第4章-车身材料(30页)2

1、广西交通技师学院第第四四章章 车车身身材材料料 汽车车身要满足结构强度和防腐、装饰等的需要，使用材料的种类有多种多样，但简单区分就是金属材料和非金属材料。 常用的金属材料有钢板、铝合金板等，非金属材料有橡胶、塑料、玻璃、皮革、棉毛织品等等。其中钢板质量占车身质量约为67。第一节 金属材料 一、金属材料的性能二、车身用钢板的种类第二节 非金属材料一、玻璃二、塑料目目录录第第一一节节 金金属属材材料料一、金属材料的性能1、金属材料的力学性能 金属材料对外力作用表现出一定的抵抗力，称为机械性能，也叫力学性能，通常用弹性、塑性、机械强度等来表示。 只有充分了解金属材料的性能，才能对车身的损坏作出正确地

2、诊断，从而以此为依据制定合理的维修方案。（1）弹性 金属材料受外力作用时发生变形，外力去除后，又完全恢复原来的形状和尺寸，这种性能称为弹性，产生的变形叫弹性变形。如图1-b）所示。图图1 金属材料的弹性和塑性金属材料的弹性和塑性a）原状）原状 b）弹性变形）弹性变形 c）外力消除后形状恢复）外力消除后形状恢复 d）塑性变形）塑性变形金金属属材材料料的的力力学学性性能能 （2）塑性 当外力超过金属的弹性限度后具有能永久变形而不发生破坏的能力，也叫永久变形能力。 由永久变形能力产生的变形叫永久性变形，也称为塑性变形。如图1-d）所示。 产生塑性变形的部位周围都会产生弹性变形。 当汽车在碰撞过程中受

3、到损坏而产生永久交形时，应通过拉伸、压缩、收放等各项作业，先将塑性变形消除，弹性变形也会随之消失，使车身恢复到原来的形状。金金属属材材料料的的力力学学性性能能 （3）屈服强度 金属材料在外力作用下发生形变时，内部就会产生抵抗力，单位面积上的这种抵抗力称为应力；当金属材料开始发生明显的塑性变形，或达到规定塑性变形值时的应力称为屈服强度，用符号s来表示。 （4）抗拉强度 金属材料在外力作用下，抵抗破坏的最大能力，即发生断裂破坏前所承受的最大应力叫抗拉强度，也叫强度极限，用符号b来表示。 拉伸试验机拉伸试验机 拉伸试验中金属拉伸试验中金属试棒的形状变化试棒的形状变化 金金属属材材料料的的力力学学性性

4、能能2 2、金金属属材材料料的的其其他他性性能能 与车身维修关系密切的还有加工硬化和热影响等性能。（1 1）加工硬化）加工硬化 金属材料在再结晶温度以下产生塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象，称加工硬化，又称冷作硬化。 产生原因是，金属在产生塑性变形时，晶粒发生滑移，出现错位的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等。各种状况下金属内部晶粒的排列如图1所示。 a）没有外力作用）没有外力作用 b）如果金属有弹性，外力消除后将）如果金属有弹性，外力消除后将恢复原状恢复原状 c）外力超过弹性极限，外侧晶粒严重拉伸，内侧）外力超过弹性极限，外侧晶粒严重拉伸，内侧产生扭曲，

5、产生应力产生扭曲，产生应力图图1-各种状态下金属内部晶粒的排列各种状态下金属内部晶粒的排列 加工硬化产生过程如图2所示。图图2-金属材料的加工硬化金属材料的加工硬化加加工工硬硬化化 在维修过程中应该正确认识加工硬化的作用，采取正确的矫正方法把损伤件修复好，也要注意不能伤及在制造过程中形成的冷加工硬化区，否则会破坏车身的强度。 加工硬化属于冷加工工艺，是塑性变形的极限，它使金属在被弯曲的地方变硬。存在加工硬化的金属，有利也有弊。 在薄钢板上制造许多的拱起，也叫“筋”，可以强化钢板，进而强化车身；因为碰撞使车身变形而产生的加工硬化，会使钣件在修复过程中增加难度，甚至无法修复。加加工工硬硬化化特特点

