汽车车身覆盖件和结构件修复课件：车身复合材料维修

车身复合材料维修 学习目标知识目标知道塑料材料的类型与一般处理的方法知道smc材料的基本特征与维修的方法了解碳纤维材料的基本原理与维修方法技能目标掌握常见塑料的焊接与粘接技术掌握smc材料与碳纤维材料的维修技能素养目标学习汽车钣金专业技能，职业素养与安全操作的习惯掌握沟通技巧，培养社会就业与职业能力学习内容任务一常用塑料与一般维修任务二纤维基塑料车身的维修

任务三碳纤维车身材料维修

汽车常用塑料主要有聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、和丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物（ABS）等。目前塑料类型主要有热塑性塑料、热固性塑料、弹性体三种，用于车身覆盖件与结构件的制造主要有碳纤维增强树脂基复合材料、有机纤维复合材料。任务一常用塑料与一般维修车身上常用的塑料零部件任务一常用塑料与一般维修塑料类型缩写特性应用示例聚丙烯PP较好的强度和化学耐腐蚀性，是一种耐酸、汽油和机油的热塑性塑料。这种塑料不易破损且具有一定的抗撞击能力。保险杠、车轮罩盖板、侧饰板聚乙烯PE耐老化和耐化学腐蚀，指的是一种耐酸、汽油、机油和油脂的热塑性塑料。即使在低温情况下，这种塑料也比较坚硬、刚度大且抗撞击。这种塑料应用于燃油箱和空气通道等处。指的是一种耐酸、汽油、机油和油脂的热塑性塑料。燃油箱、清洗液储液罐聚氯乙烯PVC耐风蚀底部防腐层、车内饰板热塑性塑料类型任务一常用塑料与一般维修塑料类型缩写特性应用示例聚氨酯PU减振、弹性较好、导热性较弱密封剂、吸收能量环氧树脂聚脂树脂EPUP耐热、强度高、耐风蚀点火线圈、印刷电路板玻璃纤维增强塑料SMC耐热、强度高且尺寸稳定行李箱盖、侧围、折叠式车顶盖热固性塑料类型弹性体塑料类型塑料类型缩写特性应用示例聚氨酯PU减振、弹性较好、导热性较弱座垫、车顶内衬、仪表板填充物硅SI较高的弹性、耐热性发动机罩和盖板、安全带、安全气囊聚酯PET 抗拉强度、刚度、较好的阻隔作用织物、盖板、安全带、安全气囊任务一常用塑料与一般维修塑料部件的维修方法主要有焊接、叠压、胶粘三种方法焊接。这种方法只能用于热塑性塑料，如PA、Pc、PE、PP、ABS、ABS。叠压。塑料部件的孔通常利用固化剂借助于玻璃纤维垫（GFRP）和树脂（聚酯树脂或环氧树脂）以叠压的方法进行修复。损坏的区域必须被切成斜角，以便每一层玻璃纤维垫与被修部件之间增加接触。如果需要的话，必须在叠压之前为损坏的区域提供加强层。胶粘。根据胶粘时使用的维修材料，孔、裂纹和擦伤不需识别拟修理的塑料种类即丁进行维修。胶粘的基本方法通常是采用装在两个管中的两种成分的聚氨酯胶，它们通过压力混合管以正确的比例进行混合。将这种胶涂抹在经清洁和打磨的损坏区域。完成胶粘后，应采用发光热源对胶粘区域进行加热，以使其更迅速地固化。然后，对修复的区域进行打磨和喷漆。任务一常用塑料与一般维修任务一常用塑料与一般维修常用的识别塑料的方法1）通过国际型号或ISO码识别塑料类型2）查阅维修手册识别塑料类型3）火焰燃烧法识别塑料类型4）试探焊接法识别塑料类型任务一常用塑料与一般维修塑料保险杠变形的修复步骤方法1）用肥皂和水仔细清洗保险杠罩表面，擦净或烘干后，用塑料清洗剂清除保险杠罩表面的油脂和污物，然后擦净烘干；2）使用热源直接对变形部位进行加热，当被加热部件的背面感到烫手时，大约60℃，表明塑料部件已被完全热透；3）单纯的加热不能恢复部件的原形，必须在加热的同时使用漆工用的刮腻子刀或刮板协助其成型矫正；4）矫正完成后，用湿海绵或湿布对其迅速冷却。