilor de montaj în industria de automobile –

Teză de doctorat, Braşov, 2011

2. http://profpopescum.wikispaces.com/file/view/curs-asamblari-mecanice-m7.pdf

Ungureanu Marin, Curs de asamblări mecanice.

3. Alexandru Cărean, Tehnologii de fabricatie a automobilelor – Curs.

4. http://autoleonida.wikispaces.com/file/view/CADRUL+%C5%9EI+CAROSERIA.pdf

Jiduc Gabriel, Cadrul şi caroseria autovehiculelor – Curs.

5. http://www.omtr.pub.ro/didactic/om_isb/om1/OM4.pdf -Asamblări nedemontabile -

Note de curs

6. http://www.dezmembraridaewoo.ro/manuale/Manualul%20de%20Caroserie%20pentru%

20Lanos,%20Nubira%20si%20Leganza.pdf Manual Daewoo.

7. http://www.scritube.com/tehnica-mecanica/PRINCIPIUL-SUDARII33959.php Tehnica

sudării

8. http://www.lincolnelectric.com/assets/US/EN/literature/gsm0816.pdf