毕业论文-铝合金汽车车身碰撞修复技术

1、摘要PAGE 122PAGE 13毕业设计说明书课题名称： 铝合金汽车车身碰撞修复技术 学生姓名 学 号 二级学院（系） 专 业 班 级 指导教师 目录铝合金汽车车身碰撞修复技术摘 要随着用户对汽车减低油耗、提升动力性能和提高车身强度等要求，如今铝合金在汽车车身的应用越来越广泛，它大大的减轻汽车的车身重量，从而有效地降价油耗、提高车身强度以及提升动力性能。因此对汽车车身来说，它的应用有了一个新的里程碑意义。这几年汽车行业蓬勃发展，但也使汽车事故频发，导致汽车车身碰撞变形，所以铝合金的汽车车身修复工作也就显得十分必要的。本文主要通过对保时捷车系的铝合金车身构造、设计原理的介绍来阐述其常见的修复技

2、术。关键词：铝合金车身；修复技术；保时捷； 目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc311270823 摘 要 PAGEREF _Toc311270823 h I HYPERLINK l _Toc311270824 第1章 绪论 PAGEREF _Toc311270824 h 1 HYPERLINK l _Toc311270825 1.1 铝合金的材料特点 PAGEREF _Toc311270825 h 1 HYPERLINK l _Toc311270826 1.2 铝合金汽车车身简介 PAGEREF _Toc311270826 h 2 HYPERLINK l

3、_Toc311270827 第2章 铝合金汽车车身结构特点 PAGEREF _Toc311270827 h 3 HYPERLINK l _Toc311270828 2.1 铝合金汽车车身基本结构 PAGEREF _Toc311270828 h 3 HYPERLINK l _Toc311270829 2.2 保时捷汽车车身的基本结构 PAGEREF _Toc311270829 h 3 HYPERLINK l _Toc311270830 第3章 铝合金车身修复技术 PAGEREF _Toc311270830 h 6 HYPERLINK l _Toc311270831 3.1 铝合金面板的修复 PA

4、GEREF _Toc311270831 h 6 HYPERLINK l _Toc311270832 3.2 铝合金板材的焊接 PAGEREF _Toc311270832 h 7 HYPERLINK l _Toc311270833 3.3 板件的更换 PAGEREF _Toc311270833 h 8 HYPERLINK l _Toc311270834 参考文献 PAGEREF _Toc311270834 h 10 HYPERLINK l _Toc311270835 致谢 PAGEREF _Toc311270835 h 11第1章 绪论1.1 铝合金的材料特点随着铝及铝合金的材料在汽车上应用越来

5、越广泛，铝合金的种类也繁多，各种类的特性及用途也各不相同，以下近年来参考国际命名法，国内根据旧牌号工业纯铝（L系）、防锈铝（LF系）、锻铝（LD系）、硬铝（LY系）、超硬铝（LC系）、特殊系（LT系）、硬焊铝（LQ系）等新牌号体系做个简单介绍。（）1000系纯铝（L系）：工业纯铝，具有优良耐蚀性、导电性、加工性等，主要用于电线电缆、家庭用品、电气制品、医药与食品包装、输电与配电材料等。（）2000系合金（Al-Cu系）：属硬铝和部分锻造铝合金，如2A11（LY11）、2A12（LY12）、2A01（LY1）、2A70（LD7）等，多用于飞机结构材料，但耐蚀性较差，需要进行防蚀处理。（3）300

6、0系合金（Al-Mn系）：热处理不可强化，典型代表3A21合金（LF21），加工性、耐蚀性、焊接性等良好，广泛用于日用品、建筑材料、器件等。（4）4000系合金（Al-Si系）：典型代表为4043、4343合金，专门作为焊接材料。4043合金具有熔点低、流动性好、耐蚀性好等特点，对避免焊接裂纹十分有利。4043合金比4343合金的Si量高些，具有熔点低、凝固的范围窄、流动性好等特色，有利于焊缝凝固时的补缩和减少裂纹，用作复合钎焊板包覆层。（5）5000系合金（Al-Mg系）：热处理不可强化，耐蚀性、焊接性、表面光泽性优良，如5A02（LF2）、5A04（LF4）、5A06（LF6）等。主要用于

