第4章-車身材料(30頁)2

1、廣西交通技師學(xué)院第第四四章章 車車身身材材料料 汽車車身要滿足結(jié)構(gòu)強度和防腐、裝飾等的需要，使用材料的種類有多種多樣，但簡單區(qū)分就是金屬材料和非金屬材料。 常用的金屬材料有鋼板、鋁合金板等，非金屬材料有橡膠、塑料、玻璃、皮革、棉毛織品等等。其中鋼板質(zhì)量占車身質(zhì)量約為67。第一節(jié) 金屬材料 一、金屬材料的性能二、車身用鋼板的種類第二節(jié) 非金屬材料一、玻璃二、塑料目目錄錄第第一一節(jié)節(jié) 金金屬屬材材料料一、金屬材料的性能1、金屬材料的力學(xué)性能 金屬材料對外力作用表現(xiàn)出一定的抵抗力，稱為機械性能，也叫力學(xué)性能，通常用彈性、塑性、機械強度等來表示。 只有充分了解金屬材料的性能，才能對車身的損壞作出正確地

2、診斷，從而以此為依據(jù)制定合理的維修方案。（1）彈性 金屬材料受外力作用時發(fā)生變形，外力去除后，又完全恢復(fù)原來的形狀和尺寸，這種性能稱為彈性，產(chǎn)生的變形叫彈性變形。如圖1-b）所示。圖圖1 金屬材料的彈性和塑性金屬材料的彈性和塑性a）原狀）原狀 b）彈性變形）彈性變形 c）外力消除后形狀恢復(fù)）外力消除后形狀恢復(fù) d）塑性變形）塑性變形金金屬屬材材料料的的力力學(xué)學(xué)性性能能 （2）塑性 當(dāng)外力超過金屬的彈性限度后具有能永久變形而不發(fā)生破壞的能力，也叫永久變形能力。 由永久變形能力產(chǎn)生的變形叫永久性變形，也稱為塑性變形。如圖1-d）所示。 產(chǎn)生塑性變形的部位周圍都會產(chǎn)生彈性變形。 當(dāng)汽車在碰撞過程中受

3、到損壞而產(chǎn)生永久交形時，應(yīng)通過拉伸、壓縮、收放等各項作業(yè)，先將塑性變形消除，彈性變形也會隨之消失，使車身恢復(fù)到原來的形狀。金金屬屬材材料料的的力力學(xué)學(xué)性性能能 （3）屈服強度 金屬材料在外力作用下發(fā)生形變時，內(nèi)部就會產(chǎn)生抵抗力，單位面積上的這種抵抗力稱為應(yīng)力；當(dāng)金屬材料開始發(fā)生明顯的塑性變形，或達(dá)到規(guī)定塑性變形值時的應(yīng)力稱為屈服強度，用符號s來表示。 （4）抗拉強度 金屬材料在外力作用下，抵抗破壞的最大能力，即發(fā)生斷裂破壞前所承受的最大應(yīng)力叫抗拉強度，也叫強度極限，用符號b來表示。 拉伸試驗機拉伸試驗機 拉伸試驗中金屬拉伸試驗中金屬試棒的形狀變化試棒的形狀變化 金金屬屬材材料料的的力力學(xué)學(xué)性性

4、能能2 2、金金屬屬材材料料的的其其他他性性能能 與車身維修關(guān)系密切的還有加工硬化和熱影響等性能。（1 1）加工硬化）加工硬化 金屬材料在再結(jié)晶溫度以下產(chǎn)生塑性變形時強度和硬度升高，而塑性和韌性降低的現(xiàn)象，稱加工硬化，又稱冷作硬化。 產(chǎn)生原因是，金屬在產(chǎn)生塑性變形時，晶粒發(fā)生滑移，出現(xiàn)錯位的纏結(jié)，使晶粒拉長、破碎和纖維化，金屬內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力等。各種狀況下金屬內(nèi)部晶粒的排列如圖1所示。 a）沒有外力作用）沒有外力作用 b）如果金屬有彈性，外力消除后將）如果金屬有彈性，外力消除后將恢復(fù)原狀恢復(fù)原狀 c）外力超過彈性極限，外側(cè)晶粒嚴(yán)重拉伸，內(nèi)側(cè)）外力超過彈性極限，外側(cè)晶粒嚴(yán)重拉伸，內(nèi)側(cè)產(chǎn)生扭曲，

