第二章汽車生產用工程材料

1、第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料 鋼是以鐵和碳為基本組成元素的鐵碳合金。具有良好的使用性能和工藝性能。價格低廉，供應充足。 結構鋼主要用來制造汽車結構件( 如車身、底盤) 和汽車零件( 如齒輪、連桿、軸等) 。一、鋼一、鋼第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料 按其化學成分、力學性能和冶金質量等特點， 結構鋼又可分為碳素結構鋼、低合金高強度結構鋼、優(yōu)質碳素結構鋼和合金結構鋼等。第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料 在汽車生產中需要采購大量的鋼材，主要是指用于鍛造零件毛坯

2、或直接切削加工成零件的型材和用于沖壓加工所用的板材。二、型材、板材與供貨狀態(tài)二、型材、板材與供貨狀態(tài)第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料) 車身覆蓋件用冷軋薄鋼板() 深拉深用冷軋鋁鎮(zhèn)靜薄鋼板的技術要求。分類、代號。按表面質量分為3組:特別高級的精整表面 高級的精整表面 較高的精整表面 按拉深級別分為3級:用于沖制拉深最復雜的零件 ZF用于沖制拉深很復雜的零件 HF用于沖制拉深復雜的零件 F第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料鋼的牌號及

3、化學成分和性能。表面質量分為3組。組表面：正面( 表示質量好的一面) 不得有任何缺陷。反面允許有深度不大于厚度偏差1/4的輕微麻點和輕微劃痕。 組表面：正面允許有小于鋼板厚度公差1/2的輕微麻點、劃痕和軋輥壓痕。反面允許有厚度偏差范圍內不大于鋼板厚度最小范圍的下列缺陷：輕微 的麻點、劃痕和軋輥壓痕。組表面：正面允許有鋼板厚度公差1/2范圍內的輕微麻點、劃痕及軋輥壓痕。反面允許在厚度偏差范圍內但不得使鋼板厚度超出允許的最小范圍內的下列缺陷：輕微的麻點、劃痕和軋輥壓痕。第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料沖壓成型性能試驗方法及指標值。( ) 超深沖IF冷軋鋼板。 在超低碳鋼中

4、 加入足夠量的Ti和Nb，使鋼中的碳、 氮原子完全被固定成碳、 氮化合物Ti(C、N），Nb(C、N)，鋼中無間隙固溶原子存在，這種鋼即稱為“無間隙原子鋼”，簡稱IF鋼。IF鋼冷軋鋼板具有雜質元素(Si、Mn、P和S) 含量少、屈服點低、低屈強比、 塑性伸 長率大、硬化指數(shù)n值和厚向異性系數(shù)r值高等優(yōu)點，具有很優(yōu)異的深沖性能。第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料( ) 深拉深用的表面涂覆薄鋼板。為了提高汽車覆蓋件的抗腐蝕性能，開發(fā)了鍍鋅冷軋板和鍍鋁冷軋板。

5、這兩種表面涂覆鋼板的拉深性能更優(yōu)異，尤其適合于轎車車身覆蓋件的生產。第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料鍍鋅鋼板。汽車用鍍鋅鋼板有電鍍鋅鋼板和熱鍍鋅鋼板兩大類，其中電鍍鋅鋼板的拉深性能更好。電鍍鋅鋼板的牌號、化學成分與性能， 見表2-9和表2-10。第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料鍍熔化鋁鋼板。此類鋼板是在深拉深鋼板的表面鍍以薄層熔化鋁，從而提高鋼的耐腐蝕性和易涂覆性。目前國內采用的鍍鋁鋼板的牌號及種類見表2-11，表中JIS系日本國家標準。第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)

6、工程材料料第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料) 汽車大梁及其他中厚板沖壓件用鋼板制造汽車縱梁、橫梁用低合金熱軋鋼板：尺寸、外形。鋼板尺寸應符合GB/T32732005。厚度允許偏差應符合表2-14(GB/T7092006) 。第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料技術要求。鋼板的鋼的牌號、化學成分及機械性能和工藝性能應符合表2-15的規(guī)定。第一節(jié)第一節(jié) 汽車生產用常規(guī)工程材汽車生產用常規(guī)工程材料料第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料行車安全、節(jié)約能源與環(huán)境保護是當代汽車工業(yè)所面臨的三大重要課題。其中整車輕量化與零部件

7、塑料化是直接與節(jié)能、安全相關的最佳技術措施。實現(xiàn)汽車輕量化， 除了運用先進的設計方法，使其結構更合理與緊湊之外，更重要的是采用新型材料。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料一、塑料及其在汽車中的應用一、塑料及其在汽車中的應用塑料是以有機合成樹脂為主要成分(40%95%)，在一定的溫度和壓力下能模塑成具有一定尺寸和形狀的零件，并在常溫下保持該形狀的一類材料的總稱。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料有關塑料使用和加工成型的熱性能主要有以下幾項：( ) 線脹系數(shù)和成型收縮率。線脹系數(shù)溫度升高 1 時，每1cm長的塑料的伸長量。成型