任务一常用塑料与一般维修任务一常用塑料与一般维修塑料零部件焊接方法在塑料维修件的平面上焊接时，可采用快速焊接方法将焊条填充到裂缝中，在焊接前要将焊条端部切成60°角，并将其插入送料管顶部，焊条的长度应正好等于焊缝长度，用手握住焊枪的手柄使焊条与焊接表面呈90°角，用一支手压焊条向下，而另一手握住焊枪手柄进行焊接，在开始焊接后，立即向下倾斜手柄，使焊条与焊接表面呈45°角，进行工作。平稳匀速地移动焊条端部，焊条就会自动地沿着加热的端部进入焊缝。焊接时不允许中途停顿。如因特殊原因必须停止焊接时，应立即拔起焊条，否则焊条会熔在焊枪的枪管中。焊接完毕待焊缝冷却后，用钢丝刷刷洗焊接部位，最后使用干磨机磨平。任务一常用塑料与一般维修塑料件焊接是利用热源和塑料焊条来连接或维修塑料件。对焊、搭焊等焊接接头与金属焊接接头相同。焊接塑料件时，材料在热量和压力的适当结合下进行焊接。注意焊条上压力过大往往会拉伸焊缝，温度过高会使塑料烧焦、熔化或变形。大多数热空气塑料焊炬有三种焊头可供使用：定位焊头：被用来在焊接之前对塑料件的断开部位进行临时点焊。如有必要，临时点焊处可以轻易地拉开重新定位。圆形焊头：用来进行短焊，焊接小孔，焊接难以触及的部位以及焊接尖锐的拐角。快速焊头：可以固定住塑料焊条向前递送并自动预热。这种结构可使焊条进人基底材料，从而加速焊接。主要用于长而直的焊接处。任务一常用塑料与一般维修塑料焊接维修步骤：预处理受损区域。将受损区域定位。进行焊接。使其冷却。进行打磨。如果维修区域有小孔或空隙，则将问题区域的边缘处理成斜面。再次焊接，然后重新打磨。涂上保护漆。焊接时要控制的事项：如果焊条与基底材料不兼容，则焊不住。测试时，将焊条熔化在损坏部位的隐蔽处。然后使焊条冷却，试着从部位上拉离焊条。如果焊条是兼容的，那么它会粘在上面。温度过高会使塑料烧焦、熔化或变形。压力过大会拉伸焊接处并导致变形。如果角度过小，则无法正确完成焊接。温度过低则无法将基底材料和焊条之间熔透。焊条和基底材料之间的角度必须正确。焊接的表面积越大，粘合力越强。绝不要将氧气或其他可燃气体与塑料焊机一起使用。绝不要在潮湿区域使用塑料焊机、加热喷枪或类似的工具，防止触电。要仔细地阅读和遵循厂家的说明。焊接速度一定要正确。如果焊炬移动过快，则不会产成良好的焊接。如果焊炬移动过慢，则会烧焦塑料。任务一常用塑料与一般维修双面塑料焊接步骤：1.使焊机温度升高，然后清理预热管。2.用热肥皂水和塑料清洁剂清洗部件。3.将断裂处的前部和车身铝带对准，用硬刮刀向外修光滑。4.在受损部位开V形槽，深度为板件背面的50％。5.用熔流法焊接板件的背面。慢慢地移动以获得良好的熔合。6.焊接完成后，用焊头的头部将焊接处修平滑。7.用潮湿的海绵或湿布使焊接部位快速冷却。8.从塑料板的前部拆下铝带。将V形槽开得足够深，使第二个V形槽渗透第一次焊接。9.焊接焊缝，完全填满槽。10.用剃刀或慢速打磨机重新修整轮廓。任务一常用塑料与一般维修使用粘接方法对塑料零部件的修复技巧塑料粘接剂双组份聚氨酯粘接剂。塑料底漆底漆的风干时间大约10分钟。底漆的作用主要是提高附着力。清洁剂和稀释剂用于清洁修复区的表面，清洁剂和稀释剂的风干时间非常短。涂敷枪用于涂敷塑料粘接剂。网状加强织物网状加强织物用于维修穿孔和裂缝，可加固维修部位。加固条除网状加强织物外，在裂缝端部处还使用加固条。维修方法用环氧树脂和氨基甲酸乙脂按1：1比例予以均匀混合，粘接方法也适用于修理穿孔、刮痕和裂缝，修补部位缺陷和裂缝严重时可在背面使用玻璃纤维衬垫加强维修的强度。任务一常用塑料与一般维修注意：实训时请注意车间的实训安全与现场5S管理规范。计划→实施→探讨→总结课堂实训：测量方法与实训要点请参考学习教材任务一常用塑料与一般维修学习内容任务一常用塑料与一般维修任务二纤维基塑料车身的维修

