Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav základů techniky a opravárenství
TECHNOLOGIE OPRAV KAROSERIÍ MOTOROVÝCH VOZIDEL
Diplomová práce
Brno 2011
Vedoucí diplomové práce:
Vypracoval:
Doc. Ing. Vlastimil Chrást, CSc.
Bc. Tomáš Hemala
1
Zadání
2
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma TECHNOLOGIE OPRAV KAROSERIÍ MOTOROVÝCH VOZIDEL vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům.
V Brně dne..............................................
Podpis studenta.......................................
3
Poděkování
Dovoluji si touto cestou poděkovat panu Doc. Ing. Vlastimilu Chrástovi, CSc za odborné vedení, připomínky a cenné rady při zpracování mé diplomové práce. Děkuji také rodičům za podporu při studiu Mendelovy univerzity.
4
ANNOTACE Ve své diplomové práci se zabývám technologií oprav karoserií motorových vozidel. V prvních kapitolách se věnuji obecným informacím o karoseriích, jako je jejich rozdělení, konstrukce, požadavky na bezpečnost a použité materiály, které je nutné při provádění oprav znát. V další části popisuji techniku vyklepávání klempířskými kladivy, opravy karoserií menšího rozsahu bez použití rovnacího rámu, proměření karoserií na různých měřících systémech, rovnání karoserií na rovnací stolici a základní metody oprav karoserií vyvařováním. Následují způsoby ochrany proti korozi, povrchová úprava, druhy nátěrových hmot a metody nanášení nátěrových hmot. Součástí práce je také návrh na technologické vybavení karosářské dílny. Poslední část je zaměřena na popis a zdokumentování opravy konkrétního automobilu včetně ekonomického zhodnocení.
Klíčová slova: karoserie, vyklepávání klempířskými kladivy, rovnací stolice, vyvařování, povrchová úprava, nátěrová hmota
ANNOTATION This graduation theses consider about the car body repair technology. The chapters at the begining of this graduation theses are devoted to general informations about the car bodies ( for example: their selection, construction, safety requierements and used materials ), which are important in the reapairing process. The next section describes the techniques of hammering by hammers plumbing, minor body repairs without the use of frame straightening, body measurements of the different measurement systems, straightening the body with using of straightening bench and the basic methods of bodywork repair by welding. The following chapters consider about the ways to protect against corrosion, painting, varnish types, and methods for applying surface protection. The theses includes a proposal for technological equipment of bodywork workshops also. The last part is focused on a description and documentation of a particular vehicle repair, including an economic evaluation.
Keywords: Car body, hammering by hammers plumbing, straightening bench, welding, varnishing, paint
5
OBSAH 1. ÚVOD......................................................................................................................... 11 2. CÍL PRÁCE ................................................................................................................ 11 3. KAROSERIE MOTOROVÝCH VOZIDEL .............................................................. 11 3.1 Základní rozdělení karoserií ................................................................................. 12 3.2 Karoserie osobních vozidel................................................................................... 12 3.2.1 Druhy karoserií osobních vozidel .................................................................. 12 3.2.2 Rozdělení karoserií podle vztahu k podvozku ............................................... 14 3.2.3 Rozdělení karoserií podle vnitřní struktury ................................................... 16 3.3 Požadavky na karoserie, bezpečnost..................................................................... 17 3.3.1 Aktivní bezpečnost ........................................................................................ 18 3.3.2 Pasivní bezpečnost......................................................................................... 19 3.4 Materiály pro výrobu karoserií ............................................................................. 21 3.4.1 Ocel ................................................................................................................ 21 3.4.2 Lehké kovy .................................................................................................... 22 3.4.3 Plasty.............................................................................................................. 23 4. OPRAVY KAROSERIÍ MOTOROVÝCH VOZIDEL.............................................. 24 4.1 Přehled oprav a karosářských prací ...................................................................... 24 4.1.1 Opravy karoserií menšího rozsahu ................................................................ 25 4.1.2 Opravy karoserií většího rozsahu .................................................................. 32 4.2 Opravy karoserií vyvařováním ............................................................................. 46 4.2.1 Přiřezávání staré a nové části......................................................................... 47 4.2.2 Sesazení hran plechů k sobě natupo .............................................................. 47 4.2.3 Přes sebe přesazené plechy ............................................................................ 48 4.2.4 Sesazení natupo a převlečení ......................................................................... 49 4.2.5 Metody svařování při opravách karoserií ...................................................... 50 5. OCHRANA KAROSERIE PROTI KOROZI............................................................. 52 5.1 Způsoby ochrany karoserie proti korozi ............................................................... 53 5.1.1 Kovové povlaky............................................................................................. 53 5.1.2 Nekovové povlaky ......................................................................................... 54 5.1.3 Prostředky k ochraně spodku vozidla a konzervaci dutin karoserie .............. 54 5.2 Povrchová úprava karoserie.................................................................................. 55 5.2.1 Metody nanášení nátěrových hmot ................................................................ 55 6
5.2.2 Struktura nátěru.............................................................................................. 57 5.2.3 Druhy nátěrových hmot ................................................................................. 58 6. NÁVRH NA TECHNOLOGICKÉ VYBAVENÍ KAROSÁRNY............................. 60 7. POPIS OPRAVY KONKRÉTNÍHO AUTOMOBILU .............................................. 66 7.1 Vizuální kontrola a posouzení škod na vozidle .................................................... 67 7.2 Postup opravy ....................................................................................................... 68 7.2.1 Demontáž vnějších poškozených částí karoserie........................................... 68 7.2.2 Demontáž poškozených mechanických částí................................................. 72 7.2.3 Proměření karoserie a oprava vnitřních poškozených částí karoserie ........... 75 7.2.5 Oprava mechanických částí ........................................................................... 79 7.2.6 Povrchová úprava vozidla.............................................................................. 79 7.2.7 Montáž vnějších částí karoserie na vozidlo ................................................... 82 7.3 Technicko-ekonomické zhodnocení opravy ......................................................... 82 8. ZÁVĚR ....................................................................................................................... 83 9. SEZNAM LITERATURY.......................................................................................... 85
7
Seznam obrázků Obrázek 1 - Podvozková karoserie [3] Obrázek 2 - Samonosná karoserie [3] Obrázek 3 - Vhodné provedení deformačních zón u různých karoserií [3] Obrázek 4 - Metoda Tailored Blanks (použití ocelových plechů různé tloušťky a různé pevnosti na boční části karoserie) [10] Obrázek 5 - Karbonové šasi Carbon MonoCell vozidla McLaren MP4-12C [19] Obrázek 6 – Správné (a) a nesprávné (b) vyrovnávání plechu [7] Obrázek 7 – Postup vyrovnávání měkkého ocelového plechu [7] Obrázek 8 – Dorovnávání plechu ocelovým kladivem [7] Obrázek 9 – Nástroje pro odstraňování boulí [10] Obrázek 10 – Postup odstraňování boulí [10] Obrázek 11 – Metoda MAGLOC [10] Obrázek 12 – Odstraňování boulí vytahovacím kladivem [10] Obrázek 13 – Odstraňování boulí tepelným postupem [10] Obrázek 14 – Vizuální kontrola: velikost spár [10] Obrázek 15 – Ukázka z datového listu pro kalkulaci nákladů [10] Obrázek 16 – Příklad měřícího listu pro měření podlahového rámu [10] Obrázek 17 – Dvojrozměrné měření podlahového rámu [10] Obrázek 18 – Vystřeďovací přípravek [10] Obrázek 19 – Princip trojrozměrného měření [10] Obrázek 20 – Rovnací stolice s mechanickým měřícím systémem [10] Obrázek 21 – Mechanické proměření horní části karoserie [10] Obrázek 22 – Optický měřící systém [10] Obrázek 23 – Elektronický měřící systém [10] Obrázek 24 – Rovnací stolice s přípravky (rovnacími úhelníky) [10] Obrázek 25 – Hydraulické rovnací nástroje [10] Obrázek 26 – Hydraulické vytahovací rameno [10] Obrázek 27 – Rovnací stolice s hydraulickým rovnacím přístrojem [10] Obrázek 28 – Uspořádání při vodorovně a nahoru posunuté části karoserie [10] Obrázek 29 – Lepený spoj dvou plechů (přeplátování) [10] Obrázek 30 – Přiřezávání staré a nové části [12] Obrázek 31 – Plechy sesazené natupo [12] 8
Obrázek 32 – Osazený plech s překrytím [12] Obrázek 33 – Sesazení natupo a převlečení [12] Obrázek 34 – Elektroforéza (kataforéza) [10] Obrázek 35 – Struktura vrstev nátěru na příkladu dveří vozidla [10] Obrázek 36 – Nářadí Hazet 0-1900/77 [22] Obrázek 37 – Sada hliníkových paliček HH 700 AL6 [22] Obrázek 38 – Nářadí Car Body Master FS2365B [22] Obrázek 39 – Karosářská dřevěná palička HH 255 SH2 [22] Obrázek 40 – Sada Rodcraft T04-1300 [22] Obrázek 41 – Souprava Omega 50100 [22] Obrázek 42 – Svařovací přístroj Telwin Digital Mig 330 [22] Obrázek 43 – Systém pro měření karoserií Autorobot 300 ELH [22] Obrázek 44 – Rovnací stolice Autorobot B15 [22] Obrázek 45 – Havarované vozidlo Fiat Grande Punto Obrázek 46 – Demontáž kapoty motoru [21] Obrázek 47 – Demontáž pravého předního podběhu [21] Obrázek 48 – Demontáž předního nárazníku [21] Obrázek 49 – Demontáž pravého předního blatníku [21] Obrázek 50 – Demontáž předního příčného nosníku [21] Obrázek 51 – Demontáž předního čela [21] Obrázek 52 – Demontáž pravého hnacího hřídele kola [21] Obrázek 53 – Demontáž tlumiče, úchytu kola a spodního kyvného ramene [21] Obrázek 54 – Výměna olejové vany [21] Obrázek 55 – Proměření karoserie na rovnací stolici s mechanickým měřícím systémem Obrázek 56 – Oprava pravého předního podélného nosníku [21] Obrázek 57 – Vozidlo na kolech s opraveným pravým podélným nosníkem Obrázek 58 – Zkušebně namontované součásti na vozidle
9
Seznam tabulek Tabulka 1 – Cenová kalkulace vybavení pro karosářskou dílnu Tabulka 2 – Základní informace o vozidlu Fiat Grande Punto Tabulka 3 – Informace o barvě vozidla Tabulka 4 – Cenová kalkulace opravy
10
1. ÚVOD Automobil je považován za jeden ze symbolů 20. století. Od svého vzniku urazil vývoj automobilu dalekou cestu. První modely vozidel připomínaly svým tvarem kočáry, z nichž také často vznikaly po doplnění motoru, převodovky, řízení a dalších mechanismů. Protože tato vozidla byla vyráběna a montována ručně, byl každý vyrobený kus originál. Velký zlom nastal v první polovině dvacátého století, kdy po zavedení pásové výroby, začaly vznikat velké série různých druhů automobilů. Tyto automobily se od sebe často lišily pouze tvarem svého zevnějšku, tedy karoserií. Co je to tedy karoserie? Karoserie je jakýmsi “oblekem“ vozidla, jež tvoří podstatnou část automobilu a bez které bychom si vozidlo vůbec neuměli představit. I karoserie, stejně jako samotný automobil, prošly velkým vývojem. Od jednoho druhu po nezměrné množství různých hatchbacků, sedanů a sportovních kupé. Od primitivních kočárů po technologicky vyspělé, aerodynamicky tvarované bezpečné karoserie schopné ochránit posádku i při vážných nehodách. Od “nezajímavých“ po překrásné karoserie s revolučním designem plným inovací, které často považujeme za umění. Od neopravitelných po karoserie složené z mnoha dílů a s technologickými řešeními, které umožňují havarovaný vrak opravit ve funkční vůz.
2. CÍL PRÁCE Cílem mé práce je poskytnout základní informace o karoseriích motorových vozidel včetně požadavků na konstrukci a bezpečnost. Dále zpracovat stručný přehled metod oprav karoserií automobilů a navrhnout účinnou protikorozní ochranu poškozené části karoserie. Na základě těchto informací popsat a zdokumentovat postup mechanické části opravy konkrétního automobilu a navrhnout vybavení pracoviště pro opravy karoserií osobních automobilů.
3. KAROSERIE MOTOROVÝCH VOZIDEL Abychom se mohli zabývat metodami oprav karoserií motorových vozidel, musíme nejdříve vymezit některé základní pojmy. Je třeba popsat základní rozdělení karoserií, požadavky na konstrukci, bezpečnost a materiály pro výrobu.
11
3.1 Základní rozdělení karoserií Karoserie je část vozidla, která slouží k přepravě osob a nákladu. Jsou na ni kladeny vysoké požadavky z hlediska funkčnosti, bezpečnosti a estetičnosti. Rozdělení karoserií podle dopravního účelu: • osobní automobil • autobus • nákladní automobil • speciální automobil • tahač • přípojné vozidlo • traktor • ostatní vozidla [3, 4, 5,]
3.2 Karoserie osobních vozidel Osobní automobily jsou určeny pro dopravu osob (maximálně 9 včetně řidiče) a jejich zavazadel nebo nákladu a mohou také sloužit k tažení přívěsů. Karoserie osobních vozidel mají prostor pro obsluhu i cestující společný, prostor pro hnací ústrojí a zavazadla je v jednom konstrukčním celku. Tvar osobní karoserie závisí na počtu přepravovaných osob, množství přepravovaného materiálu a druhu provozu (silnice, terén, sportovní účely). [3, 4, 5]
3.2.1 Druhy karoserií osobních vozidel Sedan – karoserie je uzavřená se stupňovitou zádí, střecha je pevná, tuhá (část střechy může být otevíratelná), 4 boční dveře, dvě řady plnohodnotných sedadel po dvou popř. třech místech k sezení, oddělený zavazadlový prostor. Tudor - karoserie je uzavřená se stupňovitou zádí, střecha je pevná, tuhá (část střechy může být otevíratelná), 2 boční dveře, dvě řady plnohodnotných sedadel po dvou popř. třech místech k sezení, oddělený zavazadlový prostor. Hatchback – tvar zadní části karoserie se vyznačuje splývavou zádí, otevíratelnou v celé nebo v téměř celé ploše, závěsy zadních (pátých resp. třetích) dveří jsou umístěny u střechy vozidla. 12