7、装饰材料、高级器件、船舶、车辆、建筑材料等。（6）6000系合金（属l-Mg-Si系）：可热处理强化合金，耐蚀性良好，具有较高强度，且热加工性优良，典型代表6061（LD30）、6063（LD31）等。6061合金中等强度，比6063合金的含Mg和Si量高，有微量Cu,具有良好的塑性和耐蚀性及可焊性，特别是无应力腐蚀开裂倾向，淬火敏感性高，挤压时不能实现风冷，需要重新固溶与淬火时效，可得到较高强度，适于作结构材料和建筑型材。6063合金具有优良的挤压成形性、淬火性能、可焊性、耐蚀性及易氧化着色等，主要用于生产建筑铝型材与装饰材料。（7）7000合金（属Al-Zn-Mg-Cu系）：如典型代表70

8、75，在铝合金中强度最高，主要用于飞机与体育用品，7000系合金的主要缺点是耐应力腐蚀裂纹性能较差，需要采用合适的热处理改善其性能。（8）8000系合金（属Al-Li合金）：8090是典型代表，其最大特点是密度低、高刚性、高强度，是世界各国竞相开发的材料。1.2 铝合金汽车车身简介图1-2 车身壳体中的材料使用情况图1-1保时捷panamera轿车对于保时捷铝合金车身，在Panamera 车身上，保时捷首次使用了混合式轻质车身壳体。Panamera 的开发目标：跑车式的轻质结构。极具吸引力的保时捷设计,高度的舒适性、强大的功能车身综合了典型的轻质跑车结构、高度的舒适性、宽敞的空间和高效的空气动

9、力学。根据所要实现的目标，有选择性地采用了现代化的制造流程和多种不同的材料。使用了多种等级的钢材、铝镁轻合金和塑料车身壳体混合式轻质车身壳体采用超高强度钢和不锈钢以及铝和镁制成。其优点是：具有较轻的车重，其整车重量：1750 kg，车身壳体仅为 350 kg,因此具有低油耗，同时具有最佳的重量分布和更好的乘员保护图1-2 车身壳体中的材料使用情况图1-1保时捷panamera轿车第2章 铝合金汽车车身结构特点2.1 铝合金汽车车身基本结构图2-1普通铝合金车身机构铝合金车身一般为混合式车身为主，也有全铝车身比如奥迪R8、奥迪A8车型，这些车型采用的是全铝车身，也同样为承载式车身，就现在市场上的

10、轿车一般都采用是承载式车身，承载式车身可以减轻车身重量，有效利用空间，现在燃油紧张的中国市场上减低油耗，提高车子动力已成为购车的一个很重要的考虑因素，因此铝合金车身在这一点做的是比较优秀，同时也保障了材料轻量化的同时保证了乘客舱的安全性。图2-1普通铝合金车身机构图2-2 普通铝合金车身的外围板材设计图在此我们来了解一下现有车型中铝合金车身的基本结构，如图2-1图2-2 普通铝合金车身的外围板材设计图在外围的设备中，如图2-2所示一般采用铝合金车身的才有还有叶子板、侧边梁、前机盖、后叶子板、和行李箱盖。这样的设计方案可以是在在外围形成一个铝合金外围“包围圈”，从而降低附件带来的车身重量。这样的

11、车身混合材料已经被普遍采用中，也被人们广泛认可。2.2 保时捷汽车车身的基本结构保时捷汽车车身采用混合式、轻量化的全电镀车身采用超高强度钢和不锈钢以及铝和镁制成，可提供绝佳的防碰撞保护，使乘客舱异常坚固。前部的纵梁和横梁结构采用保时捷的专利设计，可通过两条直接叠加的载荷传输路径吸收变形能量。然后，此结构会分配作用力，使乘客舱的变形降至最低。由于第二条载荷传输路径位于纵梁结构的边上，前桥的铝制副车架可通过设定的变形增加被动安图2图2-3 保时捷车身铝合金分布图用铝材制造前盖、翼子板、车门和后盖，也有助于减轻重量，降低耗油量。保时捷首次在车身结构中使用铝制部件。这些部件主要位于前端部分和后封闭板上