任务三碳纤维车身材料维修

切割、打磨或研磨塑料件时应当注意防尘，防止引起呼吸道炎症。使用玻璃纤维树脂或硬化剂时要戴好橡皮手套，穿上长袖衬衣，扣上领子和袖口。防止打磨产生的粉尘粘到皮肤，引起皮肤瘙痒或毛囊炎。如果树脂或硬化剂接触到皮肤．，用硼砂皂和热水或酒精进行清洗。并在身体暴露在外部分的皮肤上涂以保护性油脂。必须戴好防护镜。工作区域必须保持通风良好。戴好合格的防尘口罩，避免吸人打磨粉尘和树脂蒸气。维修纤维塑料车身与零部件必须要注意的事项塑料材料和维修材料种类较多。使用粘合剂时，应当查阅原厂维修手册信息，不同厂家的维修材料要求不同。在使用塑料维修粘合剂时，要注意：不同的产品系列不能混用。大多数产品系列都有两种以上的粘合剂，以用于不同种类的塑料，包括粘合固化剂、填充剂和挠性涂料。当进行玻璃纤维部件修理时，应用遮盖物或罩盖住其周围部位以防树脂溢在油漆或装饰件上。修理时使用过的工具和设备，应立即用稀的清漆清洗。剩余的混合材料应置于安全的容器内。任务二纤维基塑料车身的维修复合材料的增强形式有很多种：颗粒增强随机分布短纤维单向纤维平面编织三维编织复合材料具有很多的优点：制造工艺简单比强度高，比刚度大具有灵活的可设计性耐腐蚀，对疲劳不敏感热稳定性、高温性能好任务二纤维基塑料车身的维修汽车轻量化技术现在发展需求，复合材料的研究与运用目前已经越来越成熟。轿车车身部件上的玻璃纤维塑料都是由细小的线状玻璃纤维与树脂、催化剂、凝固剂制成的，玻璃纤维和树脂可组成一种特别坚硬、有韧性和抗腐蚀性良好的材料，因此在车身部件中得以广泛应用。汽车厂家越来越多地选用纤维基复合增强材料来替代金属，玻璃基主要有SMC（Sheetmoldingcompound）和GMT（GlassMatreinforcedThermoplastics）两种材料。一般这两种材料主要应用在保险杠防撞杆、前翼子板、后备胎罩和后背门上。纤维基塑料的种类有很多，在车身上用于车身外部覆盖部件的纤维基塑料主要有玻璃纤维复合塑料、PVC复合材料、碳基纤维复合塑料等。典型的SMC车身，例如1993年款通用雪佛兰庞蒂克等车辆任务二纤维基塑料车身的维修SMC纤维分类高强玻璃纤维高模量玻璃纤维耐高温玻璃纤维耐碱玻璃纤维耐酸玻璃纤维普通玻璃纤维光学纤维低介电常数玻璃纤维导电纤维玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成，通常用作复合材料中的增强材料。特点如下：拉伸强度高，伸长小(3%)。弹性系数高，刚性佳。弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。与树脂接着性良好。尺度安定性，耐热性均佳。加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品。任务二纤维基塑料车身的维修玻璃纤维的表面处理1.热处理：将玻璃纤维在一定温度下处理一定时间，从而脱去其表面的原有浸润剂乳。2.热处理：热处理是在高温下去除玻璃纤维表面涂覆的原有浸润剂，同时将玻璃纤维的表面吸附水除去。3.酸碱刻烛处理：酸碱刻蚀处理是通过酸或碱在玻璃纤维表面通过化学腐烛在纤维表面形成凹陷或微孔。当玻璃纤维与树脂基体复合时，一些大分子结构的高聚物链段会进入到空穴中，起到类似于锚固作用，增加了玻纤与聚合物之间的界面结合力。任务二纤维基塑料车身的维修玻璃纤维增强复合材料的界面是由玻璃纤维和基体通过偶联形成的，这两相的偶联引起多种界面效应，从而使界面拥有不同于其两相的结构和性能。玻璃纤维浸润剂：在生产玻璃纤维的拉丝过程中，需要在玻璃纤维表面涂覆一种以有机物乳液或溶液为主体的多相组分的专用表面处理剂，这种涂覆物既能有效地润滑玻璃纤维表面，又能将数百根乃至数千根玻纤单丝集成一束，在原丝缠绕成原丝筒后原丝不相互粘结，使玻璃纤维在后加工过程中柔软、减少机械磨损。