Колеса транспортной техники выпускаются миллионами штук в год, и их производство отличается наиболее высоким уровнем автоматизации. Колесо легкового автомобиля состоит из обода и диска, соединяемых дуговой сваркой рисунке 1, а), контактной сваркой (рисунке 1, б) или сваркой трением (рисунке 1, в).

Автоматические линии изготовления колес фирмы "Kieserling", работающие на ВАЗе, обеспечивают такт выпуска 4,5 с и производительность 720 колес в час. Участок изготовления обода в этой линии показан на рис. 2. Заготовкой является холоднокатаная плоская лента шириной 172 мм и толщиной 2,5 мм, поставляемая в рулонах. Четыре рулона кран-балкой укладывают в накопитель, откуда тележка-подъемник поочередно подает их на шпиндели двухпозиционной рулонницы, у которой одна позиция рабочая, а вторая служит для зарядки очередным рулоном. Размотка рулона (позиция 1) производится роликами, осуществляющими предварительную рихтовку. В правильно-отрезной машине (позиция 2) лента окончательно правится и ножницами режется на полосы определенной длины, которые складываются пакетом в промежуточном накопителе. Из накопителя полосы поступают в завивочную машину (позиция 3), откуда свальцованные обечайки скатываются по желобу поочередно в одну из двух параллельно расположенных установок для стыковой контактной сварки (позиция 4). В этих установках с помощью щупа производится автоматический поиск стыка, закрепление свариваемых концов в губках сварочной машины, выполненных по радиусу кольца, и сварка. Далее сваренные кольца поступают в гратосрезающие машины (позиция 5) , на обработку торца (позиция 6) и снятие фаски на кромках (позиция 7). После этих операций потоки объединяются и кольца поступают в желоб (позиция 8), в котором обеспечивается их принудительное охлаждение перед операциями профилирования.

На позиции 9 производится предварительное профилирование с помощью двух конических пуансонов, которые разжимают торцы кольца. Последующая профилировка осуществляется последовательно на трех машинах (позиции 10,11,12) путем раскатки кольца в профилировочных роликах. На позиции 13 производится окончательная калибровка путем разжатия обода двумя разрезными пуансонами, точно копирующими профиль обода.

Соединение обода колеса с диском выполняется контактной сваркой с постановкой восьми точек. После пробивки вентильного отверстия и запрессовки диска в обод сварка выполняется на двух последовательно расположенных многоточечных машинах, каждая из которых ставит по четыре сварных точки.

Колесо грузового автомобиля (рисунок 2) также состоит из диска и обода, но имеет значительно большую толщину металла. Поэтому в отличие от производства колес легковых автомобилей заготовкой обода при производстве колес грузового автомобиля служит уже профилированная полоса (рис. 4). В поточной линии заготовка обода проходит операции: I – вальцовку, II – правку, III – спрямление концов, IV – обрезку концов, V – сведение концов, VI – сварку встык методом оглавления, VII – снятие грата, VIII – округление и IX – калибровку. Диск обода штампуют из листа, запрессовывают в обод на прессе и сваривают угловым швом в углекислом газе. Схема автоматической линии сварки колес показана на рис. 6. Подача собранных колес к четырем сварочным автоматам 1, 2, 3, 4 осуществляется магазином-конвейером 7 и шаговым конвейером 8. Четыре раздатчика 6 сдвигают колесо с конвейера к подъемнику соответствующего сварочного автомата. Схема работы подъемника показана на рис. 5. При подаче сжатого воздуха в правую полость пневмоцилиндра 1 рычаг 4 с вращающимся столиком 2 плавно поднимает колесо 3 и прижимает его к фрикционному диску вращения колеса, включая сварочный автомат.

Конструктивное оформление подъемника и его компоновка со сварочным автоматом показаны на рис. 7. После завершения сварки рычаг 4 (рис. 5) плавно опускает колесо на приемный стол сварочного автомата, и при подаче раздатчиком 6 (рис. 6) на сварку очередного колеса сваренное колесо сталкивается на конвейер 9, по которому оно поступает на дальнейшие операции. В тех случаях, когда какой-либо сварочный автомат не работает, соответствующий ему раздатчик также не работает, несваренное колесо доходит до конца шагового конвейера 8 и автоматически перегружается на конвейер возврата 5 , который доставляет несваренное колесо к началу линии.

Переднее колесо трактора (рис.8) имеет прерывистый сварной шов. Условия сварки таких швов исключают возможность их перекрытия, как бывает при непрерывных швах, поэтому повышаются требования к технологии выполнения начала шва и заварки кратера в конце шва, требуется взаимное ориентирование сварочных головок и свариваемых участков. Все это не позволяет получить высокие скорости сварки, и требуемая производительность обеспечивается одновременной работой двух или четырех сварочных головок, каждая из которых при горизонтальном положении изделия производит сварку отдельного шва. Схема станка-автомата для сварки колес с прерывистыми швами показана на рис. 9. Диск и обод колеса в собранном виде подаются на приемные линейки 3 сварочного автомата, подвешенные к траверсе 4. Траверса пневмоцилиндром 5 перемещается вниз по направляющим станины 1 и опускает колесо на приемную планшайбу 8 вращателя 2. Подвод сварочного тока к вращающемуся колесу производится с помощью токосъемных проволочных щеток 9. Сварочные головки 6, закрепленные на траверсе 4, также опускаются вниз, и сварочные мундштуки 7 попадают в зону сварки. Механизм ориентации обеспечивает вращение колеса и его остановку в момент, когда концы спиц колеса встанут напротив сварочных мундштуков 7. Далее по программе осуществляется процесс сварки.