8、收縮率塑料在熱模中成型，脫模冷卻后成為制品， 必然有收縮之自然現(xiàn)象， 即制品尺寸小于模腔尺寸，這就是成型收縮量， 以 mm/mm表示。成型收縮量乘以100%即為成型收縮率。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料( ) 比熱容。比熱容是1g塑料溫度升高1 所需的熱量。 塑料的比熱容通常是鋼材的35倍。() 導熱系數(shù). 指單位面積、單位厚度的塑料試樣， 溫差為1 時，在單位時間內所通過的,熱量，常用 W/(mK) 作單位。 塑料的導熱系數(shù)僅為鋼的 1%左右，所以是良好的隔熱材料。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料() 耐熱性。 塑

9、料的耐熱性是指溫度與變形之間的關系。可以用不同的方法測定其應變-溫度曲線來研究耐熱性。 最常用的方法有馬丁耐熱法、維卡耐熱法和熱變形溫度試驗法 3種。() 玻璃化溫度。通常將塑料高聚物的容積 - 溫度或形變-溫度曲線中的突變點表示為玻璃化溫度Tg。在Tg的前后，塑料的許多性能如形變、比熱容、硬度、密度、折光率等均有突然性變化。當塑料的溫度降至Tg時，就成為玻璃態(tài)固體。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料( ) 熔體流動速率( 亦稱熔融指數(shù)) 。熔體流動速率MI是熱塑性塑料在一定溫度和壓力下，熔體在10min內通過標準毛細管的質量值，以g/10min表示。MI值

10、越大，該塑料在熔融時的流動性越好， 反之亦然。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料采用成型加工才能將液態(tài)或固態(tài)的塑料制成形狀一定、規(guī)格不同、性能各異的塑料制品。最常用的塑料成型加工方法有擠出、注塑、壓延、吹塑擠出、注塑、壓延、吹塑4種。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料) 擠出成型熱塑性塑料混料后，在擠出機料筒中受到外熱及機械剪應力、摩擦熱的作用而塑化熔融，再在螺桿的推進下，熔融的物料通過濾板進入有不同型孔的擠出口 模， 而制得連續(xù)長度的各種異型材( 板、棒、管、膜等) ，這種塑料成型方法稱為擠出成型法。擠出成型屬于塑料一次

11、加工，主要生產量大面廣的各類型材。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料) 注塑成型注塑成型也稱注射成型， 塑料顆粒在注塑機料筒內塑化熔融成流動狀態(tài)后，以很高的壓力和較快的速度通過狹小的噴嘴注射到閉合的溫度較低的模具中， 經過一定時間的保壓與冷卻定型， 開啟模具即可獲得塑料制品。這種成型方法即為注塑成型。注塑成型所用的注射模如圖2-1所示，這類模具一般由以下8個部分組成。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料成型零部件澆注系統(tǒng)推出機構排氣系統(tǒng)合模導向機構側向分型的抽芯機構加熱和冷卻系統(tǒng)支撐零部件第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽

12、車輕量化、塑料化及新型材料新型材料第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料) 壓延成型壓延成型是采用輥筒進行連續(xù)壓延( 類似軋制) 將塑料成型為片材的加工方法。通過多個輥筒進行多道次熱壓延，將經混料與塑化的物料壓延成不同厚度的片材或薄膜。經過壓延輥出來的薄膜， 再經過壓花輥就可得到帶花紋的薄膜。若將布料和薄膜分別導入壓延輥經過熱壓，就可得到人造革制品。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料) 吹塑成型吹塑成型實際上是擠出成型和注塑成型再加上壓縮空氣的吹脹而成型的，它包括吹塑薄膜與中空成型兩種。其中，在擠出機前端裝設吹塑口模，把擠出的

13、熔融薄管坯用壓縮空氣自由地吹脹成薄膜管，冷卻后再折疊卷繞成雙層單膜的吹塑成型。亦稱為擠出吹塑法，用擠出機或注塑機先成型熔融的型坯( 拉管) ，再將型坯放入模具中，合模后用壓縮空氣吹脹使其貼緊模腔而冷卻定型，這樣吹塑中空制品( 如瓶) 的成型工藝，亦稱中空成型。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料汽車主要塑料制品的分類 (1) 汽車軟內飾制品。 (2) 工程塑料注塑硬質汽車塑料制品。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料二、高強度鋼板二、高強度鋼板汽車用高強度鋼板的定義，汽車用高強度鋼板的定義， 分類與應用實例分類與應用實例關于高