偶联剂：一般由两部分组成，一部分是亲无机基团，可与无机增强材料发生反应；另一部分是亲有机基团，可与合成树脂基体发生反应。因此，偶联剂可起到桥梁作用，实现无机物玻璃纤维增强体和有机物树脂基体之间良好的界面结合。任务二纤维基塑料车身的维修复合材料常见损伤主要包括：单侧损坏，如擦伤或凹槽。刺穿和破裂。板件分开，在此位置板件从金属空间构架上被拉离。严重的损坏，需要更换整个或部分板件。空间构架发生较小的弯曲和变形，可以通过拉拔和矫正来进行修理。与空间构架结合的塑料件发生严重打褶和弯曲。需要沿着工厂焊缝或采用结构分割的办法进行更换。根据损坏的位置和程度，加强型塑料件的维修方法主要有：单面维修。双面维修。板件切割。整块板件更换。任务二纤维基塑料车身的维修1.用油脂和蜡清洗剂清洗损伤部位周围的表面，并用36*磨盘打磨掉损伤部位周围至少75mm范围内的油漆和底漆。2.打磨或锉掉、锯掉修理部位孔内外两侧所有破裂的材料。3.清除修理部位内表面上的灰尘死角，用溶剂擦拭损伤区，用80#砂纸打磨孔的周围，以获得一个较好的联接表面。4.在需修理的部位切30°斜切坡口1：3，准备好补片良好的附着表面，用减薄剂或稀释剂擦拭修补表面。5.根据板件的厚度剪多块可覆盖穿孔和斜切口的玻璃纤维布条。6.将树脂与固化剂进行混合，在修理部位的内部或背部，用小油漆刷将树脂混合剂涂在上面、并将涂有树脂混合剂的玻璃纤维布粘在被涂覆的表面上，直到填平位置。SMC板件维修步骤：任务一常用塑料与一般维修7.用过的工具应立即用稀释剂清洗；8.为了加速其固化，可采用红外辐射灯进行外部加热，加热时灯和修补表面应保持300～380mm左右的距离，要注意不允许修理部位的温度超过93℃，因为过高的温度将使材料产生变形；9.用50#砂纸、打磨盘轻轻地打磨面板，使修补部位形成需要的轮廓形状；如果干燥后有凹陷，应在进行填充。SMC板件维修步骤（续）：任务一常用塑料与一般维修加强型塑料件的典型单面维修程序：1．用热肥皂水清洗修理区域。2．用温和的脱蜡脱油脂清洁剂再次清洗。3．用80号砂纸磨去周围区域上的所有油漆。4．刮擦损伤部位周围的区域。5．斜削损伤部位，使粘合区域够大。6．根据厂商的说明混合双组分填料。7．施加填料，按推荐时间进行硬化。任务二纤维基塑料车身的维修更换加强型塑料板先拆除车上的内饰，车型不同，内饰的拆装方法也有不同，应查阅维修手册。仔细检查板件的背面的零件布置，必要时应拆除，测量损坏的范围，检查车身架构是否变形。熟悉电气部位、机械部位的位置，控制切割深度，切割时注意内部的零部件。将损坏的部件从车身构架上拆下。可以通过加热并使用油灰刀来进行这一操作，也可以小心地使用气动凿。使用平头凿，只将一边弯折。小心，不要损坏空间构架。如果车门周围的板件要保持与汽车的连接，那么使用气动凿来分开两块板之间的焊缝可能不是最好的选择，应加热并使用油灰刀来分开焊缝，避免损坏车门周围的板。任务二纤维基塑料车身的维修新板件的安装拆下报废的板件后，准备将新的板件装入空间构架。从空间构架上清除旧的粘合剂。有时必须加热和使用油灰刀或打磨机从构架上剥离粘合剂。清除所有的粘合剂，因为热量会使粘合剂断裂。使保留板件的外缘形成一个20°的斜角。在要粘附背条的地方，打磨和清洗板件的背面。背条由报废材料制成，并且尽可能地复制原来板件的轮廓。背条应超出分割位置的两侧大约50mm。清洗背条，在涂抹粘合剂的地方将油漆清除。测量更换的板件是否合适。修剪板件的尺寸。再次检查是否合适。在留下的板件和更换的板件之间留下一个15mm的缺口。正确地装上后，准备将粘合剂涂抹至新板上。在板件与保留板件相交的位置，打磨出斜面。将新板的相交边缘加工成浅锥形，就像保留板件上的一样。确保将整个板都修出斜面。不要留下凸起部位。将板件周围连续涂上粘合剂。检查支撑是否水平，涂上一条粘合剂以便与其一致。然后．将板件装到汽车上并夹固到位，使用固定螺丝拧紧固定。任务二纤维基塑料车身的维修学习内容任务一常用塑料与一般维修任务二纤维基塑料车身的维修

