4/2018
Свежий номер
журнала № 4/2018
Читать онлайн
Главная/Рубрики/Зона ремонта/Современные крепежные решения

Современные крепежные решения

Современные крепежные решения
30 Октября 2018
Возможности современных технологий соединения деталей автор проверил собственноручно в буквальном смысле слова. В ходе «Технического дня 3M» на Ульяновском автозаводе мне предложили разъединить две детали, скрепленные двухсторонним скотчем на вспененной основе. Хотя я, в общем-то, никогда не боялся прикипевших гаек и подобных вызовов, пришлось признать поражение перед тонкой полоской пластика.

…Гоночный болид команды «КАМАЗ-мастер» забит вещами из джентльменского набора раллийного гонщика. Чтобы все это барахло не швыряло по отсекам бешено несущегося грузовика, команда использует застежки Dual Lock.

«Застежкам типа „грибок-грибок“, к которым относятся Dual Lock, более 20 лет, – рассказывает Георгий Демченко, ведущий инженер отдела клейких лент и адгезивов 3M. – Но когда мы привозим их на демонстрации к автопроизводителям, для многих специалистов они до сих пор в новинку».

Подгоняя друг друга, автопроизводители и поставщики крепежа развили такой темп, что уже сами не способны разобраться во множестве вариантов. Что уж говорить об авторемонтном бизнесе, о потребностях которого нередко забывают. Когда в 2015 году Ford представил новый алюминиевый пикап F-150, 90 % американских дилеров оказались технически не готовы принять его на кузовной ремонт. В 2018 году концерн готовит новое испытание: композитный передний подрамник нового Ford Fusion из спеченного углеволокна и штампованной стали.

Каждое новое соединение ставит перед сервисменом комплексную задачу: определить, какая технология была применена, суметь разъединить детали без повреждения, а потом – снова соединить, желательно сохранив заводской уровень надежности и защиты от коррозии. Первой частью задачи мы и занялись, попросив трех поставщиков разных решений рассказать о продуктах, малоизвестных на сервисном рынке, но активно применяемых на конвейерах автозаводов.

Интернациональный болт

Один из выпускаемых нижегородским предприятием шведского концерна Bulten винтов носит название Renault M10x40. «Французский автоконцерн не только конечный потребитель, но и автор разработки», – рассказывает Егор Красильников, менеджер по работе с ключевыми клиентами Bulten Rus.

Головка винта сочетает внутренний шлиц TORX с внешним шестигранником. Урезая номенклатуру закупаемых изделий, автопроизводитель требует от поставщиков универсальные винты, подходящие в том числе и для труднодоступных узлов автомобиля, где нет пространства для гаечного ключа.

Renault M10x40 несет коническую несъемную шайбу, сменившую морально устаревшую неэффективную пару «плоская шайба – гровер». Такие шайбы, распрямляясь при завинчивании, создают в соединении напряжения, соответствующие зоне упругих деформаций. «Это позволяет предотвратить самопроизвольное отворачивание винта при циклических нагрузках, – поясняет специалист Bulten. – Несъемность шайб убивает двух зайцев, на 50 % сокращая время монтажа, исключая потери и пересортицу».

Винт имеет овальный конец (ogival), дающий хорошее центрирование в отверстии перед завинчиванием. Это повышает скорость сборочных операций и снижает долю брака. Винт Renault M12x40 также имеет овальный конец, но шайба отсутствует. Синее вещество, нанесенное на резьбу «12-го», – это слой герметика, склеивающий сопрягаемые поверхности. Егор Красильников говорит, что стопорящие свойства у этого соединения выше, чем у любых пружинных или стопорных шайб: «В отличие от гроверов, преднанесение позволяет с высокой точностью рассчитать момент затяжки, обеспечив 100%-ю гарантию нераскручивания». Сборщику нужно лишь отсчитать нужное количество оборотов винта с момента, когда инструмент в его руке столкнулся с повышенным ответным сопротивлением, свидетельствующим о входе сопрягаемых поверхностей в зону нанесения герметика.

100 гаек в минуту

Полвека назад приварные гайки и шпильки были единственным надежным вариантом резьбового соединения в деталях из листового металла. Механическая фиксация не соответствовала требованиям по долговременной прочности при переменных и вибрационных нагрузках.

Однако автопроизводители все больше охладевают к сварке. Она не экологична, энергозатратна, расходует воду на охлаждение и создает риски для здоровья работников. Кроме того, сварка сжигает защитное антикоррозионное покрытие и меняет молекулярную структуру металла, снижая прочность. И она не может применяться с композитными материалами, включая активно развивающиеся металлопластиковые силовые элементы кузова, как в вышеупомянутом Ford Fusion.

Решение этой проблемы стало счастливым коньком компании Profil Verbindungstechnik, «дочки» Penn Engineering, одного из крупнейших концернов в мире, занимающихся производством крепежных изделий. Немцы последовательно развивали запрессовочный крепеж, добившись серьезных успехов: современные запрессовочные гайки и шпильки имеют сопротивление кручения до 12 Н·м и рассчитаны на момент затяжки до 8 Н·м.

У запрессовки нет вышеперечисленных недостатков сварки. И, конечно, она может применяться с композитными и сэндвич-материалами. Весь вопрос в технологичности и надежности. Потребовалось несколько десятилетий, чтобы окончательно решить эту проблему, но сейчас себестоимость даже ручной запрессовки стала на 30 % ниже, чем приварки. На автозаводах, где операции запрессовки автоматизированы и включены в процесс формования кузовных элементов, они еще дешевле и выполняются с ошеломляющей скоростью: до 100 единиц в минуту на одну производственную линию!

