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当汽车冲压材料的合理选择

发布时间:2021-09-11 13:22:43 阅读: 来源:计数器厂家
当汽车冲压材料的合理选择

汽车冲压材料的合理选择

1、问题的提出

一般来说,产品设计和工艺人员遇到下列情况时,都会涉及材料选用问题。

a.设计新产品时,就要根据产品的技术经济指标、对零部件的作用、受力情况和工作条件以及工艺要求选用材料。

b.改进产品或仿制产品时,可在原产品和仿制品的基础上提出改进方案,根据改制和仿制的要求选用合适的材料。

c.进口产品国产化时,要对其样品进行技术分析和性能试验,提出性能与之相当的新材料。

d.改变工艺流程时,原材料难于适应而进行材料代用。在生产过程中,采用新材料、新工艺、新技术和节支降耗都涉及材料的变更问题。

e.原材料供需发生问题时,为确保生产的顺利进行,需要进行临时的或长久的材料变更。

因此,为产品合理选用材料,选择适用性的材料是保证产品使用性、工艺性、经济性的基础。据德国统计局统计,生产1辆汽车的费用按比例分配为原材料占53%、制造占30%、设计开发占5%、其他占12% 。由此可以看出,原材料的选择直接决定了汽车性能和经济性。

汽车生产中采用了大量的冷冲压工艺,该工艺不仅生产效率高,产品质量稳定,而且非常适合汽车工业多品种、大批量生产的需要。在中、重型汽车中,大部分覆盖件如车身外板等,及一些承重和支撑件如车架、车厢等零部件都是冲压件。用于冷冲压的钢材主要是钢板和钢带,占整车钢材消耗量的72.6%,,冷冲压材料与冲压生产的关系十分密切,材料的好坏不仅决定产品的性能,更直接影响到冲压工艺的过程设计,影响到冲压产品的质量、成本、使用寿命和生产组织,因此合理选用汽车冲压件材料是一个重要而复杂的工作。

在汽车冲压件中,一部分冲压件经冲压后直接成为汽车零部件,另一部分冲压件经冲压后还需经过焊接、或机械加工、或油漆等工艺加工后才能成为汽车零部件。因此,冲压材料的选用既要符合产品使用性能的要求,也要满足冲压工艺要求及后续加工(如焊接、机械加工等)要求。

通常在选择冲压材料时应遵循以下原则:

a.所选材料首先应满足零件的使用性能要求;

b:所选材料要有较好的工艺性能;

c.所选材料要有较好的经济性。

下面从零件使用性能、不同加工工艺对汽车冲压材料的要求来试论述冲压件选材的原则及注意事项。

2、汽车冲压件的使用性能对冲压材料性能的要求

所谓使用性能,是指机械零件在服役条件下所表现出来的力学性能、物理和化学性能。使用性能是选材时要考虑的最主要因素。不同的零件所要求的使用性能也不一样,在选材时,首要的任务就是准确地判定零件所要求的主要使用性能。

汽车冲压件主要以车身覆盖件、车架纵梁和横梁、车厢、车轮及发动机用的覆盖件为主,还有一些支撑件与连接件。每个具体的汽车零部件的使用和工作条件不同,承受的负荷不同,因此对用材的要求也有很大的差异。

2.1汽车驾驶室零部件对材料性能的要求

汽车驾驶室零部件大都是覆盖件,外形复杂,成形复杂,但受力不大,采用模具成形工艺,材料的成形性能就成了主要矛盾,因此要求材料具有成形性、张紧刚性、延伸性、抗凹性、耐腐性和焊接性等。产品设计时,通常根据板制零件受力情况和形状复杂程度来选择钢板品种。一般选用拉延性能优良的低碳冷轧钢板、超低碳冷轧钢板。近几年,成形性优异、强度更高的含磷冷轧钢板、高弓童度冷轧钢板、冷轧双相钢板、烘烤硬化冷轧钢板、超低碳钢高强度冷轧钢板以及其他种类钢板如涂镀层钢板、拼焊钢板和TRIP钢板等,也被大量应用到车门外板、车门内板、车门加强板、车顶盖、行李箱盖板和保险杠等汽车车身零件上。东风重型汽车车身目前常用的材料牌号及拉延级别如表1。

2.2汽车车厢零件对材料性能的要求

汽车车厢零件形状不太复杂,大都采用辊压成形工艺,对材料的成形性、刚性、耐腐蚀性和焊接性都有一定的要求。一般选用成形性能和焊接性较好的高强度钢板。通常,采用强度级别为 MPa高强度钢板和超细晶粒钢。东风重型汽车车厢常用的材料牌号及强度要求如表2

2.2.3汽车车架零件对材料性能的要求

车架、车厢中板及一些用于支撑和连接的零部件,都是重要的承载件,大都采用模具成形工艺,要求材料有较高的强度和较好的塑性,以及疲劳耐久性、碰撞能量吸收能力和焊接性等。一般选用成形性能较好的高强度钢板、超细晶粒钢板(强度级别在 MPa)和超高强度板(强度级别在 MPa)。东风重型汽车车架及一些用于支撑和连接的零部件常用的材料牌号及强度要求如表3。