Liftback – tvar zadní části karoserie se vyznačuje tím, že za spodní hranou okna zadních dveří je vodorovná nebo téměř vodorovná plocha. Záď je otevíratelná v celé nebo téměř v celé ploše, závěsy zadních (pátých resp. třetích) dveří jsou umístěny u střechy vozidla. Limusina – karoserie je uzavřená, může mít dělící stěnu mezi předními a zadními sedadly, střecha je pevná, tuhá (část střechy může být otevíratelná), obvykle 4 boční dveře (v ojedinělých případech i 6), počet míst k sezení 4 nebo více nejméně ve dvou řadách, případná další sedadla mohou být sklápěcí. Kupé – karoserie je uzavřená s pevnou, tuhou střechou a pozvolna se svažující zádí. Zpravidla 2 boční dveře, počet míst k sezení 2 nebo 3 vpředu, případně další pevná nebo sklopná sedadla ve druhé řadě s obvykle omezeným možným zadním prostorem pro cestující, oddělený zavazadlový prostor vzadu popř. vpředu. Kabriolet – karoserie je proměnlivá zpravidla bez pevného rámu bočních dveří, s pevnými sloupky čelního skla nebo s ochranným zařízením pro cestující při převrácení vozidla, střecha poddajná, stahovací, popř. tuhá, odnímatelná nebo sklápěcí, počet bočních dveří 2 nebo 4, počet míst k sezení 4 nebo více nejméně ve dvou řadách. Roadster (Spider) – karoserie je proměnlivá bez pevných rámů bočních dveří. Vyznačuje se pevnými sloupky čelního skla nebo ochranným zařízením pro cestující při převrácení vozidla. Střecha poddajná, stahovací popř. tuhá, odnímatelná nebo sklápěcí, která se snižuje v zadní části pro cestující. Počet bočních dveří 2, počet míst k sezení 2 nebo 3 v jedné řadě, za nimi je prostor pro zavazadla nebo nouzová sedadla. Kombi – karoserie je uzavřená – zadní část je konstruována tak, že vnitřní prostor je oproti vnitřnímu prostoru sedanu zvětšen. Střecha je pevná, tuhá, počet bočních dveří 2 nebo 4 a jedny zadní dveře (víko). Počet míst k sezení 4 nebo více nejméně ve dvou řadách, zadní sedadla se sklopnými opěradly nebo vyjímatelná ke zvětšení ložné plochy. PickUp – karoserie se vyznačuje uzavřeným prostorem pro cestující a odděleným prostorem pro náklad. Nákladový prostor může být zakrytý plachtou nebo pevnou nástavbou. Počet bočních dveří 2 nebo 4, počet míst k sezení 2 nebo 3 v jedné řadě, za nimi druhá řada plnohodnotných sedadel popř. prostor pro zavazadla nebo nouzová sedadla. SUV – zkratka vznikla z anglického Sport Utility Vehicle (sportovní užitkové vozidlo). Karoserie je uzavřená se splývavou zádí a s velkým vnitřním prostorem pro cestující. Počet bočních dveří 4 a jedny zadní dveře (víko). Počet míst k sezení 4 nebo více ve
13
dvou nebo třech řadách. Vozidla typu SUV se vyznačují velkou světlou výškou a zpravidla bývají vybaveny pohonem 4 × 4. Nejsou však určeny pro jízdu v terénu. Offroad - karoserie je uzavřená, robustní s pevnou tuhou střechou, která však může být částečně otevíratelná nebo odnímatelná. Počet bočních dveří 4 a jedny zadní dveře (víko), počet míst k sezení 4 nebo více ve dvou nebo třech řadách. Vozidla se vyznačují splývavou zádí, vyšším bočním profilem, vysokou světlou výškou a pohonem 4 × 4. MPV – zkratka vznikla z anglického Multi-Purpose Vehicle (vice-účelové vozidlo). Karoserie je uzavřená s pevnou, tuhou střechou. Počet bočních dveří 4 nebo více, počet míst k sezení 4 a více ve dvou a více řadách. Vozidla se vyznačují velkým vnitřním prostorem pro cestující a jejich zavazadla a vysokým bočním profilem. [3, 4, 5, 18]
3.2.2 Rozdělení karoserií podle vztahu k podvozku Karoserie rozlišujeme z konstrukčního hlediska podle vztahu karoserie k podvozku na tři základní druhy: podvozkové, polonosné a samonosné. Podvozková karoserie (nesamonosná karoserie) se upevňuje na rám podvozku a sama je nenesoucí. Namáhání od vnějších sil a momentů i vnitřních sil a momentů od hnacího ústrojí, závěsů kol, zachycuje podvozek s rámem, který nese hnací a řídící ústrojí i karoserii. Karoserie je k rámu pružně uložena. Toto spojení umožňuje vzájemný pohyb mezi karoserií a rámem, aniž by vznikalo její nadměrné namáhání a zároveň zabraňuje přenosu hluku od karoserie. Podvozková karoserie se dnes používá téměř výhradně u nákladních automobilů, přívěsů a návěsů; výjimečně u velkých osobních vozů. Výhodou je, že stejný podvozek lze použít pro různé nákladní případně osobní karoserie. U osobních automobilů není využita tuhost a pevnost pružně montované karoserie a rám vozidla zvyšuje celkovou hmotnost. Polonosná karoserie se vyznačuje tím, že má také rám, který však neslouží jen k uchycení podvozkových orgánů. Statické zatížení vozidla a namáhání vznikající při jízdě zachycuje rám společně s karoserií, která musí být s rámem pevně, ale rozebíratelně spojena. [3, 4, 5, 16]
14
Obrázek 1 - Podvozková karoserie [3]
Spojí-li se polonosná karoserie nerozebíratelně s rámem, vznikne samonosná karoserie. Samonosná karoserie nemá samostatný rám a hnací ústrojí a ostatní části podvozku jsou připevněny ke karoserii přímo (v místech upevnění má vhodná zpevnění výztuhami) nebo prostřednictvím pomocných konstrukcí popř. prostřednictvím rámu pevně s ní spojeného. Základním rysem samonosné karoserie je využití její konstrukce jako nosné části nejen pro podvozkové skupiny, ale i pro namáhání vznikající při jízdě. K důležitým požadavkům patří bezpečnostní deformační zóny přední a zadní části skeletu a karoserie jako celku. Programovaná tuhost při srážce musí co nejúčinněji ztlumit energii nárazu a zmenšuje zpoždění deformace kabiny. Kabinu tvoří prahy pod dveřmi, sloupky dveří, střecha, rámy oken a spolu se sklem vytváří homogenní celek, dostatečně tuhý, pevný a pružný. Značně chrání posádku vozidla před následkem havárie a umožňuje jejich snadné vyproštění po havárii. V požadavcích na tuhost je i odolnost proti bočním nárazům. Na tvar kabiny je také kladen požadavek minimálních mrtvých úhlů výhledu řidiče. Skelet karoserie je svařován a povrchově upravován proti působení koroze nebo je použito materiálu, který plně odolává korozi (pozinkovaný plech). Povrchové plechy, především blatníky, čela apod. jsou lehce odnímatelné panely přišroubované nebo bodově svařené. To usnadňuje karosářské práce při opravách. Výhodou samonosného provedení je lehká konstrukce a vysoká možnost automatizace výroby tzn. malé výrobní náklady při velkém počtu vyráběných kusů. Nevýhodou jsou potřebné vysoké investiční náklady pro velkosériovou výrobu a malé možnosti změn tvaru karoserie. [3, 4, 5, 16]
15
Obrázek 2 - Samonosná karoserie [3]
3.2.3 Rozdělení karoserií podle vnitřní struktury Podle vnitřní struktury karoserie rozeznáváme: • karoserie se samostatnou vnitřní kostrou • karoserie skořepinové • karoserie s nosným roštem Karoserie s vnitřní kostrou se vyznačuje tím, že na kostru z profilů se upevňují pevně nebo rozebíratelně vnější popř. vnitřní panely. Nenesoucí části jsou připojeny rozebíratelným způsobem a slouží jen jako ochrana před povětrnostními vlivy. V případě, že jsou všechny části spojeny s kostrou pevně (svařením), dochází k podstatnému zvýšení tuhosti a pevnosti celé karoserie. Skořepinová karoserie je typická pevným spojením vnějších a vnitřních výlisků, které vytváří duté uzavřené profily. Výhodou je dobré využití tenkostěnných dílů z hlediska tuhosti a pevnosti celé struktury. Karoserie s nosným roštem má spodní část nosnou. Jedná se o tzv. rošt. K roštu se připevňují podvozkové orgány. Vrchní část i boky jsou s roštem nerozebíratelně spojeny a přispívají ke zvýšení tuhosti celku. Většina karoserií soudobých osobních automobilů má panelovou skladbu. Ke skeletu karoserie, který je z větší části skořepinový se přivařují ostatní části (podlaha, střecha, blatníky, příčky apod.). Zvláštní skupinu samonosných karoserií tvoří tzv. sendvičové karoserie. Kostra se skládá z nosné části (sendvič) a z nástavby. Sendvič je tvořen dvěma vnějšími skořepinami (hliníkový plech nebo sklolaminátová fólie), vnitřek je vyplněn polyuretanovou pěnou. Výhodou je vysoká tuhost a pevnost, malá hmotnost, možnost 16
výroby velkých celků a vysoké vlastní tlumení. Nevýhodou jsou vysoké výrobní náklady, drahý materiál, dlouhá doba výroby, speciální způsob spojování dílů a problémy s odstraňováním odpadu. [3, 4]
3.3 Požadavky na karoserie, bezpečnost Na karosérie nejsou kladeny jen funkční požadavky, ale také požadavky vztahující se k provozu, k výrobě a k okolí. Funkční požadavky kladené na karoserie úzce souvisí s bezpečností silničního provozu. Provozní bezpečnost motorového vozidla dělíme na aktivní bezpečnost, tj. opatření, které snižují možnost vzniku dopravní nehody a na pasivní bezpečnost, tj. opatření ke zmenšení následků nehody. Základní požadavky na karoserie můžeme shrnout následovně: • ochrana řidiče a cestujících i nákladu před povětrnostními vlivy • přehlednost všech kontrolních orgánů a zařízení • bezpečný výhled z vozidla dopředu, dozadu, i do stran pro jízdu na víceproudých vozovkách • účelnost tvaru a provedení karoserie (aerodynamické tvary pro sportovní vozidla, robustnost terénních vozidel) • příznivá tepelná pohoda pro řidiče a přepravované osoby (větrání, topení, klimatizace) • omezení hluku, a to jak vnitřního pro ochranu posádky, tak i vnějšího pro ochranu osob mimi vozidlo (ekologie) • omezení vibrací, které nepříjemně ovlivňují cestující • správné tvarování sedadel a jejich prodyšnost • dosažitelnost všech ovládacích orgánů z místa řidiče (ergosféra) • estetika interiéru (pozitivní smyslové vjemy) • uspořádání a tvarové řešení přístrojů a zařízení, aby nedošlo k nezaviněnému zranění posádky • omezení následků nehody (tuhý skelet s deformovatelnou přídí a zádí, zadržovací systémy, bezpečnostní skla, bezpečnostní řídící ústrojí, zamezení vypadnutí posádky po nárazu) • aerodynamická stabilita, malý součinitel vzdušného odporu 17
• vysoká životnost a spolehlivost (tuhost a pevnost, ochrana proti korozi) • estetika vnějšího tvaru karoserie [3]
3.3.1 Aktivní bezpečnost Pod pojmem aktivní bezpečnost se rozumí konstrukční opatření na vozidle, které pomáhají zamezovat nehodám. Jedná se o souhrn různých technických prvků, které zvyšují bezpečnost jízdy s vozidlem a jeho snadné ovládání. Aktivní bezpečnost můžeme rozdělit do čtyř základních částí: 1. Jízdní bezpečnost – vlastnosti zmenšující jízdní nedostatky. • Aerodynamická stabilita – zahrnuje odpor vozu proti vzduchu, umožňuje větší přilnavost k vozovce, tím se zvyšuje ovladatelnost. • Zlepšení jízdních vlastností – jsou to vlastnosti, které zlepšují jízdu vozu (zejména neutrální chování v zatáčkách a stabilita v přímém směru) a činí tak jízdu příjemnější. Jízdní vlastnosti ovlivňuje konstrukce náprav, řízení, pérování, tlumiče, pneumatiky, převodová ústrojí a další systémy jako ABS, ESP, ASR. 2. Kondiční bezpečnost – opatření zajišťující jízdní pohodlí. • Mikroklima – větrání, topení, klimatizace. • Sezení – ergonomický tvar sedadla, seřizovací rozsah sedadla, prodyšnost sedadla, vztah k polohám hlavních ovladačů, přenos kmitů. • Stimulace psychické pohody – estetika interiéru. • Vnitřní hluk – zamezení přenosu nepříjemných zvuků do interiéru vozu. 3. Pozorovací bezpečnost – musí splňovat zásadu „vidět a být viděn“. • Výhled z vozidla – snížení „mrtvých“ úhlů výhledu řidiče na minimum (velká a vyhřívaná okna a zpětná zrcátka, zaclonitelné zpětné zrcátko). • Osvětlení vozovky – světlomety, které dobře osvětlují jízdní dráhu. • Pasivní viditelnost – barva karoserie, osvětlení vozidla, výstražná signalizační znamení. 4. Ovládací bezpečnost – zahrnuje spolehlivost a jistotu obsluhy. • Umístění ovladačů – přehledné a dosažitelné uspořádání ovladačů. Opatření proti záměně ovladačů a bezpečnému zásahu. • Ovládací síly – řízení a brzdění s lehkým chodem. 18
• Odpoutání pozornosti – přehledné uspořádání kontrolek a signalizačních zařízení [3, 4, 8, 10, 20]
3.3.2 Pasivní bezpečnost Pasivní bezpečností rozumíme souhrn všech konstrukčních a výrobních opatření, která zmenšují následky nehody pro všechny zúčastněné osoby. Pasivní bezpečnost nezahrnuje tedy jen vnitřní bezpečnost, tzn. ochranu vlastních cestujících, ale také ochranu ostatních účastníků silniční dopravy. Rozlišujeme tedy vnitřní a vnější pasivní bezpečnost. Do kategorie vnitřní bezpečnosti zařazujeme: • Struktura karoserie – vytváření deformačních zón, zachování prostoru pro přežití. • Ochrana pro případ nárazu – zadržovací systémy (bezpečnostní pásy, airbag), aktivní opěrky hlavy, deformovatelné uložení volantu, palubní deska z měkkého a lehce deformovatelného materiálu. • Ochrana proti vymrštění osob – zámky a dveře (při nárazu nesmí dojít k samovolnému otevření dveří, ale po nehodě musí být možnost otevřít je zevnitř i z venku bez použití nářadí), bezpečnostní skla (jednovrstvá a vícevrstvá). • Ochrana proti vzniku a šíření požáru – palivová nádrž (ochrana proti průrazu, při převrácení vozidla nesmí palivo vytéci), zamezení vznícení elektroinstalace. Struktura karoserie musí z hlediska pasivní bezpečnosti splňovat dvě důležité funkce. Nosná struktura musí mít při kolizi dostatečnou schopnost absorpce energie, na druhou stranu nesmí být deformace nosné struktury tak velká, aby byl narušen vnitřní prostor pro posádku. Při nárazu vozidla na pevnou překážku se uvolňuje velké množství kinetické energie, kterou je nutné co nejvíce absorbovat v určitých částech vozidla tak, aby cestující ve vozidle byli vystaveni sníženým hodnotám přetížení při zpomalení. Proto každé vývojové centrum automobilek využívá počítačové a simulační techniky, na kterých jsou nejprve matematickými metodami vypočítány jednotlivé hodnoty, poté navržen optimální materiál pro stavbu s volbou technologického postupu výroby. Automobily jsou potom podrobovány deformačním zkouškám.
19
Bezpečná karoserie se tedy skládá z pevné kabiny pro cestující a deformačních zón v přední a zadní části (viz Obrázek 3). Deformační zóny jsou obvykle tvořeny podélnými nebo bočními nosníky, které jsou v případě nárazu zatěžovány převážně ve směru podélné osy vozidla. Dojde-li např. k čelnímu nárazu, zdeformují se nejdříve nosníky v přední dolní části karoserie podle předem určených prolisů a teprve při těžkých nehodách se používají k přeměně energie také vzdálenější části karoserie. Přední a zadní kapota a ostatní snadno odnímatelné části karoserie musí být konstruovány tak, aby se při nárazu neutrhly, ale byly nárazem deformovány. Zvlášť problematické se při deformaci ukazují tuhé díly (např. motor), které musí být upevněny tak, aby bylo zmenšeno jejich vniknutí do vnitřního prostoru karoserie. K tomuto účelu se u vozidel s motorem vpředu používá speciální zavěšení motoru, které umožňuje usměrnění pohybu motoru během nárazu pod podlahu vozidla. Zvlášť nebezpečným při havárii vozidla je boční náraz. Boční struktura karoserie je totiž vzhledem k malým deformačním zónám schopna pohltit jen malé množství energie. Pro lepší ochranu cestujících se používají výztuže v oblasti dveří, příčníky mezi oběma A-sloupky ve výši palubní desky, zesílení dveřních prahů, zesílení B-sloupku a C-sloupku a příčné nosníky v oblasti podlahy a střechy.
