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不同的车身材料,采用的修复方法也不同,所发生的修理费用就会存在差异。因此,作为事故车辆定损人员应该熟悉车身的构成材料及性能。
汽车车身所用材料有金属材料和非金属材料两类,且以薄板和型材为主。金属材料是车身的基本钣金材料,如铁板、铝板;非金属材料在现代汽车车身上的使用越来越广,如塑料、橡胶、玻璃钢等。
(一)车身常用的金属材料
1. 金属材料的性能
金属材料的性能包括两个方面:使用性能和工艺性能,使用性能又影响到工艺性能。使用性能反映了金属材料在使用过程中表现出来的特性,决定了金属材料的应用范围、安全可靠性和使用寿命,包括了力学、物理和化学3个方面的特性。工艺性能反映了金属材料在加工制造过程中的各种特性,包括铸造性能、锻压性能、焊接性能和切削加工性能,它决定了金属材料加工制造及修复的难易程度。
(1)金属材料的物理性能。金属材料的物理性能主要有密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性和耐磨性。对于车身材料,影响较大的是密度、熔点、热膨胀性和耐磨性。材料的密度影响到了车身的刚性和强度,其他特性影响着车身的修复工艺。
(2)金属材料的力学性能。金属材料的力学性能是指金属材料抵抗不同性质载荷作用的能力。包括强度、硬度、塑性、弹性、韧性和抗疲劳强度等性能指标。
①强度。强度表示金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。有抗拉、抗剪、抗压、抗扭和抗弯曲强度。强度越高,抗变形和破坏的能力越强。
②硬度。硬度是金属材料抵抗更硬的物体压入其表面的能力。硬度表示方法有布氏硬度(HBS或HBW)、洛氏硬度(HR)、维氏硬度(HV)和显微硬度(HM)4种。车身材料多用布氏硬度和洛氏硬度表示,硬度高,耐磨性好。
③弹性。金属材料在外力作用下发生不同程度的变形,撤去外力后,金属会全部或部分恢复原来形状。这种恢复原来形状的性能,叫弹性;这种变形叫弹性变形。
④塑性。金属材料在较大的外力作用下产生永久变形而不发生破坏的性能,叫塑性。撤去外力后,金属也不会恢复原来形状,这种变形叫塑性变形。车身一般都是利用金属材料的塑性冲压成型,这说明车身材料的塑性较好。因此,碰撞事故发生后,车身的变形会比较大。塑性好的金属材料同样具有较好的延展性,金属材料的塑性也为车身钣金件的修复提供了极大的空间。
⑤冲击韧性。金属材料抵抗冲击载荷的能力叫冲击韧性。车辆发生碰撞的瞬间,会形成较大的冲击载荷,速度快,应力及变形分布不均匀,极易造成金属材料的破坏。
⑥疲劳强度。金属材料在无数次重复交变载荷作用下,不至于引起断裂的最大应力,叫疲劳强度。疲劳破坏形成的断面有两个明显的区域,即扩展区和断裂区。碰撞事故是不会造成疲劳破坏的,因此,冲击载荷造成的破坏没有扩展区和断裂区之分。
(3)金属材料的化学性能反映了金属材料抵抗各种化学侵蚀的能力。如耐酸性、耐碱性、抗氧化性。金属材料的化学性能尤其对车身的寿命有较大的影响。
(4)金属材料的物理性能和化学性能决定了其工艺性能,不同的工艺性能对金属材料的修理工艺提出了不同的要求,这涉及到维修费用的认定,查勘车身损失时应予以注意。
2. 金属热加工知识
在车身钣金件的制造和修复工艺中,会经常用到金属热加工工艺。但对金属材料进行热加工后,会引起金属内部组织及性能的改变。下面简单介绍一些金属热加工知识:
(1)退火和正火。退火和正火的目的是:软化零件,便于切削加工;消除残余内应力,防止零件出现变形和裂纹;细化晶粒,改善组织,提高零件的机械性能;为最终热处理做准备。
方法是将材料加热到某一温度范围后,保温一定的时间,然后缓慢冷却到室温。不同的是正火冷却速度稍快,金相组织比退火要细,硬度和强度稍高。
(2)淬火。将金属加热到一定温度后,保温一定时间,然后在水或油中急冷的方法叫淬火。
目的是提高工件的硬度和耐磨性。在汽车修复中极少采用。
(3)回火。将淬火后的工件加热到一定温度后保温,然后在空气或油中冷却的方法叫回火。
目的是消除淬火产生的应力和脆性,改善零件的力学性能。淬火和随后的高温回火合称调质处理,调质处理是为了获得较高的硬度、强度和较好的冲击韧性。
在车身的修复作业中,经常用到氧乙炔焊对车身钣金件进行加工整形,因此破坏了原来的金相组织,所以整形结束后,要作相应的防锈处理。
