汽車車身常用材料性質(zhì)課件

鈑金工的對象是用金屬板或各種型材通過鈑金加工工藝成不同形狀的金屬構(gòu)件，對金屬構(gòu)件的變形、腐蝕、損壞進(jìn)行處理。學(xué)習(xí)汽車鈑金必須熟悉汽車鈑金用的各種金屬材料及其機(jī)械性能。汽車車身材料金屬材料：車身覆蓋件、車架、底盤等非金屬材料：保險(xiǎn)杠緩沖件、橡膠墊、車窗玻璃等復(fù)合材料：鋁合金下支臂、合金鋼車身等汽車車身上常見的材料塑料保險(xiǎn)杠鋁合金下支臂鋼板覆蓋件汽車鈑金對金屬材料的要求了解材料性能的目的是維修中正確合理的選擇和使用材料，達(dá)到提高維修質(zhì)量、降低加工成本！使用性能：反映金屬材料在使用過程中所表現(xiàn)的特性,如機(jī)械性能、物理性能和其他特性。他決定者金屬材料的應(yīng)用范圍、安全可靠性和零件的使用壽命。工藝性能：反映金屬材料在加工制造過程中所表現(xiàn)出來的特性，如沖壓性能、焊接性能、切削性能熱處理性能等，他決定零件加工制造的難易程度。工藝性能包含：良好的塑性、良好的可焊性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、良好的板材尺寸精度和內(nèi)在質(zhì)量、價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)用幾個(gè)方面。金屬材料的物理性能·密度：材料單位體積的質(zhì)量·熔點(diǎn)：金屬由固態(tài)熔化成液態(tài)時(shí)候的熔化溫度·熱膨脹性：固態(tài)金屬熱脹冷縮的性能·導(dǎo)熱性：金屬傳遞熱量的能力·導(dǎo)電性：金屬傳導(dǎo)電流的能力·磁性：金屬能導(dǎo)磁的性能，如被磁鐵所吸引·耐磨性：金屬在工作中承受磨損的耐久程度金屬材料的力學(xué)性能

各種機(jī)械零件或者工具，在使用時(shí)都將承受不同的外力，如拉力、壓力、彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊或摩擦等等的作用。為了保證零件能長期正常的使用，金屬材料必須具備抵抗外力而不破壞或變形的性能，這種性能稱為機(jī)械性能。即金屬材料在外力作用下所反映出來的力學(xué)性能。金屬材料的機(jī)械性能是零件設(shè)計(jì)計(jì)算、選擇材料、工藝評定以及材料檢驗(yàn)的主要依據(jù)。不同的金屬材料表現(xiàn)出來的機(jī)械性能是不一樣的。衡量金屬材料機(jī)械性能的主要指標(biāo)有強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度等。金屬的強(qiáng)度強(qiáng)度是金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力，金屬材料的強(qiáng)度越大，表明承受的外力越大。按外力作用的方式不同，可分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度等。一般所說的強(qiáng)度是指抗拉強(qiáng)度。它是用金屬拉伸試驗(yàn)方法測出來的。金屬的剛性與彈性

金屬材料在外力作用下，抵抗彈性變形的能力稱為剛性。剛性愈大，材料愈不易發(fā)生彈性變形。

零件在使用過程中，一般處于彈性變形狀態(tài)。對于要求彈性變形小的零件，如泵類主軸、往復(fù)機(jī)的曲軸等，應(yīng)選用剛性較大的金屬材料。對于要求彈性好的零件，如彈簧則可通過熱處理和合金化的方法，達(dá)到提高彈性的目的。

材料的硬度金屬材料抗擊比他更硬的物體壓入表面的能力，也可以說是材料抗擊局部變形的能力。測量方法主要有壓入法、劃痕法。材料的硬度是強(qiáng)度、塑性和加工硬化傾向的綜合反映。硬度與強(qiáng)度之間往往有一定的概略比例關(guān)系，并在很大程度上反映出材料的耐磨性能。此外，硬度測定方法簡便，不需制備特殊的試樣，可以直接在零件上進(jìn)行測定，而不損壞工件。所以硬度通常在生產(chǎn)上作為熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)的主要方法。材料的沖擊韌性

有些機(jī)器零件在工作時(shí)，如齒輪換擋、設(shè)備起動(dòng)、剎車等，往往受到?jīng)_擊負(fù)荷的作用；還有一些機(jī)器，如鍛錘、沖床、鑿巖機(jī)、氣動(dòng)舂砂錘等，它們本身就是利用沖擊能量來工作的。金屬抵抗沖擊負(fù)荷的能力稱為沖擊韌性。例如：汽車懸掛機(jī)構(gòu)，汽車起步、制動(dòng)時(shí)會受到很大沖擊；發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、連桿、活塞銷做功時(shí)沖擊很大。

