1、第四章、汽車鈑金常用的金屬材料,本章知識點： (1)汽車鈑金對金屬材料的要求。 (2)常用金屬材料機械性能、使用性 (3)常用金屬材料在汽車上的應(yīng)用,1,汽車鈑金常用的金屬材料有黑色金屬和有色金屬兩大類。由于性能及價格的關(guān)系，在汽車車身鈑金材料中，黑色金屬占90以上，其他材料僅占不到10。我們了解汽車鈑金用金屬材料，必須了解以下幾方面內(nèi)容：(1)汽車鈑金對金屬材料的要求。(2)常用金屬材料機械性能、使用性能。(3)常用金屬材料在汽車上的應(yīng)用。,2,（一）、汽車鈑金對金屬材料的要求在現(xiàn)代生活中，汽車既是工業(yè)、農(nóng)業(yè)乃至各行各業(yè)的最重要的交通運輸工具之一，也是人類日常生活中最重要的活動工具之一。在使

2、用過程中，汽車往往在極其惡劣的環(huán)境中進行工作，重載荷、高速度、高振動、高粉塵，而且經(jīng)常日曬雨淋，工作溫度非常懸殊，因而對汽車的鈑金件特別是鈑金覆蓋件，提出了較為嚴(yán)格的要求。,3,1良好的機械性能由于汽車在工作中經(jīng)常處于高速、重載、頻繁的振動狀態(tài)，所以對于汽車鈑金件，必須具有足夠的強度、適宜的硬度、良好的韌性以及良好的抗疲勞性能，以保證汽車在正常運行中不變形、不損壞，以滿足運輸?shù)男枰?良好的工藝性能 在汽車制造與修理中，許多鈑金結(jié)構(gòu)件的形狀是非常復(fù)雜的，為了避免鈑金工作的困難，要求鈑金材料必須有良好的工藝性能，即：,4,(1)鈑金材料必須有很好的壓力加工性能，保證鈑金工件的順利成形，即有很好的

3、塑性。要有在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不被破壞的能力。對于冷作零件來講，要有良好的冷塑性，如汽車車零件沖壓件；對于熱作零件來講，要有良好的熱塑性，如熱鍛件彈簧鋼板、熱鉚鉚釘?shù)取?(2)良好的可焊性。許多汽車鈑金零件是通過點焊、氧焊、弧焊或氣體保護焊等方式熔焊在一起的，所以要求鈑金零件必須有良好的焊接性能。,5,3良好的化學(xué)穩(wěn)定性 汽車覆蓋件大都是在露天環(huán)境中工作的，經(jīng)常與水及蒸汽接觸，特別象消聲器，經(jīng)常在較高溫度和腐蝕氣體下工作。這就要求鈑金零件必須有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，既要求在常溫下耐腐蝕，防銹能力強，又要求在高溫或太陽暴曬下不被腐蝕，不變形。,6,4良好的板材的尺寸精度和內(nèi)在質(zhì)量 板材的尺寸精

4、度和內(nèi)在質(zhì)量對鈑金加工影響極大，特別是對模壓件影響更大。具體要求是： (1)板材尺寸精度高、厚度均勻、無變形。 (2)表面平整，光潔度高，無氣泡、縮孔、劃痕、裂紋等缺陷。 (3)無嚴(yán)重銹蝕及氧化皮等附著物。 (4)組織均勻，晶體組織及硬度無明顯差異。,7,5價格低廉，經(jīng)濟實用 對于汽車的任何構(gòu)件，在滿足工作條件的情況下，都應(yīng)考慮到經(jīng)濟性。能用黑色金屬的，不用有色金屬；能用有色金屬的，絕不用貴重金屬。汽車鈑金構(gòu)件的壽命，應(yīng)該與汽車其他構(gòu)件的壽命相適應(yīng)。,8,（二）、汽車鈑金材料的機械性能 金屬材料的機械性能是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的性能。它主要包括強度、塑性、彈性、硬度和疲勞等。 1強

5、度 強度是指金屬材料在靜載荷的作用下抵抗變形和破壞的能力。常用來衡量金屬強度的指標(biāo)有屈服強度和抗拉強度。 1)屈服強度 屈服強度又稱屈服極限。金屬材料在外力作用達(dá)到一定程度時，即使外力不再增加，而材料的變形仍將繼續(xù)，這種現(xiàn)象叫做“屈服”。,9,開始發(fā)生屈服現(xiàn)象的應(yīng)力點叫屈服點，用符號o8表示。 屈服點是金屬材料將要發(fā)生顯著塑性變形時的標(biāo)志，材料的屈服點越高，產(chǎn)生塑性變形所需載荷就越大。在鈑金作業(yè)中，通常要使材料改變?yōu)楦鞣N各樣的形狀，所以必須使飯材的屈服點適合鈑金加工的需要。 2)抗拉強度 抗拉強度是指材料在拉斷前所能承受的最大拉力，用符號ob表示。,10,2 塑性 塑性是指金屬材料在載荷作用下