Legenda: A – nárazové síly jsou zachycovány předním rámem a příčníkem, B – nárazové síly jsou zachycovány střechou a spodkem karoserie, C – nárazové síly jsou zachycovány rámem a spodkem karoserie, D – nárazové síly jsou zachycovány vidlicovými podélníky (zakreslen pouze jeden)
Obrázek 3 - Vhodné provedení deformačních zón u různých karoserií [3] 20
Do kategorie vnější pasivní bezpečnosti zahrnujeme konstrukční opatření na vozidle, která při nehodě snižují riziko poranění účastníků nehody mimo vozidlo. Patří sem: • Ochrana chodců a řidičů jednostopých vozidel, použití tvářitelných materiálů v přední části (soft face), zaoblené karoserie s malým podílem ostrých hran, zapuštěné stěrače, ochrana před podjetím u užitkových vozidel. Ochrana cestujících v jiných, zejména menších motorových vozidlech upraveným deformačním chováním karoserie. [3, 4, 8, 10, 20]
3.4 Materiály pro výrobu karoserií 3.4.1 Ocel Ocelový plech je nejčastějším sériově užívaným materiálem při výrobě samonosných karoserií. Hlavními důvody jeho použití je vysoká pevnost, snadná tvárnost, snadná svařitelnost, snadné spojování pájením, dostatečná životnost při antikorozním zpracování, příznivá cena. Pro výrobu karoserií automobilů se používají ocelové plechy s různou pevností a tloušťkou (od 0,5 mm do 2 mm). Menší tloušťky se používají pro výrobu např. výztuh blatníků, kapot, střech, zatímco silnější se používají pro lisování nosných částí karoserie, např. podélných a příčných nosníků, podběhů. Ocelové plechy s vysokou pevnostní se používají např. pro výrobu A-sloupků a Bsloupků, kde přispívají ke značnému zpevnění karoserie. Jednotlivé díly jsou k sobě nejčastěji spojovány bodovým svářením či nýtováním. Nevýhodou takových plechů je, že se nesmí rovnat za tepla, neboť již při 400 °C ztrácejí více jak 50 % své pevnosti. Proto jsou poškozené karoserie vytahovány na speciálních rovnacích stolicích. Ocelové plechy s nižší pevností se většinou používají při výrobě pláště karoserie (blatníků, kapoty, bočnic apod.) Pozinkované ocelové plechy se používají z důvodu ochrany proti korozi. U podlahových plechů se používá žárové zinkování. U plechů pro povrchové díly karoserie se používá galvanického pozinkování kvůli vyšší kvalitě povrchu. ULSAB (Ultra Light Steel Auto Body) je metoda sendvičového řešení karoserií. Jedná se o použití dvou slabých (0,2 – 0,65 mm) ocelových plechů s vysokou pevností, mezi nimiž je uzavřena umělá hmota větší tloušťky (polypropylen). Karoserie vyrobené touto technologií jsou oproti konvenčnímu řešení o 25 % lehčí, o 80 % odolnější vůči namáhání v krutu a o 52 % odolnější vůči namáhání v ohybu. 21
Obrázek 4 - Metoda Tailored Blanks (použití ocelových plechů různé tloušťky a různé pevnosti na boční části karoserie) [10]
Tailored Blanks (viz Obrázek 4) je metoda, která se používá ke snížení hmotnosti karoserie z ocelových plechů. Velkorozměrový svařenec je sestaven z různých druhů ocelí s různou pevností, tloušťkou a povrchovou úpravou a je svařován laserovou technologií. Tato metoda umožňuje, aby konstruktéři využili speciálních vlastností materiálu a tloušťek plechu vždy tam, kde je jich zapotřebí ke snížení hmotnosti a současnému zvýšení tuhosti konstrukčního dílu. Metoda Tailored Blanks snižuje hmotnost a zároveň zlepšuje deformační vlastnosti dílu při nárazu. [3, 8, 10]
3.4.2 Lehké kovy Z lehkých kovů se pro snížení hmotnosti karoserie používají nejčastěji slitiny hliníku. Výhodou hliníku je nízká hmotnost a značná odolnost vůči korozi. Nevýhodou je, že hliníkové slitiny jsou asi 3× dražší než ocel. Náklady na výrobu hliníkových plechů jsou poněkud menší vzhledem ke snadné deformovatelnosti, hmotnost je ale jen o 30 % nižší, protože kvůli menší pevnosti musí být použity silnější plechy. Hliníkové slitiny po zahřátí na více než 180 °C ztrácejí značně svoji pevnost. Pokud se spojí s jinými materiály, např. s ocelí, dojde za přítomnosti elektrolytu k elektrochemické korozi. Povrch hliníku vytvoří nepropustnou vrstvu oxidu, která má vysoký elektrický odpor. Z tohoto důvodu se také u kombinovaných konstrukcí z hliníku a oceli používají izolační plniva lepidel mezi dotýkajícími se díly oceli a hliníku. [3, 8, 10]
22
3.4.3 Plasty Plasty se při výrobě karoserií používají z následujících důvodů: • malá specifická hmotnost a tedy značné úspory hmotnosti • odolnost proti korozi • značná možnost tvarování • odolnost vůči nárazu • výroba dílů a jejich zastavění bez nutnosti povrchového dopracování • v případě poškození je lze s potřebnými znalostmi opravovat s nízkými náklady Výroba plastových dílů se provádí na speciálních vstřikovacích lisech, které pod vysokým tlakem a za vysoké teploty vstřikují roztavený materiál do lisovací matrice. Jedná se především o díly nárazníků, ochranných lišt, mřížek chladičů, doplňků k osvětlení vozidel, vnějších spoilerů, zrcátek, ale také palubní desky, dveřní a stropní výplně a mnoho dalšího. K výrobě plastových dílů karoserie se používají termoplasty, termosety a elasticky modifikované platy. Termoplasty jsou materiály teplem tvárné, v provozu nesmějí být vystaveny teplotám, blízkým teplotě měknutí. Mezi termoplasty patří polyvinylchlorid, polyetylen, polypropylen, polystyrén, polyuretan a další. Termosety jsou materiály teplem tvrditelné. Opakovaným ohřevem neměknou, při přehřátí degradují. Mezi termosety řadíme epoxidové a formaldehydové pryskyřice. Zvláštní skupinu plastů tvoří kompozitní materiály. Jako kompozity se označují materiály, které jsou složeny ze dvou nebo více složek s rozdílnými fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Spojením těchto složek vznikne zcela nový materiál s unikátními vlastnostmi, které nemohou být dosaženy kteroukoliv složkou samostatně. Významnými typy kompozitů jsou plasty vyztužené skelnými, kevlarovými nebo uhlíkovými (karbonovými) vlákny. Přednosti kompozitních materiálů tkví především v jejich hmotnosti. Oproti tradičním ocelovým součástem mají i při větším objemu stále podstatně nižší hmotnost. K dalším vlastnostem patří vysoká pevnost, výrazně se nedeformují (mez pružnosti odpovídá mezi pevnosti), výborná ohnivzdornost a odolnost vůči korozi. Výroba některých kompozitních materiálů (zvláště plasty vyztužené uhlíkovými vlákny) je ovšem natolik drahá, že tyto výrobky nacházejí uplatnění spíše u speciálních, sportovních a závodních vozidel. [3, 8, 10, 17, 19]
23
Obrázek 5 - Karbonové šasi Carbon MonoCell vozidla McLaren MP4-12C [19]
4. OPRAVY KAROSERIÍ MOTOROVÝCH VOZIDEL 4.1 Přehled oprav a karosářských prací Důvodem oprav je buď mechanické poškození karoserie nárazem, nebo chemicko-galvanické poškození korozí. Zásadně rozdělujeme opravy karosérie na dvě základní metody: • klasická oprava – spočívá v opravě poškozeného dílu vhodnou technologií a s potřebným vybavením • výměnný způsob opravy (agregátový) – spočívá ve výměně poškozeného dílu za nový náhradní díl, dodávaný výrobcem vozidla nebo jiným specializovaným výrobcem Klasické opravy jsou v automobilové výrobě tradiční. Dříve se jakýkoliv poškozený díl opravoval všemi dostupnými metodami. V současné době se opravy karoserií orientují spíše na výměnu poškozených dílů za nové. Důvodem je v mnoha případech (např. jedná-li se o kapotu motoru, víko kufru, přední blatník) jednoduchost a především to, že samotné karosářské opravy vyžadují značnou dávku zkušeností a praxe. V některých případech ovšem představuje výměna zničených dílů nákladnou a někdy i dosti zdlouhavou práci. Při použití kompletního nového dílu se musí původní svařené lemy uvolnit a pak opět spojit. Na jednom svařovacím lemu se však často stýká několik plechů. Oddělení poškozené části je pak časově velmi náročné. Svařovací lemy jsou často i těžko přístupné pro odfrézování bodových svarů. Při opravě části tyto časově náročné operace odpadají. Proto mají být vyměňovány jenom takové díly karosérie, které jsou již skutečně neopravitelné nebo jejichž oprava by nebyla dostatečně kvalitní, resp. vyžádala by si neúměrné množství práce. Za nový se má vyměnit jenom takový díl karosérie, jehož oprava by stála víc, než hodnota nového dílu i s montáží. [9] 24
4.1.1 Opravy karoserií menšího rozsahu 4.1.1.1 Vyklepávání klempířskými kladivy Při opravách se používají různá ocelová kladiva, kterými se plech vyklepává a tvaruje. Ocelová kladiva dělíme podle tvaru hlavic, určujícího úhel a způsob jejich použití. Jsou to kladiva jednostranná, jež mají pracovní plochu jenom na jedné straně a kladiva oboustranná. Jednostranná kladiva se používají k vyhlazování a rovnání plechu. Kladiva s obloukovou hlavou se používají na prohlubování vydutých částí a na vyklepávání dílů z vnitřní strany. Při práci se používá kladivo s takovým zaoblením hlavy, jaké má mít vyklepávaný předmět. Oboustranná ocelová kladiva mohou mít tvar hlavy čtyřhranný nebo kulatý a plochy hlav mohou být rovné nebo vypouklé. Mezi oboustranná ocelová kladiva patří: kladiva k napínání a hlazení plechu, roztahovací kladiva se stejným tvarem hlavy na obou stranách určená k roztahování plechu, talířová kladiva na přesazování drážek a zakládání drátu do plechu, drážkovací kladiva na utěsnění a zkosení drážek plechu, kladiva vyrovnávací a další. K vyklepávání,
prohlubování,
ohýbání
a
rovnání
plechu
a
zejména
k dokončovacím operacím se používají rovněž dřevěná kladiva, tzv. dřevěné paličky, které jsou v poslední době často nahrazovány plastovými, gumovými a hliníkovými paličkami. Pro úplnost a hlavně pro přesné popsání techniky vyklepávání budeme v dalších kapitolách uvádět pouze dřevěná kladiva. Dalším důležitým nářadím používaným při vyklepávání součástí karoserie jsou ocelové přeložníky, obrubníky, pěstě a kovadlinky. Toto nářadí slouží k ohýbání a rovnání plechu, který se položí na jejich hlavici a potom se tvaruje údery kladiva. Při vyrovnávání a vyklepávání plechu nemůžeme udeřit na plech libovolně, protože každý nesprávný úder kladivem znamená další zdeformování plechu. Při vyrovnávání a vyklepávání různých tvarových částí karoserie se musíme snažit, aby úderů kladivem bylo co nejméně. Při tváření a rovnání částí karoserie se používají podkládací pomůcky a kladiva. Při práci držíme podkládací pomůcky (přeložníky, obrubníky, pěstě, kovadlinky, lžíce atd.) v levé ruce pod plechem a pravou rukou klepeme na plech kladivem zpravidla tak, aby plech ležel na podkládacím nářadí. Plech mění svůj tvar podle toho, jaké podkládací nářadí použijeme a jakým kladivem na plech klepeme.
25
Při práci musíme bezpodmínečně znát, za jakých podmínek lze různé změny na plechu vyvolat a co se všechno s plechem při úderech kladiva děje: 1. Položíme-li plech na ocelové podkládací nářadí a udeříme-li na něj ocelovým kladivem, plech se v místě úderu roztáhne, čímž se jeho rozměry zvětší, i když jen nepatrně. Udeříme-li ocelovým kladivem za stejných podmínek na jedno místo několikrát, plech se na tomto místě roztáhne a vytvoří se na něm „vlna“. Když klepeme tímto postupem na rovný plech v okruhu např. 200 mm a údery klademe hustě vedle sebe do středu kruhu a pak spirálovitě až na okraj plechu a několikrát to opakujeme, vytvoří se na rovném plechu vyvýšenina, tj. souměrný výstupek, který vznikl v důsledku roztahování plechu. Při zpětném rovnání plechu na ocelové desce údery ocelového kladiva bychom došli k závěru, že to nelze. Klepeme-li na plech položený na ocelovém nářadí ocelovým kladivem, plech se v místech úderu roztahuje. Proto se žádný výstupek na plechu nedá narovnat na ocelové podložce ocelovým kladivem. 2. Položíme-li plech na ocelové nářadí a udeříme na něj několikrát dřevěným kladivem, roztáhne se jen velmi nepatrně. To znamená, že plech položený na ocelovém nářadí se nedá roztáhnout při úderech dřevěným kladivem, ale jen při úderech ocelovým kladivem. 3. V některých případech potřebujeme vyrovnat výstupek, který je někde uprostřed na rovném plechu. Když na tento výstupek udeříme dřevěným kladivem při použití ocelového podkládacího nářadí, výstupek se téměř vyrovná. Je zřejmé, že tímto postupem se plech „stáhnul“ při současném zvětšení tloušťky. Praxe však ukazuje, že při tomto postupu práce nelze výstupek vyrovnat úplně do roviny. Na konečné vyrovnání plechu se použije ocelové kladivo, kterým se klepe na plech položený na ocelové podložce. Údery se musí vést spirálovitě od výstupku až na okraj plechu, čímž se tato místa na plechu roztáhnou natolik, že se celý plech dostane do roviny. V tomto případě je velmi důležitá síla úderů ocelovým kladivem. Síla nesmí být příliš velká, aby nevznikl výstupek na druhé straně plechu. 4. Položíme-li rovný ocelový plech na podkládací nářadí tak, aby jedna jeho část na nářadí neležela, a potom na tuto část udeříme dřevěným kladivem, plech se v těchto místech stlačuje. Kdyby se na tuto práci použilo ocelové kladivo, plech by se stahoval jen nepatrně.
26
5. Použijeme-li dřevěné podkládací nářadí (dřevěný špalek s obloukovým vybráním apod.) a na plech nad obloukovým vybráním tlučeme ocelovým kladivem, vtlačujeme plech do vybrání v dřevěném špalku a vytváříme na plechu výstupek. Tím rovnému plechu dáváme jiný tvar, v tomto případě vydutý. Takto výstupek na plechu vytváříme roztahováním plechu bez použití ocelového podkládacího nářadí. Z této poučky vyplývá, že plech lze roztahovat nejen při použití ocelového podkládacího nářadí údery ocelovým kladivem, ale při použití měkkého podkládacího nářadí údery ocelovým kladivem. Kdybychom v tomto případě použili místo ocelového kladiva dřevěné, pryžové nebo hliníkové kladivo, nevytvoříme po prvních úderech tak znatelný výstupek na plechu, jako při použití ocelového kladiva, neboť měkké nářadí nemá takový účinek na roztahování plechu jako ocelové. 6. Při vyklepávání a rovnání deformovaných částí karoserie používáme obvykle ručního podkládacího nářadí (kovadlinky, pěstě apod.). Držíme-li ocelovou pěsť v levé ruce např. pod střechou karoserie, a na plech klepeme ocelovým kladivem těsně u ocelové pěstě, pak v místě úderu uděláme na plechu prohlubeň a v místě, kde držíme z vnitřní strany střechy ocelovou pěsť, se vytvoří na plechu výstupek, aniž bychom na plech zevnitř působili údery. Tímto postupem práce změníme prakticky tvar plechu ve dvou sousedních místech v opačném smyslu. Tento postup práce se má použít v případě, je-li na ploše karoserie z vnější strany prohlubeň a hned vedle ní výstupek vyčnívající ven. 7. Nejtěžší je vyrovnávání plechu, na kterém jsou různá drobná zvlnění. V tomto případě se údery ocelovým kladivem vedou vždy na nejnižší místa vln, aby došlo k roztažení těchto míst, čímž zvlnění plechu zmizí. Pružení plechu lze také odstranit tak, že se v místech pružení vytvoří bodové sváry bodovacími kleštěmi (tzv. se nabodují), čímž dojde ke stlačení materiálu a poté se na příslušných místech překlepou kladivem. [7, 9]
Příklady rovnání plechu Při rovnání plechu se musíme řídit předchozími body 1-7 (viz výše). Správné (a) a nesprávné (b) vyrovnávání vypouklého plechu znázorňuje Obrázek 6. Plech se správně vyrovnává roztahováním kolem vypouklého místa (3), přičemž se nesmí vést údery ocelovým kladivem (1) na výstupek (2), neboť tenký plech by se tak ještě více 27
deformoval. Tímto způsobem se vyrovnávají tenké a tvrdé ocelové plechy, které se nedají vyrovnat stlačením, ale jenom roztahováním.
Obrázek 6 – Správné (a) a nesprávné (b) vyrovnávání plechu [7]
Obrázek 7 – Postup vyrovnávání měkkého ocelového plechu [7]
Postup vyrovnávání vypouklé plochy na měkkém ocelovém plechu stlačováním znázorňuje Obrázek 7. Plech se vyrovnává dřevěným kladivem na ocelové desce (b). Vypouklá plocha plechu se začíná obloukovitě stlačovat od nejnižšího bodu směrem k nejvyššímu bodu postupem, který označují šipky (a). Plech se pod údery stlačuje. Směry (2) úderů dřevěným kladivem jsou taktéž naznačeny šipkami (c). Plech však nelze stlačováním úplně vyrovnat, proto se pro dorovnání používá ocelové kladivo, kterým se vedou údery spirálovitě po obvodě výstupku směrem (1) k okrajům plechu (d). Tento postup konečného dorovnání plechu je taktéž znázorněn na Obrázku 8a. 28
Při vyrovnávání plechu, jehož okraje jsou zvlněné a střed rovný (viz Obrázek 8b), se postupuje tak, že se vedou údery dřevěným kladivem tam, kde se plech nedotýká vyrovnávací ocelové desky. Vyrovnávání se opět dokončí ocelovým kladivem, kterým se klepe spirálovitě směrem k okrajům plechu. Při dorovnávání ocelovým kladivem platí zásada, že čím více se blížíme okraji plechu, tím vedeme údery dál od sebe.
Obrázek 8 – Dorovnávání plechu ocelovým kladivem [7]
4.1.1.2 Odstraňování boulí pomocí kladiva a babky Boule musí být dobře přístupná z obou stran. Jako přidržovací nářadí pro odstranění boulí se používají tvarovací babky (viz Obrázek 9). Na těžko přístupných místech jsou potřebné ocelové lžičky. Pomocí ocelových lžiček lze menší boule rovnou vytlačit. K okamžitému vytlačování boulí na těžko přístupných místech bez poškození laku se taktéž používají páčidla různých tvarů. [10]
Obrázek 9 – Nástroje pro odstraňování boulí [10]
U středně velkých a větších boulí se vyklepává tak, že se začne na okraji boule a spirálovitě se pokračuje směrem ke středu (viz Obrázek 10). U ocelového plechu musí být přidržovací nářadí vzdáleno vždy dále od středu, než právě dopadá kladivo. Zbývající vyhlazování povrchu se může provádět i přímými údery hladícím sedlíkem (přidržovací nářadí a kladivo leží v jedné ose). [10] 29
Obrázek 10 – Postup odstraňování boulí [10]
4.1.1.3 Metoda MAGLOC Tímto postupem se mohou odstraňovat malé boule (propadliny), např. u poškození kroupami, bez poškození nátěru. Tlačný nástroj s magnetickou hlavou (viz Obrázek 11) se používá na vnitřní straně plechu karoserie. Aby se přesně určil střed boule, položí se na vnější okraj plechu karoserie malá ocelová kulička. Magnetickou hlavou tlačného nástroje je ocelová kulička přitahována. Po vycentrování kuličky uprostřed boule se tato boule může vytlačit. [10]
Obrázek 11 – Metoda MAGLOC [10]
4.1.1.4 Odstranění boulí pomocí vytahovacího (kluzného, rezervního) kladiva Tento postup se používá tehdy, pokud jsou boule přístupné pouze z jedné strany, např. u plechů s dvojitou stěnou. Na povrch, ze kterého se odstraňuje boule, se navařují např. děrné kotouče (multispoty). Do děrného kotouče se zahákne tyč s rukojetí a 30
nárazovým závažím (viz Obrázek 12). Pohybem nárazového závaží ve směru rukojeti se boule vytáhne. [10]
Obrázek 12 – Odstraňování boulí vytahovacím kladivem [10]
4.1.1.5 Odstranění boulí tepelným postupem (viz Obrázek 13) Jedná se o tzv. rovnání plamenem, které se využívá zejména k odstranění deformace rovných nebo málo tvarovaných dílů karoserie. Postupným lokálním ohřevem a zchlazováním se využívá vlastnosti neekvivalentní dilatace materiálu. Boule střední velikosti se zahřejí měkkým plamenem spirálovitě směrem zvnějšku dovnitř (a) a (b). Tím se boule zvedne proti svému okolí a vznikne prstencovité vyvýšení. Teplo se nyní pomocí studeného karosářského hladítka odvede (c). Plech se na tomto místě stáhne a vyhladí se (d). U boulí v oblasti vyztužení, lemů a svařovaných bodů není tento postup použitelný. [10]
Obrázek 13 – Odstraňování boulí tepelným postupem [10]
4.1.1.6 Cínování Pokud zůstávají po vyrovnání boulí větší nerovnosti, mohou se vyrovnat cínováním a dalším opracováním vyhladit. Před cínováním je třeba příslušnou část 31
karoserie vybrousit do kovového lesku. Cínovací pasta se nanáší štětcem na lesklý povrch karoserie a poté se zahřívá otevřeným plamenem, dokud se nezbarví do hněda. Na opracovávanou plochu se pomocí otevřeného plamene nanese zalévací cín a vyhladí se speciálně tvarovaným kouskem dřeva namočeným do včelího vosku (pájecí dřevo). Po ochlazení opracovávaných ploch se tato část vyhladí karosářským hladítkem. [9, 10]
4.1.1.7 Tmelení Tmelení je dalším ze způsobů jak „zakrýt“ menší nerovnosti. Používají se např. dvousložkové stírací tmely z polyesterové nebo epoxidové pryskyřice. Větší nerovnosti je třeba vyhladit cínováním, protože při příliš silné vrstvě stíracího tmelu mohou vzniknout následující problémy: • Odloupnutí tmelícího materiálu z povrchu plechu, kvůli rozdílné roztažnosti materiálů. • Tvorba trhlin při vytvrzování, kvůli rozdílným tepelným zónám uvnitř tmelící hmoty nebo proto, že tmelící hmota není tak elastická jako plech karoserie. [9, 10]
4.1.2 Opravy karoserií většího rozsahu Každá oprava poškození většího rozsahu vyžaduje potřebné nářadí a zkušenost. Při opravě je třeba zvolit takové metody, aby došlo nejen k obnově vnějšího tvaru a možnosti opravit i nátěr karoserie do původního stavu, ale aby i po stránce pevnosti byly zajištěny srovnatelné výsledky. U moderních karoserií se již téměř vůbec nesetkáváme s přišroubovanými díly, které při opravě snadno odmontujeme a opět namontujeme. U karoserií se zdeformovaným skeletem se poškozené nosníky vyměňují tak, že se vyříznou a odstraní podle rozměrů náhradního dílu. Nový díl se na jeho místo přivaří (zpravidla se používá svařování v ochranné atmosféře – MIG/MAG). Svařování plamenem je sice rychlé, ale popálí se ochranný základní nátěr a tmel, čímž se vytvoří vhodné podmínky pro rychlou korozi. Při deformaci více dílů nebo celého skeletu se musí nejdříve změřit a potom vytáhnout opravovaná část do původního tvaru a rozměrů. Proto se používají tzv. rovnací rámy, které jsou vybaveny měřícím systémem a hydraulickým tažným zařízením. Rovnat lze však jen ty samonosné karoserie, které nemají přetržené nebo popraskané, či příliš zkorodované nosníky. Základem rámu je tuhá platforma (stolice). 32
Ke každému rovnacímu rámu jsou dodávány návody pro vyrovnávání a údaje o výškových, délkových a šířkových rozměrech karoserií jednotlivých vozidel. Princip měření je založen na nezbytné symetrii karoserie. [9, 10]
4.1.2.1 Posuzování škod Při nehodách jsou plechy karoserie a části rámu různě namáhány, např. pěchováním, natahováním, ohýbáním, kroucením nebo vzpěrem. Podle druhu nárazu jsou možné následující deformace rámu, podlahového rámu nebo karoserie: • propadnutí střední části – při čelním nebo zadním nárazu • vytlačení vzhůru – při čelním nárazu • boční vyosení – při bočních nárazech • překroucení – při převrácení vozidla Mimo uvedené možnosti deformace mohou být materiály prasklé nebo mohou mít trhliny. Po dopravní nehodě je tedy vždy nutné vozidlo řádně prohlédnout a zkontrolovat funkci všech jeho částí. Aby se přesně posoudily škody, je potřebná vizuální kontrola, a podle závažnosti nehody, je potřebné proměření karoserie. Vizuální kontrolou zjišťujeme, jaké škody vznikly, jestli je nutné proměření vozu a jaké opravy je nutno provést. Posouzení škod vizuální kontrolou: • vnější poškození – deformace, velikost spár např. u dveří, nárazníků, kapoty motoru, zavazadlového prostoru (viz Obrázek 14), což případně poukazuje na deformaci karoserie a je potřebné proměření, lehké deformace, např. vyboulení, propadliny na větších plochách, poškození skel, nátěru, tvorba trhlin, „rozjetí“ lemů • poškození podlahové skupiny – jsou-li rozpoznatelná stlačení, prasklá místa, překroucení nebo odchylky od symetrie, je třeba vozidlo proměřit • vnitřní poškození - praskliny, stlačení (často musíme demontovat obložení a části interiéru), spuštění napínače bezpečnostních pásů, spuštění airbagu, poškození ohněm, znečištění apod. • sekundární poškození – kontrolujeme, jestli byly nehodou poškozeny další součásti, např. chladič, hřídele, motor, převodovka, nápravy, zavěšení náprav, řízení, elektrické součásti [10] 33
Obrázek 14 – Vizuální kontrola: velikost spár [10]
4.1.2.2 Stanovení postupu oprav Škody stanovené při vizuální kontrole se zanesou v alfanumerickém kódu šifrovaně do datového listu (viz Obrázek 15). Přitom se stanoví nutné opravy, jako např. výměny, opravy částí, náhrada dílů, povrchová úprava. Data jsou potom zpracována pomocí počítačového kalkulačního programu a určí se, v jakém poměru jsou náklady na opravu k časové hodnotě vozidla. [10]
Obrázek 15 – Ukázka z datového listu pro kalkulaci nákladů [10]
4.1.2.3 Proměření karoserie Proměření karoserie je nutné k tomu, aby se zjistilo, zda se zdeformoval nosný rám nebo podlahová skupina. Jako pomůcky slouží bodové měřidlo, vystřeďovací přípravek (mechanický, optický nebo elektronický) a měřící systémy (měřidla pro nosné 34
rámy a podlahy, systémy rovnacích stolic). Základem pro taková měření jsou tabulky rozměrů kontrolních bodů nebo měřící listy určené pro každou značku a model automobilu. K zachování bezpečnosti jízdy musí vzdálenosti kontrolních bodů i jejich geometrie odpovídat předepsaným hodnotám výrobce. Je nutné, aby rozteče pro uchycení náprav a pružících prvků měly předepsané hodnoty, aby byla dodržena vzájemná kolmost podélné osy rámu a os proložených úchytnými body napříč rámem. V měřících listech jsou vyznačeny různé body automobilu a ke každému z nich je uveden symetrický rozměr a výškový rozměr (viz Obrázek 16). U výškového rozměru se často uvádějí dvě hodnoty (s namontovanými agregáty, bez agregátů), např. bod měření 2 má symetrický rozměr 531 mm a výškový rozměr 173 mm (s namontovanými agregáty) a 177 mm (bez agregátů). Tyto výškové rozměry se liší na základě tuhosti karoserie. [10]
Obrázek 16 – Příklad měřícího listu pro měření podlahového rámu [10]
35
4.1.2.4 Dvojrozměrné měření karoserie S dvojrozměrným měřením karoserie lze měřit pouze rozměry délky, šířky a symetrie (viz Obrázek 17). Nehodí se pro vnější měření karoserie. K měření se používá bodové měřidlo nebo vystřeďovací přípravek.