14、強度鋼板的定義、界定與分類，在國際上尚有不同的提法。如日本將b 340Mpa的冷軋鋼板和b 490Mpa的熱軋鋼板稱為高強度鋼板(HSS) ；而德國則將 s 300Mpa的冷軋鋼板稱為高強度鋼板( HSS) ；將300Mpa s 600Mpa者稱為超高強度鋼板。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料) 高強度鋼板的分類與應用實例目前應用于汽車車身制件的高強度鋼板主要有以下幾類：雙相鋼雙相鋼。其主要組織成分為鐵素體、 馬氏體、 奧氏體，其中馬氏體含量在5% 20%之間。其化學成分主要是碳和錳，也可有適量的鉻、鉬及CrMo，此類鋼板具有較低的屈強比、高硬化指數(shù)和高烘

15、烤硬化性能。 一般用于制造要求有較高強度和較高抗碰撞吸收性能且成型要求嚴格的零件，如車輪輪轂、保險杠、懸架系統(tǒng)件和加強板類件。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料相變誘導塑相鋼相變誘導塑相鋼TRIP。其主要組織成分是鐵素體、貝氏體和殘留奧氏體，主要化學成分是碳、硅、錳。 TRIP板最大優(yōu)點是兼具高強度和高延伸性能，故可沖壓成形較復雜的零件；它還具有高碰撞吸能性能，能在車身遭到碰撞時通過自身形變來吸收能量而不向外傳遞，常用于制作保險杠和底盤類件。此外，它還具有優(yōu)異的高速力學性能和抗疲勞性能， 故可制作結構件及其加強件以及深拉深件， 如機油盤、車門、罩殼等。第二節(jié)

16、第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料復相鋼復相鋼CP。其主要組織成分為細微鐵素體和高比例的硬相。此類鋼的屈服強度 s為8001000MPa，并具有較高的吸收碰撞能性能和吸收擴孔性能，特別適于制作車門、防撞桿等零件。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料烘烤硬化鋼烘烤硬化鋼BH。其具有一定的高溫硬化性能，在烘烤之前 s 低，便于沖壓成型。在白車身涂裝時經過烘烤，鋼板便產生硬化，從而提高了車身的強度和剛度。馬氏體鋼馬氏體鋼。其主要組織成分是通過將高溫的奧氏體組織快速淬火，轉變?yōu)榘鍡l狀馬氏體。該類鋼強度高，但成型性能差。主要用于成型性要求較

17、低的車身零件來替代管狀件。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料常見高強度鋼板的命名法、牌號及特征值常見高強度鋼板的命名法、牌號及特征值主要介紹我國寶鋼公司及日 本產的高強度鋼板。上海寶鋼公司產品的命名法及其技術性能。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料日本生產的汽車用高強度鋼板。日本生產的熱軋和冷軋鋼板的系列產品的規(guī)格和特征值分別見表2-19和表2-20。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及

18、汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料超高強度鋼板沖壓件的熱成型工藝 ) 間接熱成型工藝 ) 直接熱成型工藝第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料三、激光拼焊板三、激光拼焊板激光拼焊板是指將不同厚度、不同成分、不同力學性能、不同輪廓形狀及不同表面涂鍍的多片母材板用激光拼焊在一起制成沖壓成型前的整塊板坯。通常將生產激光拼焊板和用激光拼焊板制造車身沖壓件的技術合

19、稱為激光拼焊板技術。采用該項新技術能顯著降低車身質量，減少油耗與排污，提高構件的強度與抗撞性，還可簡化制造工藝、優(yōu)化用材、降低生產成本。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料有關激光拼焊板成型中的質量問題及對策有關激光拼焊板成型中的質量問題及對策( ) 優(yōu)化具體沖壓成型件所用激光拼焊板的焊縫位置與方向， 以增強整體板料塑性變形的協(xié)調性。() 針對不等厚激光拼焊板成型時薄側母材一方易發(fā)生起皺和焊縫移動的問題，采用“ 階梯形壓邊圈” 或“ 階梯形壓邊圈 焊縫夾緊柱” 兩種控制焊縫移動的措施，來抑制薄側母材的起皺和破裂趨勢。( ) 采用變壓邊力和增設優(yōu)化拉深筋相結合的方法，如 采用 帶液氮 彈簧的 壓邊圈以增大壓邊力；在難成型部位處調整壓料面設計并添加 優(yōu)化的 拉深筋，便可防止起皺和局部拉裂。第二節(jié)第二節(jié) 汽車輕量化、塑料化及汽車輕量化、塑料化及新型材料新型材料四、鋁合金四、鋁合金汽車用鋁合金的品種 鑄造鋁合金鑄造鋁合金 變形鋁合金變形鋁合金 鋁合金密度小，其密度約為鋼鐵1/3，但其比強度和比剛度高，其成型性能及切削性能良好，并具有良好的抗腐蝕性。因此，鋁合金成為汽車輕量化