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1、汽車車身知識介紹參與的小組成員有:白戰(zhàn)兵、李軍超、羅奎、張中開、徐濤、魯磊、董松鋒、童治武、萬鋒、王川、張孟孟、黃傳奇、秦基偉。組長:白戰(zhàn)兵、李軍超汽車車身及材料的發(fā)展史汽車從誕生之日起一直處于加工、制造業(yè)中比較前沿的領(lǐng)域,很多新技術(shù)、新材料首先應(yīng)用于汽車工業(yè)。很多汽車愛好者對各種新型發(fā)動機技術(shù)、電子控制技術(shù)和懸掛技術(shù)如數(shù)家珍,但對車身技術(shù)了解相對較少。車身是汽車構(gòu)成中的最重要部件,作為承載汽車上的所有組件的結(jié)構(gòu)件而存在,做個簡單的比方,車身就如同人的骨骼,而發(fā)動機、變速箱、轉(zhuǎn)向機、車橋、懸掛如同臟器、肌腱一般附著在骨骼上。如今的人們對汽車的安全性要求甚高,而這與車身材料息息
2、相關(guān),但目前很多人都對車身材料不了解,甚至存在誤區(qū),這里我將與各位簡單探討一下當(dāng)今車身材料的現(xiàn)狀與發(fā)展。最早的車身設(shè)計源自于廂式馬車汽車誕生之初,車身結(jié)構(gòu)是在馬車的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,主要分為底盤和車廂兩部分,也就是今天所說的非承載式車身。這種車身結(jié)構(gòu)簡單,承載能力好,如今依然廣泛應(yīng)用于載重汽車。但是非承載式車身的扭轉(zhuǎn)剛度差、自重大、重心高等缺點限制了其在轎車領(lǐng)域的應(yīng)用。因此工程師們開發(fā)出了承載式車身,將底盤與車廂一體化,由此車身成為了一個有機的整體。這一重要技術(shù)誕生改變了如今車身技術(shù)的格局,也推進車身材料的快速進步。鋼制車身鋼一直是制造車身的主要材料,從鐵器時代開始,人類應(yīng)用
3、鐵這種黑色金屬已經(jīng)有近3000年的歷史了,可以說鐵是人類最熟悉的金屬材料。直到工業(yè)革命,隨著冶金技術(shù)的進步,鐵合金中碳含量較低的一類:“鋼”開始大量應(yīng)用。由于碳含量低,鋼要比鐵具有更好的韌性,不容易折斷且易于加工。早期的汽車使用的正是低碳鋼,鍛造成形的厚鋼板構(gòu)成了底盤大梁,較薄的鋼板沖壓成了車廂。這種制造方法一直延續(xù)到承載式車身誕生。承載式車身結(jié)合了大梁和車廂承載式車身的制造中主要使用沖壓成型,一種通過擠壓使平整的鋼板在模具中成形的冷加工工藝。由于采用壓力成形法,所以沖壓加工的材料存在一種矛盾 —強度高的材料塑性差,不容易成型。而強度低的材料容易成形,但成形后的零件強度偏低。
4、此外,上世紀(jì)90年代受到碳排放政策限制,汽車輕量化備受重視,在這方面新材料汽車優(yōu)勢明顯。面對競爭壓力,鋼鐵企業(yè)開始了超輕鋼制汽車車身UISAB(UltraLightSteelAutoBody)項目,旨在開發(fā)出一種重量輕、易于加工又具備高強度的鋼材。新型車用結(jié)構(gòu)鋼鋼鐵企企業(yè)的研究思路是通過多晶相復(fù)合兼顧強度和延展性。鋼材中一般存在不同的晶相,這些晶相是金屬晶體冶煉成形時產(chǎn)生的。這里介紹兩種晶體類型,馬氏體和鐵素體。其中馬氏體堅硬,一般高溫冶煉后淬火時由奧氏體轉(zhuǎn)化而成、而鐵素體則比較柔軟。車身就脫胎于這些鋼卷新型結(jié)構(gòu)鋼能夠同時具備馬氏體與鐵素體兩種晶相,這種鋼名為DP(雙相)鋼。
5、這種鋼的晶相結(jié)構(gòu)是在鐵素體基體上存在眾多馬氏體小島,沖壓加工時鐵素體具有良好的延展性而馬氏體則保證了結(jié)構(gòu)強度,另外鐵素體在沖壓中發(fā)生滑動,晶體間相互交結(jié),形成加工硬化,使沖壓成型后的零件強度更高。因此DP鋼已經(jīng)成為制造車身結(jié)構(gòu)件的主要材料,一般1.2mm厚度的DP鋼就已經(jīng)可以達到主要結(jié)構(gòu)件所需的強度。鑲嵌馬氏體小島的晶體結(jié)構(gòu)除了DP鋼之外用于汽車的新型鋼材還有IF鋼、TRIP鋼等等,這些鋼材都是屬于能夠減薄使用的高強度鋼。說到這里就涉及到人們思想中存在已久的一個誤區(qū),既鋼板越厚越堅固。其實就現(xiàn)在的發(fā)展趨勢而言,車身上的鋼板在不斷減薄,而車身強度卻提高了。最直觀的例子是:20年
6、前的車身普遍使用2mm以上厚度的鋼板,但是在碰撞測試中很多車得分很低。而今天的車身用鋼板厚度在1.2mm,碰撞試驗中五星得分卻比比皆是。不過即便是這種高強度鋼也只用在車身結(jié)構(gòu)部件上,例如:縱梁、橫梁、A、B、C柱等部位,而不受力的蒙皮依然采用普通軟鋼,這有利于加工成復(fù)雜的外部形狀且柔軟的表面在與行人發(fā)生碰撞時能夠盡量保護行人。車身上采用軟鋼的部位如:引擎蓋面板、翼子板、車門板、車頂板等。所以那些用手按來直觀感受車身強度的朋友還是不要按蒙皮了,真想按的話就打開發(fā)動機蓋按按減震塔、引擎蓋背面的框架或者后備箱里兩個后減震塔間的橫梁吧,它們絕對夠硬。廠家會標(biāo)注使用不同強度鋼材的車身說
7、到車身強度,現(xiàn)在很多廠家都會公布自己車身各部分所使用鋼材抗拉強度,單位是MPa(兆帕),其意義是在單位面積上所能承受的拉力。數(shù)值越大強度越高。如:500MPa相當(dāng)用于每平方毫米的面積上可以承受50公斤的拉力。這些強度數(shù)據(jù)可以在選擇車輛時當(dāng)作一個參考,不過很多廠家有時只給出最高強度鋼種的極限值,而這種最高強度的鋼材往往僅用在很小的一部分加強結(jié)構(gòu)上,并不能直觀的展現(xiàn)車身整體強度。鋼材的防腐蝕鋼鐵材料具有優(yōu)秀的強度、剛度、硬度以及可加工性,稱得上是非常優(yōu)秀的材料,但是任何材料都有缺點,鋼材的最大軟肋就是耐腐蝕