Сварка аргоном велосипедной рамы
Совсем недавно мы писали про победителей выставки NAHBS 2011, где было несколько номинаций для конструкторов рам. Причем особое внимание было уделено методам их сварки, а попросту говоря тому, как трубы крепятся друг с другом, что составляет в итоге велосипедную раму. В тех номинациях присутствовали TIG-сварка, высокотемпературная пайка и так называемое lugged construction (крепление через проушины). Давайте рассмотрим каждый метод, чтобы понять в чем же состоит такая принципиальная разница.
TIG-сварка
TIG — ручная сварка неплавящимися вольфрамовыми электродами в среде защитного газа (аргона). Метод TIG на постоянном токе (TIG-DC) применяют для сталей, метод TIG на переменном токе (TIG-AC) — для алюминиевых сплавов. Швы отличаются поразительной чистотой и высоким качеством. Вероятность попадания шлака в сварной шов исключается полностью из-за его отсутствия, поэтому шов практически не требует очистки К плюсам такой сварки можно отнести:
+ Аккуратный сварной шов
+ Отсутствие брызг
+ Сварка деталей небольшой толщины
+ Лучше управление параматрами дуги
Но где есть плюсы, там и минусы, которые не имеют существенного влияния в производстве велосипедных рам. Первый пункт даже можно отнести к показателям качества оператора и сварки вцелом.
— Большие требования к опыту оператора
— Низкая производительность
— Наличие газового баллона
Видео пример такой сварки профессиональным оператором:
Сварочный шов от TIG-сварки не сложно узнать:
Высокотемпературная пайка
При высокотемпературной пайке зазоры между металлическими деталями заполняют специальным расплавом другого металла, который смачивает поверхности спаиваемых деталей (как правило температура пайки 450 °C и выше). Такой расплав называется припоем, в качестве которого может выступать различные виде металла:
Бронза/Латунь
Для пайки бронзой используется температура от 800 °C до 1000 °C, что может привести к отжигу стали и разрушить защитные свойства деталей (например трубы Reynolds 731 с термообработкой), но затоReynolds 531 или хромолибденовая сталь 4130 вполне подходит для подобной пайки. Получаемые соединения прочны для нагрузок, которым подвергается рама велосипеда, да и цена бронзы заметно ниже, чем серебра, который также может быть использован в качестве припоя. Большая часть массово выпускаемых рам, которые вы можете найти на рынке паяется бронзой-латунью.
Серебро
Пайка серебряными припоями позволяет использовать более низкие температуры и при этом получать более прочные швы. Серебряные припои плавятся и текут при температурах заметно более низких, чем , и лучше затекают в тонкие сочленения. Оба этих фактора увеличивают прочность соединения. Как правило, припой для серебряной содержит от 60% до 20% серебра, остальное составляет сплав металлов, включающий медь, цинк, никель и олово. Вблизи спайки остается зона отожженноо металла, но утолщение трубы в этих местах компензирует потерю прочности.
Никель/Серебро
Такие припои встречаются гораздо реже, чем два выше перечисленных. Среди возможных вариантов можно выделить припой №11 (от All States), используемый специально для велосипедных рам. У этого припоя очень широкий дипазон рабочих температур — от 650 °C до 970 °C и прочночть на разрыв до 60 кг/кв.мм.
Пайку легко можно узнать по отсутствию четко выраженных углов в местах соединения деталей
Lugged construction
Такой метод конструирования велосипедной рамы представляет собой соединение труб специальными узлами (они называются Lug) или проушинами. Этот метод был основным с самого начала появления стальных велосипедных рам и до сих пор имеет свое место под солнцем. Для закрепления труб используется пайка (серебром или латунью). Вытачивание таких узлов является отдельным аспектом рамо-производства, а на дорогих кастомных рамах порой можно увидеть настоящие произведения искусства. Главным удобством такого соединения является простота замены отдельных труб.
