钣金基础知识

钣金基础知识钣金工的对象是用金属钣材或各种型材通过钣金加工工艺加工成不同形状的金属构件。汽车钣金构件在汽车制造和汽车修理中的运用是非常普遍的。特别是汽车覆盖件大都是金属薄板制作而成，极易被腐蚀与损坏，因此钣金作业在汽车修理业中占有极其重要的地位。而当一个好的钣金工，必须熟悉汽车钣金用的各种金属材料，了解各种材料的机械性能，了解钣金的放样、展开与下料知识，了解如何合理用料等问题，保证钣金作业的质量与效率。第一章备料第一节汽车钣金常用的金属材料汽车钣金常用的金属材料有黑色金属和有色金属两大类。由于性能及价格的关系，在汽车车身钣金材料中，黑色金属占90％以上，其他材料仅占不到10％。我们了解汽车钣金用金属材料，必须了解以下几方面内容：(1)汽车钣金对金属材料的要求。(2)常用金属材料的性能，包括机械性能、使用性能和化学性能。(3)常用金属材料的规格、品种及在汽车上的应用。一、汽车钣金对金属材料的要求在现代生活中，汽车既是工业、农业乃至各行各业的最重要的交通运输工具之一，也是人类日常生活中最重要的活动工具之一。在使用过程中，汽车往往在极其恶劣的环境中进行工作，重载荷、高速度、高振动、高粉尘，而且经常日晒雨淋，工作温度非常悬殊，因而对汽车的钣金件特别是钣金覆盖件，提出了较为严格的要求。1．良好的机械性能由于汽车在工作中经常处于高速、重载、频繁的振动状态，所以对于汽车钣金件，必须具有足够的强度、适宜的硬度、良好的韧性以及良好的抗疲劳性能，以保证汽车在正常运行中不变形、不损坏，以满足运输的需要。2．良好的工艺性能在汽车制造与修理中，许多钣金结构件的形状是非常复杂的，为了避免钣金工作的困难，要求钣金材料必须有良好的工艺性能，即：(1)钣金材料必须有很好的压力加工性能，保证钣金工件的顺利成形，即有很好的塑性。要有在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力。对于冷作零件来讲，要有良好的冷塑性，如汽车车零件冲压件；对于热作零件来讲，要有良好的热塑性，如热锻件弹簧钢板、热铆铆钉等。(2)良好的可焊性。许多汽车钣金零件是通过点焊、氧焊、弧焊或气体保护焊等方式熔焊在一起的，所以要求钣金零件必须有良好的焊接性能。这一点在汽车挖补维修中尤其重要，可焊性好的材料焊接强度高、开裂倾向小。3．良好的化学稳定性汽车覆盖件大都是在露天环境中工作的，经常与水及蒸汽接触，特别象消声器，经常在较高温度和腐蚀气体下工作。这就要求钣金零件必须有良好的化学稳定性，既要求在常温下耐腐蚀，防锈能力强，又要求在高温或太阳暴晒下不被腐蚀，不变形。4．良好的板材的尺寸精度和内在质量板材的尺寸精度和内在质量对钣金加工影．响极大，特别是对模压件影响更大。具体要求是：(1)板材尺寸精度高、厚度均匀、无变形。(2)表面平整，光洁度高，无气泡、缩孔、划痕、裂纹等缺陷。(3)无严重锈蚀及氧化皮等附着物。(4)组织均匀，晶体组织及硬度无明显差异。5．价格低廉，经济实用对于汽车的任何构件，在满足工作条件的情况下，都应考虑到经济性。能用黑色金属的，不用有色金属；能用有色金属的，绝不用贵重金属。汽车钣金构件的寿命，应该与汽车其他构件的寿命相适应。二、汽车钣金材料的机械性能金属材料的机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能。它主要包括强度、塑性、弹性、硬度和疲劳等。1．强度强度是指金属材料在静载荷的作用下抵抗变形和破坏的能力。常用来衡量金属强度的指标有屈服强度和抗拉强度。1)屈服强度屈服强度又称屈服极限。金属材料在外力作用达到一定程度时，即使外力不再增加，而材料的变形仍将继续，这种现象叫做“屈服”。开始发生屈服现象的应力点叫屈服点，用符号o8表示。屈服点是金属材料将要发生显著塑性变形时的标志，材料的屈服点越高，产生塑性变形所需载荷就越大。在钣金作业中，通常要使材料改变为各种各样的形状，所以必须使饭材的屈服点适合钣金加工的需要。