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1、北京市汽车工业高级技工学校教案首页授课名称汽车钣金课程名称1、 车身材料2、 车身新材料之铝材料授课时数12h教材来源车身修复技术教学重点掌握车身材料的应用及特点教学难点分析掌握车身材料的性能教学目标 认知目标： 车身结构 思维技能： 常用材料特点 动作技能： 熟练拆装 职业技能目标：能判断、识别各种材料及性能 教学组织授课方法集中授课、分组实习教学媒体多媒体、裸车身评价检查方式现场考核审核签字日期北京市汽车工业高级技工学校教案阶段及其时间分配教学内容组织方法设计意图资讯（情景导入）伊兰特与奥迪A8车身材料一样吗？新课内容简介新课开始（学习性的工作任务特有的环节）一、掌握车身各部位使用材料及规
2、格、常用材料的特点。1、汽车车身材料的分类现代汽车制造技术的飞速发展，汽车制造企业在车身生产中开始逐步使用新材料。在众多采用新材料的车辆中，有些是采用了合金钢、高强度钢和超高强度钢作为车身材料，还有些车身局部或整体采用了铝质板材，这些都将给维修工作带来新的难题。修复这些采用特殊钢质板材或铝质板材的事故车时，维修技师应在接受过相关培训的基础上，采用正确的修复工艺对车辆进行修复，只有这样才能保证特殊材料车身的修复质量。金属：汽车工业中应用最广泛的材料；非金属材料：主要保险杠、挡泥板、倒车镜、门窗和车内饰等元件；复合材料：指由两种或两种以上物理和化学性能不同的物质，一般综合了各组分材料的优良性能。在
3、现代汽车中，车身材料占全车材料的很大部分。为了提高汽车行驶的经济性，减轻汽车重量是世界各大车厂的目标，近年来汽车上越来越多使用了铝或塑料等非钢铁材料做车身部件，例如奥迪A2全铝制车身，日产SUV“奇骏”用塑料做前翼子板，更多的乘用车保险杠用塑料制成。在日益广泛使用非钢铁材料做车身部件的形势下，高度依赖汽车制造业的钢铁企业将面临直接的威胁。因此，研制和发展轻质、高强度的汽车钢板成为多年来钢铁企业的一个热点。 2、金属材料的性能现代汽车制造技术的飞速发展，汽车制造企业在车身生产中开始逐步使用新材料。在众多采用新材料的车辆中，有些是采用了合金钢、高强度钢和超高强度钢作为车身材料，还有些车身局部或整体
4、采用了铝质板材，这些都将给维修工作带来新的难题。修复这些采用特殊钢质板材或铝质板材的事故车时，维修技师应在接受过相关培训的基础上，采用正确的修复工艺对车辆进行修复，只有这样才能保证特殊材料车身的修复质量。使用性能：指各个零件或构件在正常工作时金属材料应具备的性能，它决定了金属材料的应用范围、使用的可靠性和寿命。包括力学性能、物理性能、化学性能。工艺性能：指金属材料在冷、热加工过程中应具备的性能，它决定了金属材料的加工方法。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。镀锌薄钢板广泛应用在汽车上，这是因为它有良好的抗腐蚀能力。从20世纪70年代开始轿车车身钢板采用镀锌薄钢板，装配时
5、镀锌面置于汽车内侧，提高车身耐蚀性能，非镀锌面置于汽车外侧，喷涂油漆。随着汽车对耐腐蚀性能的要求不断提高，镀锌钢板不断增加镀锌层重量，还出现了双层镀锌钢板。 因此20世纪70年代末又出现一种采用热浸镀锌工艺生产的镀锌钢板，称为热镀锌钢板目前轿车已经广泛使用镀锌钢板，采用的镀锌钢板厚度从0.5至3.0毫米，其中车身复盖件多用0.6至0.8毫米的镀锌钢板。德国奥迪轿车的车身部件绝大部分采用镀锌钢板（部分用铝合金板），美国别克轿车采用的钢板80%以上是双面热镀锌钢板，上海帕萨特车身的外复盖件采用电镀锌工艺，内复盖件内部采用热镀锌工艺，可以使车身防锈蚀保质期长达11年3、汽车车身常用金属材料汽车车身零