5、產(chǎn)生應(yīng)力產(chǎn)生扭曲，產(chǎn)生應(yīng)力圖圖1-各種狀態(tài)下金屬內(nèi)部晶粒的排列各種狀態(tài)下金屬內(nèi)部晶粒的排列 加工硬化產(chǎn)生過程如圖2所示。圖圖2-金屬材料的加工硬化金屬材料的加工硬化加加工工硬硬化化 在維修過程中應(yīng)該正確認(rèn)識加工硬化的作用，采取正確的矯正方法把損傷件修復(fù)好，也要注意不能傷及在制造過程中形成的冷加工硬化區(qū)，否則會破壞車身的強度。 加工硬化屬于冷加工工藝，是塑性變形的極限，它使金屬在被彎曲的地方變硬。存在加工硬化的金屬，有利也有弊。 在薄鋼板上制造許多的拱起，也叫“筋”，可以強化鋼板，進(jìn)而強化車身；因為碰撞使車身變形而產(chǎn)生的加工硬化，會使鈑件在修復(fù)過程中增加難度，甚至無法修復(fù)。加加工工硬硬化化特特點

6、點（2 2）金屬材料的熱影響）金屬材料的熱影響 一般情況下，金屬材料的溫度升高，抗拉強度、硬度就降低，但延伸率會增大、塑性會提高。高強度鋼受熱影響溫度達(dá)到其臨界溫度以上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)便急劇變化，強度大幅度降低。（3 3）鈑件的應(yīng)力消除）鈑件的應(yīng)力消除 汽車由于碰撞變形而產(chǎn)生的冷作硬化,可以通過錘擊和控制加熱的方法處理,讓金屬材料內(nèi)部的變形晶粒有所松弛，消除畸變,進(jìn)而恢復(fù)鈑件的形狀和消除內(nèi)部應(yīng)力。如圖a）所示。 a）應(yīng)力消除方法）應(yīng)力消除方法金金屬屬材材料料的的其其他他性性能能 車身維修人員一定要牢記，退火只能恢復(fù)金屬材料的部分強度 ，仍然會嚴(yán)重影響到金屬的機械性能，金屬本身也難免受到破壞。如圖b

7、）所示。因此，車身維修中應(yīng)當(dāng)有區(qū)別地選擇退火零件，如對車身上的高強度結(jié)構(gòu)件就不宜作退火處理。 退火是一種金屬熱處理工藝，指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻的 方法。 b）應(yīng)力消除效果）應(yīng)力消除效果金金屬屬材材料料的的其其他他性性能能二、二、車車身身用用鋼鋼板板的的種種類類 鋼板厚度小于3.2mm時稱薄板，3.2-5mm之間為中板，5mm以上為厚板。車身用鋼板厚度一般為0.6-2mm。1 1、碳素鋼、碳素鋼 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.1l的鐵碳合金稱為碳素鋼，簡稱碳鋼。低碳鋼是指碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.25以下的優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 2000年前的汽車車身主要是以低碳鋼為主，現(xiàn)在的汽車車身

8、，特別是承載式車身既要質(zhì)量小又要強度高，除了車身外覆蓋件還是低碳鋼外，結(jié)構(gòu)件都是高強度材料。 2 2、合金鋼、合金鋼 為了改善鋼的性能，在碳素鋼中加入一種或數(shù)種合金元素的鋼叫做合金鋼。常用的合金元素有：鉻(Cr)、錳(Mn)、鎳(Ni)、硅(Si)、鋁(A)、硼(B)、鎢(w) 、鈦(Ti)等。3 3、熱熱軋、軋、冷冷軋軋鋼鋼板板 熱軋鋼板是指在高于金屬材料再結(jié)晶溫度（800oC）以上，使其軟化后用壓輪壓成的鋼板 ；冷軋鋼板是指對已經(jīng)過熱軋，除麻點、除氧化工序，即酸洗后的金屬材料，在低于再結(jié)晶溫度中再用壓輪進(jìn)一步碾壓成的鋼板，也稱為磨光鋼板。薄鋼板一般都是冷軋板。 熱軋鋼板使用在外觀不需要很美