6、点（2 2）金属材料的热影响）金属材料的热影响 一般情况下，金属材料的温度升高，抗拉强度、硬度就降低，但延伸率会增大、塑性会提高。高强度钢受热影响温度达到其临界温度以上，其内部结构便急剧变化，强度大幅度降低。（3 3）钣件的应力消除）钣件的应力消除 汽车由于碰撞变形而产生的冷作硬化,可以通过锤击和控制加热的方法处理,让金属材料内部的变形晶粒有所松弛，消除畸变,进而恢复钣件的形状和消除内部应力。如图a）所示。 a）应力消除方法）应力消除方法金金属属材材料料的的其其他他性性能能 车身维修人员一定要牢记，退火只能恢复金属材料的部分强度 ，仍然会严重影响到金属的机械性能，金属本身也难免受到破坏。如图b

7、）所示。因此，车身维修中应当有区别地选择退火零件，如对车身上的高强度结构件就不宜作退火处理。 退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却的 方法。 b）应力消除效果）应力消除效果金金属属材材料料的的其其他他性性能能二、二、车车身身用用钢钢板板的的种种类类 钢板厚度小于3.2mm时称薄板，3.2-5mm之间为中板，5mm以上为厚板。车身用钢板厚度一般为0.6-2mm。1 1、碳素钢、碳素钢 碳质量分数小于2.1l的铁碳合金称为碳素钢，简称碳钢。低碳钢是指碳质量分数在0.25以下的优质碳素钢。 2000年前的汽车车身主要是以低碳钢为主，现在的汽车车身

8、，特别是承载式车身既要质量小又要强度高，除了车身外覆盖件还是低碳钢外，结构件都是高强度材料。 2 2、合金钢、合金钢 为了改善钢的性能，在碳素钢中加入一种或数种合金元素的钢叫做合金钢。常用的合金元素有：铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、硅(Si)、铝(A)、硼(B)、钨(w) 、钛(Ti)等。3 3、热热轧、轧、冷冷轧轧钢钢板板 热轧钢板是指在高于金属材料再结晶温度（800oC）以上，使其软化后用压轮压成的钢板 ；冷轧钢板是指对已经过热轧，除麻点、除氧化工序，即酸洗后的金属材料，在低于再结晶温度中再用压轮进一步碾压成的钢板，也称为磨光钢板。薄钢板一般都是冷轧板。 热轧钢板使用在外观不需要很美

9、观的部分，厚度一般为1.6-8mm，相对较厚，常用在汽车车身强度要求较高的地方，如车身纵梁、横梁等结构件。冷轧钢板比热轧钢板的加工性优良且表面美观，厚度一般为0.4-1.4mm，常用来制造汽车车身外板、内板、挡泥板、油箱等。4 4、高高强强度度钢钢板板 高强度汽车钢板，是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到的，它的抗拉强度达420N/mm2以上，具有普通低碳钢板2-3倍的抵抗破坏强度。（1）高强度钢(HSS) 高强度钢可以在冷态下拉伸，可适当加热量来维修受损钣件，但必须严格控制加热量，否则强度会受到破坏，因为它对于370-650oC的热量非常敏感，必须遵循厂家推荐的加热温度。常作翼子板内护板、支

10、柱加强件的上、下部分构件。（2）超高强度钢(UHSS) 是一种特种钢材，用在车门护梁和保险杠加强件等，当由超高强度钢制造的零件损坏时，不能进行维修，只能更换。（3）高强度低合金钢(HSLA) 是一种低合金钢，一般指合金元素的质量分数不超过3的合金钢。它比碳钢具有较高的强度和韧性，同时有良好的焊接性能，冷、热压力加工性能和耐蚀性 。常用在车身纵梁延伸件、车窗上部边护梁，某些车型车窗框下部的零件等。5 5、表表面面处处理理钢钢板板 表面处理钢板主要有在表面施以锌、铝等的金属镀层处理的钢板，以及喷涂锌粉漆并施以烘烤的涂装处理钢板等。 目前轿车车身已经广泛使用镀锌钢板，采用的镀锌钢板厚度从0.5至3.

