第三章汽车材料

第三章汽车覆盖件资料第一节汽车覆盖件板材的根本要求第二节汽车覆盖件常用板材第三节汽车覆盖件板材成形性能及实验方法2021-02-28第一节汽车覆盖件板材的根本要求为满足不同部位覆盖年的作用和简化工艺过程，对覆盖件有以下要求：1.强度高2.成形性好3.质量轻4.耐腐蚀5.良好的焊接性6.抗凹陷性7.外表光洁，易涂装8.不污染环境9.可以再生10.质量均匀11.供应渠道宽12.价钱合理2021-02-28第二节汽车覆盖件常用板材自1912年以来，钢板不断是制造汽车覆盖件和构造件运用的主要资料。据统计，在汽车的两万多个零件中，有86%是金属资料，而在金属资料中有80%是钢铁资料，阐明在汽车制造业中，钢板占有重要的位置。汽车用冲压钢分为：1〕沸腾钢运用于20世纪50~60年代2〕铝镇静钢运用于20世纪60~80年代3〕无间隙原子钢运用于20世纪80年代以后2021-02-28表3-1三代冲压钢性能比较钢种屈服点σs/MPa抗拉强度σb/MPa断后伸长率δ（%）厚向异性系数r值硬化指数n值沸腾钢180~190290~31014~481.0~1.2约0.22铝镇静钢160~180290~30044~501.4~1.8约0.22IF钢100~150250~30045~551.8~2.80.23~0.282021-02-28一、汽车厂订货我国国家规范中冷轧钢板的外表精度分为两个或三个等级，I级，II级或III级，但是有的规范I是普通外表精度，有的却代表最高外表精度。在选择钢板钢带的外表质量时，一定要按照所选钢板或钢带的详细牌号和运用规范而定。应按国家规范GB/T708-2006<冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、分量及允许偏向>进展选择钢带。2021-02-28二、钢板的分类按规范不同，可以将钢板按如下方式分类：按厚度分：薄板，中板，厚板，特厚板按轧制方法分：热轧钢板，冷轧钢板按外表特征分：镀锌板，镀锡板，复合钢板，彩色涂层钢板按强度级别分：普通强度钢板，高强度钢板，超高强度钢板按强化机理分：固溶强化，析出强化，组织强化等冷轧板按冲压级别分：商用级，普通冲压级，深冲压级，超深冲压级，特超深冲压级。2021-02-281.普通低碳钢板汽车车身消费用钢板几乎全是普通低碳钢板，用于汽车覆盖件的钢板厚度为0.3mm~3.0mm，其中0.6~2.0是优选厚度。钢件外表质量分为：超高级的精整外表FD〔O5外表〕，高级的精整外表〔O4外表〕，较高级的精整外表〔O3外表〕。2021-02-282.镀层钢板没有镀层的钢板称为基板，裸板或原板，为了防止基板氧化而锈蚀，提高钢板的耐腐蚀性，汽车车身覆盖件开场运用镀锌钢板消费。表3-2国外几个主要厂家轿车用镀锌板的消费工艺厂家外板内板及底部零件日产电镀Zn-Ni20/20+络酸盐处理层75g/m2+有机膜1um同外板丰田电镀Zn-Fe20/20热镀锌合金化45/45三菱单面热镀锌合金化0/45热镀锌合金化45/45马自达热镀Zn-Ni30/30同外板奥迪电镀Zn53/53热镀Zn70/70通用热镀Zn70/70热镀Zn65/652021-02-283.无间隙原子钢〔IF〕IF钢的消费工艺是：经过低温大气压下的热轧过程，轧后立刻加速冷却。IF钢按微合金元素的不同通常分为：钛-IF钢，铌-IF钢，铌+钛-IF钢.钛-IF钢：对成分和工艺动摇敏感性小，在力学性能上显示出相对较大的各向异性，存在涂层黏结力低和无规律的问题，所以汽车钢板多采用铌-IF钢。2021-02-284.