6、，產(chǎn)生塑性變形（永久變形）而不破壞的能力。 3 硬度 硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標(biāo)。目前生產(chǎn)中測定硬度方法最常用 的是壓入硬度法，它是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測試 的金屬材料表面，根據(jù)被壓入程度來測定其硬度值。 常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和維氏硬 度（HV）等方法。,11,4 疲勞 前面所討論的強度、塑性、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機械性能指 標(biāo)。實際上，許多機器零件都是在循環(huán)載荷下工作的，在這種條件下零 件會產(chǎn)生疲勞。 5. 沖擊韌性 以很大速度作用于機件上的載荷稱為沖擊載荷，金屬在沖擊載荷作用下 抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。,12,

7、(三)常用金屬材料在汽車上的應(yīng)用。,1、高強度鋼板的應(yīng)用 普通低碳鋼具有很好的塑性加工性能，強度和剛度也能滿足汽車車身的要求，因此在車身上應(yīng)用很廣。但為滿足汽車輕量化要求，各種類型的高強度鋼板在汽車用鋼板中的使用比例日益提高。,13,1.1結(jié)構(gòu)用高強度鋼板 傳統(tǒng)汽車結(jié)構(gòu)用高強度鋼板是以添加各種合金成分(如添加固溶強化型元素硅、錳等)而成的固溶強化型鋼板和析出強化型(如析出強化型元素鈮、鈦等)鋼板為主，是制造車體結(jié)構(gòu)的主要材料。它的特點是屈服點低、復(fù)合成分多，其抗拉強度可達(dá)到440MPa，是普通低碳鋼板的2-3倍，同時它的深拉延性極好，可軋制成很薄的鋼板，因此是車身輕量化的重要材料，例如原來用厚

8、度1mm的鋼板做側(cè)面板，而采用高強度鋼板厚度可減到0.8mm，既能滿足性能要求又能大大降低車身的質(zhì)量。由于可有效地減輕汽車自身的質(zhì)量，這種高強度鋼板的使用已越來越廣泛，產(chǎn)品也在不斷地升級。近年來，許多新研發(fā)出的車型都采用了590MPa級甚至是980MPa級的高強度鋼板。,14,1.2低合金高強度鋼板 低合金高強度鋼板的品種主要有含磷冷軋鋼板、烘烤硬化冷軋鋼板、冷軋雙相鋼板和高強度無間隙固溶冷軋鋼板等。進行車身設(shè)計時可根據(jù)板制零件的受力情況和形狀復(fù)雜程度來選擇鋼板品種。 含磷高強度冷軋鋼板：這種鋼抗拉強度可達(dá)340460MPa，比普通冷軋鋼板提高了15%25%，其強度和塑性的平衡性較好，即隨著強

9、度的增加伸長率和應(yīng)變硬化指數(shù)下降甚微，另外它的耐腐蝕性較好(比普通冷軋鋼板提高20%)，點焊性能也較好。,15,1.3輕量化迭層鋼板 迭層鋼板與具有同樣剛度的單層鋼板相比，質(zhì)量減少了近43%。由于這種迭層鋼板的隔熱防振性能良好，因此常用來制造發(fā)動機罩、行李箱蓋及車身底板等零部件。1.4新型彈簧鋼 新型彈簧鋼主要是指汽車懸掛系統(tǒng)的彈簧用鋼。目前使用最廣泛的鋼板彈簧是硅鋼。但有一點值得注意的是由于其生產(chǎn)工藝發(fā)生了相應(yīng)的變化，含硅高的彈簧鋼具有較高的脫碳傾向，因此不能只追求高強度化，還要兼顧永久變形性、疲勞強度及腐蝕環(huán)境下的疲勞壽命等因素，所以說低硅或無硅彈簧鋼的發(fā)展是今后變化的趨勢。,16,1.5

10、微合金非調(diào)質(zhì)鋼 采用棒材和線材作原料的構(gòu)件，多數(shù)加工后需要進行調(diào)質(zhì)熱處理。微合金非調(diào)質(zhì)是指在鋼中加入微 量的釩、鈦、鎳等元素，經(jīng)過鍛造或軋制冷卻后在鐵素體和珠光體中析出碳化物或碳氮化合物，這樣在達(dá)到高強度和保證韌性的同時又省去了調(diào)質(zhì)處理，減少了熱處理工序和設(shè)備，避免熱處理變形和淬火裂紋造成廢品，降低了能耗和成本。,17,2、其他金屬材料在汽車制造中的應(yīng)用2.1鋁合金 與汽車用鋼板相比，鋁合金具有密度小(27g/cm3)、比強度高、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好、易成型、可回收及再生等優(yōu)點，而且技術(shù)也較成熟。另外由于所有的鋁合金都可以回收再生利用，因此鋁合金深受環(huán)保人士的歡迎。鋁材料在汽車上的運用，可以提高