3. 车身常用的金属材料
金属材料可以分为两大类。黑色金属:铸铁和钢;有色金属:除钢铁以外的其他金属,如铜、铝等。在汽车上应用最多的是钢铁材料,其次是铝合金和铜合金。现代汽车上铝合金的应用呈上升趋势,除发动机缸体、缸盖外,现代汽车为了降低自重,很多总成也采用了铝合金材料,如有些轿车的车身采用了高强度铝合金制造。
(1)钢的分类。钢材有碳素钢和合金钢两类。
①碳的质量分数低于2.11%的铁碳合金称为碳素钢,简称为碳钢。碳素钢按含碳量的多少,分为低碳钢(碳的质量分数在0.25%以下)、中碳钢(碳的质量分数在0.25%~0.60%)、高碳钢(碳的质量分数大于0.60%);按钢的质量分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢;按用途分为碳素结构钢和碳素工具钢。
②在碳钢中特意加入一种或几种合金元素,以提高钢的力学性能或获得某些特殊的物理性能,这种钢叫做合金钢。合金钢按主要用途分,有合金结构钢、合金工具钢和特殊钢(不锈钢、耐热钢、耐磨钢等)。按合金元素的含量分,有低合金钢(合金元素总量不超过5%)、中合金钢(合金元素总量在5%~10%之间)、高合金钢(合金元素总量大于10%)。
(2)钢板。镀膜薄钢板俗称白铁皮,是车身面板常用的材料,它是在冷或热轧薄钢板上镀一层有色金属膜(锌、锡、铅)而成。
镀膜薄钢板的防腐效果较好,表面美观,轿车车身通常采用0.8~1.0mm厚度的单、双面电镀或热镀锌钢板。
(3)有色金属及其合金。有色金属具有钢铁所不及的特殊的物理、化学和机械性能,是现代汽车工业中不可缺少的重要材料。
①铝及铝合金。铝的化学性质比较活泼,和氧的亲和力较强,暴露于空气中时,表面极易形成一层氧化膜,能保护氧化膜下的金属不再继续氧化,所以铝对大气的耐腐蚀性很强。
在纯铝中加入镁、锰、硅、铜、锌等合金元素而成的铝合金,其强度可以得到显著的提高,在汽车及车身上得到越来越广泛的应用。
②铜及铜合金。铜及铜合金具有良好的导电性、导热性及耐腐蚀性,广泛应用于电缆、散热器、冷凝器、蒸发箱等的材料。
(二)车身用非金属材料
随着材料工业的迅速发展和新型材料的不断开发,非金属材料在汽车上的应用越来越广泛。
尤其是在车身方面,不仅是一些装饰件和受力较小的零件使用非金属材料,甚至有些汽车公司已经将非金属材料用于整个车身的制造。
1. 塑料
塑料是一种高分子有机化合物,它具有质量轻、吸水率小;化学稳定性好,对酸、碱、盐和有机溶剂有较好的抗腐蚀性;比强度(强度与密度的比值)高;绝缘性能好;优良的耐磨、减摩性能和自润性能;优良的吸震性和消声性。缺点是:强度、硬度比金属材料低,耐热性、导热性差,易老化。
车身及附件多采用聚碳酸酯,它具有良好的透光能力,收缩率、吸水率低,耐热、耐寒性好,绝缘性能好,耐化学腐蚀及尺寸稳定性好。耐冲击性能是塑料中最好的一种,常用来制造汽车上的整体外壳、仪表板、附加板、翼子板、保险杠等。
聚氨酯泡沫塑料和聚氯乙烯泡沫塑料具有相对密度小、导热系数低等特点。聚氨酯泡沫塑料还具有隔热防振的特性,常用在汽车上需隔热、隔音、防振的地方,如驾驶室顶盖内饰板等。聚氯乙烯泡沫塑料常用作地毯、密封条、垫条等。
2. 橡胶
车身上多采用橡胶作门窗密封条,悬挂装置的各种橡胶衬套等。
3. 复合材料
复合材料是多相材料。凡是两种或两种以上不同化学性质或不同组织结构的材料,用微观或宏观的形式组合而成的材料,均称作复合材料。复合材料在性能上具有取长补短并保持各自最佳特性,从而获得优良的综合性能。
在汽车车身方面主要采用玻璃纤维增强的复合材料。像玻璃纤维增强塑料或玻璃钢(FRP),用作车身及部分结构件。但这类构件遭受碰撞破坏后不易修复。
4. 粘结剂
粘结剂即粘结密封剂,用来组装连接、填隙密封,还可以代替铆焊,以减轻汽车的质量、降低消耗,提高汽车和车身的耐用性和可靠性,粘结密封是车身修理中一种不可缺少的工艺。
用于车身的粘结密封剂有合成橡胶型、合成树脂型和混合型,现在市场上销售的成型密封剂有:点焊密封剂,点焊前涂敷在接缝处,起到防尘防水的作用;焊缝胶,点焊后使用,对焊缝进行密封;折边粘接剂,用于发动机罩、车门和行李厢盖折边的粘接密封,可起到防水防锈的作用;风窗玻璃粘接剂,将风窗玻璃直接粘接在窗框上,有些车型是采用风窗玻璃胶条固定风窗玻璃;密封胶条粘接剂,用来粘接车门、发动机罩和行李厢盖等的密封胶条;内饰件粘接剂,用于粘接汽车的顶盖衬里、仪表板等内饰件。