汽车车身常用材料性质.pptx

钣金工的对象是用金属板或各种型材通过钣金加工工艺成不同形 状的金属构件，对金属构件的变形、腐蚀、损坏进行处理。学习汽车 钣金必须熟悉汽车钣金用的各种金属材料及其机械性能。 汽车车身材料 金属材料：车身覆盖件、车架、底盘等 非金属材料：保险杠缓冲件、橡胶垫、车窗玻璃等 复合材料：铝合金下支臂、合金钢车身等 汽车车身上常见的材料 塑料保险杠 铝合金下支臂 钢板覆盖件 汽车钣金对金属材料的要求 了解材料性能的目的是维修中正确合理的选择和使 用材料，达到提高维修质量、降低加工成本！ 使用性能：反映金属材料在使用过程中所表现的特性,如机械性能、 物理性能和其他特性。他决定者金属材料的应用范围、安全可靠 性和零件的使用寿命。 工艺性能：反映金属材料在加工制造过程中所表现出来的特性，如 冲压性能、焊接性能、切削性能热处理性能等，他决定零件加工 制造的难易程度。工艺性能包含：良好的塑性、良好的可焊性、 良好的化学稳定性、良好的板材尺寸精度和内在质量、价格低廉 ，经济实用几个方面。 金属材料的物理性能 密度：材料单位体积的质量 熔点：金属由固态熔化成液态时候的熔化温度 热膨胀性：固态金属热胀冷缩的性能 导热性：金属传递热量的能力 导电性：金属传导电流的能力 磁性：金属能导磁的性能，如被磁铁所吸引 耐磨性：金属在工作中承受磨损的耐久程度 金属材料的力学性能 各种机械零件或者工具，在使用时都将承受不同的外力，如拉 力、压力、弯曲、扭转、冲击或摩擦等等的作用。为了保证零件能 长期正常的使用，金属材料必须具备抵抗外力而不破坏或变形的性 能，这种性能称为机械性能。即金属材料在外力作用下所反映出来 的力学性能。金属材料的机械性能是零件设计计算、选择材料、工 艺评定以及材料检验的主要依据。 不同的金属材料表现出来的机械性能是不一样的。衡量金属材料 机械性能的主要指标有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 金属的强度 强度是金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力，金属材 料的强度越大，表明承受的外力越大。按外力作用的方式不同，可 分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗扭强度等。一般所说的强 度是指抗拉强度。它是用金属拉伸试验方法测出来的。 金属的刚性与弹性 金属材料在外力作用下，抵抗弹性变形的能力称为刚性。刚性愈 大，材料愈不易发生弹性变形。 零件在使用过程中，一般处于弹性变形状态。对于要求弹性变形 小的零件，如泵类主轴、往复机的曲轴等，应选用刚性较大的金属 材料。对于要求弹性好的零件，如弹簧则可通过热处理和合金化的 方法，达到提高弹性的目的。 材料的硬度 金属材料抗击比他更硬的物体压入表面的能力，也可以说是材料 抗击局部变形的能力。测量方法主要有压入法、划痕法。 材料的硬度是强度、塑性和加工硬化倾向的综合反映。硬度与强度之 间往往有一定的概略比例关系，并在很大程度上反映出材料的耐磨性 能。此外，硬度测定方法简便，不需制备特殊的试样，可以直接在零 件上进行测定，而不损坏工件。所以硬度通常在生产上作为热处理质 量检验的主要方法。 材料的冲击韧性 有些机器零件在工作时，如齿轮换挡、设备起动、刹车等， 往往受到冲击负荷的作用；还有一些机器，如锻锤、冲床、凿 岩机、气动舂砂锤等，它们本身就是利用冲击能量来工作的。 金属抵抗冲击负荷的能力称为冲击韧性。例如：汽车悬挂机构 ，汽车起步、制动时会受到很大冲击；发动机活塞、连杆、活 塞销做功时冲击很大。 对于承受小能量多次冲击的机器零件，对材料要求高的强度 ，又要求过高的塑性和冲击韧性，并不能提高零件的寿命，相 反却因牺牲了强度，不能发挥材料的潜力，反击会降低零件的 寿命。 材料的疲劳强度 金属材料在重复或交变负荷的作用下，循环一定周次后，断裂时所能承受的最大应力称 为疲劳强度。例如许多汽车零件在往复交变的力作用下工作，如传动轴、连杆、弹簧等。 材料的疲劳强度是通过各种条件下的疲劳试验确定的。对称应力循环下的疲劳极限通常是 在旋转弯曲疲劳试验机上用光滑试样测定。 材料的疲劳极限是材料机械性能中的一个重要性能。凡承受交变负荷的机器零件在设计 时需用疲劳极限进行强度计算。在断裂的零件中，绝大多数是交变负荷下工作的，如往复 机的曲轴，各种机器的主轴、齿轮、弹簧等。它们的主要破坏形式是疲劳断裂，而且疲劳 断裂中大多数是突然发生的，通常所承受的应力也小于材料的屈服强度。因此，疲劳断裂 具有很大的危险性。 材料的疲劳极限是材料机械性能中最敏感的性能之一。受各种内因和外因的影响。