汽车车身修复技术-6章1汽车车身金属材料

授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail].主讲：朱明高级技师、经济师,工程师高级技能专业教师高级汽车维修考评员第6章汽车车身材料授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]汽车车身材料的分类现代汽车制造技术的飞速发展，汽车制造企业在车身生产中开始逐步使用新材料。在众多采用新材料的车辆中，有些是采用了合金钢、高强度钢和超高强度钢作为车身材料，还有些车身局部或整体采用了铝质板材，这些都将给维修工作带来新的难题。修复这些采用特殊钢质板材或铝质板材的事故车时，维修技师应在接受过相关培训的基础上，采用正确的修复工艺对车辆进行修复，只有这样才能保证特殊材料车身的修复质量。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]汽车车身材料的分类金属：汽车工业中应用最广泛的材料；非金属材料：主要保险杠、挡泥板、倒车镜、门窗和车内饰等元件；复合材料：指由两种或两种以上物理和化学性能不同的物质，一般综合了各组分材料的优良性能。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]汽车车身材料的分类金属：汽车工业中应用最广泛的材料，其中钢铁的用量最大。一般金属具的优良的工艺性能和力学性能；非金属材料：主要是合成高分子材料，塑料、橡胶、玻璃等，具有高硬度、耐高温、耐腐蚀、绝缘的特点，主要保险杠、挡泥板、倒车镜、门窗和车内饰等元件；授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]汽车车身材料的分类复合材料：指由两种或两种以上物理和化学性能不同的物质，一般综合了各组分材料的优良性能。80年代后期，复合材料车身外覆盖件得到大量的应用和推广，如发动机罩、翼子板、车门、车顶板、导流罩、车厢后挡板等，甚至出现了全复合材料的卡车驾驶室和轿车车身。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]材料是影响汽车质量的重要因素。在现代汽车中，车身材料占全车材料的很大部分。为了提高汽车行驶的经济性，减轻汽车重量是世界各大车厂的目标，近年来汽车上越来越多使用了铝或塑料等非钢铁材料做车身部件，例如奥迪A2全铝制车身，日产SUV“奇骏”用塑料做前翼子板，更多的乘用车保险杠用塑料制成。在日益广泛使用非钢铁材料做车身部件的形势下，高度依赖汽车制造业的钢铁企业将面临直接的威胁。因此，研制和发展轻质、高强度的汽车钢板成为多年来钢铁企业的一个热点。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]工程材料的使用：授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]为了合理地使用和加工金属材料，必须了解其使用性能和工艺性能。使用性能：指各个零件或构件在正常工作时金属材料应具备的性能，它决定了金属材料的应用范围、使用的可靠性和寿命。包括力学性能、物理性能、化学性能。工艺性能：指金属材料在冷、热加工过程中应具备的性能，它决定了金属材料的加工方法。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。金属材料的性能授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]汽车车身外壳绝大部分是金属材料，主要用钢板。镀锌薄钢板广泛应用在汽车上，这是因为它有良好的抗腐蚀能力。从20世纪70年代开始轿车车身钢板采用镀锌薄钢板，装配时镀锌面置于汽车内侧，提高车身耐蚀性能，非镀锌面置于汽车外侧，喷涂油漆。随着汽车对耐腐蚀性能的要求不断提高，镀锌钢板不断增加镀锌层重量，还出现了双层镀锌钢板。因此20世纪70年代末又出现一种采用热浸镀锌工艺生产的镀锌钢板，称为热镀锌钢板。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]镀锌钢板目前轿车已经广泛使用镀锌钢板，采用的镀锌钢板厚度从0.5至3.0毫米，其中车身复盖件多用0.6至0.8毫米的镀锌钢板。德国奥迪轿车的车身部件绝大部分采用镀锌钢板（部分用铝合金板），美国别克轿车采用的钢板80%以上是双面热镀锌钢板，上海帕萨特车身的外复盖件采用电镀锌工艺，内复盖件内部采用热镀锌工艺，可以使车身防锈蚀保质期长达11年。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]基本概念载荷：零件和工具在使用过程中所受的力，按作用方式不同，可分为拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等，又可分为静载荷和动载荷。静载荷——力的大小不变或变化缓慢的载荷。如静拉力、静压力等。动载荷——力的大小和方向随时间而发生改变。如冲击载荷、交变载荷、循环载荷等。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]应力：材料在任一时刻所受的力除以横截面积之商。用“σ”表示。变形：金属在外力的作用下尺寸和形状的变化，“弹性变形”和“塑性变形”弹性变形——去除外力后，物体能完全恢复原状的变形。塑性变形——当外力取消后，物体的变形不能完全恢复，而产生的永久变形。力学性能：是指在力的作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力—应变关系的性能，通俗地讲是指材料抵抗外力引起的变形和破坏的能力。基本概念授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]强度：材料在力的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。分为抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度等塑性：塑性是金属在外力作用下能稳定地改变自己的形状和尺寸，而各质点间的联系不被破坏的性能硬度：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度韧性：韧性是指金属在冲断前吸收变形能量的能力，即抵抗冲击破坏的能力基本概念授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]金属材料的刚度、强度、弹性、塑性是通过拉伸实验来测定的，标准试样如图所示，把试样安装在拉伸试验机上，并对试样施加一个缓慢增加的轴向拉力，试样产生变形，直至断裂。力学性能（机械性能）：金属材料具有的抵抗一定外力作用而不被破坏的性能。金属材料的力学性能主要有：刚度、强度、弹性、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度和疲劳强度等。