При увеличении грузоподъемности транспортных средств обода колес делают составными. На рисунке 3 показан обод колеса прицепа к трактору "Кировец", состоящий из деталей 1 и 2.

Детали изготовляют из горячекатаного спецпрофиля, поступающего с металлургического предприятия в пакетах. Сборка ободов производится с помощью пресса (рис. 11). Комплект из двух деталей 3 и 4 в зону сборки подается двухъярусным роликовым конвейером. Разжимная матрица 6 сборочного приспособления штоком гидроцилиндра 8 перемещается вверх и вводится внутрь собираемых деталей, занимая положение, показанное на рис. 12, а. При этом положении матрицы приводом от поршня 1 (рис. 11) гидроцилиндра 7 конус 5 опускается вниз, обеспечивая разжатие секторов матрицы 6 и устраняя возможную эллипсность заготовок (рис. 12,б). Затем шток цилиндра 2 совершает ход вниз и запрессовывает детали друг в друга (рис. 12, в). Находящиеся под нагрузкой детали прихватывают в трех точках механизированной сваркой.

Сварка основного внутреннего шва производится с наклоном оси колеса относительно вертикали и наклоном оси сварочного мундштука относительно оси колеса (рис. 13, а, б). Углекислый газ в зону сварки подается по газоподводящей трубке (рис. 14) . Чтобы обеспечить высокое качество сварного шва и большую скорость сварки, необходимо точное ориентирование сварочного мундштука относительно свариваемых кромок. Для устранения вертикальных (рис. 15, б) и горизонтальных (рис. 15, д) смещений электрода обычно применяют копирные ролики, перемещающиеся по свариваемым кромкам на некотором расстоянии перед дугой (рис. 16, а, б). Однако повышенное разбрызгивание при сварке в углекислом газе и налипание брызг металла на кромки и копирные ролики затрудняют работу последних, что может приводить к браку. Значительно лучшие результаты дает применение копирных роликов в зонах, приближенных к зоне сварки, но защищенных от попадания брызг (рис.17).

Применение сварки трением. При изготовлении сварных деталей машин все шире применяют сварку трением. Получение при этом значительного технико-экономического эффекта обеспечивает высокая производительность процесса (60 ... 450 сварок в час) , высокая стабильность качества сварных соединений, простота автоматизации и управления параметрами процесса. Отсутствие при сварке брызг и высокая точность соединения позволяют соединять детали, прошедшие окончательную механическую обработку, а также термообработку и шлифовку. По сравнению со стыковой контактной сваркой упрощается подготовка детали к сварке и уменьшаются припуски на оплавление и осадку. На рис. 1 приведены примеры эффективного использования сварки трением взамен пайки (рис. 1, а), контактной сварки (рис. 1, б), механического разъемного соединения (рис. 1,в, г). Иногда сварку трением применяют с целью снижения массы монолитных деталей (рис. 1.д). При изготовлении сварных (рис. 2, б, в) блоков зубчатых колес взамен монолитных (рис. 2, а) из-за упрощения формы и массы поковок сокращается расход металла. Кроме того, появляется возможность использовать заготовки из разнородных материалов.

Примеры характерных восьми типов сварных соединений деталей 1 и 2 и вариантов подготовки их кромок под сварку трением приведены в виде таблицы на рисунке 5 (лист 220). При выборе типа соединения отдают предпочтение соединениям полых сечений, поскольку при этом обеспечивается более равномерный их разогрев при сварке. Так как грат, образующийся при сварке трением, часто не влияет на работоспособность детали, для исключения операций по его удалению на свариваемых заготовках иногда делают специальные технологические канавки – ловушки для размещения грата (рис. 5, п. 3, в). На рисунке 4 показаны примеры конструкций, изготовленных сваркой трением, в которых детали круглого сечения соединяются с квадратными, шестигранными и плоскими.

Наибольшее распространение сварка трением получила в автомобильной промышленности. Характерные детали представлены на рисунке 5, а... в. Расчленение деталей на отдельные элементы имеет целью упрощение технологии изготовления, снижение массы и выбор материала отдельных частей в соответствии с требованиями прочности и износостойкости, так как вопросы свариваемости при сварке трением имеют второстепенное значение. Так, например, расчленение надставки полуоси трактора (рис. 6) на две детали позволяет внутренние шлицы на левой части получать методом протяжки, причем при последующей сварке трением обеспечивается сохранность шлицов и соосность соединяемых заготовок.

После сварки трением и удаления грата детали, как правило, сразу поступают на сборку, за исключением случаев, когда поверхности, требующие шлифовки, попадают в зону работы захвата сварочной машины (рисунок 5, а). В этом случае шлифовка выполняется после сварки.

Рисунок 1 –Технологический процесс изготовления колес

Рисунок 2 – Сварные соединения и установки для сварки колес

Рисунок 3 – Способы выполнения сварных швов

Рисунок 4 – Конструкции деталей для сварки трением

Рисунок 5 – Детали, изготовленные сваркой трением