6、件一般由钢板冲压而成，根据强度和刚度需要设计成不同形状的断面。汽车车身零件一般由钢板冲压而成，根据强度和刚度需要设计成不同形状的断面大量采用加强筋或加强件 不同的部位采用不同厚度的钢板。a) 普通低碳钢板低碳钢板具有很好的塑性加工性能，强度和刚度也能满足汽车车身的要求，同时能满足车身拼焊的要求，因此在汽车车身上应用很广。为了满足汽车制造业追求轻量化的要求，钢铁企业推出高强度汽车钢材系列钢板。这种高强度钢板是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到的，抗拉强度得到大幅增强。利用高强度特性，可以在厚度减薄的情况下依然保持汽车车身的机械性能要求，从而减轻了汽车重量。低碳钢板减轻了汽车重量。例如BH钢板是在
7、低强度的条件下，经过冲压成形之后，进行烤漆加工热处理，以提高其抗拉强度。对比之下，以往生产的强度在440MPa的钢板，在采用这种加工技术以后强度可增加到500MPa。原来用厚度1毫米钢板做侧面板，用高强度钢板只需厚度0.8毫米。采用高强度钢板还可以有效地提高汽车车身的抗冲击性能，防止在行驶中由于路面的砂石飞溅碰撞产生凹痕，延长了汽车的使用寿命。b) 高强度钢板高强度钢板是在低碳钢内加入适当的微量元素，经各种处理轧制而成，其抗拉强度高达550N/mm2，是普通低碳钢板的23倍，深拉延性能极好，可轧制成很薄的钢板，是车身轻量化的重要材料。IF（高强度无间隙原子）钢板：晶格无间隙，铁素体的中间晶格内
8、无碳原子和氮原子，碳和氮的含量极低。成型能力高，可焊性好。主要用于轿车外板、车门等形状复杂的冲压件。c) 车用高强度钢板车用高强度钢板应具有高强度和延塑性好的特点。目前高强度钢有BH钢（烤漆硬化钢板）、双相DP钢、相变诱导塑性钢（TRIP）、微合金M钢、高强度无间隙固熔IF钢等。它们一般用于需高强度、高抗碰撞吸收能、成形要求严格的零件，例如轮圈、加强构件、保险杠、防撞杠，随着性能及成型技术的进步，高强度钢板被用于汽车的内外板件，例如车顶板、车门内外板、发动机舱盖、行李舱盖等上。现在许多中高档轿车都采用高强度钢板。烘烤硬化冷轧（BH）钢板：经过冲压、拉延变形及烤漆高温时效处理，屈服强度得以提高。
9、这种简称为BH钢板的烘烤硬化钢板既薄又有足够的强度，是车身外板轻量化设计首选材料之一； 冷轧双相（DP）钢板：具有屈服、屈强比低和加工硬化高、兼备高强度及高塑性的特点，如经烤漆后其强度可进一步提高。适用于形状复杂且要求强度高的车身零件。主要用于要求拉伸性能好的承力零部件，如车门加强板、保险杠等；高张力钢：具有550以上的屈服强度和620以上的抗拉强度，具有优异的韧性、高速延性断裂停止特性及焊接性。 相变诱导塑性（TRIP）钢 ：通过热轧变形热处理或冷轧+ 热处理，具有高的屈服强度和抗拉强度，延展性强，冲压成形能力高。特别适用于一些形状复杂而强度要求高的冲压零件。 轻量化迭层钢板 ：在两层超薄钢
10、板之间压入塑料的复合材料，表层钢板厚度为0.20.3mm，塑料层的厚度占总厚度的2565。与具有同样刚度的单层钢板相比，质量只有57。隔热防振性能良好，主要用于发动机罩、行李箱盖、车身底板等部件。 高强度钢板经过发达国家20多年的开发与生产，大都巳有标准化和常规生产的系列产品，并广泛用于许多汽车的构件制作中。日本汽车高强度钢板的平均使用率在1993年为25，2000年为36。美国钢铁协会AISI组织世界13家钢铁公司研究开发“超轻车身研究”（ULSAB），于1998年3月在美国密执安展出了高强度钢车身，车身使用的高强度钢大约为86，其平均重量比普通钢结构车身减轻了25，这对汽车制造厂家很有吸引