Многие легендарные фирмы (например Colnago или Schwinn) до сих выпускают lugged рамы, что приятно радует приверженностью к классическому производству рам, с которого подобные гиганты начинали
И чтобы подытожить то, что мы с вами рассмотрели — обобщающее фото всех трех видов соединения деталей (труб) велосипедных рам:
Сварка, ремонт и восстановление велосипедных алюминиевых рам
Наибольшее распространение в постройке рам из алюминия имеют сплавы 6000 и 7000 серий. Различные производители по-разному мотивируют выбор того или иного сплава, по сути все сводится к термической обработке и экономической составляющей производства рам. Сплавы 6000 серии не очень сильно уступают сплавам из 7000 серии в пределе прочности (tensile strength), при этом более долговечны из-за их большей эластичности, а так же большей коррозионной устойчивости.
Секрет в том, что после сварки 6ххх требуют отжига для рекристаллизации элементов и убирания напряжений после сварки, а после закалки(artificial age) в состояние наибольшей твердости Т6, рамы же из 7ххх требуют лишь закалку. Факт в том, что рамы из 6000 теряют до 25% прочности после сварки, поэтому убирая необходимость отжигать рамы мы делаем сплавы 7ххх более экономически эффективными при постройке велосипедов. При этом рамы из 6ххх гораздо более ремонтопригодны, так как их возможно вернуть в состояние максимально близкое к самому твердому.
образец сварочных швов на алюминиевых трубах
Это небольшая предыстория объясняет почему при ремонте рам из этих сплавов мы должны предупреждать о том, что производители делают и рекомендуют профессиональным ремонтным сервисам обязательно термообрабатывать рамы после ремонта. В наших условиях из-за отсутствия специализированных фирм, занимающихся ТО (aluminium heat treat services) нету вообще, а доступа к мощностям заводов практически тоже не отыскать ремонт производится пропуская этот процесс. Но у нас есть такая возможность и мы можем предоставлять такой сервис при желании клиента.
тренируем красивые швы на алюминиевом профиле
Соответственно мы всегда предупреждаем и консультируем обо всех нюансах работы с алюминием. Решение чинить или не чинить раму остается за клиентом, но часто практика ремонта например рам их 7ххх как бы намекает, что сплав в принципе при сварке много прочности не теряет и со временем сам подкаливается, но при таком способе старения есть вероятность образования внутренних трещин.
сварка алюминиевых труб
Причины поломки рам бывают из-за усталости металла или в следствии физического контакта с более твердой поверхностью, по простому из-за уебывания рамы например в ствол дерева. Ремонт элементов, у которых нет деформаций осуществляется сваркой (мы используем только качественную TIG сварку, выполненную профессионалами своего дела) и усилением накладками или косынками. Это такие поломки как трещины на подседельной трубе, рулевом стакане или кареточном узле, а также любые трещины в самых разных частях рамы. В случае деформации необходимо учитывать, что в этом месте скорее всего образовалось огромное количество микро трещин из-за вытягивания металл в твердом состоянии, поэтому мы часто рекомендуем вырезать деформированные элементы и заменять на новые. При сильных деформациях может быть ситуация, когда целесообразней покупка новой рамы. В идеале геометрия рамы проверяется на специальном поверочном столе.
Образец сварного шва от нашего маэстро
Вопрос: У меня на раме не написано, что именно за сплав, есть ли возможность узнать из чего она сделана?
Ответ: Неплохой способ это измерить электропроводность (electrical conductivity) рамы на специальном приборе EC Meter, у каждого сплава она своя и можно достаточно точно определить с чем мы имеем дело.
Вопрос: Как проверить твердость рамы после сварки?
Ответ: Часто используется метод Роквелла, место выбирается обычно дропауты или кареточный узел.
На базе веломастерской BikeTrip мы оказываем услуги по качественному ремонту алюминиевых рам.