2)抗拉强度抗拉强度是指材料在拉断前所能承受的最大拉力，用符号ob表示。第二章展开放样钣金展开指将物体表面按其实际形状和大小，摊在一个平面上。展开所得的平面图形，称为该物体的表面展开图，如图2-1所示。钣金展开在机械制造部门有着广泛的应用，在汽车钣金制造维修中也占有极其重要的地位，如汽车轿车覆盖件、车身大梁、弹簧钢板、消声器等等，都是由钣金材料制成。依靠施工图把工件的实际大小和形状画到施工板料或纸板上的过程叫放样。放样是施工下料的第一道工序，与钣金展开、下料有着极其密切的关系，所以学好钣金的放样与展开是学好汽车钣金修理的第一步，必须本着认真钻研、循序渐进的态度学好它。第一节放样的基本知识用图解法作展开图的第——道工序就是放样。放样(又叫放大样)就是依照施工图把工件的实际大小和形状画到施工板料或样板材料上的过程。学习放样图与钣金构件展开图，首先必须学好放样展开图的基础知识，这就需要了解常用几何作图方法，各种几何形体的分析，断面图在放样图中的应用，放样图与施工图的关系，放样在钣金展开中的作用等知识。只有熟练地掌握了放样的基本技能，才能为钣金展开的正确操作打好基础。在放样工作与钣金工作中，由于所作图形大都是在平面板料上作出，单纯依靠直尺量具是很难测量的，所以除必要的量具外，大都借助于划线工具来保证图形的准确度。本节将重点从基础人手，引深放样的基本知识。一、基本几何图形画法钣金作业的放样展开都由基本图形组成，这里仅介绍几个常用基本图形的画法。1．见图2—2，作已知线段AB的垂直平分线作图步骤：(1)分别以线段两端A、B为圆心，以大于1/2AB、小于AB为半径画弧，交AB线上下于O、O，两点；(2)连OO，，OO，即为线段朋的垂直平分线。第三章矫正第一节矫正的概念和原理1．矫正的概念矫正有三种内涵：一是消除金属板材、型材的不直、不平或翘曲等缺陷的操作；二是使成材的钣金件达到质量要求，在加工过程中对产生的变形进行修整；三是消除钣金件在使用过程中产生的扭曲、歪斜、凹陷等变形的修复。2．矫正原理钢材是由钢坯轧制而成的，在长度方向可以看成由许多纤维组成。任何变形均是其内部纤维的长短不等而造成的。矫正的原理就是使纤维较短部分伸长或使纤维较长部分缩短，直至各层纤维的长度趋于一致。3．矫正的方法常见的矫正方法有手工矫正、火焰矫正、机械矫正等。第二节手工矫正手工矫正是以手工操作手锤、抵铁、拍板等工具，对变形的钢材施加外力，来达到矫正变形的目的。手工矫正简便灵活，一般用于薄钢板、小型型钢和小型结构件的局部变形的矫正。目前在我国汽车钣金修理作业中，手工矫正仍然是主要方法。一、薄板的矫正1．薄板中间凸起变形的矫正(1)将板料凸面向上放在平台上，一手按住板料，一手持锤敲击(如图3-1所示)。(2)敲击应由板料四周边缘开始，逐渐向凸起中心靠拢。(3)敲击时，边缘处锤击力要重，击点密度要大，越向凸起中心，锤击力越逐渐减小，击点密度越逐渐变稀。第57页(4)板料基本矫正后，再用木锤进行一次调整性敲击，以使整个组织舒展均匀。2．薄板四周呈波浪变形的矫正(1)将板料置于平台上，一手按住板料，一手持锤敲击。(1)敲击时应由板料中间开始敲击，击点逐渐向四周边缘扩散，由密变疏，如图3-2所示。(3)敲击时，中间击力要重，逐渐向四周变轻。(4)板料基本矫正后，再用木锤进行一次调整性敲击，以使整个组织舒展均匀。3．薄板对角翘曲的矫正矫正敲击应先沿着没有翘曲的对角线开始敲击，依次向两侧伸展，使其延伸而趋于平整4．曲面凸鼓变形的矫正首先使锤与抵座中心对正，然后进行敲击修整。握锤的手不宜过于紧握，以手腕的力量敲击。敲击的速度以肋—100次／min左右为宜(如图3-4所示)。5．曲面凹陷变形的矫正抵座应放在稍偏于锤击处，锤击点为凹凸不平表面的较高部位，抵座位于较低部位。锤子的敲击逐渐将凸起部分的端部向下压，抵座的压力使凹陷部分趋于平整(如图3-5所示)。6．薄板料的拍打矫正若薄板料有微小扭曲时，可采用拍板拍打矫正。取一长度不小于400lnlll，宽度不小于40m，厚度为3—5mm的拍板，在板料上拍打，使板料凸起部分受压缩短，张紧部分受拉伸长，从而达到矫正的目的(如图3-6所示)。