Obrázek 17 – Dvojrozměrné měření podlahového rámu [10] Při měření bodovým měřidlem (kružítkem) se měřící hroty nasadí na určené body. Využívá se přitom teleskopické trubky s vyznačenou stupnicí. Délkové rozměry lze porovnávat zprava doleva, je možné však porovnávat i diagonální rozměry. Zjistí-li se např. při diagonálním měření od pravého předního zavěšení nápravy k levému zadnímu zavěšení odchylky rozměrů, může to poukazovat na zkroucení podlahového rámu. Měření je rychlé, levné, avšak málo přesné. Pokud nejsou šrouby a otvory umístěny symetricky ke středu automobilu, nelze tyto body navzájem porovnávat. Vystřeďovací přípravek (viz Obrázek 18) se většinou skládá ze tří měřících tyčí, které se umístí na určitých měřících bodech podlahového rámu. Na měřících tyčích jsou zaměřovací kolíky, přes které lze zaměřovat. Nosné rámy a podlahové rámy jsou v pořádku, pokud se zaměřovací kolíky při zaměření kryjí po celé délce karoserie. [10]
Obrázek 18 – Vystřeďovací přípravek [10] 36
4.1.2.5 Trojrozměrné měření karoserie S trojrozměrným měřením karoserie lze určovat body karoserie na délku, šířku a výšku. Je vhodné pro přesné měření karoserie. Používají se: • rovnací stolice s mechanickým univerzálním měřícím systémem (pro podvozek, pro vrchní část karoserie) • optické měřící systémy • elektronické (ultrazvukové) měřící systémy • rovnací stolice s přípravky (speciálními, univerzálními) [10]
Obrázek 19 – Princip trojrozměrného měření [10]
Rovnací stolice s mechanickým univerzálním měřícím systémem V tomto případě se poškozené vozidlo upevní na rovnací stolici (viz Obrázek 20) pomocí karosářských svorek. Potom se pod vozidlo podsune a seřídí měřící můstek. Vyberou se tři nepoškozené měřící body karoserie, z toho dva paralelně k podélné ose vozidla. Třetí měřící bod by měl být vzdálen co nejvíce. Na měřícím můstku jsou umístěny měřící saně, které lze přesně nastavit na jednotlivé body měření. Tak se určí délkové a šířkové rozměry. Každé měřící saně jsou opatřeny teleskopickými pouzdry se stupnicí, na které se nasadí měřící hroty. Vyjetím měřících hrotů se saně posunou do měřených bodů karoserie, čímž se navíc může přesně zjistit výškový rozměr. Pokud skutečné naměřené hodnoty souhlasí s tabulkovými, k poškození nedošlo.
37
Obrázek 20 – Rovnací stolice s mechanickým měřícím systémem [10] Při měření horní části karoserie se na můstek pro měřící prvky, který je umístěn na základním rámu rovnací stolice, umístí portálový rám s měřícím zařízením. S ním lze horní část na určených bodech změřit dle měřících listů. Mechanické měřící systémy jsou umístěny na základním rámu rovnací stolice a mohou proto znesnadnit umístění rovnacích nástrojů. Kromě toho jsou vystaveny rozstřikům při svařování, prachu a mechanickým vlivům a mohou být přitom poškozeny. [7, 9, 10]
Obrázek 21 – Mechanické proměření horní části karoserie [10]
38
Optické měřící systémy Při optickém měření karoserie pomocí světelných paprsků se měřící systém umístí mimo základní rám rovnací stolice. I bez základního rámu rovnací stolice je možné měření, pokud je vozidlo postaveno na podstavci nebo pokud je nadzdvihnuto hydraulickým zvedákem. K měření se používají dvě měřící kolejnice, uspořádané pravoúhle kolem vozidla. Na měřících kolejnicích je umístěna laserová jednotka, rozdělovač paprsku a několik prizmatických jednotek. Laserová jednotka vytváří malý svazek paprsků. Tyto paprsky jsou vysílány paralelně. Jsou tak dlouho neviditelné, dokud nenarazí na překážku. Rozdělovač paprsku vychyluje laserový paprsek kolmo ke krátké měřící kolejnici a nechá jej zároveň probíhat v přímém směru. Prizmatické jednotky vychylují laserový paprsek kolmo pod podlahu vozu. Na minimálně třech nepoškozených bodech karoserie se pomocí spojovacích prvků zavěsí a nastaví odpovídajícím způsobem podle měřícího listu měřící pravítka z průsvitného plastu. Po zapnutí laserové jednotky se měřící kolejnice mění tak dlouho, dokud paprsek světla nedopadne do nastavené oblasti měřících pravítek. To lze poznat podle červeného bodu na měřících pravítkách. Tím je zajištěno, že laserový paprsek probíhá rovnoběžně s podlahou vozidla. Pro zajištění dalších výškových rozměrů karoserie se na různých měřících bodech spodku vozidla umístí další měřící pravítka. Posouváním prizmatických jednotek může být nyní odečítán výškový rozměr na měřících pravítkách a délkový rozměr na měřících kolejnicích a srovnán s měřícím listem. [10]
Obrázek 22 – Optický měřící systém [10] 39
Elektronický měřící systém Elektronické měřící systémy pracují s velmi dobrou přesností. Všechny lze používat bez náročného centrování automobilu. Většinu systémů lze kombinovat s rovnací stolicí, systémem pro rovnání podvozků nebo i s obyčejnou zdvižnou plošinou. Systémy se dodávají se softwarem, výpočetní jednotkou s tiskárnou, sadou adaptérů pro měřící sondu, vysílači a přijímačem. Určování souřadnic měřících bodů se provádí pomocí ultrazvukových impulzů. Měření spočívá v tom, že se měřícím ramenem (viz Obrázek 23), které se pohybuje na vodícím rameni a má vhodné měřící hroty, vyberou měřené body na karoserii. Počítačem umístěným v měřícím rameni se vypočítá přesná poloha měřících bodů. Naměřené hodnoty se přenášejí do měřícího počítače. Postup měření: • měřícím hrotem se vyberou tři nepoškozené body na karoserii (tím se stanoví základní poloha vozidla) • měřící hroty se položí na měřící body • naměřené hodnoty se porovnají s hodnotami uloženými v měřícím počítači [10]
Obrázek 23 – Elektronický měřící systém [10] Všechny výše uvedené měřící systémy můžeme označit za univerzální. Mají určité společné znaky: • Body karoserie mohou být měřeny s demontáží i bez demontáže agregátu. • Nalepená okna vozu (i prasklá), nesmí být před měřením karoserie demontována, protože zachycují až 30 % krutných sil karoserie. • Pro každý typ vozidla existuje v závislosti na měřícím systému speciální měřící list. • Měřící systémy nenesou hmotnost vozu a nezachycují síly při zpětné deformaci. • Při navařování nových dílů karoserie jsou potřebné speciální držáky dílů. [10]
40
Rovnací stolice s přípravky Tzv. přípravková rovnací stolice nebo stolice s rovnacími úhelníky, jak bývají často nazývány, mají odlišné znaky, než výše uvedené univerzální systémy. K proměření karoserie je zpravidla potřebná demontáž agregátu. Nově navařované díly karoserie musí být před navařením přesně upevněny na rovnacích úhelnících. Tyto rovnací úhelníky nesou hmotnost vozidla, zachycují však pouze malé síly při zpětných deformacích. Typickým znakem těchto systémů je, že pro různé typy vozidel jsou potřebné různé sady rovnacích úhelníků. Po upevnění automobilu na stolici se namontují speciální nebo univerzální přípravky (rovnací úhelníky). Nasazením přípravku k příslušným měřícím bodům lze stanovit, zda došlo k poškození. Univerzální přípravky mají stupnici, na které se nastavují hodnoty, jež jsou pro každý měřící bod uvedeny v tabulkách. [10, 21]
Obrázek 24 – Rovnací stolice s přípravky (rovnacími úhelníky) [10]
4.1.2.6 Rovnání Karoserie může při nehodě přeměnit velkou energii v deformaci plechů karoserie. Opravy těchto částí nejsou jednoduché a je vždy nutno zkontrolovat, zda nedošlo havárií k poruše svarových spojů a celkové změně tuhosti soustavy vytržením výztuh nebo jejich zkroucením. U motorových vozidel vznikají havárií a následným rovnáním u podélníků a příčníků trhliny. Karoserii je proto nutné po rovnání pečlivě zkontrolovat a prasklý podélník nebo příčku vyměnit za nový.
41
Pro rovnání karoserie jsou potřebné přiměřeně velké tahové a tlakové síly, které jsou vyvíjeny hydraulickými tažnými a tlakovými nástroji. Síla pro zpětnou deformaci by měla ležet v opačném směru než deformační síla. Při rovnání je třeba dodržet následující zásady: • Rovnání je třeba provádět předtím, než se oddělí již neopravitelné části karoserie. • Pokud je možné rovnání, snažíme se dosáhnout původního stavu zpětnou deformací za studena. • Pokud není zpětná deformace bez nebezpečí trhlin možná, může se u normálně pevných plechů karoserie zdeformovaná část velkoplošně nahřát. Nesmí se však překročit teplota 700 °C, neboť by došlo ke změně struktury. U plechů s vysokou pevností a u hliníku je třeba přesně dodržet předpisy výrobce. • Po každém rovnání je třeba zkontrolovat polohu měřících bodů. • Karoserie se vždy musí natáhnout o trochu více, nežli je požadovaný rozměr. Tímto způsobem dosáhnou části rámu přesného rozměru karoserie bez pnutí. • Nosné díly, které mají trhliny nebo jsou zlomeny, je třeba z bezpečnostních důvodů vyměnit. [10, 11]
Hydraulické rovnací nástroje Skládají se z lisu a válce, které jsou spojeny vysokotlakou hadicí (viz Obrázek 25). U tlakového válce se vysokým tlakem pístnice vysouvá, u tahového válce se zasouvá. Při stlačování musí být možno konce válce a pístnice dobře podepřít. Při roztahování je třeba použít roztahovací svorky nebo na roztahovaný díl navařit roztahovací plechy. [10]
Obrázek 25 – Hydraulické rovnací nástroje [10] 42
Hydraulické vytahovací rameno (dozer) Skládá se z vodorovného nosníku a na jeho konci otočně uloženého sloupku, kterým může pohybovat tlakový válec (viz Obrázek 26). Rovnací přístroj se může používat nezávisle na rovnacích stolicích pro menší poškození karoserie, kde nejsou potřebné velmi velké tažné síly. Karoserie se upevňuje na výrobcem určených bodech pomocí podvozkových svorek a podpěrných trubek na vodorovném nosníku. [10]
Obrázek 26 – Hydraulické vytahovací rameno [10]
Rovnací stolice s hydraulickým rovnacím přístrojem Rovnací stolice (viz Obrázek 27) se skládá ze stabilního rámu, který pohlcuje rovnací síly. Přišroubovávají se na něj vozidla za spodní hranu nosníku dveřního prahu pomocí karoseriových svorek. Hydraulický rovnací přístroj se může rychle připevnit na každém místě rovnací stolice.