Наши возможности:
— очистка рамы от краски
— подварка трещин (например трещина в раме, оторванный рулевой стакан, трещина рулевого стакана, трещина в кареточном узле, лопнувшие дропауты и т.д.), заварка дефектов рамы, переваривание узлов на новые (кареточные узлы, рулевые стаканы), замена дропаутов на другие типы, наплавка резьб, сорванных при эксплуатации, а так же любые работы по модернизации велосипедных рам, в которых необходима сварка (в том числе расширение задних и передних перьев и переваривание отдельных частей рамы под необходимые нужды)
— изготовление нестандартных аксессуаров: багажников, рулей, траверс, рэков под сумки, подготовка туринг байков, изготовление картов любых видов и назначений
— термическая обработка рамы после сварки
— покраска рамы
— проверка геометрии рамы после деформаций
— консультации по любым вопросам, связанным с ремонтов алюминиевых рам
— изготовление велосипедных рам с нуля под конкретные нужды и условия заказчика, сюда входит проектировка и испытание моделей и прототипов, оценка внутренних напряжений и полная компьютерная симуляция процессов, создание прототипов и подготовка всей технической документации, а так же все сопутствующие работы, необходимые для выполнения таких проектов (токарная и фрезерная обработка, лазерная\гидроабразивная резка, гибка труб, листов, пресс формы, изготовление оснастки и прочее)
Наши возможности
— TIG сварка на современных сварочных аппаратах профессионалами своего дела с опытом работы в машиностроении и авиа/приборостроении
— проектно-конструкторский отдел
— мех. обработка
— лазерная/гидроабразивная резка
— гибка труб
— порошковая покраска
— нанесение оригинальных рисунков/винила/аэрографии
— термическая обработка материалов
Олег Велослесарь
Сварка велосипедных рам – выбор метода сварки
Один тип сварки не подходит для всех видов металла, которые применены в строительстве велосипеда, потому нам придется рассмотреть разновидности сварок отдельно. Давайте рассмотрим 3 способа пайки рамы
Сварка с TIG технологией
Ручное устройство, работающее с алюминиевыми сплавами и легкими металлами. Сваривать помогает вольфрамовый электрод и аргон, приспособление работает на переменном токе и оставляет после себя очень тонкий шов.
Дополнительно имеет следующие преимущества:
- Соединение металла тонкого типа, что отлично подходит для велосипедных рам;
- Легкое управление потоком;
- Нет брызг.
Минусы:
- Обязательный опыт подобных работ и соблюдение техники безопасности;
- Хоть швы и тонкие, но на соеденения требуется много времени;
- Рядом находится газовый баллон, что увеличивает риски;
- Чтобы улучшить качество соединения, на края металла подается другой сплав, для усиления схватки.
Пайка с помощью больших температур
Разновидности припоев для сварки велосипедных рам, какой выбрать?
Этот припой отлично подходит для сварки велосипедных рам, имеет большой диапазон температур от 500 до 1 тыс. градусов, шов после такой сварки никелем будет малозаметный и прочный, массово применяется на заводах в связи с небольшой стоимостью материала.
Этот тип пайки подходит для материалов, которые способные выдерживать большой диапазон температур до 1 тыс. градусов, например, хромолибденовая сталь.
Пайка из бронзы применяется для сварки спортивных рам, которые установлены на трюковых или горных велосипедах. Еще один плюс – это небольшая стоимость материала, в отличии от дорого серебра.
Серебро имеет самую низкую температуру плавления и лучше затекает в маленькие щели при соединении, что заметно повышает эффективность и возможно-допустимый предел нагрузки для таких рам. Серебро применяется крайне редко и только для дорогих моделей велосипедов или при необходимости усиления рамы.
Крепления с помощью узлов
Последний метод для восстановления велосипедной рамы – это соединения труб с помощью сложных узлов, которые удерживают себя сами. Этот метод соединения применялся, как только появились двухколесные транспортные средства, но свою популярность он не потерял и сейчас.
Процесс изготовления такой рамы очень сложный, но удивительные возможности, которые получает рама, того стоят – это способность выдерживать очень большую нагрузку, удары и столкновения. Транспортное средство с такими узлами на раме очень сложно повредить при столкновении.
Давайте подведем небольшой итог о 3 разных способах сварки велосипедных рам.
С помощью этой технологии можно забыть о видимых швах, но обязательно нужно помнить о правилах использования, придерживаться техники безопасности при процессе, владеть профессиональными навыками или иметь соответствующее образование.