薄板的矫正难度较大。矫正前，要分析并判明薄板的纤维伸长或缩短部位。矫正中，要随时观察板料的形状变化，有针对性地改变锤击点和力度。当板料基本敲平后，再用木锤作一次调整性敲击，使整个板面纤维舒展均匀。矫正后，用手按揿板料各处，若不发生弹动，说明板料第四章手工成形第一节概述一、手工成形手工成形是采用必要的各种各样的夹具，简单的胎型、靠模，通过手工操作将材料加工成所需要的形状。随着生产规模的不断发展和科学技术的进步，大多数的成形工艺是通过机械成形来完成的，手工成形往往只作为补充加工或修整工作。但在汽车饭金维修作业中，经常遇到一些残损或丢失的零部件和需要重新制作镶补的钣金件，特别是车辆碰撞及翻车造成的损伤，这些零部件的成形多靠手工操作来完成。手工成形也需要一些简单的胎具、靠模和工夹具，这些工夹具一般是通用型的。手工成形零部件的质量高低，主要取决于操作工艺是否合理，所选用的工、夹、胎具是否合适，但最重要的是取决于操作者操作技能的高低和实践经验的多少。手工成形虽然工作强度大，劳动效率低，但由于其具有使用工具简单，操作灵活简便，可以完成形状较复杂的零部件制造等优点，所以在汽车维修业中仍是主要的修复手段。二、手工成形的种类手工成形工艺包括弯曲、放边、收边、拔缘、卷边、咬缝、拱曲等。下面介绍手工成形工艺的基本要领及方法。第二节弯曲手工弯曲是指用手工操作将金属材料沿直线或曲线弯曲成一定角度或弧度的工艺过程。手工弯曲是汽车维修钣金工最基本的操作方法之一。弯曲在汽车维修中占有较大的比重，如发动机罩盖、冀子板、汽车保险杠等零部件的制作过程中都有弯曲工艺。一、弯曲变形的特点板料弯曲时，变形的区域在零件的圆角部分，平直区域基本不变形。变形区域的内层受压缩短，外层材料受拉伸长，中性层在材料厚度正中，其长度不变，如图4-1所示。1．最小弯曲半径最小弯曲半径是指弯曲零部件的内弯曲半径所允许的最小值，用Rmin表示。部分材料的最小弯曲半径Rmin。见表4-1所示。最小弯曲半径与下列因素有关：(1)材料的塑性越好，允许的变形量越大，Rmin越小，反之越大。材料加热后，其塑性提高，Rmin减少。(2)材料的热处理状态会影响Rmin。材料冷变形后的加工硬化现象，将使Rmin变大。经退火后消除加工硬化的影响，则Rmin变小。(3)弯曲变形的程度越大，Rmin也增大，反之，Rmin值减小。(4)弯曲线方向与材料纤维方向的夹角。弯曲线与纤维线垂直时，材料具有较高的抗拉强度，Rmin较小；弯曲线与纤维线平行时，材料的抗拉强度较差，Rmin较大。弯曲线与纤维线成45’夹角时，Rmin介于两者之间，如图4-2所示。(5)材料边缘与表面状况。材料的边缘有毛刺，第五章机械成形第一节机械弯曲机械弯曲就是用机械设备将板材、型材或管材弯曲成一定角度、一定曲率、一定形状的零件的成形工艺。根据所用设备不同，弯曲分为压弯、滚弯、绕弯和拉弯等。一、压弯(一)压弯原理和压弯变形特点1．压弯原理压弯是用机械加压的方法对金属材料施加弯矩，使其弯曲成形的方法。2．压弯变形的特点压弯时金属材料产生外拉内压，材料中间有一层既不受拉也不受压的中性层。弯曲变形受最小弯曲半径的限制和材料回弹的影响。1)最小弯曲半径最小弯曲半径与下列因素有关：(1)机械性能。材料的塑性越好，最小弯曲半径越小。(2)弯曲角度。弯曲角度增大，最小弯曲半径也增大。(3)材料的纤维方向。弯曲线与纤维方向线垂直，可用较小的弯曲半径，弯曲线与纤维方向平行，最小弯曲半径增大。部分材料的最小弯曲半径见表4-1。2)弯曲回弹当弯曲件的外力去除后，弯曲件要产生角度和半径的回弹。回弹的大小与材料的力学性能、变形程度、弯曲角度的大小、弯曲零件的形状、弯曲方式等因素有关。3)弯曲力的计算弯曲力的计算公式为：P=kBtobk式中：p--一个弯角弯曲作用力，N；B--毛料宽度，mm；clb-材料的抗拉强度极限，MPa；t--毛料厚度，n皿；k--系数，取决于弯曲半径及与毛料厚度之比。可通过表