對于承受小能量多次沖擊的機(jī)器零件，對材料要求高的強(qiáng)度，又要求過高的塑性和沖擊韌性，并不能提高零件的壽命，相反卻因犧牲了強(qiáng)度，不能發(fā)揮材料的潛力，反擊會降低零件的壽命。材料的疲勞強(qiáng)度

金屬材料在重復(fù)或交變負(fù)荷的作用下，循環(huán)一定周次后，斷裂時(shí)所能承受的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度。例如許多汽車零件在往復(fù)交變的力作用下工作，如傳動(dòng)軸、連桿、彈簧等。材料的疲勞強(qiáng)度是通過各種條件下的疲勞試驗(yàn)確定的。對稱應(yīng)力循環(huán)下的疲勞極限通常是在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)上用光滑試樣測定。

材料的疲勞極限是材料機(jī)械性能中的一個(gè)重要性能。凡承受交變負(fù)荷的機(jī)器零件在設(shè)計(jì)時(shí)需用疲勞極限進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。在斷裂的零件中，絕大多數(shù)是交變負(fù)荷下工作的，如往復(fù)機(jī)的曲軸，各種機(jī)器的主軸、齒輪、彈簧等。它們的主要破壞形式是疲勞斷裂，而且疲勞斷裂中大多數(shù)是突然發(fā)生的，通常所承受的應(yīng)力也小于材料的屈服強(qiáng)度。因此，疲勞斷裂具有很大的危險(xiǎn)性。

材料的疲勞極限是材料機(jī)械性能中最敏感的性能之一。受各種內(nèi)因和外因的影響。例如工作時(shí)的負(fù)荷性質(zhì)、環(huán)境溫度和介質(zhì)；零件的幾何尺寸、表面加工的質(zhì)量及處理；材料的化學(xué)成分、內(nèi)部組織及缺陷等，都顯著地影響疲勞極限。為了提高機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度，除了根據(jù)強(qiáng)度要求正確選材外，合理地設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)形狀，避免應(yīng)力集中，提高零件的表面質(zhì)量，避免各種損傷，以及采用表面淬火、化學(xué)熱處理、噴丸處理等表面強(qiáng)化方法，都能不同程度地提高抗疲勞斷裂的能力。材料的斷裂韌性

金屬材料抵抗裂紋擴(kuò)展斷裂的韌性性能稱為斷裂韌性。斷裂韌性與其他韌性一樣，綜合地反映了材料的強(qiáng)度和塑性。1.鋼的分類

碳素鋼低碳鋼中碳鋼高碳鋼<0.25%0.25%-0.6%>0.6%按化學(xué)成分分類合金鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼<5%0.5%-10%>0.6二.鋼的熱處理鋼的熱處理：將鋼在固態(tài)下加熱到一定溫度，進(jìn)行必要的保溫，然后以不同的速度冷卻下來，從而改變鋼內(nèi)部組織，獲得所需要的性能的一種工藝。金屬材料經(jīng)過不同的熱處理可以獲得不同的金屬性能。熱處理可按如下分類熱處理普通熱處理表面熱處理表面淬火化學(xué)熱處理退火將鋼件加熱到一定溫度后保溫一定時(shí)間，隨之緩慢冷卻下來的一種工藝操作。目的在于：降低剛的硬度，提高鋼的塑性，改善加工性能，細(xì)化晶粒，改善組織，消除應(yīng)力，為以后熱處理做準(zhǔn)備。退火的方法：完全退火、球化退火和去應(yīng)力退火。去應(yīng)力退火將鋼加熱到500-650℃，保溫后隨爐緩慢冷卻至200-300℃出爐空冷。其目的是在加熱狀態(tài)下消除內(nèi)應(yīng)力。也稱低溫回火。正火將鋼加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上30-50℃，經(jīng)保溫一定時(shí)間后在空氣中冷卻的一種操作方法。低碳鋼正火可以細(xì)化晶粒，均勻組織，改善切削加工性能。中碳鋼正火可以提高強(qiáng)度和硬度。淬火將鋼加熱到臨界溫度以上30-50℃，經(jīng)保溫一定時(shí)間后在水或鹽水或油中快速冷卻，以獲得高硬度組織的一種熱處理工藝。淬火的關(guān)鍵是冷卻，冷卻效果直接決定鋼淬火的組織和性能?；鼗鸢汛慊鸷蟮匿撝匦录訜岬侥骋粶囟?，保溫一段時(shí)間后置于空氣或水中冷卻的工藝。目的在于：降低淬火鋼的脆性，消除或減少內(nèi)應(yīng)力，提高綜合機(jī)械性能，穩(wěn)定工作尺寸。表面熱處理表面熱處理包括表面淬火、滲碳等。其目的是提高表面耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，同時(shí)內(nèi)部仍有足夠的屈服強(qiáng)度和韌性。滲碳是向低碳鋼表面層滲入碳原子，使工件表面的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.7%-1.05%滲碳后進(jìn)行熱處理以提高硬度和耐磨度。1.車身常用金屬材料車身上常用的金屬材料有鋼材、輕金屬、其它有色金屬。