Здесь более выраженные швы, но больше внимания уделено качеству, такой метод недорогой и используется для многих серийных моделей велосипедов в разных ценовых категориях.
Самый дорогой способ, используют известные компании для изготовления эксклюзивных моделей, нередко такая работа производится вручную, и среди велосипедистов считается круто иметь подобный велосипед.
Сварка рамы велосипеда, мотоцикла и электросамоката
Сварка рамы велосипеда, мотоцикла и электросамоката — это общее название процедуры, в которой можно использовать множество различных сварочных процессов. Поскольку сварные соединения должны быть долговечными, следует тщательно выбирать методы, которые помогут в решении различных задач, будь то ремонт поддона картера двигателя или сварка рамы мотоцикла. Сегодня поговорим о том, чем отличаются различные методы сварки, а также о наиболее распространенных причинах повреждений рам.
Сварка TIG
Аргонная сварка (TIG — вольфрамовый инертный газ) требует определенного уровня знаний для работы. Также известная как GTAW (газо-вольфрамовая дуговая сварка), не требует присадочных материалов. Используется неплавящийся вольфрамовый электрод, который плавит металл, образуя соединение между ними.
При сварке используется также защитный газ аргон (сварка аргоном СВАО), который препятствует контакту шва с воздухом, что способно привести к снижению качества шва. Сварка аргоном (на Дмитровском шоссе) широко используется в автомобильной промышленности.
Точечная сварка
Основным принципом точечной сварки сопротивлением является выделение тепла за счет сопротивления между металлическими частями при прохождении через них электрического тока.
Медные электроды используются для пропускания электрического тока через металлические части, что приводит к возникновению сопротивления между частями. В процессе вырабатывается тепло, и детали удерживаются вместе за счет давления.
Этот метод сварки широко используется в автомобильной промышленности (с его помощью можно заварить раму мотоцикла), но может привести к некоторым несоответствиям, поскольку он ограничивает пятна, которыми заготовка перекрывается.
Особенности сварки рам при различных повреждениях
Итак, вы получили общее представление о том, как сваривать рамы велосипеда или мотоцикла. Но при сварке рам возникает множество проблем, некоторые из них незначительны, а другие могут быть критическими.
В автомобилестроении (при ремонте картера двигателя) мы также должны обращать внимание на вес, любые ненужные сварные швы могут увеличить общий вес автомобиля из-за добавления сварного металла.
Это снижает топливную экономичность в долгосрочной перспективе. Основные проблемы — изгибы и трещины на рамах грузовых и легковых автомобилей, что приводит к необходимости сварки рамы.
Погнутость
Повторяющаяся перегрузка мотоцикла или электросамоката может вызвать на раме изгибы, а иногда и необратимые повреждения. Погнутые рамы часто можно увидеть в дорожно-транспортных происшествиях. Устранение серьезных изгибов рамы стоит дорого, так как для решения этих проблем требуются специалисты по сварке рамы, особенно по сварке алюминия.
Трещины
Линия на поверхности транспортного средства, которая разделяет цельный элемент, но не отделяет его полностью, называется трещиной. Трещины могут доставлять неудобства и требуют больших усилий для их устранения. Существует несколько причин, по которым на поверхности транспортного средства могут образовываться трещины.
Поскольку речь идет строго о сварке рамы, будем придерживаться трещин на каркасах. Трещины возникают в основном из-за перегрузки или “усталости материала”. Например, удар от выбоины на дороге может вызвать нагрузку на подвеску и рамы.
Сварка аргоном рам мотоциклов: какие компоненты можно сваривать
Вопрос о ремонте деталей мотоциклов методом сварки время от времени поднимается на различных форумах. Здесь задается вопрос, какие компоненты мотоцикла можно и нельзя сваривать сварщиком, не обладающим высокой квалификацией?
Даже если данный металл можно сваривать (например, Al), не все методы сварки одинаково подходят (например, аргонная сварка пригодна, а оксиацетилен — нет). Это означает, что даже если данный компонент можно успешно сварить (автосервис в САО), человеку все равно придется провести необходимое исследование, чтобы определить, как это сделать правильно без неприемлемой деградации элемента.