Obrázek 27 – Rovnací stolice s hydraulickým rovnacím přístrojem [10] 43
Pomocí rovnacích stolic lze opravovat i vážná poškození karoserie. Je to snazší než při použití hydraulického vytahovacího ramene, protože zpětná deformace karoserie může probíhat v přesně obráceném směru deformace. Kromě toho lze používat i hydraulické rovnací nástroje využívající vektorový princip. Tím se rozumí rovnací nástroje, které mohou zdeformovanou část karoserie natahovat nebo stlačovat v libovolném prostorovém směru. Změna směru zpětné deformační síly se provádí v takových případech, kdy se např. při nehodě kromě vodorovné deformace, posune karoserie ještě nahoru. Zpětné vytvarování karoserie se provádí rovnacím přístrojem za pomocí kladky. Tažná síla působí v opačném směru oproti původní deformační síle. Takový případ znázorňuje Obrázek 28. Karoserie se natahuje jak směrem dolů, tak směrem dopředu. [7, 10]
Obrázek 28 – Uspořádání při vodorovně a nahoru posunuté části karoserie [10]
4.1.2.7 Náhrada dílů a opravy výřezů Pokud není u silně deformovaných plechových dílů možná oprava, je-li oprava příliš nákladná nebo není-li přípustná, tak je možno podle předpisů výrobce provést náhradu dílů nebo opravu výřezu. Při výměně dílů se kompletně nahradí část karoserie. Při opravě výřezu se oddělí (např. vystřihne nebo odřízne) pouze poškozená část karoserie. Linie střihu jsou předepsány výrobcem. Zpravidla by měly být co nejkratší a v běžných případech nesmí vést přes zesílení plechu (např. u závěsů dveří, u uchycení bezpečnostních pásů). 44
Opravný plech je třeba přesně vystřihnout, sesadit a vložit. U ocelových plechů karoserie se používá především svařování v ochranné atmosféře MAG. Plech se v takovém případě příliš nezahřeje a tím pádem nedochází k velkému průtahu a dokončovací práce jsou malé. U hliníku a nenosných dílů se používá rovněž lepení a nýtování. Musí-li se hliník svařit, používá se svařování v ochranné atmosféře MIG nebo TIG. Lepení má oproti svařování několik výhod: • minimum dokončovacích prací • hořlavé materiály se při opravě nemusí demontovat, např. palivová nádrž • nedochází ke kontaktní korozi, dobrá ochrana proti korozi v místě opravy • materiály nejsou ve spojích vystaveny namáhání teplem • je možné spojování různých materiálů Při lepení kovů v konstrukci karoserie je třeba dodržet několik zásad: 1. Místa lepení vybrousit na lesklý kov. 2. Starý a nový díl se musí minimálně překrývat (tzv. přeplátování) o 20 mm. Tímto vznikne dostatečná plocha pro lepení, která snese pozdější namáhání. 3. Vnější plech je třeba zkosit na úhel 30 ° (viz Obrázek 29). Tak při následné povrchové úpravě nevzniknou vlasové trhlinky. 4. Na obě strany plechu se nanese lepidlo. Je třeba dbát na správnou pracovní teplotu (zpravidla 20 °C), dobu zpracovatelnosti lepidla a dobu odvětrání. 5. Po nanesení lepidla a přiložení spojovaných částí k sobě je třeba plechy přitlačit a zajistit např. připraveným nýtovým spojem nebo speciálními svorkami. Mají-li se umístit svařovací body, nesmí se na svařovanou oblast nanést lepidlo. 6. Během vytvrzování se nesmí plechy pohnout, např. vlivem další práce na karoserii. [10]
Obrázek 29 – Lepený spoj dvou plechů (přeplátování) [10]
45
4.2 Opravy karoserií vyvařováním Pojmem opravy části dílu se označuje nahrazení některé části kompletního dílu karoserie. Při výměně celého dílu karoserie za nový se musí uvolnit všechny svarové spoje starého dílu a po nasazení nového se musí zase spojit. Z procesu výroby karoserií je známo, že se plechové části nejprve svařují do menších konstrukčních skupin a teprve z nich se skládá karoserie jako celek. V mnoha případech se proto na jedné svařovací přírubě spojuje i několik částí. Kromě toho mohou být během dalších kroků výroby karoserie navařována dodatečná vyztužení. Například u boční stěny osobního automobilu nejsou všechny svary přístupné přímo, neboť se ještě překrývá střešní a koncový plech zádi karoserie. Výměna boku v původních rozměrech je tedy časově mnohem náročnější než výměna pouhé části dílu, při níž mnohdy není ani vyžadován přístup k původním svarům. Při výměně celého dílu karoserie nelze řezat ani nahrazovat libovolně. Pevnost všech plechových dílů je navržena a vypočtena počítačem a v oblasti řezu může dojít ke snížení odolnosti proti zatěžování. Místa možného řezaní, ve kterých lze opravy částí provádět bez rizika, jasně stanovuje výrobce automobilu. Výrobci automobilů většinou udávají jen doporučené oblasti řezu. Karosář tak má určitý prostor k tomu, aby řez přizpůsobil danému typu poškození. Řezy by měly být zásadně vedeny v nejužším místě a co nejkratší cestou. Platí to především pro velkoplošné díly vnější karoserie. Snižuje se tak náročnost dalšího opracování, které musí být na těchto plochách kvůli konečnému vzhledu velmi jemné. Výjimku tvoří řezy v nosných místech. Zde se z důvodu zachování pevnosti používá šikmý nebo stupňovitý řez (především u prahů vozidel s odklápěcí střechou). Při přímém řezu musí kolmá zatížení plně přenášet místo svaru. Při šikmém nebo stupňovitém řezu se může nová část pomocí svaru opřít o část původní. U kabrioletu je to i speciální postup při opravách částí vnitřních nebo vnějších prahů, protože mu chybí střešní zpevňující rám. Kolmé síly působící na kabriolet jsou přenášeny hlavně prahy, proto jejich řezy nesmí ležet v jedné linii. Je třeba je vést tak, aby se navzájem skládaly. Před vlastním vyříznutím je důležité vědět, jak vypadá nová část a části karoserie za původní částí. Tím se zabrání tomu, aby: • došlo k proříznutí zadního plechu v částech karoserie s dvojitými stěnami • řez byl veden místy vyztužení • došlo k odříznutí příliš mnoho materiálu ze staré a nové části 46
4.2.1 Přiřezávání staré a nové části Přiřezávání staré a nové části se provádí v několika krocích (viz Obrázek 30): 1. Nejprve se určí místo řezu. Deformovaná stará část se vyřízne tak daleko, aby ji nová překrývala asi o 30 mm. 2. Čára řezu se přenese na novou část. 3. Nová část se vyřízne s přídavkem 30 mm. 4. Nová část se přiloží na připravenou karosářskou přírubu a přisadí do požadované polohy. Koncová hrana nové části se pak vyznačí na staré. 5. Vyznačí se šířka překrytí 12 mm od vyznačení na staré části a z té se odříznou přebývající pásky. 6. Příruba staré části, která zůstává na automobilu, se osadí o 12 mm. [12, 13]
Obrázek 30 – Přiřezávání staré a nové části [12]
4.2.2 Sesazení hran plechů k sobě natupo Zatížitelnost tohoto typu spoje je v případě tenkých plechů velice malá. Proto je přípustná jen v několika málo místech karoserie (vnější a krycí plechy). Tento typ spoje má navíc tu nevýhodu, že oblast řezu musí být provedena velmi přesně. Pro svařování je předepsána přesná vzdálenost mezi novým plechem a částí, která na automobilu zůstala. 47
Svary, které procházejí až do oblasti vnějšího pláště, znamenají ještě značnou práci navíc. Housenky svaru se v takových případech musí vybrousit do hladka. Navíc je třeba počítat s prodlužováním tenkých plechů účinkem tepla při svařování. Oprava části karoserie technologií plechů sesazených hranami natupo (viz Obrázek 31) proto není vždy nejvhodnější. Typickými příklady použití jsou tlusté plechy nebo místa s vroubkováním. [12, 13]
Obrázek 31 – Plechy sesazené natupo [12]
4.2.3 Přes sebe přesazené plechy V tomto případě se dosahuje zvýšení pevnosti v porovnání s původním stavem. Proto se tímto způsobem nesmí postupovat ve všech případech. V deformačních zónách automobilu by pak deformace při nehodě měla zcela jiný než konstrukčně navržený průběh. Následkem by pak mohlo být např. silnější namáhání prostoru pro cestující. Při použití této metody není zapotřebí vést svary procházející skrz plech a často je plně dostačující technologie bodového děrového svařování. Výrazně se pak snižuje potřeba dalšího opracování. I prodloužení plechu účinkem tepla je mnohem menší. Před vlastním svařováním je však nutné počítat s časem na vytvoření osazení. Na druhou stranu odpadá přesné přistřihování, protože menší, různě široké spáry mezi hranou osazovaného plechu a novou částí se vyrovnají následným cínováním. Z toho plyne, že se vždy osazuje původní plech, protože nová část zůstává nahoře a lze tak bez větších problémů přizpůsobovat její polohu. U vroubkovaných hran je takové osazení
48
problematické. Zde se proto používá přisazení natupo nebo je nutné nasadit nový díl. Kombinace obou technologií – „s osazením“ a „natupo“ – se vyskytuje velmi často. Osazení (viz Obrázek 32) se vytváří pomocí ručních nebo stlačeným vzduchem poháněných kleští. Zásadně se osazuje stará část zbývající na automobilu (postupně se stlačuje dolů o tloušťku plechu). V případech, kdy je vroubkování plechu orientováno příčně k hraně švu, se musí osazované místo vyříznout tak, aby ve směru vroubkování vznikl tupý svar. Ve výjimečných případech, kdy se osazuje nová část a zasunuje se pod starou, se musí v překrývající a osazené ploše vyvrtat několik děr. Pomocí samořezných šroubů se pak spodní plocha přitáhne tak, aby bylo možné její dokonalé přivaření. [12, 13]
Legenda: 1 – původní část, 2 – nová část
Obrázek 32 – Osazený plech s překrytím [12]
4.2.4 Sesazení natupo a převlečení Tato metoda je vhodná pro nosná místa karoserie. Natupo sesazené plechy se zesílí buď zvnitř vložením pásku, nebo zvnějšku převlečením plechu vytvarovaného do požadovaného profilu. Tento pracovní postup lze nejlépe vysvětlit na příkladu podélného nosníku s uzavřeným U-profilem (viz Obrázek 33), kdy pouhé přesazení by nebylo možné anebo jen s velkými obtížemi. Poté, co se stará i nová část upraví tak, aby lícovaly, je třeba vytvarovat U-profil, který se vloží do nosníku. Přesazení tohoto profilu ve staré i nové části by mělo být vždy aspoň 50 mm. Pak se profil v původní části na bocích i v základně provrtá několika otvory. Pomocí bodového děrového svařování je možné vytvořit spoj s vnitřní vložkou. Vlastní místo spojení se uzavře průběžným svarem. V případě, kdy se vytužení převléká i z vnějšku, musí se nejprve svařit místo spoje staré a nové části. Potom se vhodně provrtá převlékaná „botička“, která se s podélným nosníkem opět spojí bodovým děrovaným svařováním. V minulých letech docházelo k větší náchylnosti svařených míst ke korozi. Bylo to způsobeno především tím, že se v místech přesazení neprováděla žádná antikorozní ochrana. Navíc se velmi často pracovalo s autogenními hořáky. V oblasti svaru tím 49
docházelo ke karbonizaci a ztrátě elasticity základního materiálu. Vznikl tak tvrdší přechod mezi měkčími plechy, který působil jako vzpěra, a ostré hrany plechů působily zespodu na nátěr jako malé sekáče, a tím ho narušily. [12, 13]
Legenda: a) natupo sesazený a zvnějšku převlečený U-profil, b) natupo sesazený a zevnitř zesílený U-profil
Obrázek 33 – Sesazení natupo a převlečení [12]
4.2.5 Metody svařování při opravách karoserií Plechové části karoserie osobních automobilů se ve výrobě z 90 % svařují. Největší podíl přitom připadá na odporové bodové svařování. I když je v současné době rozvíjena snaha přejít od svařování k lepení, zůstává svařování neodmyslitelné právě u oprav. Při opravách karoserií se používá svařování v ochranné atmosféře, odporové bodové svařování a tvrdé pájení. Svařování autogenní soupravou a obalenou elektrodou by se již nemělo používat vzhledem k příliš vysokému tepelnému ovlivnění svařovaných materiálů. [12, 13]
4.2.5.1 Svařování v ochranné atmosféře (MIG/MAG) Při svařování v ochranné atmosféře rozhoduje o kvalitě výsledného svaru velikost elektrického proudu, rychlost posuvu drátu, množství přiváděného plynu, poloha hořáku a směr svařování. Pro svařování karosářských plechů platí: směr svařování zprava doleva (po bodech) pod úhlem asi 75°, vzdálenost ústí hořáku od svaru by měla být šestinásobkem průměru drátu. Množství plynu nastavené na regulačním ventilu není automaticky stejné s množstvím plynu skutečně proudícího na hořák. Skutečné množství plynu se stanoví měřící trubicí, která se nasadí na hořák. Empirickým pravidlem je, že při průměru drátu 50
0,8 mm, který je pro svařování karosářských plechů nejobvyklejší, by mělo být průtočné množství plynu asi 8 – 10 l/min. Svařovací drát se musí volně a bez zadrhávání pohybovat v přívodní hadici. Každé jeho zastavení během svařování může vést k propálení, tj. k díře ve svaru. Posuv drátu ovlivňují dva pohyby. Jedním je smršťování role drátu na menší průměr v důsledku odvíjení. Proto je třeba vyzkoušet, zda se asi 1m dlouhý ostřižek drátu volně položený na podlahu nesvine na průměr menší než 30 cm. Ideálním průměrem je 45 – 50 cm. Toto smršťování drátu se nazývá „cast“. Druhou závadou při posuvu, kterou může způsobit navinutý drát, je tzv. helix-efekt. Ten způsobuje, že se konce odřezku drátu na ploché podložce zvedají a pak leží přes sebe. Tento efekt způsobuje neklidný průchod drátu mezi přívodními hadicemi a může mít za následek zadrhnutí drátu a tím díry ve svaru. Většina svařovacích drátů pro svařování v ochranné atmosféře se kvůli zvýšení odolnosti proti korozi a lepšímu klouzání v hořáku opatřuje měděným povlakem. Měď se však může odlupovat a usazovat v trychtýřovitém vodícím dílu svařovacího hořáku. Následkem je, že se drát přilepí a způsobí díru ve svaru. Proto je výhodnější používat dráty s vysokou korozní odolností bez měděného povlaku. [13]
4.2.5.2 Odporové bodové svařování Před vlastním svařováním je nutné vyrovnat elektrody a seřídit jejich rovnoběžnost (průměry hrotů elektrod jsou stejné). Podélné osy elektrod musí při jejich setkání ležet v jedné přímce. Dále je nutné přesné nastavení přítlačné síly elektrod. To se provádí tak, že se mezi elektrody vloží pásky plechu stejné tloušťky, jako jsou svařované plechy. Pákovým mechanismem se elektrody přiblíží k sobě na vzdálenost, ve které se oba plechy dotknou. Potřebná přítlačná síla se nastaví dalším pohybem pák až na doraz. Po skončení všech přípravných operací se bodově svaří zkušební plech. Na tomto zkušebním svaru se provede tzv. zkouška na rozepnutí. Plech se zkušebním svarem se upne do svěráku a kleštěmi se svařené pásky plechu odtahují od sebe. V případě, že bod svaru zůstane celý v jednom plechu (ve druhém plechu se tedy vytvoří díra), je svar proveden správně. Při práci se svařovacími kleštěmi se musí udržovat správný průměr svarového bodu, vzdálenost okrajů, překrytí a vzdálenost mezi jednotlivými body. Průměr svarového bodu závisí na průměru elektrod. Účinné plochy elektrod se musí pravidelně 51
přebrušovat, protože účinkem tepla měknou a zplošťují se. Důsledkem je snížení přítlačné síly a celkové kvality svarů. Aby se tyto nepříznivé důsledky neprojevovaly tak rychle, musí se během svařování dodržovat potřebné přestávky. Bez přestávky by za sebou nemělo následovat více než pět bodových svarů. [13]
4.2.5.3 Tvrdé pájení Pevnost spoje vytvořeného tvrdým pájením závisí kromě drsnosti povrchu, teploty pájení, délce překrytí plechů a použité pájecí kapaliny také na vzdálenosti obou spojovaných plechů. Čím menší je vzdálenost mezi spojovanými díly, tím je pevnost spoje větší. Na karoserii existuje jen málo míst, ve kterých lze v případě opravy využít tvrdého pájení. Ve většině případů jde o přechody mezi vnějším pláštěm a rámem střechy v oblastech A-sloupků, B-sloupků nebo C-sloupků. K výhodám tvrdého pájení patří především vzhled místa spoje na venkovních částech karoserie. Svar na přechodu pláště střechy a sloupku dveří by způsobil zprohýbání plechu, které by bylo možné jen těžko odstranit. Navíc je hladké vybroušení tvrdého svaru časově velmi náročné. Další velkou výhodou tvrdého pájení je těsnost spoje proti pronikání vody. Tento spoj je navíc tak pevný, že nedochází ke vzájemnému posunování překrytých plechů po sobě. Tím se do značné míry zabrání vzniku trhlin v nátěru. [13]
5. OCHRANA KAROSERIE PROTI KOROZI Koroze
je
nežádoucí
trvalá
změna
povrchu
materiálu,
způsobená
elektrochemickými a chemickými vlivy okolního prostředí. Životnost karoserie je v podstatě určována odolností karoserie proti korozi. Pro zvýšení životnosti karoserie je věnována mimořádná pozornost antikorozním opatřením. Postupy, které používají různí výrobci, jsou značně rozdílné a zejména nové postupy jsou výrobním tajemstvím. Ochrana karoserie před povětrnostními vlivy a provozními podmínkami je dlouhodobý problém a ani dnes nemůžeme říci, že bychom měli naprosto dokonalou ochranu karoserií před řadou poškozujících faktorů.