1.1車身用鋼材（1）熱軋鋼板：800°C以上狀態(tài)軋制，主要用于車身較厚件如車架和梁。

（2）冷軋鋼板：將熱軋鋼板酸洗后，在常溫狀態(tài)由軋機(jī)軋制。加工性好，表面美觀，用于車身構(gòu)件。

（3）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：硫、磷含量控制在0.04以下，強(qiáng)度、硬度低，塑性與韌性好，冷塑性、變形性和焊接性好，適合車身構(gòu)件沖壓成型。汽車車身常用材料（4）低合金高強(qiáng)度鋼

為汽車車身輕量化開拓新途徑

①高強(qiáng)度低合金鋼（HLSA）0.25％0.60%

在低碳鋼中加入磷來提高鋼的強(qiáng)度，具有低碳鋼類似的加工特性，提高抗拉強(qiáng)度。②高抗拉強(qiáng)度鋼（HHS）

增加了硅、錳和碳，提高了抗拉強(qiáng)度。用來制造與懸架裝置有關(guān)的構(gòu)件和車身。

HLSA和HHS適合采用氣體保護(hù)焊接，不能采用氧乙炔焊接法來焊接。汽車車身常用材料（5）絕緣鋼板

主要用于車身乘客室周圍構(gòu)件的加工與成型，用以隔絕來自外部的振動(dòng)、噪聲、溫度等對乘客的影響。

（6）表面處理鋼板加入鋅、鋁、錫等金屬或Zn-Gr、Zn-Mg、Zn-Al等合金。都用在汽車上易發(fā)生腐蝕的部位。如車門檻、車輪護(hù)罩、車身下護(hù)圍等。

（7）不銹鋼不銹鋼主要由鐵、鉻及含量不同的碳元素合金組成。強(qiáng)度質(zhì)量比高及非凡的抗腐蝕能力，決定它被廣泛用于機(jī)械加工及冷成形車身零件。如車身、車輪、防盜組。汽車車身常用材料2.輕金屬及合金在汽車上應(yīng)用鋁合金通過熱處理，使抗拉強(qiáng)度、硬度和耐腐蝕能力都很大提高，并且可塑性好。耐腐蝕、而且外觀好。直接用于車內(nèi)、外裝飾件。3.非金屬材料

(1)塑料特征：質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高；耐腐蝕性好；優(yōu)質(zhì)的絕緣性；成型性好。分類:熱固性塑料；熱塑性塑料塑料在車身應(yīng)用:輕量化、低成本；汽車車身常用材料

（2）橡膠特征：耐熱性；耐侯性；耐油性；緩沖、吸震性；電氣絕緣性；耐磨和耐彎折性。應(yīng)用：多用于減震和密封，如油封、O型圈、隔膜、密封條、防塵套、橡膠墊等。最大缺點(diǎn)：易老化。（3）汽車玻璃

①鋼化玻璃通過淬火使一般硅酸鹽玻璃變得堅(jiān)固。一般采用急冷“風(fēng)淬”處理。

②夾層玻璃利用透明粘結(jié)材料將兩片活動(dòng)多片玻璃粘結(jié)在一起。

應(yīng)用：轎車、載貨車和客車的前風(fēng)窗、側(cè)風(fēng)窗和后風(fēng)窗。特殊用途玻璃有機(jī)玻璃汽車車身常用材料（4）復(fù)合材料由兩種或多種性質(zhì)的原材料，可以是金屬與金屬，也可金屬與非金屬和非金屬與非金屬，通過適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ńM成新的固體材料。特點(diǎn)：比強(qiáng)度高、比模量大；化學(xué)穩(wěn)定性好；耐高溫性好；成型工藝簡單。應(yīng)用：儀表板；門護(hù)板、頂蓋、內(nèi)護(hù)板、地毯、座椅及行李架護(hù)板等。問題：汽車在陽光下曬，駕駛室內(nèi)很熱。

復(fù)合材料是未來汽車內(nèi)飾材料的主要發(fā)展方向。汽車車身常用材料內(nèi)容總結(jié)鈑金工的對象是用金屬板或各種型材通過鈑金加工工藝成不同形狀的金屬構(gòu)件，對金屬構(gòu)件的變形、腐蝕、損壞進(jìn)行處理。學(xué)習(xí)汽車鈑金必須熟悉汽車鈑金用的各種金屬材料及其機(jī)械性能。使用性能：反映金屬材料在使用過程中所表現(xiàn)的特性,如機(jī)械性能、物理性能和其他特性。他決定者金屬材料的應(yīng)用范圍、安全可靠性和零件的使用壽命。金屬材料抗擊比他更硬的物體壓