12、。超高强度钢板比先前使用的钢材坚固2到3倍，这标志着车身材料的进一步革新。四扇车门和后盖均采用铝制成，车窗框架用镁制成，从而使车辆的总重量较低。因此，Panamera 车身的重心非常低，有助于提高抓地和驾驶性能。轻质车门的承载结构采用激光处理的压铸铝制成，车门采用铝制外壳，车窗框架用薄壁的压铸镁制成。图2图2-4 保时捷车身结构图如图所示，一般在危机处理中驾驶员会选择与副驾驶部位进行碰撞，来取得保护自生安全的手手段，为此我们就此分析，一般情况这样的撞击方式抛出外围的大灯和前保附件的损坏以为，我们需要考虑的是大梁的以及一些扶住的支架的不明显的变形，例如下在此图中可以看到的是车身的发动机框架为铝制

13、材料，因此在这种报价定损中不需要的是判断这种铝合金的材质以及变形量，需要我们自己经过精细的测量，判断是否需要更换，或者是进行“手术台”校正，这是事关这每一辆事故车的维修后期使用问题，如果校正不到为或者未发现车架的轻微变形，将会导致汽车长期行驶当中的轮胎异常磨损，四轮定位数据不准确，甚至造成二次事故。为此需要我们对这些要有明确的1、发动机舱的设计（1）对于保时捷此款车型而言发动机一般为6或8缸的V型发动机，在撞击正面撞击或者是前侧面撞击的次数相对比较平凡，所以才设计结构上需要尽可能的考虑到这些重要部件的保护，例如宽大的发动机舱内部可以允许很大的变形量，可以在一定的撞击程度中有效保护发动机不碰撞摧

14、毁掉，为此可以降低很大的维修费用，和人力资源，还有高轻度、切高强度的铝合金的板材都可以节省很大重量，跟多的吸收碰撞应力，有效地保护车身内部的乘客以及车子的重要部件不被损失。（2）侧面的B柱设计图2-5 保时捷车身壳体的各材料分布图在这里可以看到的是B柱是有高强度的硼钢设计，这样既可以有效保证驾驶室相当的安全，在侧面而来的碰撞会导致的是铝合金车门的变形以及一些门内部部件的损坏，一般在侧碰撞中，对于高强度的硼钢有变形的是不可以进行校正，行为硼钢的设计机构是分层进行的，如果用常规的修复方法则只能修复表面不能修复内在的硼钢。这样的设计方式既对乘客的安全有保证也会在撞击是保证车架的不变形，或者轻微变形。

15、图2-5 保时捷车身壳体的各材料分布图第3章 铝合金车身修复技术本文中铝合金车身修复技术主要是指车身在受到碰撞之后的修复技术，它基本分为这三个方面：铝合金面板的修复，铝合金板材的焊接，板件的更换等。在此介绍一下在三方面的修复手段：3.1 铝合金面板的修复铝合金板件的厚度通常是钢质板件厚度的1.5-2倍，其熔点较低，在加热时极易发生变形。碰撞变形后，受加工硬化的影响很难二次成形，如果强行修复会使损伤部位出现裂纹甚至发生断裂。所以，当铝材受到一定程度的损伤后，应对受损部件进行分体或总成更换（生产厂家不建议修复）。在进行铝合金结构件更换时，连接处一般很少采用钢质车身修复所采用的焊接方法，而是采用粘接