任务三碳纤维车身材料维修

1959年，美国联合碳化公司以粘胶纤维为原丝制成纤维素基碳纤维1961年，日本进藤昭男博士发明了聚丙烯腈基碳纤维1965年，日本群马大学制成沥青基碳纤维1968年，美国金刚砂公司研制出酚醛基碳纤维1971年，碳纤维地位获得认可1972年，鱼竿开始采用碳纤维1973年，高尔夫球杆开始采用碳纤维1979年，东京天文台的电波望远镜采用T300碳纤维开始应用于体育1982年，采用T300碳纤维制成零件的波音757、767，以及空客A310完成首飞1982年，采用T300碳纤维作为货物舱门材料的哥伦比亚号航天飞机发射1990年，波音777使用了碳纤维预浸布1992年，为了生产应用于波音飞机的碳纤维预浸布Toray在美国设立了分公司，应用于工业机器、船艇、建筑等2004年开始应用于工业被应用于风力发电、新能源汽车、波音和空客的主承力结构、土木工程等现在，开始大批量全面应用。碳纤维材料发展历史任务三碳纤维车身材料维修

碳纤维是一种由碳元素组成的无机纤维，具有类石墨结构，是一种物理力学性能上非常优异的新材料。它的比重不到钢的1/4，是铝合金的1/2，现在钢制车身的超强度钢的抗拉力在1100～1800mpa，碳纤维树脂复合材料的抗拉强度一般都在3500MPa以上，是高强度钢的7～9倍，抗拉弹性模量为23000～43000MPa碳纤维T300T700T800T1000抗拉强度/GPa3.544.905.507.01抗拉模量/GPa230230290290直径/μm7.17.15.15.1任务三碳纤维车身材料维修

