汽车车身制造工艺学(唐远志)-第2章车身材料.pdf

第2 章 车身材料 2 ．1 冲压工艺对材料的要求 汽车车身材料除了要保证足够的强度和刚性以满足车身的使用性能外，还要求满足冲 压、焊装和涂装三大工艺的要求，但重点要满足冲压工艺的要求，因为冲压工艺对材料的要 求较全面且较高。焊装工艺要求材料为低碳钢、容易焊接，涂装工艺要求材料表面平整。 实践表明，材料质量、板料力学性能、化学成分和金相组织等均会对冲压工艺性能产生 影响。冲压性能好的板料应是便于加工、容易得到高质量的冲压件，生产效率高，一次冲压 工序的极限变形程度和总极限变形程度大，模具磨损小等。 冲压件有两类：一类是形状复杂但受力不大的冲压件．如汽车驾驶室覆盖件和一些机器 的外壳，要求钢板有良好的冲压性能和表面质量，多采用冷轧深冲低碳薄钢板；另一类是形 状比较复杂而且受力较大的冲压件．例如汽车车架，要求钢板既有良好的冲压性能、又有一 定的强度，多选用冲压性能好的热轧低合金或碳素厚钢板。 冲压用材料的质量是冲压工艺中一个非常重要的因索．它影响冲压工艺过程设计、冲压 件的质量、产品的使用寿命和冲压件的成本，包括厚度尺寸公差、表面质量、深冲性能。 分析各种因素对工艺性能产生的影响可以趋利避害，由此根据零件形状复杂程度和受力 大小选择适应工艺性能的钢材。 2 ．1．1 材料厚度公差和表面质量 汽车冲压用钢板应具有以下两方面的基本质量要求。 (1) 严格的厚度尺寸公差 在板料的尺寸精度指标中．对冲压性能影响最大的是板料的厚度公差。板厚公差的大小 是板料轧制精度的主要指标，一定的冲压模具凸、凹模间隙适应一定的毛坯厚度。厚度超差 则影响产品质量。板料过薄则回弹难以控制，或出现“压不实”现象；板料过厚会拉伤制件 表面，缩短模具寿命，甚至损坏模具或设备。 (2) 良好的表面质量 轿车覆盖件不允许表面有影响其深冲性、涂装性和外观质量的表面缺陷，也不允许零件 成形后的表面出现滑移线。板料的表面质量也是影响冲压性的因素之一。一般对板料的表面 状况有如下要求。 ①表面不应有气泡、缩孔、划痕、麻点、裂纹、结疤、分层等缺陷，特别是轿车外部覆 盖件，否则在冲压过程中，缺陷部位可能因应力集中而破裂。 ②表面平整。如果板料表面翘曲不平，在剪切或冲压中容易因定位不稳而出现废品；在 冲裁过程中会因板料变形展开而损坏模具。拉深时可能使压料不均匀而影响材料的流向引起 开裂或起皱。 ③表面无锈。如果板料表面有锈，不仅对冲压不利，损伤模具，还会影响后续焊装涂装 工序的正常进行及质量。 2.1.2 板料力学性能 ． 影响板料冲压性能的主要因素是材料的力学性能(屈服极限σ 、屈强比σ ，／σ、厚向异 S S b 性系数R 、伸长率δ) 。 (1) 屈服极限σS 屈服极限σ小，材料容易屈服，则变形抗力小，产生相同变形所需变形力就小。屈服极 限小，当压缩变形时，因易于变形而不易起皱。对弯曲变形而言，弯曲变形后回弹小，即贴 模性和定形性好。 (2) 屈 强 比σ ／σ。 S b 屈强比对板料冲压成形性能有较大影响。屈强比小．说明σ。小、σ大，即容易产生塑 性变形而不易破裂，也就是说，有较大的变形区间。对压缩类变形中的拉深变形而言，屈强 比具有重大影响。当变形抗力小而强度高时，变形区的材料易于变形而不易起皱。传力区的 材料有较高强度而不易拉裂，有利于提高拉深变形的极限变形程度。 (3) 厚向异性系数R 用于拉深成形的材料还要求大的厚向异性系数。厚向异性系数 R1 时，宽度方向的变 形比厚度方向的变形容易，R 愈大，在拉深过程中越不容易产生变薄和破裂，拉深成形性能 越好。 (4) 伸长率δ 拉深试验中，试样拉断时的伸长率称总伸长率或简称伸长率，试样开始产生局部集中变 形(颈缩)时的伸长率称为均匀伸长率δ。δ表示板料产生均匀或稳定的塑性变形的能力。一 般情况下，板料的成形都是在板料均匀变形范围内进行的，即板料的拉深力大于或等于屈服 极限而小于或等于强度极限。因此，δ对于冲压成形性能有更直接、实际的意义。δ越高， 板料的冲压成形性能愈好。复杂曲面的车身覆盖件、拉延件要求板料具有较高的均匀伸长率 δ。 2 ．1．3 材料化学成分和金相组织 材料的化学成分与冲压性能有密切关系。 一般来说，钢中的碳、硅、硫的含量增加