9、觀的部分，厚度一般為1.6-8mm，相對較厚，常用在汽車車身強度要求較高的地方，如車身縱梁、橫梁等結(jié)構(gòu)件。冷軋鋼板比熱軋鋼板的加工性優(yōu)良且表面美觀，厚度一般為0.4-1.4mm，常用來制造汽車車身外板、內(nèi)板、擋泥板、油箱等。4 4、高高強強度度鋼鋼板板 高強度汽車鋼板，是在低碳鋼板的基礎(chǔ)上采用強化方法得到的，它的抗拉強度達(dá)420N/mm2以上，具有普通低碳鋼板2-3倍的抵抗破壞強度。（1）高強度鋼(HSS) 高強度鋼可以在冷態(tài)下拉伸，可適當(dāng)加熱量來維修受損鈑件，但必須嚴(yán)格控制加熱量，否則強度會受到破壞，因為它對于370-650oC的熱量非常敏感，必須遵循廠家推薦的加熱溫度。常作翼子板內(nèi)護板、支

10、柱加強件的上、下部分構(gòu)件。（2）超高強度鋼(UHSS) 是一種特種鋼材，用在車門護梁和保險杠加強件等，當(dāng)由超高強度鋼制造的零件損壞時，不能進(jìn)行維修，只能更換。（3）高強度低合金鋼(HSLA) 是一種低合金鋼，一般指合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過3的合金鋼。它比碳鋼具有較高的強度和韌性，同時有良好的焊接性能，冷、熱壓力加工性能和耐蝕性 。常用在車身縱梁延伸件、車窗上部邊護梁，某些車型車窗框下部的零件等。5 5、表表面面處處理理鋼鋼板板 表面處理鋼板主要有在表面施以鋅、鋁等的金屬鍍層處理的鋼板，以及噴涂鋅粉漆并施以烘烤的涂裝處理鋼板等。 目前轎車車身已經(jīng)廣泛使用鍍鋅鋼板，采用的鍍鋅鋼板厚度從0.5至3.

11、0毫米，其中車身覆蓋件多用0.60.8毫米的鍍鋅鋼板。 德國奧迪轎車的車身部件絕大部分采用鍍鋅鋼板，美國別克轎車采用的鋼板80%以上是雙面熱鍍鋅鋼板，上海帕薩特車身的外復(fù)蓋件采用電鍍鋅工藝，內(nèi)覆蓋件內(nèi)部采用熱鍍鋅工藝，可以使車身防銹蝕，保質(zhì)期長達(dá)11年。 不銹鋼板，是在碳鋼中添加鉻或者是鉻和鎳，經(jīng)熱軋和冷軋所制成的金屬板料，極富耐蝕性，外觀為光滑美觀的銀白色。 主要用在裝飾用的配件上。 烘烤的涂裝處理鋼板鍍鋅鋼板如下圖示。涂裝處理鋼板涂裝處理鋼板鍍鋅鋼板鍍鋅鋼板表表面面處處理理鋼鋼板板高高強強度度鋼鋼強強度度和和分分類類 高強度鋼的強度高強度鋼的強度 在1999年國際高強度鋼車身的研發(fā)項目UL