强度：拉伸试验中，试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度，在学术界称之为抗拉强度。用于表征材料的强度和韧性。模量：从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映，弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力碳纤维与常用材料的力学性能对比比钛合金轻，比钢硬！材料密度（g/cm2）拉伸强度（Mpa）比强度（107cm）拉伸模量（Gpa）比模量（107cm）复合材料碳纤维复合材料1.517001.0612885玻璃纤维/聚酯材料2.015000.754221金属材料钢7.810800.1321027铝合金2.84700.177526钛合金4.510000.2111025任务三碳纤维车身材料维修

碳纤维复合材料是由环氧树脂与碳纤维复合材料组成。碳纤维（CF）主要是由碳元素组成,其含碳量一般在90%以上。碳纤维具有耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，与一般碳素材料不同的是其各向异性显著、柔软、可加工成各种织物、沿纤维轴向表现出很高的强度。制备碳纤维的主要原材料有人造丝（粘胶纤维）、聚丙烯腈纤维和沥青等。通常制备高强度、高模量碳纤维多选用聚丙烯腈为原料。制备碳纤维需经过拉丝、牵伸、稳定、炭化、石墨化5个阶段。任务三碳纤维车身材料维修

特点：-在化学结构方面具有活性环氧基、羟基和醚基等，具有强的粘接力，可把增强纤维牢固地粘接为一体，使其成为承载外力的整体。-在固化过程中生成三维网状结构，交联密度高，固化收缩率小（一般小于2%）。-具有较高的强度、模量和较大的伸长，有利于提高ACM（丙烯酸酯橡胶）的力学性能。-耐热抗寒，可在-50～180℃范围内使用，且热膨胀较小，在Tg以下为39×10-6/℃。-成型工艺性好，适应性强，且成型工艺比较成熟。-耐化学药品性好，抗腐蚀能力较强。任务三碳纤维车身材料维修

碳纤维丝加工的工艺流程任务三碳纤维车身材料维修

预氧化PAN原丝在180℃-300℃的热空气中进行一定时间的热处理，使得PAN的线性分子链转化为耐热的体型结构，以便保证其在高温下不熔化不燃烧，碳化时保持纤维形态低温碳化预氧化丝在300℃-800℃的惰性气体保护下进行化学反应以热分解反应为主，纤维中的氮，氢，氧等非碳元素从稳定的聚合物中裂解出来。高温碳化在1000℃-1500℃的惰性气体保护下进行化学反应以热缩聚反应为主，PAN分子链之间不断进行交联，缩聚等过程，六角碳网平面迅速成长，取向度提高，并最终形成由梯形结构逐步向乱层石墨结构转化的显微结构，并得到含碳量在90%以上的碳纤维石墨化在2000℃-3000℃的高温下进行，碳纤维中残留的氮，氢等非碳元素被进一步消除，C-C键重新分布，聚合物中非芳构化的碳的成分减少，转化为类似石墨层面的组织。石墨化处理过程对碳纤维张良的影响不大，但能改善碳纤维中微晶体的大小，堆叠状态和沿纤维轴的取向性，获得更高含碳量和拉伸模量的石墨纤维。碳纤维丝加工的工艺流程任务三碳纤维车身材料维修

碳纤维结构模型任务三碳纤维车身材料维修

预氧化丝的碳化，使炭纤维表面增加含氧官能团和粗造度，增加纤维与机体树脂材料之间的粘结力，提高性能，尤其是层间剪切强度。后处理方法主要有表面氧化法、表面涂层法、表面沉积法等。任务三碳纤维车身材料维修

每一根碳纤维由数千条更微小的碳纤维所组成，直径大约5至8微米。在原子层面的碳纤维跟石墨很相近，是由一层层以六角型排列的碳原子所构成。两者差别在于层与层之间的连结。石墨是晶体结构，它的层间连结