金属材料的力学性能圆形拉伸试样授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]拉伸曲线弹性阶段：OA荷载与伸长成比例，完全符合虎克定律；Np为比例极限荷载，相应的应力为比例极限；Ne为弹性极限荷载，相应的应力为弹性极限。屈服阶段：荷载与变形不成正比，变形增加很快，曲线呈锯齿状，甚至荷载不增加，变形仍然继续发展，这就成为刚才的屈服。断裂阶段授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]强度拉伸曲线oe段是直线，金属材料处在弹性变形阶段，应力与应变成正比例关系，服从虎克定律，其比值称弹性模量，是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标。弹性极限：金属材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值，单位MPa。即0APeeeP试样发生完全弹性变形的最大载荷（N）；0A试样的原始横截面积（mm2）。式中授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]屈服极限σs：开始产生屈服现象时的应力称为屈服点，其含义指在外力作用下开始产生明显塑性变形的最小应力，也即材料抵抗微量塑性变形的能力。0APss条件屈服极限：有些塑性较低的材料没有明显的屈服点，难于确定产生塑性变形的最小应力。规定当试样产生0.2%的塑性变形时所对应的应力σ0.2作为材料开始产生明显塑性变形时的屈服强度，称为条件屈服极限。sP试样发生屈服时的载荷（N）；0A试样的原始横截面积（mm2）。式中强度授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]抗拉强度σb:当负荷继续增加超过s点后，变形量随着负荷的增加而急剧增加，当负荷超过b点，变形集中在试样的某一部位上，试样在该部位出现缩颈现象，拉伸变形集中在缩颈处。继续施加负荷，试样在k点断裂。材料断裂前所承受的最大应力，即为抗拉强度（强度极限）。0APbbbP试样被拉断前所承受的最大载荷（N）；0A试样的原始横截面积（mm2）。式中强度钢材的屈服强度与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越小，结构零件的可靠性越高授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]指金属材料在静载荷作用时，在断裂前产生塑性变形的能力，反映材料塑性的力学性能指标有延伸率δ和断面收缩率Ψ。延伸率：指试样拉断后其标距长度的相对伸长值。即%10000lllk断面收缩率：指试样拉断后缩颈处横截面积的最大相对收缩值。%10000AAAk塑性授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]钢材的含碳量对机械性能的影响其它成分含量对强度的影响温度：温度升高塑性提高授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]硬度硬度指金属材料抵抗外物压入其表面的能力，也是衡量金属材料软硬程度的一种力学性能指标。工程上常用的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]疲劳强度交变应力（周期性应力）。应力的大小、方向周期性变化。有对称周期性应力和非对称周期性应力。疲劳。构件在低于屈服强度的交变应力作用下，经过较长时间工作而发生突然断裂，无明显的塑性变形的现象。疲劳现象：在循环力或交变力作用下工作的，尽管这种应力远小于材料的屈服点，但经一定循环次数后断裂的现象疲劳断裂原因：由于零件中存在疲劳源（如裂纹、夹杂、刀痕等缺陷），在循环力或交变力作用下疲劳源处产生疲劳裂纹，并不断扩展，导致零件即发生突然断裂。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]冲击韧度金属材料抵抗冲击负荷的能力，可用摆锤冲击试验机来测定金属材料的冲击值。冲击韧度值可用下式计算。FGhGHFAkk单位截面积材料断裂吸收的功。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]冲击韧度k冲击韧度（J/cm2）；kA冲击吸收功（J）；G摆锤重量（N）；H摆锤抬升高度（m）；h摆锤冲击后的高度（m）；F试样缺口底部处横截面积（cm2）。式中FGhGHFAkk授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]金属冷变形规律授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]金属冷变形规律授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]金属冷变形规律授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]汽车车身常用金属材料授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]汽车车身常用金属材料汽车车身零件一般由钢板冲压而成，根据强度和刚度需要设计成不同形状的断面。大量采用加强筋或加强件。不同的部位采用不同厚度的钢板。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]普通低碳钢板低碳钢板具有很好的塑性加工性能，强度和刚度也能满足汽车车身的要求，同时能满足车身拼焊的要求，因此在汽车车身上应用很广。为了满足汽车制造业追求轻量化的要求，钢铁企业推出高强度汽车钢材系列钢板。这种高强度钢板是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到的，抗拉强度得到大幅增强。利用高强度特性，可以在厚度减薄的情况下依然保持汽车车身的机械性能要求，从而减轻了汽车重量。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]普通低碳钢板低碳钢板减轻了汽车重量。例如BH钢板是在低强度的条件下，经过冲压成形之后，进行烤漆加工热处理，以提高其抗拉强度。对比之下，以往生产的强度在440MPa的钢板，在采用这种加工技术以后强度可增加到500MPa。原来用厚度1毫米钢板做侧面板，用高强度钢板只需厚度0.8毫米。采用高强度钢板还可以有效地提高汽车车身的抗冲击性能，防止在行驶中由于路面的砂石飞溅碰撞产生凹痕，延长了汽车的使用寿命。授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail]高强度钢板高强度钢板是在低碳钢内加入适当的微量元素，经各种处理轧制而成，其抗拉强度高达550N/mm2，是普通低碳钢板的2～3倍，深拉延性能极好，可轧制成很薄的钢板，是车身轻量化的重要材料。IF（高强度无间隙原子）钢板：晶格无间隙，铁素体的中间晶格内无碳原子和氮原子，碳和氮的含量极低