16、或粘接、铆接共用的方法。由于更换铝合金板材的费用比较高，所以，维修技师对一些轻微损伤的面板会采取某些方法进行修复。不过，修复工作应在充分了解铝材特性的基础上，小心谨慎地进行。(1) 由于铝材的可延展性较强，在受到碰撞后，很难恢复到原来的形状和尺寸。维修技师修复时可使用木锤或橡胶锤进行碾锤错位敲击，以减少铝材的延伸。如必须采取碾锤正位敲击，应采用多次的轻敲，否则将会加重铝材的损伤程度。铝板修复前，首先区分其变形的类型。对隆起部位使用木锤或橡胶锤进行弹性敲击，以释放撞击产生的应力，这样可减小坚硬折损处弯曲的可能性。凹陷部位修复时不要使其每次升起得太多，应避免拉伸铝材。在铝合金面板修复时，也可使用铝

17、整形机对损伤部位进行校整，在修复到位后使用专用工具将介子栽焊螺杆齐根剪下，打磨平整即可。对于钢车身来说，当面板和内层结构同时发生变形时，可以采取内外层分离，分别修整后折边咬合的修复方法。但对于铝合金面板，就不能使用这种方法了。如果采用这种方法修复铝合金面板，折边部位会由于铝的韧度较差而出现裂纹或断裂。 (2) 在进行铝板校正前，应对铝板进行适度的加热，这与传统的钢板修复有着明显的区别。校正钢板一般应尽量避免加热，以免降低钢板的强度。而在修复铝板时，必须利用加热的方法增加铝板的可塑性。如果不加热，施加校正力会引起铝板开裂。但由于铝熔点较低（660），如加热过量会造成铝材变形或熔化。所以，在对铝板

18、进行加热前，应使用120的热敏涂料或热敏“笔”在损伤部位周围，画一个半径2030mm的环状标志。这样在加热过程中可以通过颜色的变化，对温度进行实时监控。3.2 铝合金板材的焊接图3-1 混合车身的链接图合金铝在通常情况下是可以使用惰性气体焊接的。但是，由于在焊接过程中的退火作用，焊接处的强度损失较大。修复后，车辆自身振动和行驶的颠簸会造成焊接处产生裂纹。所以，铝合金车身修复中一般很少采用焊接的方式（少数生产厂家也允许采用焊接方法），而通常是采用粘接或粘接、铆接共用的方式。但尽管如此，焊接在铝合金车身修复中也并不是可有可无的。在进行结构件更换时，通常需要在结构件之间使用焊接的方法，以增强车辆的整

19、体性和导电性。在焊接时要注意以下几点，以确保最终维修质量。 (1)在进行铝焊接时，除按操作规范做好车身的防护工作外，还应注意金属镁或铝镁合金是不能焊接的。因为该金属易燃烧，一旦发生燃烧灭火器无法将其扑灭，而只能使用一种特制的化学制剂。所以在进行铝车身修复前，应查看相关资料以确认板材的成分，并严格按照厂家的要求进行修复操作，不该焊接的部位绝不能进行焊接。 (2) 焊接前应使用石蜡或油脂清除剂对焊接部位进行清洁。对表面有涂层的部位，应使用装有80号砂轮的砂轮机磨去周围的涂层，使金属表面裸露出来，从而保证焊接质量。 (3) 按照焊机的使用说明调整电压和送丝速度，但说明书上给出的数值一般只是大概的数值

20、，维修技师应该根据自己的经验和实际情况做出相应的调整。进行钢质车身焊接时，电压和送丝速度调整到正常值，焊接部位会发出平稳清脆的“吱吱”声，而铝材焊接时会发出平稳沉闷的“嗡嗡”声。 图3-1 混合车身的链接图在此同时我们要需要了解的是对于混合车身中板件的链接部位是很重要，比如在车声中经常会发现铝合金与铝合金的链接、和铝合金与钢材的链接。为此我们需要跟多了解到铝合金与钢材链接的处理，不难看出在铝合金与钢材的链接不要住的地方以及我们需要处理的位置相对比较多，而且修复的结果直接影响车身的以后的使用寿命，如图，发动机舱的支撑梁与乘客舱的链接是属于铝合金与钢材的链接，后行李舱与车身的链接是铝合金与钢材的链