11、安全性，減輕車身質(zhì)量。 由美國密歇根州鋁業(yè)協(xié)會公布的2項研究表明：通過有選擇地采用鋁材料不僅可以減輕車身的質(zhì)量，而且可以提高其安全性和燃料的使用效率。SUV車身設(shè)計中使用鋁材料后，其性能得到了提高，使用鋁材料車身質(zhì)量可以減輕40%，同時在性能上，和傳統(tǒng)使用鋼材料能達(dá)到一致。因此鋁質(zhì)車身使SUV成為大容量及輕質(zhì)量的汽車，而這將適合新一代的“城市SUV”性能要求。 (SUV指的是城市多功能車的英文(Sport Utility Vehicle)縮寫意思，20世紀(jì)80年代起源于美國，是為迎合年輕白領(lǐng)階層的愛好而在皮卡底盤上發(fā)展起來的一種廂體車。離地間隙較大，在一定的程度上既有轎車的舒適性又有越野車的越

12、野性能。),18,2.2鎂合金 鎂合金不僅是質(zhì)量輕，而且與鋁合金相比，它的強度較高，同時鎂合金還具有阻尼性、導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽能力強及尺寸穩(wěn)定性好的特點，這些優(yōu)良的性能使鎂合金在航空工業(yè)和汽車工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，有一種由鎂合金制成的車門，它由內(nèi)外車門板和中間蜂窩狀加強筋構(gòu)成，每扇門的凈重比傳統(tǒng)的鋼制車門輕10kg，剛度卻大幅提高了。,19,2.3鋁基復(fù)合材料 鋁基復(fù)合材料質(zhì)量輕、比強度高、比模量高、抗熱疲勞性能好及耐磨性好，是金屬基復(fù)合材料中應(yīng)用最為廣泛的一種材料。例如，本田汽車公司開發(fā)成功的由不銹鋼絲增強的鋁基復(fù)合材料的比強度和比模量是基體鋁合金的2倍，用這種材料制成的連桿比起鋼制

13、連桿來，質(zhì)量減輕了30%。,20,2.4鈦合金 鈦合金適用于制造懸架彈簧、氣門彈簧和氣門。用鈦合金制造板簧與用抗拉強度達(dá)2100MPa的高強度鋼相比，自重又能降低20%。但使用鈦合金時必須注意的一個問題是當(dāng)合金強度達(dá)到某一水平之后，疲勞強度對抗拉強度有逆依存關(guān)系。低成本的鈦合金被用于特殊汽車卷彈簧的設(shè)計上，因為鈦合金具有低密度，低彈性系數(shù)和優(yōu)良的抗腐蝕特性。例如，LCB彈簧能夠像鋼質(zhì)彈簧一樣，旋緊相同的設(shè)備。鈦金屬的切割系數(shù)也是鋼的一半，故在彈簧尺寸上可以減小20%。因此，LCB鈦合金制成的彈簧可以替代鋼質(zhì)彈簧使其質(zhì)量上減輕40%。,21,3、汽車材料的發(fā)展趨勢 眾所周知，要想保證汽車的安全和

14、舒適就要增加汽車車身的質(zhì)量；要保證汽車的節(jié)能性和環(huán)保性就要降低汽車車身的質(zhì)量。從表面上看，這兩方面是相互矛盾的，但是在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，各種輕質(zhì)材料的開發(fā)與使用就很好的解決了這一問題，進而人們越來越關(guān)注輕質(zhì)材料了，輕質(zhì)材料的生產(chǎn)工藝也越來越成熟了。實踐證明這些輕量化、高強度化、高防銹能力、好的加工性能和減振性能的輕質(zhì)材料不僅可以保證汽車的各項性能要求又能有效地減輕汽車自身的質(zhì)量。最新資料顯示，輕質(zhì)材料的大量使用使得汽車自身質(zhì)量與過去相比減輕了20%60%，預(yù)計在未來的10a內(nèi)，轎車自身質(zhì)量還將繼續(xù)減輕20%。,22,從另外一角度講，輕質(zhì)材料的使用與發(fā)展也帶動了生產(chǎn)工藝的革新。例如：為使驅(qū)動系統(tǒng)齒輪能滿足高功率輸出、輕量化和降低噪聲等要求，在鋼鐵材料的制造過程中采用了連