三、塑性变形对金属性能的影响
1.加工硬化
加工硬化是在饭金修理中常见的现象,是指金属材料在冷加工的情况下,出现的强度和硬度升高,而塑性和韧性降低的现象。产生加工硬化的原因是金属在塑性变形时引起位错增殖,位错密度增加,不同方向的位错发生交割,位错的运动受到阻碍,从而使金属产生加工硬化。
加工硬化主要应用在工业生产加工上,广泛应用于提高金属材料的强度。如金属薄板在拉深过程中,弯角处变形最严重,首先产生加工硬化,当该处变形到一定程度后,随后的变形才转到其他位置,这样才可得到厚薄均匀的冲压件。
而在事故车碰撞中产生的加工硬化会使金属材料的进一步修复带来困难,如大梁的弯折,要想进一步校正,必须进行退火处理、消除组织缺陷,使其降低硬度、恢复可塑性。
2.残余应力
金属材料在制造加工或事故碰撞过程中,将受到来自各种因素的作用与影响;当这些因素消失之后,若金属材料所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失,仍有部分作用与影响残留在金属材料内,则这种残留的作用与影响称为残余应力。残余应力是当物体没有外部因素作用时,在物体内部保持平衡而存在的应力。
金属材料在制造加工过程中会产生残余应力,这种残余应力会影响构件的稳定性、刚性等。在制造加工过程中,应进行必要的退火处理,以消除残余应力。
在事故车碰撞时造成的变形,也表明其内部存在着残余应力,如大梁弯曲、门蒙皮凹凸不平等。消除残余应力就必须进行退火处理,如果结构件变形严重,考虑到其安全性,则必须进行更换。如果只是轻微的变形,那么可用氧一乙炔焊机加热修复。
在面板的修复中,小面积的修复可利用介子机休整即可。而大面积的板件修复就比较困难了,因为大面积的板件变形已使其金属材料产生了一定程度的拉伸与加工硬化。
较难处理的是变形面变薄的情况,因为经过严重碰撞,板件会产生拉伸的现象,俗称铁皮“软”。相当于“软”区的原子受到外力作用,产生滑移或跑到周围区去了。我们可以这样理解,一块面板,不承受任何外力,其内部是处于一种平衡状态的。而当受到外力碰撞时,其面部会产生相应的残余应力。理论上,只要我们能消除面板产生的残余应力,那么这个面板就会恢复到原来样子。当然,在我们修复工作中是不可能做到,在此进行说明是为了让大家更理解残余应力的性质。
对“软”区的修复要对其进行“收火”,也称之为退火,消除其残余应力。在整个板件修复的差不多的时候,我们会发现
“软”区会拱起,可用介子机碳棒对拱的部位进行“收火”,有时需要一边“收火”一边修复,直到整个面板平整即可。“收火”其实是利用热胀冷缩的原理,先对“软”部位进行加热,乘原子在活跃运动时再对周围适当敲击,使聚集的原子分散,之后对加热的部位用水冷却,使其收缩,达到修复的目的(图9)。
退火是一种热处理工艺,是将金属加热到一定温度并保持一定的时间,然后以适当的温度进行冷却的工艺。目的是降低硬度,消除残余应力,稳定尺寸,消除组织缺陷等。
金属在塑性变形时所做的功,大部分以热能的形式消耗掉了,还有一部分以空位、位错等方式储存起来。回复是在退火的情况下,空位与位错发生运动,从而改变他们的数量与组织形态的过程。
在对塑性变形后的金属加热的情况下,其脱离空位的原子加剧运动,它们可以移到表面、位错处、空位处等,特别是加热到金属熔点的40%~50%的情况下,变形严重部位堆积缠绕的原子会慢慢运动起来,最后使其位错与空位逐渐减少,达到退火的目的。
汽车碰撞造成的塑性变形,其存在机理是很复杂的,上述概念只是对其一般现象简单的解释,希望能让大家对金属材料的塑性变形有一定的了解,能让我们饭金技师不仅会做,而且也能明白金属材料塑性变形存在的机理。