高强度和超高强度钢板普通高强度钢板是在低碳钢内参与适当的微量元素，其屈服强度在275~400MPa。抗拉强度在700MPa以上的钢板称为超高强钢〔AHSS〕。低合金高强度钢板的种类有如下：1〕高强度钢板强化机制2〕烘烤硬化钢3〕含磷高强度冷轧钢板4〕双相钢5〕低合金高强度钢板6〕相变诱导塑性钢2021-02-285.激光拼焊板拼焊板技术的优点：1〕减少车身零件的数量2〕可以利用边角料提高资料的利用率3〕提高了车身设计的灵敏性，缩短了设计和开发周期4〕减轻了车身的质量5)提高了车辆构造的整体性能和平安性能6〕加强了耐撞性能2021-02-286.轻金属资料1〕铝及铝合金资料铝的导热率、比热容比钢大，在常温中具有良好的耐蚀性，强度和刚度均高，使得铝在车身零件中得到广泛的运用。实例见P46的表3-19和表3-21。2〕镁合金资料镁合金资料具有较高的比强度和比高度，可接受较大的冲击载荷，具有良好的可加工性和抛旋光性能，熔点低，压铸成型性能好。主要用于离合器踏板，离合器壳体，仪表板骨架，车轮轮辋等。3〕钛合金资料钛合金具有比密度低，强度高，低温韧性好等优点，主要用于车阀，排气阀，连杆，车悬架弹簧，气门弹簧等关键部件。2021-02-287.非金属资料1〕塑料汽车在车身外部件的运用分为：〔1〕垂直部件，如翼子板，门等。〔2〕程度部件，如发动机罩和车顶等。〔3〕装饰部件，如保险杠系统饰件、门槛等。塑料在新型轿车车身上的运用如图3-1所示。2〕高强度纤维复合资料高强度纤维复合资料主要有碳纤维复合资料和玻璃钢两种。碳纤维复合资料具有质量轻，强度高，刚度高，良好的耐蠕变等特点，玻璃钢具有耐蚀，绝缘性好，比强度较高，车身模具本钱低，工艺简单，消费周期短等特点。2021-02-28图3-1塑料在新型轿车车身上的运用2021-02-288.其他车身新型资料1〕泡沫金属指泡沫铝合金，出现于20世纪90年代末，主要用于发动机舱盖，行李箱盖，翼子板等。泡沫金属密度低，热导率低，变形恢复性能佳，在汽车行业遭到注重。2〕蜂窝夹芯复合板由两层薄面板中间夹一层厚而轻的蜂窝资料组成的，具有轻质，比强度高，抗振，隔热，阻燃等特点，在车身的外板，车门，保险杠等。2021-02-28第三节汽车覆盖件板材成形性能及实验方法板材冲压成型性能试验间接实验直接实验拉伸实验金相实验硬度实验模拟实验Erichsen实验Swift拉深实验液压胀形实验扩孔实验实物实验和模型实验福井锥杯实验成形极限图实验2021-02-28一、汽车板成形性能的间接实验1.板料的单向拉伸实验〔1〕拉伸试样图a板材拉伸试样图b单向拉伸曲线图3-2拉伸实验2021-02-28〔2〕力学性能目的:屈服强度σs指板材由弹性变形进入塑性变形时的应力。

其中Fs为拉伸曲线上屈服平台的力；Ao为试样原始面积。抗拉强度σb指拉伸实验时的拉伸力最大时的应力，为最大拉伸力Fmax与试样该时辰的瞬时截面积之比。2021-02-28屈强比σs/σb屈强比越小，阐明σs和σb之间的间隔越宽，资料塑性变形的才干越强；对紧缩类成形，资料不易起皱；对弯曲成形，回弹变形小；对伸长类成形，零件形装尺寸冻结性好，工艺稳定性高，对冲压成形很有利。2021-02-28均匀伸长率δu和均匀应变Ɛj指板材试样产生部分塑性变形时的伸长率和真实应变。

2021-02-28硬化指数n表示塑性变形时资料硬化的程度。根据不同的轧制方向计算出n的值。随着塑性变形程度的添加，资料的塑性目的降低，强度目的上升，这种景象称为加工硬化。硬化指数n值就是评价资料加工硬化性能的参数，n值增大，可以提高资料的部分应变才干，使变形均匀化，增大资料极限变形。式中σ、Ɛ——真实应力和真实应变；K——强化系数；