12、SAB-AVC中，把屈服強度小于210 N/mm2的鋼板定性為軟鋼，屈服強度在210-550N/mm2范圍的為高強度鋼、屈服強度大于550 N/mm2為超高強度鋼、屈服強度范圍在550-1500N/mm2的為先進(jìn)高強度鋼。 高強度鋼的分類高強度鋼的分類 高強度無間隙原子鋼（HSSIF）、烤漆硬化鋼（BH）、碳錳鋼（CMn）、各向同性鋼（IS）、無間隙原子鋼（IF）、高強度低合金鋼(HSLA)、雙相鋼（DP）、復(fù)相鋼（CP）、相變誘導(dǎo)塑性鋼（TRIP）、微合金鋼（M）、馬氏體鋼（Mart）、熱沖壓用硼鋼（B steel）等。 保時捷保時捷panamera四門跑車車身四門跑車車身鋁合金低強度材料超

13、高強度鋼板中強度鋼板高強度鋼板車身材料車身材料寶寶馬馬車車用用料料（1）寶寶馬馬車車用用料料（2）6 6、鋁鋁合合金金 通常把鐵及其合金(鋼鐵)稱為黑色金屬，而把非鐵金屬及其合金稱為有色金屬。有色金屬及其合金種類繁多，最常用的有鋁及其合金、銅及其合金等。 鋁件既輕，強度又大、又耐腐蝕；鋁合金的相對密度為鋼的1/3，用鋁合金代替鋼可減輕重量35左右。 汽車車身的輕質(zhì)材料除了高強度鋼板、鋁合金外，還有鎂合金、復(fù)合材料等。 以前在小轎車上使用鋁材的部分，主要用在飾條、水箱散熱器隔柵、保險杠等；逐步過渡到可以使用在強度要求不高的車身零件上，如車門、發(fā)動機罩、行李箱蓋等零件；現(xiàn)在車身結(jié)構(gòu)件已經(jīng)完全可用鋁

14、合金來制造，如奧迪A2、新奧迪A8就是全鋁車身。如圖所示為新奧迪A8全鋁車身(ASF)， 2003年產(chǎn)，僅重僅重215公斤公斤 。鋁鋁合合金金第第二二節(jié)節(jié) 非非金金屬屬材材料料一、玻璃 汽車用玻璃要求有很好的光學(xué)性、耐磨性、耐熱性、耐光性、密封性和安全性。 汽車玻璃經(jīng)歷了由平板型向曲面型、普通型向強化型、全鋼化向局部鋼化、鋼化玻璃向夾層玻璃、三層夾層向多層夾層的發(fā)展過程。現(xiàn)代汽車玻璃的發(fā)展趨勢是安全、美觀、輕量化、多功能，如出現(xiàn)了減速玻璃 、吸熱玻璃、帶印刷陶瓷層花邊的玻璃、帶有印刷電路的防霜玻璃、帶天線的玻璃等等。 汽車的前風(fēng)窗應(yīng)采用夾層玻璃或部分區(qū)域鋼化玻璃，其他車窗可采用鋼化玻璃。（1）

15、鋼化玻璃 是將普通硅玻璃先加熱使其達(dá)到軟化溫度時(一般約600oC左右)，然后向玻璃兩面同時急速吹送冷風(fēng)，用急冷進(jìn)行所謂“風(fēng)淬”形成。 當(dāng)汽車發(fā)生意外撞擊事故使玻璃發(fā)生損壞時，鋼化玻璃會形成許多細(xì)密條紋而失去透明度，做為前窗玻璃 就會影響駕駛員的視線。 （2）半鋼化玻璃 是通過控制同一塊玻璃的局部獲得不同的冷卻程度來實現(xiàn)半鋼化目標(biāo)的。 前風(fēng)窗玻璃 ，在駕駛員的主要視線范圍內(nèi)不作淬火處理，其余部分則與全鋼化玻璃相同，鋼化與非鋼化部分具有圓滑地過渡。在汽車發(fā)生碰撞事故時，能在駕駛員前面保留較大的玻璃片，從而使駕駛員的視線得到保證。如圖所示。a)全鋼化玻璃 b)半鋼化玻璃（3 3）夾層玻璃）夾層玻璃