11、0毫米，其中车身覆盖件多用0.60.8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，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，内覆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。 不锈钢板，是在碳钢中添加铬或者是铬和镍，经热轧和冷轧所制成的金属板料，极富耐蚀性，外观为光滑美观的银白色。 主要用在装饰用的配件上。 烘烤的涂装处理钢板镀锌钢板如下图示。涂装处理钢板涂装处理钢板镀锌钢板镀锌钢板表表面面处处理理钢钢板板高高强强度度钢钢强强度度和和分分类类 高强度钢的强度高强度钢的强度 在1999年国际高强度钢车身的研发项目UL

12、SAB-AVC中，把屈服强度小于210 N/mm2的钢板定性为软钢，屈服强度在210-550N/mm2范围的为高强度钢、屈服强度大于550 N/mm2为超高强度钢、屈服强度范围在550-1500N/mm2的为先进高强度钢。 高强度钢的分类高强度钢的分类 高强度无间隙原子钢（HSSIF）、烤漆硬化钢（BH）、碳锰钢（CMn）、各向同性钢（IS）、无间隙原子钢（IF）、高强度低合金钢(HSLA)、双相钢（DP）、复相钢（CP）、相变诱导塑性钢（TRIP）、微合金钢（M）、马氏体钢（Mart）、热冲压用硼钢（B steel）等。 保时捷保时捷panamera四门跑车车身四门跑车车身铝合金低强度材料超

13、高强度钢板中强度钢板高强度钢板车身材料车身材料宝宝马马车车用用料料（1）宝宝马马车车用用料料（2）6 6、铝铝合合金金 通常把铁及其合金(钢铁)称为黑色金属，而把非铁金属及其合金称为有色金属。有色金属及其合金种类繁多，最常用的有铝及其合金、铜及其合金等。 铝件既轻，强度又大、又耐腐蚀；铝合金的相对密度为钢的1/3，用铝合金代替钢可减轻重量35左右。 汽车车身的轻质材料除了高强度钢板、铝合金外，还有镁合金、复合材料等。 以前在小轿车上使用铝材的部分，主要用在饰条、水箱散热器隔栅、保险杠等；逐步过渡到可以使用在强度要求不高的车身零件上，如车门、发动机罩、行李箱盖等零件；现在车身结构件已经完全可用铝

14、合金来制造，如奥迪A2、新奥迪A8就是全铝车身。如图所示为新奥迪A8全铝车身(ASF)， 2003年产，仅重仅重215公斤公斤 。铝铝合合金金第第二二节节 非非金金属属材材料料一、玻璃 汽车用玻璃要求有很好的光学性、耐磨性、耐热性、耐光性、密封性和安全性。 汽车玻璃经历了由平板型向曲面型、普通型向强化型、全钢化向局部钢化、钢化玻璃向夹层玻璃、三层夹层向多层夹层的发展过程。现代汽车玻璃的发展趋势是安全、美观、轻量化、多功能，如出现了减速玻璃 、吸热玻璃、带印刷陶瓷层花边的玻璃、带有印刷电路的防霜玻璃、带天线的玻璃等等。 汽车的前风窗应采用夹层玻璃或部分区域钢化玻璃，其他车窗可采用钢化玻璃。（1）

15、钢化玻璃 是将普通硅玻璃先加热使其达到软化温度时(一般约600oC左右)，然后向玻璃两面同时急速吹送冷风，用急冷进行所谓“风淬”形成。 当汽车发生意外撞击事故使玻璃发生损坏时，钢化玻璃会形成许多细密条纹而失去透明度，做为前窗玻璃 就会影响驾驶员的视线。 （2）半钢化玻璃 是通过控制同一块玻璃的局部获得不同的冷却程度来实现半钢化目标的。 前风窗玻璃 ，在驾驶员的主要视线范围内不作淬火处理，其余部分则与全钢化玻璃相同，钢化与非钢化部分具有圆滑地过渡。在汽车发生碰撞事故时，能在驾驶员前面保留较大的玻璃片，从而使驾驶员的视线得到保证。如图所示。a)全钢化玻璃 b)半钢化玻璃（3 3）夹层玻璃）夹层玻璃