例如 工作时的负荷性质、环境温度和介质；零件的几何尺寸、表面加工的质量及处理；材料的 化学成分、内部组织及缺陷等，都显著地影响疲劳极限。为了提高机械零件的疲劳强度， 除了根据强度要求正确选材外，合理地设计零件的结构形状，避免应力集中，提高零件的 表面质量，避免各种损伤，以及采用表面淬火、化学热处理、喷丸处理等表面强化方法， 都能不同程度地提高抗疲劳断裂的能力。 材料的断裂韧性 金属材料抵抗裂纹扩展断裂的韧性性能称为断裂韧性。断裂韧性与 其他韧性一样，综合地反映了材料的强度和塑性。 1.钢的分类 碳素钢 低 碳 钢 中 碳 钢 高 碳 钢 0.6% 按化学成分分类 合金钢 低 合 金 钢 中 合 金 钢 高 合 金 钢 0.6 二.钢的热处理 钢的热处理：将钢在固态下加热到一定温 度，进行必要的保温，然后以不同的速度 冷却下来，从而改变钢内部组织，获得所 需要的性能的一种工艺。 金属材料经过不同的热处理可以获得不同 的金属性能。 热处理可按如下分类 热处理 普通热处理 表面热处理 表面淬火 化学热处理 退火 将钢件加热到一定温度后保温一定时间，随之缓慢冷却 下来的一种工艺操作。 目的在于：降低刚的硬度，提高钢的塑性，改善加工性能 ，细化晶粒，改善组织，消除应力，为以后热处理做准 备。 退火的方法：完全退火、球化退火和去应力退火。 去应力 退火 将钢加热到500-650，保温后随炉缓慢 冷却至200-300 出炉空冷。其目的是 在加热状态下消除内应力。也称低温回火。 正火 将钢加热到转变温度以上30-50 ，经保温一 定时间后在空气中冷却的一种操作方法。 低碳钢正火可以细化晶粒，均匀组织，改善切 削加工性能。 中碳钢正火可以提高强度和硬度。 淬火 将钢加热到临界温度以上30-50 ，经保温一 定时间后在水或盐水或油中快速冷却，以获得 高硬度组织的一种热处理工艺。 淬火的关键是冷却，冷却效果直接决定钢淬火 的组织和性能。 回火 把淬火后的钢重新加热到某一温度，保温一段 时间后置于空气或水中冷却的工艺。 目的在于：降低淬火钢的脆性，消除或减少内 应力，提高综合机械性能，稳定工作尺寸。 表面热处理 表面热处理包括表面淬火、渗碳等。 其目的是提高表面耐磨性和抗疲劳强度， 同时内部仍有足够的屈服强度和韧性。 渗碳是向低碳钢表面层渗入碳原子，使工件表面的 碳质量分数达到0.7%-1.05%渗碳后进行热处理以提 高硬度和耐磨度。 1.车身常用金属材料 车身上常用的金属材料有钢材、轻金属、其它有色 金属。 1.1车身用钢材 （1）热轧钢板 ：800C以上状态轧制，主要用于 车身较厚件如车架和梁。 （2）冷轧钢板：将热轧钢板酸洗后，在常温状态 由轧机轧制。加工性好，表面美观，用于车身构件。 （3）优质碳素结构钢：硫、磷含量控制在0.04以 下，强度、硬度低，塑性与韧性好，冷塑性、变形性和焊 接性好，适合车身构件冲压成型。 汽车车身常用材料 （4）低合金高强度钢 为汽车车身轻量化开拓新途径 高强度低合金钢（HLSA）0.25 0.60% 在低碳钢中加入磷来提高钢的强度，具有低碳钢类似的加工特性， 提高抗拉强度。 高抗拉强度钢（HHS） 增加了硅、锰和碳，提高了抗拉强度。用来制造与悬架装置 有关的构件和车身。 HLSA和HHS适合采用气体保护焊接，不能采用氧乙炔焊接法来 焊接。 汽车车身常用材料 （5）绝缘钢板 主要用于车身乘客室周围构件的加工与成型，用以隔绝来自 外部的振动、噪声、温度等对乘客的影响。 （6）表面处理钢板 加入锌、铝、锡等金属或Zn-Gr、Zn-Mg、Zn-Al等合金。都用 在汽车上易发生腐蚀的部位。如车门槛、车轮护罩、车身下护围等。 （7）不锈钢 不锈钢主要由铁、铬及含量不同的碳元素合金组 成。强度质量比高及非凡的抗腐蚀能力，决定它被广泛用 于机械加工及冷成形车身零件。如车身、车轮、防盗组。 汽车车身常用材料 2.轻金属及合金在汽车上应用 铝合金通过热处理，使抗拉强度、硬度和耐腐蚀能 力都很大提高，并且可塑性好。耐腐蚀、而且外观好。直 接用于车内、外装饰件。 3.非金属材料 (1)塑料 特征：质量轻、比强度高；耐腐蚀性好；优质的绝缘 性；成型性好。 分类:热固性塑料；热塑性塑料 塑料在车身应用:轻量化、低成本； 汽车车身常用材料 （2）橡胶 特征：耐热性；耐侯性；耐油性；缓冲、吸震性；电气绝缘性；耐 磨和耐弯折性。 应用：多用于减震和密封，如油封、O型圈、隔膜、密封条、防尘 套、橡胶垫等。 最大缺点：易老化。 （3）汽车玻璃 钢化玻璃 通过淬火使一般硅酸盐玻璃变得坚固。一般采用急冷 “风淬”处理。 夹层玻璃 利用透明粘结材料将两片活动多片玻璃粘结在一起。 应用：轿车、载货车和客车的前风窗、侧风窗和后风 窗。 特殊用途