2021-02-28厚向异性系数r也称塑性应变比，是板材拉伸实验中宽度应变Ɛb与厚度应变Ɛt之比。r值越大，厚度方向上不容易变形，对于拉深成形就不易出现起皱。2021-02-28面内方向异性系数Δr指板材平面内不同方向上板厚方向异性系数r的平均差别。当Δr=0时，不产生凸耳；当Δr>0时，在0°，90°方向产生凸耳；当Δr<0时，在45°方向产生凸耳。2021-02-28x1和x0.5x1为双向等拉与单向拉伸的抗拉强度之比[σb]α=1——双向等拉应力形状下板材的抗拉强度；[σb]α=0——单向拉应力形状下板材的抗拉强度。x0.5值为平面应变形状下与单向拉应力形状下的抗拉强度之比。2021-02-282.板材的金相实验经过金相实验，可以研讨汽车板材的结晶组织构造、化学成分、板材外表质量、热处置工艺与成形性能之间的关系。3.板料的硬度实验金属板料的硬度，是衡量金属资料软硬程度的一种目的。汽车用板材通常用布氏硬度来反映硬度目的。2021-02-28二、汽车板成形性能的模拟实验1.Erichsen(杯突实验)1-凸模2-凹模3-压边圈4-试样图3-3杯突实验安装2021-02-28表3-3杯突实验方法规范2021-02-282.液压胀形实验液压胀形实验是将试件放在规范模具中，将周边严厉压紧，不准周边资料参与变形，利用油压将试件鼓胀起来。在试件成形球面的过程中，在其顶点上的资料是处在双向等拉形状，从这个顶点的一个单元体上看，两个相互垂直的主应力是相等的。实验参数用K表示。hmax—开场产生裂纹时的高度；a—模口半径。2021-02-283.KWI扩孔实验1-凸模2-凹模3-试样4-压边圈图3-4KWI扩孔实验简图用扩孔系数λ作为扩孔性能目的，λ越大，资料扩孔性能越好。2021-02-284.Swift杯形件拉深成形实验Swift拉深实验〔也叫冲杯实验、LDR实验〕，是采用φ50mm的平底凸模将试样拉深成形，实验过程中，采用逐级增大试件直径Do的方法，测定杯体底部不被拉破而又能将凸缘全部拉入凹模的最大直径Domax，并用下式计算极限拉深比〔LDR〕作为拉深成形性能目的。Dmax—不发生破裂所能拉深成形件的最大毛坯直径；dp—凸模直径。LDR值越大，板材的拉深性能越好。图3-5Swift实验简易安装2021-02-285.福井锥杯实验图3-6锥杯成形实验安装评定金属薄板的拉延与胀形的综合成形性能的常用实验方法。实验时，用钢球凸模将金属薄板压入锥形凹模内，使之成形为一球底锥杯形件，直至锥杯件底部出现破裂为止。该实验最早由日本学者福井(Fukui)提出，也称福井实验。CCV越大，拉深—胀构成形性能越好。2021-02-285.凸耳实验实验时，将直径为60的圆形试样于凹模和压边圈之间，经过凸模对试样进展拉伸，成形一个空心圆柱形杯，用凸耳率e来作为评定金属薄板平面各项异性的程度。凸耳实验是评价板料平面各向异性的模拟实验。在凸耳实验中，凸耳率e越小，板料的平面各向异性越小。图3-7凸耳实验2021-02-286.成形极限图〔FormingLimitDiagram〕由金属薄板在各种应变形状时所能到达的极限应变值所构成的图形，简称FLD。它用来表示金属薄板在出现部分变薄(失稳或颈缩)和断裂之前能够到达的变形程度。〔1〕成形极限曲线的建立1〕在实验用坯料上制备好坐标网格；2〕以一定的加载方式使坯料产生胀形变形，测出试件破裂或失稳时的应变ε1、ε2〔长、短轴方向〕；3〕改动坯料尺寸或加载条件，反复2〕项实验，测得另一形状下的ε1、ε2；4〕获得一定量的数值后，在平面坐标图上描画出各实验点