52
Mezi tyto faktory patří: • dešťová voda znečištěná nežádoucími chemikáliemi (zředěná kyselina sírová, odmrazovací prostředky, sůl ad.), dále bláto, které po uschnutí a při mechanickém kontaktu poškozuje povrch karoserie. • Prach a popel z komínů průmyslových komplexů (po usazení tvoří dokonalou brusnou pastu). • Sluneční záření, obsahující ultrafialové a infračervené paprsky. Povrch karoserie nejen zahřívají, ale přímo poškozují svým radiačním účinkem, doprovázenými reakcemi, zejména oxidací a křehnutím. Navíc vzniká fotochemická degradace tmavých odstínů. • Střídání teplot, zvláště rozdílné teploty různých míst karoserie mají za následek praskliny v nátěru karoserie. • Ptačí trus v přírodě i ve městech, který způsobuje skvrny na povrchu nátěru. • Pryskyřice a medové spady ze stromů, které samy o sobě nátěr nepoškozují, ale zachycují prach, který působí abrazivními účinky. • Asfaltové a dehtové látky z vozovek, které způsobují odstínové skvrny • Odlétající kaménky, které způsobují mechanické poškození a tím pádem i poškození korozivní ochrany karoserie. [1, 2, 9]
5.1 Způsoby ochrany karoserie proti korozi U karoserií motorových vozidel se ochrana proti korozi provádí různými kovovými a nekovovými povlaky a dalšími konzervačními přípravky. Kovovými a některými nekovovými povlaky bývá chráněna zpravidla celá karoserie (skelet, podlaha, kapota, střecha, dveře apod.). Spodek a dutiny vozidla bývají navíc chráněny dalšími konzervačními přípravky. [9, 10]
5.1.1 Kovové povlaky Tvoří dlouhodobou ochranu proti korozi pouze v případě, že nemají póry, jsou ve vodě nerozpustné a nepropouštějí plyny. Skládá-li se ochranná vrstva z méně ušlechtilého materiálu, než je díl karoserie (např. zinek na oceli), tak vznikne při poškození ochranné vrstvy lokální galvanický prvek, což vede k pozvolnému zničení ochranné vrstvy, díl karoserie prozatím nekoroduje. Je-li ale ochranná vrstva 53
z ušlechtilejšího materiálu, než díl karoserie (např. nikl na oceli), díl se při poškození ochranné vrstvy zničí (zkoroduje) a ochranná vrstva se zachová. Nejčastěji se karoserie motorových vozidel galvanicky pokovují zinkem. Tloušťka vrstvy je velmi rovnoměrná (asi 7,5 µm) a povrch je hladký. To umožňuje rovnoměrné nanesení nátěrové hmoty bez nákladného povrchového opracování. Potahování v tavenině nebo také žárové zinkování je jiný způsob nanášení zinku na části karoserie. U žárového zinkování se hotový díl karoserie nebo odpovídajícím způsobem připravený surový plech ponoří do lázně s roztaveným zinkem. [9, 10, 15, 21]
5.1.2 Nekovové povlaky Fosfátování je proces, při kterém se díl ponoří do vodného roztoku fosfátu. Na povrchu vznikne porézní ochranná vrstva z fosforečnanu železitého. Mezi další nekovové povlaky patří plastové povlaky. Na lemech a hranách může být provedeno utěsnění pomocí trvale elastických plastů, např. PVC. Přitom mohou být spojovány i různé kovy bez vzniku kontaktní koroze, např. hliníkové obložení ocelových rámů. [9, 10, 15, 21]
5.1.3 Prostředky k ochraně spodku vozidla a konzervaci dutin karoserie Ochrana spodku vozidla má následující úkoly: • chránit spodek vozidla před vlhkostí • být necitlivá na nárazy kamínků • zůstat elastická • zabránit vlastní vibraci plechů (protihlukový účinek) K ochraně spodku vozidla se používají různé konzervační prostředky a nátěry založené na bázi vosku, bitumenu, kaučuku a jejich kombinací. Vosky vytvářejí pevně přilnavý a měkký povlak. Bod tání min. 80 °C je volen tak, aby vosk neskapával ani při letních teplotách nebo v lakovací kabině. Nízké teploty nezpůsobují ve vosku trhliny a vosk nepraská. Díky schopnosti naředění vniká do svarů, trhlin a přehybů. To je výhodné pro utěsnění kovových ploch. Bitumenové a kaučukové povlaky se zřídka používají v čisté formě, většinou jde o kombinaci obou materiálů. Materiály se nanášejí speciálními pistolemi (UBS pistole) nebo metodou Airless. 54
K ochraně dutin se používají konzervační prostředky, které se skládají z olejů, vosků, rozpouštědel a antikorozních složek. Na místech přesně stanovených výrobcem se prostředek pro konzervaci dutin vstříkne otvory do dutých prostorů a do dutých profilů. Po nástřiku jsou vstřikovací otvory uzavřeny zátkami. [10, 15]
5.2 Povrchová úprava karoserie Úkolem nátěru je chránit povrch karoserie proti vnějším vlivům např. agresivním látkám ve vodě a vzduchu, proti nárazům kamínků. Dále by měl nátěr tvořit pevný a souvislý ochranný film, být tvrdý a zároveň elastický, stálobarevný, vytvářet signální účinek, umožňovat snadné čištění a údržbu. [10, 14, 15]
5.2.1 Metody nanášení nátěrových hmot 5.2.1.1 Stříkání Stříkací pistole pracují většinou se stlačeným vzduchem. Nátěrová hmota (dále jen NH) se proudově nasává vzduchem proudícím kolem injektoru a proudí k trysce. Při výstupu z trysky vzniká barevná mlha, která se snáší na povrch. Rozlišujeme stříkání za tepla a za studena. Při stříkání za studena se NH zředí rozpouštědlem tak (změní se viskozita), aby se zajistilo její snadné nanášení. Rozpouštědlo se po nanesení odpaří. Při příliš rychlém odpaření rozpouštědla může dojít ke smrštění povrchu nátěru. Při stříkání za tepla se NH předehřívá zahřívacím zařízením v zásobníku barvy na 50 až 120 °C. Tím se sníží viskozita NH natolik, že je vhodná ke stříkání bez rozpouštědla. [10, 14, 15]
5.2.1.2 Stříkání elektrostatickým nábojem Elektrostatické stříkání se používá při sériové výrobě. Karoserie tvoří kladný pól, trysky pro stříkání barvy se připojí na záporný pól zdroje stejnosměrného napětí. Toto napětí může činit až 200 000 V. Záporně nabitá barevná mlha je přitahována kladně nabitou karoserií. Výhodou tohoto způsobu stříkání je podstatné snížení ztrát barvy. Místo stříkacích pistolí se NH může nanášet hubicemi s vysokou rychlostí rotace
55
elektrostatickou metodou stříkání. Stříkacími roboty se nanáší NH na ty části karoserie, které nezasáhne barevná mlha z hubic s vysokou rychlostí rotace. [10]
5.2.1.3 Stříkání metodou Airless Nástřikový materiál je pod vysokým hydrostatickým tlakem (10 až 20 MPa). Při uvolnění na výstupu stříkací trysky se rozprašuje. Stříkání metodou Airless umožňuje rozprašování jemné mlhy i hustých nanášecích materiálů. Aby bylo možno pracovat s nižším hydrostatickým tlakem (4 až 6 MPa), je možné podpořit rozprašování NH stlačeným vzduchem. Tyto postupy se používají hlavně k nanášení protikorozní ochrany spodku vozidla. [10, 14, 15]
5.2.1.4 Máčení Při sériové výrobě se může základní nátěr nanášet máčením (ponorem) celé karoserie ve vaně se základovou barvou. Tímto způsobem je zajištěna stejnoměrná vrstva základní barvy po celém povrchu karoserie. Další nespornou výhodou této metody je, že nanášený materiál se dostane i do jinak nepřístupných míst (dutiny, obtížně přístupné plochy), čímž je zajištěna výborná ochrana proti korozi. Přebytečný materiál se odstraňuje naklápěním karoserie v podélném směru a vyfoukáváním tlakovým vzduchem. [10, 21]
5.2.1.5 Elektroforéza
Obrázek 34 – Elektroforéza (kataforéza) [10]
56
Částice NH, které se vznášejí v elektrolytu, např. emulze vody a umělé pryskyřice, se elektricky nabíjí a pohybují k opačně nabité karoserii, na které vytvářejí rovnoměrnou vrstvu (viz Obrázek 34). Proces trvá tak dlouho, dokud není NH pokryto poslední lesklé místo. Tento postup je vhodný pouze pro první vrstvu nátěru tzv. základní vrstvu. Kladné ionty vodíku, vzniklé při rozkladu vody elektrolýzou, putují k záporně nabité karoserii a zabraňuj zde během nanášení oxidaci plechu. [10, 21]
5.2.2 Struktura nátěru
Obrázek 35 – Struktura vrstev nátěru na příkladu dveří vozidla [10]
Nátěr automobilu se skládá z následujících vrstev: • Fosfátová vrstva – fosfátováním se vytváří vrstva fosforečnanu železnatého na povrchu plechu. Je předpokladem pro dobré přilnutí následujících vrstev a vytváří velmi dobrou ochranu proti korozi. • Tmel – slouží k vyrovnání menších nerovností po provedení klempířských prací. • Základní nátěr (primer) – slouží pro zabezpečení přilnavosti a protikorozní odolnosti. • Ochranný nátěr proti nárazům kamínků – může se nanášet na vnější plochy karoserie, které jsou ohroženy nárazy kamínků (boční plochy karoserie až k dolním hranám oken, nárazníky, kapota motoru). • Plnič – slouží k tomu, aby vyrovnal malé nerovnosti, rýhy od broušení a póry na povrchu. Plnič se nanáší většinou strojově elektrostatickým nástřikem. Vytváří podklad pro další vrstvy nátěru a krycí lak. 57
• Nátěrový systém (univerzální nebo metalický) [10, 14, 15]
5.2.2.1 Nátěrový systém Univerzální (pastelový) nátěrový systém (dále jen NS) může být třívrstvý, čtyřvrstvý nebo i vícevrstvý. Třívrstvý NS se skládá ze základního nátěru, plniče a barevného nátěru. Přitom se na vrstvu plniče nastříká ihned barevný nátěr („mokrý do mokrého“) a poté se vysuší. Čtyřvrstvý NS má vedle základní vrstvy a vrstvy plniče ještě dvě další vrstvy obvykle nanášené elektrostatickým stříkáním. Nejdříve se nanese vrstva barevného, resp. podkladového nátěru, která se vysuší při cca 140 °C. Po vysušení se nanáší vrstva krycího laku. Výhodou čtyřvrstvého NS oproti třívrstvému je to, že celková tloušťka vrstvy NS na celém povrchu karoserie je velmi rovnoměrná, protože vrstva barevného, resp. podkladového nátěru a krycího laku mají stejnou tloušťku. Oproti univerzálním NS se u metalických nanáší základní metalický nátěr jako barevná a efektivní vrstva a bezbarvý lak jako lesklá a ochranná vrstva. Metalický základní nátěr se nanáší rozstříkáváním stlačeným vzduchem, bezbarvý lak elektrostatickým stříkáním. Zpracování probíhá postupem „mokrý do mokrého“ tzn. na metalický základní nátěr je bez mezischnutí nanesen bezbarvý lak. Poté se obě vrstvy vysuší při cca 130 °C. [10]
5.2.3 Druhy nátěrových hmot 5.2.3.1 Nátěrové hmoty celulózové (nitrolaky) Dnes se při lakování automobilů běžně nepoužívají. Nitrolaky tvrdnou odpařováním ředidla velmi rychle. Jsou snadno hořlavé, nestálé vůči palivům a vyžadují pravidelnou údržbu, aby se zachoval vysoký lesk povrchu. Nitrolaky se používají většinou u automobilových veteránů. [10, 14]
5.2.3.2 Syntetické nátěrové hmoty Dříve se jako pojivo používaly např. duroplasty (alkydová pryskyřice, melaminová pryskyřice). Tyto látky tvrdnou působením vzdušného kyslíku. Označujeme to jako oxidační vytvrzování. [10, 15] 58
5.2.3.3 Nátěrové hmoty na bázi akrylové pryskyřice Používají se u vozidel jak pro základní nátěry, tak pro barevné resp. podkladové nátěry. NH na bázi akrylové pryskyřice mohou být jednosložkové nebo dvousložkové. Pro žáruvzdorné NH se jako pojivo používá silikonová pryskyřice. Jednosložkové NH se vytvrzují většinou působením vzdušného kyslíku zesítěním molekul (polymerizací). Přitom se odpařují rozpouštědla a reaktivní produkty. Konečná tvrdost vrstvy nátěru vzniká většinou až po několika týdnech. Proces vytvrzování může být urychlen vysoušením v peci při teplotách cca 100 °C. Dvousložkové NH se skládají z pojiva a tvrdidla. V sériové výrobě probíhá mísení ve správném poměru většinou ve stříkací pistoli. Mezi oběma složkami dojde k chemické reakci (polyadici), která pozvolna vytvrdí nanesený film bez reakčních produktů při pokojové teplotě. Proces vytvrzování lze urychlit při teplotách až 130 °C. NH na bázi akrylové pryskyřice jsou odolné proti chemikáliím, poškrábání a povětrnostním vlivům. [10, 14, 15]
5.2.3.4 Efektní nátěrové hmoty Obsahují v základním nátěru kromě barevných pigmentů též slídu nebo lístečky kovu (hliník). Protože tyto přísady odrážejí dopadající světlo, vzniká na povrchu kovový efekt (flop). Po nanesení metalického základního nátěru se postupem „mokrý do mokrého“ nastříká druhá vrstva tvořená bezbarvým lakem. [10, 14, 15]
5.2.3.5 Vodou-ředitelné nátěrové hmoty Jako pojivo slouží pryskyřice na syntetické bázi. U plničů a základních NH se podíl organických rozpouštědel téměř zcela nahrazuje vodou. Pouze u bezbarvého laku je podíl organických rozpouštědel cca 10 %, podíl vody jako rozpouštědla až 80 %. Po nanesení se voda a rozpouštědlo z vrstvy laku v sušících zařízeních odpaří. Vytvoří se nepropustná voděodolná a chemikáliím odolná vrstva laku. Kvůli malému podílu rozpouštědel trvá proces schnutí déle. Zatížení životního prostředí emisemi rozpouštědel je mnohem menší. [10, 14, 15]
59
5.2.3.6 Nátěrové hmoty High-Solid a Medium-Solid Jsou to NH, které obsahují vysoký podíl netěkavých složek (podíl pevných částic až 70 %). Naopak podíl rozpouštědel je kvůli ochraně životního prostředí silně redukován (20 až 30 %). Tyto NH se používají převážně při opravách. Vyznačují se velmi dobrým krytím, rychlým schnutím a vysokým leskem. Kromě toho lze při jednom nátěru nanést silnou vrstvu, což výrazně snižuje pracovní náklady. [10, 21]
5.2.3.7 Práškové nátěrové hmoty Jako pojivo se používají syntetické pryskyřice, které se zpracovávají na prášek. Prášek se speciální rozprašovací pistolí nanese na studený nebo teplý díl, určený k „nalakování“. U chladných dílů přilne prášek elektrostaticky, u teplých dílů natavením. Poté se musí vytvořit barevný film na nanesených dílech. Vypálením, např. infračerveným zářením při cca 120 °C nebo ve vypalovacích pecích při teplotách cca 130 °C se prášek taví a makromolekuly pojiva se zesítí (polyadice). Při ochlazení se vytvoří nepropustná vrstva nátěru o tloušťce 120 µm, odolná proti nárazům a chemikáliím. Výhodou tohoto postupu je, že nevznikají žádné emise rozpouštědel. Kromě toho nevznikají ztráty, protože prášek, který nepřilne, se může opět použít ve výrobním procesu. [10, 15]
6. NÁVRH NA TECHNOLOGICKÉ VYBAVENÍ KAROSÁRNY Sada karosářského nářadí Hazet 0-1900/77 (cena Kč 49 420,-) Tato sada karosářského nářadí se skládá ze 77 dílů vysoké kvality s doživotní zárukou. Sada zahrnuje prakticky veškeré ruční nářadí pro profesionální karosářskou činnost. Jedná se o karosářská kladiva, babky, lžíce, pilníky, kleště, nůžky, sekáče, klíny, očkoploché klíče, ráčna s hlavicemi, šroubováky, kleště apod. [22]
Obrázek 36 – Nářadí Hazet 0-1900/77 [22] 60
Sada karosářských hliníkových paliček HH 700 AL6 (cena Kč 3 490,-) Sada speciálních hliníkových karosářských (klempířských paliček) HH 700 AL6 se používá zvláště pro vyklepávání a konečnou úpravu vyrovnaného plechu. Obsah sady tvoří 5
ks
hliníkových
paliček
(120/180/250/350/500 g) a jeden půlkulatý ocelový pilník. [22]
Obrázek 37 – Sada hliníkových paliček HH 700 AL6 [22]
Sada karosářského nářadí Car Body Master FS2365B (cena Kč 1 040,-) Desetidílná souprava karosářského nářadí obsahuje: • karosářské kladivo s kulatou a čtvercovou ploškou • karosářské kladivo s kulatou ploškou a s plochým zakulaceným koncem • karosářské kladivo se čtvercovou ploškou a se zakulaceným kuželovým koncem • karosářskou babku/kapkovitý oblouk • karosářskou babku/hříbkovitý, kovadlinový tvar • karosářskou babku/prodloužený stolovitý tvar • karosářskou babku/podpatkovitý tvar • nastavitelný karosářský pilník • páku s využitím i jako karosářská lžíce • palici s plastovými koncovkami a ocelovou násadou. [22]
Obrázek 38 – Nářadí Car Body Master FS2365B [22]
61
Karosářská dřevěná palička HH 255 SH2 (cena Kč 2 530,-) Klempířská dřevěná palička HH 255 SH2 se používá zejména pro tepání a konečné opracování plechu. Má délku cca 75 mm. Jedná se o špičkový nástroj s hlavicí z extrémně odolného zimostrázového dřeva a s násadou z pružného bambusu. Hlava paličky je dostatečně těžká a její váha podporuje účinek úderů. Výhodou bambusové násady je vysoká pružnost a díky tomu nedochází při klepání k přenosu rázů na klouby klempíře. Bambusová násada je tedy pro toto nářadí zcela ideální. [22] Obrázek 39 – Karosářská dřevěná palička HH 255 SH2 [22]
Souprava pro montáže autoskel Rodcraft T04-1300 (cena Kč 6 390,-) Souprava obsahuje všechny potřebné nástroje pro montáž, demontáž a opravy autoskel: • 2 zdvojené přísavky na přenášení a manipulaci se skly • 1 speciální adaptér s výměnnými noži pro studené vyřezávání skel • 14 různě tvarovaných vyřezávacích nožů • 2 speciální nástroje pro uchycení a tažení vyřezávacích drátů • 1 pilový drát/lanko pro vyřezávání (zejména autoskel bez jejich poškození) • 1 kulatý vyřezávací drát (snižující riziko poškození dílů) • 1 čtyřhranný vyřezávací drát (ke snadnému proříznutí lepidlové vrstvy) • 1 nástroj pro demontáž příchytek čalounění dveří a A-sloupků • 1 nástroj pro demontáž lišt a příchytek • 1 nástroj se špičkou sloužící k propíchnutí vrstvy lepidla • 1 dlouhý (18") držák se 2 noži k oddělování spodní vrstvy lepidla • 1 nástroj se žiletkou pro odstraňování etiket a zbytků lepidla ze skla • 1 ostřicí brousek s držadlem • 1 nástroj pro demontáž ozdobných lišt skel Obrázek 40 – Sada Rodcraft T04-1300 [22] 62
Rozpínací souprava Omega 50100 (cena Kč 7 100,-) Hydraulická
rozpínací
souprava
pro
rovnání karosérií má rozpínací sílu 10,0 t, pracovní tlak 700 bar, hydraulický zdvih 154 mm, délkový rozsah 348 – 502 mm, hmotnost 37,1 kg. Součástí soupravy je rozsáhlé
příslušenství
včetně
řetězů,
tažných svorek, háků, nástavců apod. [22] Obrázek 41 – Souprava Omega 50100 [22]
Svařovací přístroj Telwin Digital Mig 330 (cena Kč 38 240,-) Přístroj je určen pro svařování metodou MIG/MAG v karosárnách, v zámečnických dílnách, v údržbářských provozech atd. Mikroprocesorem řízený zdroj zkonstruovaný s ohledem na vynikající výsledky při svařování povrchově upravených a vysokopevnostních ocelí, nerez ocelí a hliníku. Umožňuje tvrdé pájení s přídavným materiálem CuSi3, CuAl8. V závislosti na manuálním nastavení základních parametrů jsou všechny ostatní hodnoty nastaveny a řízeny
mikroprocesorem
dle
okamžitých
podmínek svářecího oblouku. Automatické řízení
lze
v
případě
potřeby
manuálně
korigovat. [22]
Obrázek 42 – Svařovací přístroj Telwin Digital Mig 330 [22]
Elektronický prostorový systém pro měření karosérií Autorobot 300ELH (cena Kč 344 000)
63
Tento systém zaujímá nejvyšší příčku mezi všemi systémy pro měření rozměrů karosérií se značkou Autorobot. Měřicí proces je založen na zhruba 30 tříprostorových referenčních bodech ve spodní části a na 30 měřicích bodech na vrchní části karosérie. Systém
lze
použít
ve
spojení
se
všemi
rovnacími
zařízeními
Autorobot.