16、 夹层玻璃适用作前风窗的安全玻璃,它是用两块或三块薄玻璃板，中间夹入聚丙烯酸甲酯或聚乙酸酯透明薄膜粘接成为一体，透明胶层能与玻璃取得一样的曲率，故透明度并不受影响。（4）特殊功能的玻璃）特殊功能的玻璃 具有特殊应用的特殊玻璃产品，如单面透视玻璃（单向可视）、控制风窗玻璃（感应雨点控制雨刮）、控制阳光的玻璃（阻挡阳光热量）、导电玻璃（镀层导电产热融霜 ）、显示器系统玻璃（可作显示屏用）等 。二、二、塑塑料料 塑料是以合成树脂为主要成分或加有其他添加剂，经一定温度、压力塑制成型的高分子合成材料。塑料根据受热后的性质不同分为热塑性塑料和热固性塑料；前者有加热软化、冷却硬化的特性，后者有在受热或其他条

17、件下能固化但不能溶(熔)的特性。 塑料不仅提高了抗冲击力、耐腐蚀能力，而且减少了汽车质量，提高了燃油经济性。车身所用塑料件非常多，如保险杠、格栅板、仪表板、装饰板等。 Mazda RX500 Prototype车身以轻量化塑料制造，因此其车重仅为车身以轻量化塑料制造，因此其车重仅为850kg，该车的极速更达到该车的极速更达到240km/h 塑塑料料应应用用举举例例符符 号号名称名称应应 用用类型类型符符 号号名称名称应应 用用类型类型ABS丙烯腈丙烯腈-丁二丁二烯烯-苯苯乙烯乙烯车身板及缓冲、格栅、车身板及缓冲、格栅、车头灯框、前围板车头灯框、前围板热塑性热塑性PUR聚胺基甲聚胺基甲酸乙酯酸乙

18、酯（聚胺酯）（聚胺酯）保险杠罩、前保险杠罩、前后车身板、垫后车身板、垫板板热固性热固性EP环氧树环氧树脂脂玻璃纤维车身板玻璃纤维车身板热固性热固性PVC聚氯乙烯聚氯乙烯内部装饰品、内部装饰品、软垫板软垫板热塑性热塑性EPDM乙烯乙烯-丙烯丙烯-二烯单二烯单聚物聚物保险杠防撞条、车身保险杠防撞条、车身板板热固性热固性SAN苯乙烯苯乙烯-丙丙烯腈烯腈内部装饰板内部装饰板热固性热固性PA聚酰胺聚酰胺外部装饰板外部装饰板热固性热固性TPR热塑橡胶热塑橡胶窗帘框架窗帘框架热固性热固性PC聚碳酸聚碳酸酯酯格栅、仪表板、透镜格栅、仪表板、透镜热塑性热塑性TPUR聚胺基甲聚胺基甲酸乙酯酸乙酯（聚胺酯）（聚胺酯）保险杠罩、导保险杠罩、导流板、垫板、流板、垫板、柔软遮光板柔软遮光板热塑性热塑性PBTPBT聚对苯聚对苯二甲酸二甲酸丁二酯丁二酯刮水器机构的杆件刮水器机构的杆件热塑性热塑性RIM“注模反应注模反应”聚胺酯聚胺酯保险杠罩、保险杠罩、汽汽车内饰品车内饰品热固性热固性PE聚乙烯聚乙烯内防护板、内装饰板、内防护板、内装饰板、窗帘框架、阻流板窗帘框架、阻流板热塑性热塑性RRIM加强聚胺加强聚胺酯酯外部车身板外部车身