21、接，所以在混合车身中我们更应该把侧正重点放在这个链接处的维修中。例如在一次事故中撞击导致发动机舱承载梁弯曲。在此我们将详细介绍维修的重点以及注意事项。在此我们需要做的工作要拆除车上的所有附件，然后经行操作，由于铝合金的材料的特性，我们不采用维修的手段来修，因为修复后对材料的特性没有办法得到保证，因此采用零件的更换，在更换之前我们需要做的是。测量除此梁之外的其他部位有没有受到冲击变形，如果有我们将需要在车身上“手术台”经行校正，校正结束以后在进行分离更换。如所示利用打磨工具将汽车车身上的链接出的钣金胶打磨掉，要求是可以彻底分辨链接处的焊点，然后进行焊点的分离，将焊点一个个利用专用的钻打掉，将损坏

22、件彻底分离，在此需要注意的是尽可能不要损坏其他非更换件，比如乘客舱的大梁等，接着我们需要将去除报废件后的位置进行精细处理，比如去除铝合金将上的氧化膜，以及钢板件上的钣金油漆以及板件残留流的钣金胶等，只有这样我们才保证在于更换新件的牢固焊接，上述项目结束以后，需要的对链接焊接位置的精密处理，因为铝合金件与钢板件至于一起不经过处理会发生氧化还原反应，腐蚀链接处，导致焊接失败，修复失败等，因此我们需要特别注意维修这些部位的。在这些部位不要喷一些特殊物质经行隔离开，使其不能经行腐蚀，在用铝合金特质铆钉经行铆接，在结束以后我们需要这些位置经行测量，要求达到一定的范围中。以后经行反腐处理喷涂防腐剂等，接下

23、来经行钣金胶的处理，从而结束了钣金修复的。3.3 板件的更换铝合金车身板件受到撞击无法恢复时，应采取局部或整体更换的方法进行修复。特别是由于铝合金板材因为硬化，损伤部位出现裂纹或断裂现象时就应该使用此方法了。铝合金板件的更换是铝合金车身修复时较为常用的一种方法。(1) 分离铝合金板件时，可使用切割锯、切割砂轮、錾子等工具，与钢质车身的板件分离没有太大区别，但乙炔-氧气切割在铝合金板件分离时禁止使用。另外，由于铝合金车身的铆钉通常是由高强度特殊合金材料（如硼钢）制成，所以铆钉是无法采取传统钻除方法去除的。正确的方法是，在铆钉顶部使用专用焊机焊接介子销钉（不可重复使用），然后用专门的拉拔工具将铆钉

24、拔出。介子销钉焊接前，应对铆钉顶部的漆面进行打磨，在拉拔时，专用工具应与铆钉呈垂直状态。(2) 传统的车身通常使用机械紧固和焊接等两种连接方法，而铝合金车身的构件大部分是通过粘接或粘接、铆接共用的方式连接在一起的。所以，更换铝合金板件应严格按照厂家的技术要求，选用原厂提供的零部件或总成，正确选择切接位置和连接方式。我们知道，在进行钢质车身修复时，常用的连接方式可分为平接、插入件平接和搭接等三种方式。在更换铝合金板件时，这三种方式依然适用。不过只有少数的厂家允许采用平接（焊接）方式，在此不作过多介绍。铝合金板件更多的是采用插入件平接和搭接。进行插入件平接时（如纵梁的梁头、下边梁、门立柱），一般也可分为两种方法。一种是板件分离后，将插入件（厂家提供或自制）轻轻敲入，对更换部件精确定位后，在切割线的两侧钻出与铆钉相匹配的孔，然后将插入件取出，在去除毛刺、清洁、除潮湿等准备工作后，使用特制胶枪在外侧均匀涂抹专用粘接剂，再次将插入件放入，测量无误后按照已经打好的孔，使用专用铆钉进行拉铆即可。另一种方法是在准备切割的直线上间隔钻出