16、 夾層玻璃適用作前風(fēng)窗的安全玻璃,它是用兩塊或三塊薄玻璃板，中間夾入聚丙烯酸甲酯或聚乙酸酯透明薄膜粘接成為一體，透明膠層能與玻璃取得一樣的曲率，故透明度并不受影響。（4）特殊功能的玻璃）特殊功能的玻璃 具有特殊應(yīng)用的特殊玻璃產(chǎn)品，如單面透視玻璃（單向可視）、控制風(fēng)窗玻璃（感應(yīng)雨點控制雨刮）、控制陽光的玻璃（阻擋陽光熱量）、導(dǎo)電玻璃（鍍層導(dǎo)電產(chǎn)熱融霜 ）、顯示器系統(tǒng)玻璃（可作顯示屏用）等 。二、二、塑塑料料 塑料是以合成樹脂為主要成分或加有其他添加劑，經(jīng)一定溫度、壓力塑制成型的高分子合成材料。塑料根據(jù)受熱后的性質(zhì)不同分為熱塑性塑料和熱固性塑料；前者有加熱軟化、冷卻硬化的特性，后者有在受熱或其他條

17、件下能固化但不能溶(熔)的特性。 塑料不僅提高了抗沖擊力、耐腐蝕能力，而且減少了汽車質(zhì)量，提高了燃油經(jīng)濟性。車身所用塑料件非常多，如保險杠、格柵板、儀表板、裝飾板等。 Mazda RX500 Prototype車身以輕量化塑料制造，因此其車重僅為車身以輕量化塑料制造，因此其車重僅為850kg，該車的極速更達(dá)到該車的極速更達(dá)到240km/h 塑塑料料應(yīng)應(yīng)用用舉舉例例符符 號號名稱名稱應(yīng)應(yīng) 用用類型類型符符 號號名稱名稱應(yīng)應(yīng) 用用類型類型ABS丙烯腈丙烯腈-丁二丁二烯烯-苯苯乙烯乙烯車身板及緩沖、格柵、車身板及緩沖、格柵、車頭燈框、前圍板車頭燈框、前圍板熱塑性熱塑性PUR聚胺基甲聚胺基甲酸乙酯酸乙

18、酯（聚胺酯）（聚胺酯）保險杠罩、前保險杠罩、前后車身板、墊后車身板、墊板板熱固性熱固性EP環(huán)氧樹環(huán)氧樹脂脂玻璃纖維車身板玻璃纖維車身板熱固性熱固性PVC聚氯乙烯聚氯乙烯內(nèi)部裝飾品、內(nèi)部裝飾品、軟墊板軟墊板熱塑性熱塑性EPDM乙烯乙烯-丙烯丙烯-二烯單二烯單聚物聚物保險杠防撞條、車身保險杠防撞條、車身板板熱固性熱固性SAN苯乙烯苯乙烯-丙丙烯腈烯腈內(nèi)部裝飾板內(nèi)部裝飾板熱固性熱固性PA聚酰胺聚酰胺外部裝飾板外部裝飾板熱固性熱固性TPR熱塑橡膠熱塑橡膠窗簾框架窗簾框架熱固性熱固性PC聚碳酸聚碳酸酯酯格柵、儀表板、透鏡格柵、儀表板、透鏡熱塑性熱塑性TPUR聚胺基甲聚胺基甲酸乙酯酸乙酯（聚胺酯）（聚胺酯）保險杠罩、導(dǎo)保險杠罩、導(dǎo)流板、墊板、流板、墊板、柔軟遮光板柔軟遮光板熱塑性熱塑性PBTPBT聚對苯聚對苯二甲酸二甲酸丁二酯丁二酯刮水器機構(gòu)的桿件刮水器機構(gòu)的桿件熱塑性熱塑性RIM“注模反應(yīng)注模反應(yīng)”聚胺酯聚胺酯保險杠罩、保險杠罩、汽汽車內(nèi)飾品車內(nèi)飾品熱固性熱固性PE聚乙烯聚乙烯內(nèi)防護板、內(nèi)裝飾板、內(nèi)防護板、內(nèi)裝飾板、窗簾框架、阻流板窗簾框架、阻流板熱塑性熱塑性RRIM加強聚胺加強聚胺酯酯外部車身板外部車身