Charakteristickým znakem jsou měřicí rámy, které se pohybují nad celým vozidlem a měřicí tyče rámů, které se snadno nastavují horizontálně i vertikálně. Nové otočné měřicí hlavy dosáhnou ke všem důležitým bodům karosérie, např. k uložení vzpěry McPherson, aniž by bylo nutné použít speciální měřicí příslušenství. Kompletní soubor měření probíhá rychle a velmi rychle jsou k dispozici údaje pro všechny kritické body karosérie. Pokud jde o počet bodů ukazujících se současně, pak jsou to dva ve vrchní části karosérie a čtyři ve spodní části. 2 body z toho jsou měřeny počítačem a další 4 body mohou být změřeny na spodku mechanicky pomocí měřicích můstků I a II (2 body pomocí každého z nich). Jestliže je k dispozici můstek č. III, na spodní části lze současně měřit až 6 bodů. Měření lze provádět v podélném směru, křížově i z hlediska symetrie. K dispozici je porovnání předepsaných hodnot s naměřenými, znázornění postupu opravy během rovnání, výběr pozice měřicí tyčky a uložení měřicích bodů na operačním panelu přístroje, obrázky pro určení polohy měřicích bodů, protokoly stavu před opravou a po opravě atd. Spojení měřicího systému s počítačem je bezdrátové (WLAN). Napájení se realizuje nabíjecími bateriemi. Plně vybité baterie se nabíjejí maximálně 3 hodiny. Pak zajišťují zhruba 10 hodin provozu. Tým techniků firmy Autorobot zpracovává databázi rozměrů karosérií téměř všech automobilů, které se objeví jako novinky a doplňuje tyto údaje do databanky stávající. Jedná se o třírozměrné údaje jak o spodních částech karosérií, tak i o jejich vrchních částech. Zároveň jde i o specifikaci bodů,
upevňovacích
fotografií
polohy
měřicích bodů uvedených v databázi. Veškeré údaje jsou vydávány
ve
formě
papírových listů s výkresy rozměrů a měřicích bodů nebo výkresových listů v elektronické podobě na CD. [22] Obrázek 43 – Systém pro měření karoserií Autorobot 300 ELH [22] 64
Zařízení pro rovnání karoserií Autorobot B15 (cena Kč 411 840) Autorobot B15 představuje zcela nový typ rovnacích zařízení této firmy. Kombinuje rovnací stolici, dozer 10 t, nájezdové plošiny, příslušenství a navíc elektrohydraulický nůžkový zvedák, který lze použít i univerzálně pro standardní opravárenské práce. Automobil je buď zdvižen s koly na plošinách, nebo pomocí zdvihacích ramen s uvolněnými koly. Toto zařízení lze postupně doplňovat a vytvářet tak větší sestavy. Velkou předností je rychlá instalace automobilu na stolici (jedna z nejrychlejších na světě).
Nosnost
nůžkového
zvedáku je 3000 kg, zdvih 1,5 m, doba zdvihu cca 30 s. [22] Obrázek 44 – Rovnací stolice Autorobot B15 [22]
Tabulka 1 – Cenová kalkulace vybavení pro karosářskou dílnu Název Cena [Kč] Sada karosářského nářadí Hazet 0-1900/77 49 420,Sada karosářských hliníkových paliček HH 700 AL16 3 490,Sada karosářského nářadí Car Body Master FS2365B 1 040,Karosářská dřevěná palička HH 255 SH2 2 530,Souprava pro montáže autoskel Rodcraft T04-1300 6 390,Rozpínací souprava Omega 50100 7 100,Svařovací přístroj Telwin Digital Mig 330 38 240,Elektronický prostorový systém pro měření karoserií Autorobot 300ELH 344 000,Zařízení pro rovnání karoserií Autorobot B15 411 840,Cena celkem 864 050,Výše uvedený seznam vybavení pro karosářskou dílnu není ani zdaleka konečný. Jedná se pouze o vybrané příklady od vybraných výrobců. Pokud bychom chtěli uvést veškeré vybavení nutné pro provoz karosářské dílny, byl by rozsah této kapitoly a cenová kalkulace mnohem obsáhlejší. 65
7. POPIS OPRAVY KONKRÉTNÍHO AUTOMOBILU V této části diplomové práce bude popsána oprava automobilu Fiat Grande Punto. Vozidlo bylo havarované na přední část (viz Obrázek 45). Základní informace o vozidlu shrnuje Tabulka 2.
Tabulka 2 – Základní informace o vozidlu Fiat Grande Punto Objem motoru Maximální výkon Maximální točivý moment Převodovka Rok výroby Příplatková výbava vozidla
První majitel První cena vozidla
1242 cm3 48 kW při 5500 ot/min 102 Nm při 3000 ot/min manuální 5ti stupňová 2008 dálkové ovládání centrálního zamykání, manuálně ovládaná klimatizace s pylovým filtrem, přední mlhové světlomety, zadní dělené sedadlo (60:40), 5ti místná homologace, autorádio s CD přehrávačem + MP3 + ovládání rádia na volantu, kliky dveří v barvě karoserie, boční ochranné lišty v černé barvě, zásuvka 12 V, plnohodnotné rezervní kolo, kuřácký kit Ano 249 900 Kč
66
Obrázek 45 – Havarované vozidlo Fiat Grande Punto
7.1 Vizuální kontrola a posouzení škod na vozidle Před započetím vlastní opravy automobilu je třeba vozidlo řádně prohlédnout a provést vizuální kontrolu. Vizuální kontrolou zjišťujeme, jaké škody vznikly, jestli je nutné proměření vozu a jaké opravy je nutno provést. V našem případě vozidlo utrpělo silný náraz na pravý přední roh. Vizuální kontrolou vnějšího poškození jsme zjistili: silné poškození kapoty motoru, předního nárazníku, pravého předního blatníku, pravého předního podélného nosníku (horního), předního příčného nosníku (tzv. výztuha nárazníku), předního čela (tzv. stěna chladiče), pravého předního světlometu, pravého bočního blikače, pravého předního podběhu. Výše uvedené součásti byly natolik poškozené, že nebyla možná jejich oprava a museli být nahrazeny novými díly. Došlo také k poškození pravých předních dveří. Jednalo se však pouze o poškození povrchové úpravy. Další vizuální kontrolou vnějšího poškození jsme nezjistily žádné další neobvyklé odchylky. Velikost spár u všech dveří byla stejná, nedošlo k poškození střechy, čelního okna, pátých dveří, ani ostatních nejmenovaných součástí. Vizuální kontrolou sekundárního poškození jsme zjistili: poškození pravého hnacího hřídele kola, zavěšení pravého předního kola (tlumič pérování, horní uložení tlumiče pérování, kyvné rameno, kost stabilizátoru, čep řízení, ložisko kola), tyče 67
stabilizátoru, olejové vany motoru. Opět se jednalo o značná poškození a součásti musely být vyměněny za nové. Vizuální kontrolou vnitřního poškození jsme zjistili pouze poškození airbagu řidiče a airbagu spolujezdce. Interiér vozidla nebyl žádným dalším způsobem poškozen.
7.2 Postup opravy Oprava vozidla se skládá ze čtyř základních částí. Jsou to: oprava mechanických částí (podvozkové skupiny, součásti motoru), oprava samotné karoserie, povrchová úprava vozidla, oprava ostatních poškození (zejména se jedná o vnitřní poškození, součásti interiéru apod.). Uvedené části opravy na sebe úplně nenavazují, ale spíše se neustále prolínají. Při opravě našeho vozidla se postupovalo následovně: • demontáž vnějších poškozených částí karoserie • demontáž poškozených mechanických částí (podvozkové skupiny, součásti motoru atd.) • proměření karoserie a oprava vnitřních poškozených částí karoserie • oprava mechanických částí • povrchová úprava vozidla • montáž nově „nalakovaných“ vnějších částí karoserie na vozidlo • oprava ostatních poškození (části interiéru) 7.2.1 Demontáž vnějších poškozených částí karoserie Před započetím prací je nutné nejdříve vozidlo zvednout. Pro náš případ je nejvýhodnější použít dvousloupový zvedák a to hned ze dvou důvodů. Prvním z nich je, že autoservis, ve kterém se vozidlo opravovalo, nedisponuje nejmodernějším zařízením pro měření a rovnání karoserií (např. Autorobot B15 – viz Kapitola 6), ale pouze rovnací stolicí s mechanickým měřícím systémem. Dvousloupový zvedák má sloupy daleko od sebe a po zvednutí vozidla je zde dostatečný prostor pro to, aby se stolice pod vozidlo mohla podsunout. Poté se vozidlo opět spustí a pomocí karosářských svorek se upne na stolici. Druhým důvodem použití dvousloupového zvedáku je, že má na každé straně pouze dvě ramena a po zvednutí vozidla je tak zajištěn bezproblémový přístup ke všem poškozeným součástem. Pokud bychom použili čtyřsloupový nebo nůžkový zvedák, měli bychom omezený přístup k poškozeným částem vozidla a navíc bychom nemohli rovnací stolici pod vozidlo podsunout. 68
Jakmile je vozidlo na zvedáku je třeba z něho demontovat všechny vnější poškozené části karoserie. V našem případě to byly následující díly: kapota motoru, přední nárazník, pravý přední blatník, pravý přední podélný nosník (horní), přední příčný nosník (výztuha nárazníku), přední čelo (stěna chladiče), pravý přední světlomet, pravý přední blikač, pravý přední podběh. V první řadě je třeba odmontovat kapotu motoru (viz Obrázek 46). Kapotu motoru zvedneme a vhodně ji podepřeme (1a). Odpojíme potrubí (1b) z trojcestné přípojky (1c). Z obou stran vozidla vyšroubujeme šrouby závěsů (2) a kapotu vyjmeme.
Obrázek 46 – Demontáž kapoty motoru [21]
Nyní je třeba odmontovat pravý přední podběh kola (viz Obrázek 47). To provedeme tak, že vyšroubujeme šrouby (1a) a matice (1b). Poté uvolníme podběh kola (2) a vyndáme jej.
Obrázek 47 – Demontáž pravého předního podběhu [21] Dále je třeba demontovat přední nárazník (viz Obrázek 48). Nejdříve vyšroubujeme boční upevňovací šrouby nárazníku (1b) na levé i pravé straně. Musíme tedy demontovat podběh (1a) i na levé straně. Poté odpojíme elektrické zásuvky mlhovek (1c). Dále vyšroubujeme spodní (2) a horní (2) upevňovací šrouby nárazníku a vyjmeme nárazník (3).
69
Obrázek 48 – Demontáž předního nárazníku [21]
Dalším krokem je demontáž pravého předního blatníku, jemuž předchází demontáž světlometu (viz Obrázek 49). Nejdříve odpojíme elektrickou zásuvku (1) světlometu a poté vyšroubujeme šrouby (2). Následně nadzvedneme jazýček (3a) a vyjmeme světlomet (3b). Nyní odmontujeme šrouby blatníku. Nejdříve šrouby v prahu, A-sloupku a pod nárazníkem (4). Následně odmontujeme šrouby (5) v předním podélném nosníku a vyjmeme blatník (6).
70
Obrázek 49 – Demontáž pravého předního blatníku [21]
Nyní je třeba z vozidla demontovat přední příčný nosník
(viz Obrázek 50).
Nejdříve uvolníme doraz (1a) ze zaklapávacích otvorů (1b). Poté vyšroubujeme upevňovací matice (2a) a šrouby (2b). Nyní odejmeme příčný nosník (3).
Obrázek 50 – Demontáž předního příčného nosníku [21] Poslední částí demontáže je oddělení kompletního předního čela (stěny chladiče) od vozidla (viz Obrázek 51). Nejdříve je třeba vypustit veškerou chladicí kapalinu okruhu chlazení motoru. Poté odpojíme obě pryžové hadice chlazení motoru od chladiče, pryžovou přípojku od expanzní nádržky soustavy chlazení motoru a táhlo ovládání otevírání kapoty motoru. Nyní je nutné uvolnit úchyty a odmontovat víko pojistné skříňky (1) v motorovém prostoru. Skříňku mírně natočíme (2), abychom 71
odpojili elektrické zásuvky (3a, 3b). Dále odpojíme elektrický kabel kostry (4) na levé přední straně bočnice a elektrickou zásuvku lineárního snímače klimatizační soustavy (5). Následně vyšroubujeme šroub (6a) a odpojíme potrubí (6b) od kondenzátoru klimatizace (6c). Odpojené potrubí uzavřeme vhodnými zátkami, aby se do soustavy nedostala vlhkost a nečistoty. Nyní již můžeme odšroubovat šrouby (7a) a oddělit přední čelo (7b) od vozidla.
Obrázek 51 – Demontáž předního čela [21] 7.2.2 Demontáž poškozených mechanických částí Nyní je třeba z vozidla demontovat poškozené součásti podvozku a motoru. V našem případě se jedná o: kompletní zavěšení pravého předního kola (tlumič pérování, horní uložení tlumiče pérování, kyvné rameno, kost stabilizátoru, čep řízení, ložisko kola), pravý hnací hřídel kola, tyč stabilizátoru, olejová vana motoru. 72
V první řadě musíme z vozidla demontovat pravý hnací hřídel kola. Povolíme všechny čtyři kolové šrouby a vyjmeme pravé přední kolo. Dále vypustíme olej z převodovky (viz Obrázek 52) tak, že nejdříve vyšroubujeme plnící uzávěr (1) a poté vypouštěcí uzávěr (2) skříně převodovky a olej necháme vytéct do vhodné nádoby.
Obrázek 52 – Demontáž pravého hnacího hřídele kola [21]
Nyní povolíme a vyšroubujeme středovou matici (3) náboje kola (nejlépe vzduchovým utahovákem). Dále vyšroubujeme matici čepu řízení (4a) a odpojíme táhlo řízení (4b). Nesmíme opomenout také odpojit snímač otáček pro ABS. To provedeme tak, že vyšroubujeme matici (5a) a snímač (5b) vytáhneme. Jakmile vyšroubujeme upevňovací šrouby tlumiče (6), vysuneme směrem ven z vozu sestavu úchytu kola. 73
Hnací hřídel kola (7) nyní vysuneme z úchytu kola a z převodovky (8) a vyjmeme z vozidla.
Obrázek 53 – Demontáž tlumiče, úchytu kola a spodního kyvného ramene [21] Další části demontáže je vyjmout z vozidla pravý přední tlumič s pružinou, úchyt kola s nábojem a ložiskem a spodní kyvné rameno (viz Obrázek 53). Upevňovací šrouby tlumiče závěsu kola (1) máme již vyšroubované. Stačí tedy vyšroubovat matici (2a) a odpojit kloub kosti stabilizátoru (2b) od tlumiče a následně povolit a vyšroubovat matici (3a) a vložku (3b) a vyjmout tlumič s pružinou (3c). Nyní odpojíme elektrickou 74
zásuvku od snímače opotřebení brzdových destiček (4). Povolíme přípojku (5a) a uvolníme hadici (5b) z úchytu (5c). Vyšroubujeme šrouby (6a) a po vyjmutí brzdového třmenu (6b) a brzdových destiček úplně vyšroubujeme přípojku (5a). Tuto přípojku uzavřeme vhodnou zátkou, aby nedocházelo k vykapávání brzdové kapaliny. Po vyjmutí brzdového třmenu vyšroubujeme čepy (7a) a vyjmeme brzdový kotouč (7b). Nyní již stačí jenom vyšroubovat upevňovací šroub (8a) úchytu kola (8b) ke spodnímu kyvnému rameni a vyjmout úchyt kola včetně náboje a ložiska. Náboj kola a ložisko vylisujeme z úchytu kola pomocí hydraulického lisu. Spodní rameno (9c) vyjmeme po vyšroubování upevňovacího šroubu (9a) a svorníku (9c). Poslední částí demontáže mechanických částí je výměna olejové vany (viz Obrázek 54). Z olejové vany vypustíme vypouštěcím otvorem olej. Poté vyšroubujeme matice (1a) a šrouby (1b) a pomocí speciálního přípravku (1c) sejmeme olejovou vanu (1d). Po očištění dosedacích ploch na vaně a bloku motoru naneseme na tyto dosedací plochy silikonový tmel a novou vanu upevníme zpět. Matice a šrouby utáhneme na předepsaný moment. Obrázek 54 – Výměna olejové vany [21]
7.2.3 Proměření karoserie a oprava vnitřních poškozených částí karoserie I když jsme vizuální kontrolou nezjistili žádné odchylky od běžného stavu (velikosti spár byli všude stejné, nedošlo k poškození střechy atd.), pro jistotu jsme provedli proměření karoserie na rovnací stolici s mechanickým měřícím systémem (viz Kapitola 4.1.2.5). Vozidlo na dvousloupovém zvedáku jsme zvedli nahoru a podsunuli pod něj rovnací stolici. Po spuštění jsme vozidlo upnuli na stolici pomocí karosářských svorek a seřídili měřící můstek. Vybrali jsme několik měřících bodů karoserie a pomocí měřících listů zkontrolovali rozměry délky, šířky, výšky a symetrie. Všechny hodnoty souhlasily s tabulkovými, které udává výrobce. K dalšímu poškození tedy opravdu nedošlo.
75
Obrázek 55 – Proměření karoserie na rovnací stolici s mechanickým měřícím systémem
Když jsme se ujistili o tom, že karoserie není dalším způsobem poškozená a nebude potřeba provést její rovnání, je třeba opravit vnitřní poškozené části a neopravitelné díly nahradit novými. Karoserii tedy musíme uvést do takového stavu, aby byl dosažen její původní vzhled, tvar a pevnost. Nyní je třeba opravit pravý přední podélný nosník (viz Obrázek 56). Rotačním kartáčem odstraníme nátěrový systém, abychom se mohli bez problémů dostat k „bradavkovým“ a bodovým svarům. Uvolníme „bradavkové“ (1) a bodové (2) svary buď dlátem a kladivem nebo ruční vrtačkou (tzv. odvrtáváním). Po odstranění všech svarů vyjmeme vnější část nosníku (3). Vnitřní část nosníku (4) byla deformovaná velmi nepatrně. Tuto deformaci jsme vyrovnali pomocí kladiva a babky (viz Kapitola 4.1.1.2). Dále je třeba brusným kotoučem odstranit zbytky „bradavkových“ a bodových svarů. Poté pomocí rotačního kartáče odstraníme zbytky nátěru a antikorozní ochrany v okolí těchto svarů. Rotačním kartáčem taktéž odstraníme antikorozní ochranu na lemech nového dílu (5). Samosvornými kleštěmi ustavíme nový díl do správné polohy na vozidle a třemi nebo čtyřmi bodovými sváry díl zkušebně uchytíme. Nyní se na vozidlo letmo uchytí pravý přední blatník. Porovnáváme pravý přední blatník a opravovaný nosník s levým předním blatníkem a levým nosníkem. Kontroluje se správná poloha, rozměry délky, výšky a symetrie. Pokud je vše v pořádku, zkusíme zkušebně namontovat i ostatní demontované součásti karoserie. Kontrolujeme správnou 76
polohu a především velikosti spár. Jestliže jsme nezjistili neobvyklé odchylky, zkušebně namontované součásti karoserie včetně pravého předního blatníku opět sejmeme. Novou vnější část pravého podélného nosníku pevně spojíme stejnými „bradavkovými“ a bodovými svary v příslušných místech (6). Oblasti (7) zavaříme kontinuálním svarem. Brusným kotoučem začistíme všechny provedené svary (8). Nakonec nakonzervujeme svařované oblasti ochranou proti oxidaci a zatmelíme spojovací linie mezi novým dílem a vozidlem.