Запрессовочный крепеж сейчас присутствует во всех автомобилях как минимум европейских производителей. Ежегодно один только Profil создает в среднем 20 новых вариантов гаек, шпилек и других изделий. Они отличаются по конструкции (с широким фланцем, с плечиками, конические, сверхнизкопрофильные), области применения (под заглушки, заземление, несущие конструкции), материалам, толщине листа – предела пока не видно. В последнее время появились варианты для высокопрочных сталей с пределом прочности до 1200 МПа.

Любопытная новинка 2017 года – гайка REN, рассчитанная на толщину базового материала до 9 мм. Такая гайка может быть использована, например, в компонентах подвески и шасси.

Отказ от резьбы

Даже улучшенные резьбовые соединения трудно назвать верхом совершенства. Сама операция завинчивания и отвинчивания по современным меркам довольно затратна по времени.

Если же говорить о кузовных панелях и о других крупногабаритных узлах, есть и более существенный недостаток: вся нагрузка приходится на отдельные точки, которые нужно усиливать, утяжеляя автомобиль. Да и сами гайки и винты весят немало. Ограничен ресурс резьбы и ее антикоррозионная стойкость.

Поэтому чем дальше, тем активнее используются альтернативные решения: клеи, скотчи и застежки.

Двухкомпонентные клеи

«У этих структурных клеев прочность соединения выше, чем у сварки или резьбовых соединений, – говорит Георгий Демченко, ведущий инженер отдела клейких лент и адгезивов 3M. – В автопроме они применяются в первую очередь там, где реализуется их главное преимущество перед дуговой и точечной сваркой: виброустойчивость».

Клеи прогрессируют хотя и быстро, но плавно, революционные прорывы здесь – большая редкость. Повышаются характеристики, современные клеи больше прощают, чем аналоги пятилетней давности. Из недавних достижений инженер 3M выделил в первую очередь клей Scotch Weld DP, который может прочно соединять даже трудносклеиваемые пластики типа полипропилена.

Структурные клеи и клеящие ленты, устойчивые к масляной пленке, известны тоже не первый год. Они содержат добавки, которые постепенно расцепляют молекулы масла и склеиваемой поверхности. Конечно, оговаривается собеседник, есть разумные пределы его эффективности, клей не справится с толстым слоем загрязнения. Зато продукт Scotch Weld DP 8407 NS, появившийся в 2017 году, сочетает сразу два полезных свойства: склеивает даже замасленные поверхности и выдерживает температуру свыше 200 °С.

Разъемные соединения

«Прочность сцепления упомянутого выше Dual Lock в пять раз больше, чем у обычных „липучек“, в том числе на сдвиг, – говорит Георгий Демченко. – А его ресурс достигает 1000 циклов соединения-разъединения без потери свойств». Застежки «грибок-грибок» прекрасно компенсируют вибрационные нагрузки, поэтому подходят для монтажа съемных панелей, технических и потайных лючков. Полезный плюс: в конструкцию застежки имплантирована защита от неправильной установки. При соединении оператор может почувствовать и услышать, правильно ли все закрылось.

Их широкое внедрение в автомобилестроение имеет нюанс для сервисных организаций: чтобы снимать такие лючки без риска повреждения, желательно в список оборудования автомастерской включить вакуумную присоску.

Двухсторонние вспененные ленты

Вот она – та лента, перед которой я спасовал! «Ее основное преимущество, – объясняет Георгий, – вязкоэластичность: лента может выдерживать расширения до 300 %, не разрушаясь, поскольку нагрузки распределяются по всему объему ленты. „Триэмовские“ ленты VHB компенсируют и вибрационные нагрузки. Кроме того, склейка лентой VHB позволяет отказаться от операций сварки или отверстий, которые являются очагами коррозии».

В автомобилях подобные ленты применяют везде, где не нужна структурная жесткость, а именно: крепеж эмблем, пластиковых обвесов – молдингов, обтекателей, спойлеров. Их широко применяют в производстве фургонов и спецтехники, в частности на них крепят крупные панели, сокращая число сварных швов. Побочный плюс – снижение массы, поскольку лента весит на порядок меньше резьбовых соединений и при этом обладает лучшей герметизацией.

Вспененные ленты появились около 30 лет назад, но именно в последние годы произошел качественный скачок в улучшении их характеристик, отмечает эксперт. В 2009 году появилась лента VHB 5952F. Она является аналогом Scotch Weld DP, склеивая «трудные» материалы с низкой адгезией, такие как полипропилен. Новинка 2017 года, лента GPH, повторяет преимущества 8407-го клея – способность клеить замасленные поверхности и термостойкость.

Доступны теоретически и практически

Все описанные решения можно применять и в кустарных условиях, включая автомобильный ремонт, хотя не все они одинаково доступны на вторичном рынке. Лишь продукты 3M предлагаются свободно.

Поставка спецвинтов Renault в сервисную сеть «теоретически возможна», прокомментировали в Bulten Rus.

Третий участник обзора, Profil, в России официально не присутствует, однако запрессовочный крепеж как класс в нашей стране предлагается. Побродив по интернет-магазинам, мы убедились, что есть и сам крепеж, и ручные машинки для запрессовки, и настольные прессы с ручным приводом.

Осваивать ли эти технологии? Рассмотренные новинки не относятся к классу дешевых, но повышают производительность и качество ремонта. Так что все зависит от потребностей конкретной СТО. 

Застежки Dual Lock
Винт Renault M10x40
Винт Renault M10x40
Винт Renault M12x40
Композитный каркас BMW 7-й серии. Красным цветом отмечены места установки запрессовочного крепежа
Двухсторонняя вспененная лента VHB
Двухкомпонентные клеи Scotch Weld
Запрессовочные гайки Profil
Василий НАЗАРОВ, фото автора