11、力。近年流行一种“拼焊”技术，就是将不同厚度和不同性能的钢板剪裁后拼焊起来的一种钢板，这种拼焊钢板可以冲压加工。采用拼焊钢板可以按照汽车的不同部位对应于不同的板材，更好地发挥其作用，例如在负荷大的地方采用较厚的高强度钢板，而在其他部位则使用较薄的高强度钢板。拼焊钢板的应用，简化了生产工艺、改善了构件性能和减轻了重量。汽车构件上采用 “拼焊”的部件常有侧面框架、车门内板、车身底板、侧面横档、档风玻璃窗框、中立柱等。因此，对高强度钢板的焊接也有高要求。d) 镀锌钢板涂装是汽车制造过程中的重要工序，包括镀锌钢板。目前中高档轿车白车身一般使用镀锌板，镀锌板能够保证汽车车身使用10年不会腐锈。但是钢厂生
12、产的汽车钢板在轧制过程中的表面粗糙度和清洁度将直接影响到镀锌的锌层附着力。钢板的板厚精度控制也将影响现代化汽车生产线的工作准确性，因为现代化的汽车生产线是用机器人点焊，板厚误差大将导致虚焊。所以，现代化的汽车制造对钢板的要求是十分严格的，例如对宽1.5米长3000米的厚0.8毫米钢板，厚度公差不能超出20微米。 二、 车身新材料1、铝合金 ：与汽车钢板相比，铝合金具有密度小（2.7g/cm3）、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生等优点，技术成熟。德国大众公司的新型奥迪A2型轿车，由于采用了全铝车身骨架和外板结构，使其总质量减少了135kg，比传统钢材料车身减轻了43，使平均油耗降
13、至每百公里3升的水平。全新奥迪A8通过使用性能更好的大型铝铸件和液压成型部件，车身零件数量从50个减至29个，车身框架完全闭合。这种结构不仅使车身的扭转刚度提高了60%，还比同类车型的钢制车身车重减少50%。近年来，汽车制造企业在汽车的结构设计、制造技术、材料选用等方面进行了大量的研究工作，希望能够研发出安全可靠、节能环保的新型汽车。 用于汽车车身板材的铝合金主要有Al-Cu-Mg（2000系），Al-Mg（5000系）和Al-Mg-Si（6000系）3种。6000系合金铝由于其可塑性好、强度高，成为许多汽车生产商的首选新型车身材料。如欧洲的汽车生产商一般会使用成型性能较好的6016合金铝作为
14、主要的车身板材；而美国的汽车生产商则使用具有足够强度的6111合金铝作为车身的主要板材。对于车身的不同部位、不同构件，所使用铝材的合金成分、种类和热处理工艺也并不相同。如车辆的保险杠骨架、加强梁或侧防撞梁等，所使用的铝材都应具有足够的强度和韧度，在发生碰撞时要有良好的吸能特性（比钢板增加50%左右）；车辆传动系使用铝质构件，不但具有足够的强度和韧度，同时还具备良好的导热能力。汽车使用铝材确实取得了良好的社会效益和经济效益。汽车使用铝材也存在一些不足。在生产铝质车身的汽车时，焊接铝质车身比焊接传统钢质车身能耗增加60%。而且一旦发生交通事故，铝质车身的维修费用较高。由于铝材的溶点较低、可修复性差
15、，维修技师需要使用专用铝车身修复工具及特殊的工艺方法进行修复。铝质车身修复应具备的条件3、 区别于传统钢质车身修复用于汽车车身板材的铝合金主要有Al-Cu-Mg（2000系），Al-Mg（5000系）和Al-Mg-Si（6000系）3种。6000系合金铝由于其可塑性好、强度高，成为许多汽车生产商的首选新型车身材料。如欧洲的汽车生产商一般会使用成型性能较好的6016合金铝作为主要的车身板材；而美国的汽车生产商则使用具有足够强度的6111合金铝作为车身的主要板材。对于车身的不同部位、不同构件，所使用铝材的合金成分、种类和热处理工艺也并不相同。如车辆的保险杠骨架、加强梁或侧防撞梁等，所使用的铝材都应具有足够的强度和韧度，在发生碰撞时要有良好的吸能特性（比钢板增加50%左右）；车辆传动系使用铝质构件，不但具有足够的强度和韧度，同时还具备良好的导热能力。汽车使用铝材确实取得了良好的社会效益和经济效益。汽车使用铝材也存在一些不足。在生产铝质车身的汽车时，焊接铝质车身比焊接传统钢质车身能耗增加60%。而且一旦发生交通事故，铝质车身的维修费用较高。由于铝材的溶点较低、可修复性差，维修技师需要使用专用铝车身修复工具及特殊的工艺方法进行修