3.3.1冲压工艺对冲压材料性能的要求

冲压工艺一般分为分离工序和成形工序,按加工工序冲压件大致可分为冲裁件、弯曲件、拉延件、成形件和冷挤压件。

冲压件的结构类型不同,对材料的力学性能要求是不同的,如表4。在选择冲压材料时,首先根据冲压件类型和使用特点,来选择具有不同力学性能的金属材料,以达到既能保证产品质量,又能节约材料的目的。

3.1.1分离工序

分离工序一般包括剪裁、落料、冲孔、切边和整修等,主要以冲裁件为主,冲裁件的材料主要以满足使用要求为前提,工艺对材料没有特别的要求。只是在采用抗拉强度大于600 MPa以上时要考虑模具的强度。

3.1.2成形工序

成形工艺主要以弯曲件、拉延件、成形件和冷挤压件为4、永久变形和暂时变形---板簧卸载后白由高度、弧高的变化不能恢复的部份称为永久变形主。

3.1.2.1弯曲件对材料的要求

弯曲件的材料主要以满足使用要求为前提,工艺对材料一般有两个要求。材料抗拉强度小于600 MPa时,可以垂直于轧制方向作180度弯曲或平行于轧制方向作90度弯曲;抗拉强度大于600 MPa以上时,应尽可能采用垂直于轧制方向的压弯方式,避免出现开裂现象。

3.1.2.2拉延件对材料的要求

拉延件对材料的工艺性要求较高。一般汽车上使用的拉延件都是料厚在3.0 mm以下的冷轧钢板,要求材料不仅要有良好的成形性能,同时要有良好的抗凹能力、足够的结构刚度及优良的表面形貌,如表5.

3.1.2.3成形件对材料的要求

汽车上使用的成形件大都以拉延成形、弯曲成形和翻边成形等复合工艺为主。料厚为0.6~9.0 mm,有冷轧钢板和热轧板,要求材料具有以下条件。a.要有适宜的屈服强度,低的屈服强度可以保证零件成形后的弹性回复小和零件形状稳定性,但对于汽车梁类零件需要采用高屈服强度的材料来保证零件有较高的安全预警性能。b.较好的伸长率(一般A 20%)满足顺利成形的需要。c.低的屈强比(一般0.75),有利于冲压成形,减少材料的起皱趋势,提高极限变形程度。

3.2焊接工艺对冲压目前材料的要求

金属材料的焊接性主要决定于化学成分,也决定于焊接工艺条件及结构的刚性。不同的焊接工艺对材料的性能及焊接规范有不同的要求。因此,对于需要进行焊接加工的冲压件选材时,应考虑材料的焊接性。表6列出了几种钢材的焊接性及焊接规范。

表7列出了主要金属材料常用的焊接方法,供产品设计及工艺人员选择时参考。

3.3机械加工工艺对冲压材料性能的要求

汽车冲压件中有少部分零件在冲压成形以后还需要进行机械加工,如传动轴上的储油筒座、底盘.用的制动盘以及发动机上、用一些部件等,因此对这些零件选材时应考虑机械加工对材料的要求。表8列出了常用材料的加工性能。

3.4涂漆工艺对冲压材料的要求

汽车的涂装质量直接影响到汽车的外观质量和汽车产品档次的提升,汽车的涂装质量除了涂装材料本身的影响外,钢板的涂装性能也是涂装工艺不可内径尺度忽视的因素。一般来说,影响钢板涂装性能的主要因素有钢板表面状态、钢板清洁度和钢板表面粗糙度。

钢板表面状态和钢板清洁度的好坏直接影响到油漆的附着力和油漆外观质量,而钢板的表面粗糙度主要影响其面的鲜映性。一般的汽车冲压件涂漆要求钢板表面无明显划伤、凹坑、麻点等表面缺陷,通常要求采用03表面的钢板;车身外表面件要求钢板表面均匀,不允许有气孔、凹坑、划伤影响使用的缺陷,通常要求采用05表面的钢板,同时要求表面粗糙度Ra 0..2林m。

4、结束语

冲压材料选择的合理与否,直接影响到冲压产品的性能、质量和制造成本,还决定冲压工艺过程及继续加工的复杂程度,所以合理选材是十分重要的。

通过对汽车冲压件工作条件及不同加工工艺对材料性能的要求分析可以看出,在选择汽车冲压材料时一般应遵循以下原则。

a.满足零件的使用、冲压工艺以及继续加工的要求:材料应具我省新材料产业发展步伐延续加快有光洁均匀、平整和无缺陷损伤的表面质量;材料应具有优良的力学性能;材料应具有良好的成形性、刚性、延伸性、抗凹性、耐腐性和焊接性等工艺性能;材料应对机械结合及继续加工如焊接、油漆、电镀、机械加工和铆接等有良好的适应性能。

b.经济合理地选材,尽量减少品种规格,以便于组织生产。(end)

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