Obrázek 56 – Oprava pravého předního podélného nosníku [21]
77
Obrázek 57 – Vozidlo na kolech s opraveným pravým podélným nosníkem
Obrázek 58 – Zkušebně namontované součásti na vozidle
78
7.2.5 Oprava mechanických částí Nyní je třeba vozidlo dostat na kola. Poškozené demontované díly nahradíme novými. Postup montáže je stejný jako v případě demontáže (viz Kapitola 7.2.3) jen obráceně a v opačném pořadí. Jakmile na vozidlo namontujeme všechny mechanické části, nesmíme opomenout odvzdušnit brzdy, seřídit geometrii kol vozidla a vyměnit olej v motoru včetně olejového filtru.
7.2.6 Povrchová úprava vozidla Před tím než na vozidlo namontujeme nové vnější díly karoserie, je třeba je „nalakovat“. U uváděného vozidla se jednalo o přední nárazník, kapotu motoru, pravý přední blatník, pravé přední dveře a samozřejmě pravý přední podélný nosník (bude se lakovat na vozidle). U každého z těchto dílů je třeba zvolit trochu odlišný postup nanášení nátěrové hmoty. Pravé přední dveře vozidla nebyly nahrazovány novým dílem, neboť vlivem havárie došlo pouze k poškození nátěru. Příprava pro nanesení nátěrové hmoty bude tedy odlišná než příprava pro nanesení NH na kapotu motoru nebo pravý přední blatník. Přední nárazník vyžaduje zcela odlišný postup přípravy, neboť je vyroben z plastu. Pokud bychom na plastový nárazník použili stejný postup jako na ostatní plechové díly, došlo by po určité době k odlupování nátěru z nárazníku nebo k jiným neméně závažným poruchám. V první řadě je třeba identifikovat originální barvu vozidla. Pro bezpečné určení barvy je na každém vozidle upevněn identifikační štítek barvy použité ve výrobě. Štítek se obvykle nachází v motorovém prostoru nebo na víku zavazadlového prostoru. Po stanovení barvy je nutno podle kolorimetrických pomůcek dodaných výrobcem NH stanovit vhodné složeni nátěrové hmoty. Před vlastním nanášením nátěrové hmoty na vozidlo, je nutno zhotovit vzorek barvy, srovnat s originální barvou a případně zkorigovat odstín příslušnými postupy. Odstín je nutno po úplném usušeni zkontrolovat jak v přírodním, tak v umělém světle. V našem případě mělo vozidlo kód barvy 174/B a je jí složení udává Tabulka 3.
79
Tabulka 3 – Informace o barvě vozidla Název barvy Kód barvy
Šedá Chemical 174/B Glasurit M4 (pojivo) Glasurit M99/01 (hliníkové destičky) Glasurit M99/00 (hliníkové destičky) Glasurit A997 Složení barvy Glasurit A926 (černá) Glasurit A136 ((hnědá) Glasurit A097 (bílá) Glasurit M1 (přípravek pro zlepšení přilnavosti barvy) Ředění barvy Glasurit E3 (demineralizovaná voda) 7.2.6.1 Povrchová úprava pravých předních dveří
Postup nanesení nátěrové hmoty: 1. Díl pečlivě očistit a odmastit, aby v něm nevznikly hluboké, obtížně odstranitelné rýhy a aby se zbytky mastnoty a prachu nedostaly do stop po broušení a nevytvořily problémy s přilnutím nátěru. 2. Osmirkování poškozeného dílu brusným papírem P 80 (písmeno „P“ znamená zrnitost podle normy FEPA, číslo znamená počet zrn/cm2). Smirkování provádíme pro vyrovnání povrchových nerovností (zejména v místech poškození nátěru) a pro podpoření přilnavosti následujících vrstev a nátěrových hmot. Poté je třeba díl umýt vysoce účinným rozpouštědlem (BASF 541-5) a vysušit. 3. Zatmelení poškozených míst polyesterovým tmelem pro pozinkované plechy (v našem případě Voschemie – Car system METALIC). Po vyschnutí vrstvy tmelu následuje přebroušení brusným papírem P 100. 4. Nanesení další vrstvy tmelu (Voschemie – Car system SOFT) a po vyschnutí přebroušení brusným papírem P 100. 5. Nanesení poslední vrstvy tmelu (Voschemie – Car system ELASTIC). Tato konečná fáze tmelu se brousí brusným papírem P 120. 6. Přebroušení celého dílu brusným papírem P 180. Toto broušení se provádí pro zajištění stejnoměrné drsnosti povrchu celého dílu. 7. Aplikace základového plniče (Sprint 2K HS Primer). 8. Po vyschnutí plniče následuje strojové broušení pneumatickou bruskou s odsáváním a filtrováním prachu (brusný papír P 320). Prach je odsáván otvory, které se nacházejí uvnitř brusného kotouče. 80
9. Nyní se provádí ruční mokré broušení brusným papírem P 1000. Brusný papír i broušený díl musí být neustále „pod vodou“. Pro dokonalé přebroušení těžko přístupných míst používáme brusná rouna (Scotch Brite). 10. Po úplném vysušení díl odmastíme a zbavíme nečistot a prachu antistatickou utěrkou. 11. Nanesení 3 vrstev barevného nátěru (tzv. báze s obsahem hliníku popř. slídy). Každá vrstva musí vyschnout. Vysoušení se provádí v lakovací kabině při 45 – 50 °C. 12. Nanesení 2 vrstev bezbarvého laku. První vrstvu je třeba po nanesení nechat samovolně uschnout (5 – 10 minut). Po nanesení druhé vrstvy následuje vysoušení v lakovací kabině při 60 °C po dobu 30 minut.
7.2.6.2 Povrchová úprava kapoty motoru, pravého předního blatníku a podélného nosníku Pro nanesení NH na nové díly karoserie můžeme použít stejný postup jako v předchozím případě (viz Kapitola 7.2.6.1), přičemž začneme od bodu 6.
7.2.6.3 Povrchová úprava předního nárazníku Před nanášením nátěrových hmot na plastové díly musí lakýrník nejdříve identifikovat, o jaký druh plastu se jedná. Kromě data výroby bývá na těchto plastových dílech uveden i symbol pro identifikaci použitého materiálu. Tento identifikační znak je třeba porovnat s příslušnými tabulkami dodanými výrobcem vozidla a pomocí nich určit druh plastu a vhodný postup nanášení nátěrové hmoty. Postup nanesení nátěrové hmoty: 1. Umytí povrchu plastového dílu rozpouštědlem na plasty (BASF 541-30), kterým nevzniknou problémy s měknutím, zkřehnutím nebo rozpuštěním plastu. 2. Přebroušení dílu brusným rounem (Scotch Brite) pro zajištění stejnoměrné drsnosti celého dílu. 3. Opětovné umytí rozpouštědlem na plasty (BASF 541-30) 4. Nanesení vhodného základového nátěru (primeru) podle typu použitého plastu (BASF 943-0) a ve vhodné tloušťce. Tento primer má zajistit přilnavost následujících vrstev.
81
5. Nanesení 3 vrstev barevného nátěru (tzv. báze s obsahem hliníku popř. slídy). Důležité je nenanášet vrstvy v nadměrné tloušťce. Každá vrstva musí vyschnout. Vysoušení se provádí v lakovací kabině při 40 °C. 6. Nanesení 2 vrstev bezbarvého laku. První vrstvu je třeba po nanesení nechat samovolně uschnout (5 – 10 minut). Po nanesení druhé vrstvy následuje vysoušení v lakovací kabině při 40 °C po dobu 30 - 40 minut.
7.2.7 Montáž vnějších částí karoserie na vozidlo Po stabilizaci po 24 hodinách při teplotě okolí, můžeme nově „nalakované“ díly karoserie namontovat na vozidlo (kromě pravého předního podélného nosníku – lakoval se na vozidle) včetně předního čela, předního příčného nosníku, světlometů a pravého předního podběhu. Postup montáže je stejný jako v případě demontáže (viz Kapitola 7.2.1), jen obráceně a v opačném pořadí.
7.3 Technicko-ekonomické zhodnocení opravy Tabulka 4 – Cenová kalkulace opravy Název náhradního dílu Pravý světlomet Levý světlomet Pravý boční blinkr Přední nárazník Přední čelo (stěna chladiče) Kapota motoru Pravý přední blatník Pravý přední podélný nosník Přední příčný nosník Příčník - doraz Pravý přední podběh Plastový kryt Pravý hnací hřídel kola Ložisko kola Pravé spodní kyvné rameno Pravý úchyt kola (těhlice) Pravý přední tlumič Horní uložení tlumiče kola Podložka tlumiče Čep řízení Tyč stabilizátoru Kost stabilizátoru Olejová vana Trubka
Cena [Kč] 4 400,3 998,276,5 203,2 695,4 997,2 498,2 450,2 399,697,897,173,4 498,1 397,2 198,5 996,2 299,603,153,1 298,462,697 3 099,453,82
Hadice Brzdová kapalina DOT4 Aitbag řidiče Airbag spolujezdce Celkem nové díly Cena za mechanickou práci Cena za klempířskou práci Cena za lakýrnické práce včetně lakovacího mat. Cena opravy celkem
382,73,10 200,5 980,70 471,5 000,6 500,8 525,90 496,-
V cenové kalkulaci opravy (viz Tabulka 4) jsou uvedeny všechny náhradní díly včetně cen, které byly při opravě automobilu použity. Dále jsou zde uvedeny ceny za práci, které si autoservis za opravu vozidla účtoval. Celková oprava automobilu Fiat Grande Punto tedy stála 90 496 Kč.
8. ZÁVĚR Tématem mojí diplomové práce bylo: Technologie oprav karoserií motorových vozidel. Jedná se o tak velký pojem, že není možné vzhledem k rozsahu práce popsat všechny souvislosti a skutečnosti, které s tímto tématem souvisí. Proto jsem se pokusil zmínit pouze základní informace, které jsou pro opravy karoserií nezbytné. Diplomová práce je rozdělena na několik kapitol a to: Karoserie motorových vozidel, Opravy karoserií motorových vozidel, Ochrana karoserie proti korozi, Návrh na technologické vybavení karosárny a Popis opravy konkrétního automobilu. První část práce, pojmenovaná jako Karoserie motorových vozidel, popisuje obecné informace o karoseriích. Je zde uvedeno rozdělení karoserií podle dopravního účelu, druhy karoserií osobních vozidel nebo rozdělení karoserií podle vztahu k podvozku. Dále jsem zde shrnul prvky aktivní a pasivní bezpečnosti, na kterou jsou v poslední době kladeny vysoké požadavky. Pro aktivní bezpečnost je důležitý dobrý technický stav vozidla a jeho snadné a příjemné ovládání. Z hlediska pasivní bezpečnosti je důležitá struktura karoserie. Ta musí mít dostatečnou schopnost absorpce energie, ale zároveň nesmí při nehodě dojít k narušení vnitřního prostoru pro posádku. Pro pasivní bezpečnost jsou důležité také zadržovací systémy. Také jsem zde popsal materiály pro výrobu karoserií, tedy ocel, hliníkové slitiny a kompozitní materiály. Kapitola Opravy karoserií motorových vozidel se zabývá nejznámějšími metodami a technologiemi oprav karoserií. Nejdříve jsem se zaměřil na opravy karoserií menšího rozsahu, bez použití rovnacího rámu. Popsal jsem zde hlavní zásady při vyklepávání klempířskými kladivy, různé způsoby odstraňování boulí na karoserii nebo 83
také tzv. metodu Magloc, což je jedna z možností opravy karoserie bez poškození nátěrového systému (např. po krupobití). Při opravách karoserií většího rozsahu je třeba vozidlo nejdříve důkladně prohlédnout a stanovit v jakém poměru jsou náklady na opravu k časové hodnotě vozidla (jestli se vyplatí vozidlo opravovat). Poté je třeba vozidlo proměřit mechanickým, optickým nebo elektronickým systémem a vyrovnat na rovnací stolici. Neopomenul jsem se také zmínit o opravách karoserií vyvařováním. Uvedl jsem zde možné způsoby sesazení plechů k sobě natupo, přes sebe nebo natupo a převlečení. Další část práce je zaměřena na ochranu karoserií proti korozi. Jsou zde uvedeny druhy povlaků pro ochranu vozidel, možnosti ochrany dutin karoserie, způsoby nanášení nátěrových hmot a druhy nátěrových hmot. Kapitola 6 je zaměřena na technologické vybavení karosárny. Jsou zde uvedeny pouze vybrané příklady vybavení od vybraných výrobců. Pokud bychom chtěli uvést veškeré nutné vybavení pro karosářskou dílnu, byl by rozsah této části značný. V poslední části mé práce jsem se pokusil zjednodušeně přiblížit, popsat a zdokumentovat opravu vozidla Fiat Grande Punto. Opravu vozidla můžeme rozdělit na opravu mechanických částí (podvozkové skupiny, součásti motoru), opravu samotné karoserie, povrchovou úpravu vozidla a opravu ostatních poškození (zejména se jedná o vnitřní poškození, součásti interiéru apod.). Jednotlivé části opravy na sebe ovšem nenavazují, ale spíše se neustále prolínají. Cena opravy vozidla byla 90 496 Kč. Vozidlo bylo opravováno v prosinci 2010. Pokud bychom na našem trhu v době opravy porovnali ceny ojetých vozidel stejného typu a se stejným rokem výroby, včetně počtu najetých kilometrů, srovnatelného stavu a stejné výbavy jako opravované vozidlo, zjistili bychom, že se prodejní cena pohybovala od cca 140 000 Kč do cca 180 000 Kč (podle regionu, stavu automobilu apod.). Tímto snadno zjistíme, že oprava byla skutečně rentabilní. O efektivnosti opravy vypovídá i skutečnost, že vozidlo bylo havarijně pojištěno a pojišťovna dala k opravě souhlas a zaplatila ji.
84
9. SEZNAM LITERATURY 1. POŠTA, J. Operativní opravy strojů a zařízení. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 1998. 45 s. Metodiky pro zemědělskou praxi. ISBN 80-86153-79-7 2. POŠTA, J. Provozuschopnost strojů. ČZU TF, Praha, 2002, 92 s. ISBN 80-2130966-0 3. VLK, František. Karosérie motorových vozidel: Ergonomika, biomechanika, struktura, pasivní bezpečnost, kolize, materiály. Vyd.1. Brno: Nakladatelství a vydavatelství VLK, 2000. 243 s. ISBN 80-238-5277-9 4. VLK, František. Stavba motorových vozidel: Osobní automobily, autobusy, nákladní automobily, jízdní soupravy, ergonomika, biomechanika, struktura, kolize, materiály. Vyd.1. Brno: Nakladatelství a vydavatelství VLK, 2003. 499 s. ISBN 80-238-8757-2 5. VLK, František. Koncepce motorových vozidel: Alternativní pohony, komfortní systémy, řízení dynamiky, informační systémy. Vyd.1. Brno: Nakladatelství a vydavatelství VLK, 2000. 367 s. ISBN 80-238-5276-0 6. PETRÁNEK, Jan. Stavba motorových vozidel. 1.přepr.vyd. Praha: SNTL, 1963. 400 s. 7. ORAVSKÝ, Hieronym. Opravy a údržba karoserií motorových vozidel. Vyd.1. Praha: SNTL, 1974. 276 s. 8. MOTEJL, Vladimír; HOREJŠ, Karel. Učebnice pro řidiče a opraváře automobilů. Vyd.2. Brno: Littera, 2001. 600 s. ISBN 80-85763-14-1. 9. KOŠEK, Jiří; KLŮNA, Jindřich. Příručka opraváře automobilů. Vyd.3. Brno: Littera, 1995. 502 s. ISBN 80-85763-06-0. 10. GSCHEIDLE, Rolf. Příručka pro automechanika. 3.přeprac.vyd. Praha: EuropaSobotáles, 2007. 685 s. ISBN 978-80-86706-17-7. 11. NESTROJIL, Karel. Renovace a opravy automobilů. Vyd.4. Brno: ComputerPress, 2007. 256 s. ISBN 978-80-251-1709-5. 12. Praktická dílna: Opravy karoserií vyvařováním. Autoexpert. Duben 2003, 4/2003, s. 2-9 13. Praktická dílna: Svařovací technika 1. Autoexpert. Duben 2004, 4/2004, s. 2-6 14. Praktická dílna: Technologie lakování. Autoexpert. Duben 2000, 4/2000, s. 2-6
85
15. Praktická dílna: Technologie přípravy povrchu a lakování. Autoexpert. Duben 2001, 4/2001, s. 2-16 16. Wikipedie: Otevřená encyklopedie [online]. c2011 [cit. 2011-04-12]. Automobil. Dostupné z WWW:
17. Wikipedie: Otevřená encyklopedie [online]. c2011 [cit. 2011-04-12]. Kompozitní materiál. Dostupné z WWW: 18. LUDECO [online]. 11.3.2008 [cit. 2011-04-12]. Tyty karoserií osobních automobilů. Dostupné z WWW: 19. Auto.cz [online]. 22.3.2010 [cit. 2011-04-12]. McLaren MP4-12C: Vývoj končí, sériová výroba se rozběhne ještě letos. Dostupné z WWW: 20. KOSTELNÍK, Miroslav. Karoserie-web [online]. 23.2.2010 [cit. 2011-04-12]. Karoserie - bezpečnost vozu. Dostupné z WWW: < http://karoserieweb.tym.cz/Karoserie1.pdf> 21. Elearn [online]. c2011 [cit. 2011-04-14]. Punto Grande. Dostupné z WWW: . 22.
Univer: Kompletní vybavení pro autoservisy [online]. c2011 [cit. 2011-04-14]. Katalog produktů - autokarosárna. Dostupné z WWW:
86
