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汽车车身构件材料一般分为金属、非金属材料两大类。现代汽车虽然为了减轻汽车自重,汽车构件材料使用轻金属、非金属材料有增多的趋势,但仍以碳素钢为主。
汽车车身构件的碳素钢一般又可分为两类:一类是含碳量低、塑性较好的碳素钢,例如镀锌钢板。汽车车身外部构件的翼子板、发动机盖、后箱盖、车身侧围等都是采用这类材料制造。另一类是高强度钢,汽车车身内板、加强板等都是采用这类金属材制造。如图1所示,都是高强度金属材料制造。图中没有标注的汽车前翼子板和汽车侧围外板就不是采用高强度金
材料制作的。
由碳素钢制造的构件,例如侧围外板,一般构件的体积较大,这些构件需要经冲压工艺制造,金属低碳碳素钢的塑性较好,可以符合构件的冲压工艺的要求。汽车外部构件一般采用冷轧钢板,它是由热轧钢板经过酸洗后冷轧变薄,并经过热
处理形成。
汽车构件采用金属板加工冲压制造成型,金属板受到的载荷超过弹性极限,当载荷消除,加压产生的变形会保留下来,这是因为金属板的晶体组织变成了另外一种结构,如图2所示:构件弯曲部分的金属材料的晶体组织产生变化,在这些部分将产生一种现象,金属板被弯曲的部分变得非常硬,这就是加工硬化。
加工硬化工艺在汽车车身构件制造中广泛采用,如图3所示:金属板发生单纯弯折,构件弯曲的上部受拉力而拉伸变形,并产生加工硬化,构件下部受到压力而产生压缩变形,也发生加工硬化。汽车车身构件经过冲压成型,在构件局部产生加工硬化,这样可以提高构件的整体刚度和局部强度,更有利整体式汽车的整体承受更多载荷和抗碰撞功能。
例如,汽车车身侧围中柱(B柱)结构就采用折边圆弧形状,并在门柱采用U形结构加强板,如图4所示:图中A-A、B-B位置设置U形加强板等来提高车身门框的刚度和强度。