Настоятельно не рекомендуется сварка осей, тройных валов, компонентов тормозов и т. д., А также внутренних частей двигателя (шатуны, коленчатые валы и т. д.), Частей, подверженных нагрузкам, если дефектный сварной шов представляет значительную угрозу безопасности.
Во многих случаях проблема со сварным швом заключается не в отказе из-за снижения прочности компонента, а в отказе из-за того, что сварка увеличила хрупкость. Визуальный осмотр сварного шва не может определить, так ли это. То есть только то, что сварной шов красивый, не обязательно означает, что он безопасен.
Металлы, которые не подходят для сварки
- Медь (например, электрический провод; прокладки головки блока цилиндров)
- Латунь (электрические контакты; немного листового металла на ранних машинах)
- Бронза (сайлентблоки)
- Литьевые сплавы Mazak / Zamak на основе цинка (корпуса карбюраторов; корпуса электрических переключателей)
Ничего из вышеперечисленного нельзя сваривать, хотя некоторые элементы могут быть припаяны.
- Магниевые сплавы (отливки коробки передач и двигателя)
- Алюминиевые сплавы (отливки двигателя; брызговики)
Оба вышеперечисленных могут быть сварены при помощи аргонной сварки. Следует проявлять осторожность с Mg, поскольку он легко воспламеняется, а некоторые алюминиевые сплавы содержат медь и требуют другого наполнителя, чем те, которые используются с более распространенными сплавами.
![Сварка аргоном рам мотоциклов]()
Железо
Все черные металлы на мотоциклах — это либо «сталь», либо «чугун». Несколько упрощая, для наших целей различие состоит в том, что стали содержат менее ~ 1,5% углерода (большинство из них имеют менее ~ 0,5%) и являются относительно пластичными, в то время как чугуны содержат более ~ 2% углерода и являются относительно хрупкими. Кроме того, «стали» являются либо «углеродистыми» (хотя с содержанием Mn до ~ 1%), либо «сплавами», отличающимися тем, что последний содержит более 2% Mn плюс другие элементы (Cr, Mo, Ni и т. Д.). .
Эти мягкие стали можно сваривать с использованием присадочного прутка с низким содержанием углерода без снижения прочности основного металла. В сервисе на Дмитровском шоссе есть услуга аргонной сварки.
- Обычная среднеуглеродистая сталь [0,3-0,45% C] (проушины рамы, центральные стойки и другие поковки; оси; коленчатые валы)
Из-за повышенного содержания углерода эти стали труднее сваривать, иногда требуя пропуска низкоуглеродистого наполнителя с последующим более прочным наполнителем, чтобы сохранить прочность и пластичность основного металла. Часто требуется предварительный нагрев и контролируемое охлаждение.
- Обычная высокоуглеродистая сталь [> 0,45% C] (используются ли в мотоциклах какие-либо высокоуглеродистые стали?)
- Чугун [2-4% C; 0,9–2,8% Si] (головки; цилиндры; тормозные барабаны; коленчатые валы)
Многие материалы с совершенно разным составом относятся к категории «чугун». Однако единственное место на мотоцикле, где я рекомендую приваривать его, — это восстановление сломанных ребер на головках и цилиндрах. Используется предварительный нагрев и контролируемое охлаждение, а также никелевый наполнитель.
Сваривать рамы из хромомолибденовой стали не сложнее, чем рамы из низкоуглеродистой стали, хотя для сохранения полной прочности следует использовать другой наполнитель. Предварительный нагрев и снятие напряжений после сварки — это необходимо для компонентов более массивных, чем трубы. На сервисе в городе Долгопрудный оказываются такие услуги.
Заключение
Кроме компонентов, отказ которых может оказаться катастрофическим (например, тормозов), я не могу вспомнить ни одного алюминия, магния, «стали» или «чугуна», который был бы виден на собранном мотоцикле (а некоторые из них спрятаны внутри двигателя и корпуса редуктора), которые не удалось успешно сварить достаточно компетентным сварщиком.
Читайте также: