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汽車鈑金目錄CONTENTS1汽車鈑金基礎(chǔ)2車身檢驗(yàn)與糾正3車身典型構(gòu)件的損傷修復(fù)PART1汽車鈑金基礎(chǔ)
汽車鈑金基礎(chǔ)是學(xué)習(xí)鈑金技術(shù)的最重要的部分只有學(xué)習(xí)好了本部分才能進(jìn)行鈑金的基本操作。學(xué)習(xí)單元車架式車身類型車架式車身前車身結(jié)構(gòu)車架式車身主車身結(jié)構(gòu)情境一車架式車身結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)車架的類型;2.了解車架式前車身的結(jié)構(gòu);3.熟悉車架式主車身結(jié)構(gòu)。車架式車身類型19世紀(jì)末到20世紀(jì)初期汽車車架均為木制。僅某些小型車上部分采用鋼管制車架(圖1-1)。至1911年型鋼——由角鋼或槽鋼制成的車架。20世紀(jì)20年代車架開(kāi)始采用梯形結(jié)構(gòu),且前后部分均如此。一、車身發(fā)展史(一)工程師艾?魯姆普列爾,山脊式結(jié)構(gòu)的車架(圖1-2)。漢斯?列德文卡將其前部改進(jìn)成叉型結(jié)構(gòu)(圖1-2)。19世紀(jì)末到20世紀(jì)初期汽車車架均為木制。僅某些小型車上部分采用鋼管制車架(圖1-1)。至1911年19世紀(jì)末到20世紀(jì)初期汽車車架均為木制。僅某些小型車上部分采用鋼管制車架(圖1-1)。型鋼——由角鋼或槽鋼制成的車架。至1911年19世紀(jì)末到20世紀(jì)初期汽車車架均為木制。僅某些小型車上部分采用鋼管制車架(圖1-1)。20世紀(jì)20年代型鋼——由角鋼或槽鋼制成的車架。至1911年19世紀(jì)末到20世紀(jì)初期汽車車架均為木制。僅某些小型車上部分采用鋼管制車架(圖1-1)。車架開(kāi)始采用梯形結(jié)構(gòu),且前后部分均如此。20世紀(jì)20年代型鋼——由角鋼或槽鋼制成的車架。至1911年19世紀(jì)末到20世紀(jì)初期汽車車架均為木制。僅某些小型車上部分采用鋼管制車架(圖1-1)。工程師艾?魯姆普列爾,山脊式結(jié)構(gòu)的車架(圖1-2)。車架開(kāi)始采用梯形結(jié)構(gòu),且前后部分均如此。20世紀(jì)20年代型鋼——由角鋼或槽鋼制成的車架。至1911年19世紀(jì)末到20世紀(jì)初期汽車車架均為木制。僅某些小型車上部分采用鋼管制車架(圖1-1)。漢斯?列德文卡將其前部改進(jìn)成叉型結(jié)構(gòu)(圖1-2)。工程師艾?魯姆普列爾,山脊式結(jié)構(gòu)的車架(圖1-2)。車架開(kāi)始采用梯形結(jié)構(gòu),且前后部分均如此。20世紀(jì)20年代型鋼——由角鋼或槽鋼制成的車架。至1911年19世紀(jì)末到20世紀(jì)初期汽車車架均為木制。僅某些小型車上部分采用鋼管制車架(圖1-1)。此車架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):汽車上僅部分采用鋼管制車架圖1-1奔馳一號(hào)車(1885)圖1-2山脊式結(jié)構(gòu)車架漢斯?列德文卡為“太脫拉-11”設(shè)計(jì)出所謂山脊式結(jié)構(gòu)車架——管徑為110mm、壁厚為3mm的管狀結(jié)構(gòu)。圖1-3梅賽德斯—130H漢斯?列德文卡的設(shè)計(jì)中將其前部改進(jìn)成叉型結(jié)構(gòu)專供固定發(fā)動(dòng)機(jī),并用于“奧地利-戴姆勒”車型上。在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)后置的“梅賽德斯—130H”(圖1-3)汽車上,叉型結(jié)構(gòu)自然被移至車架后部。20世紀(jì)30年代山脊式結(jié)構(gòu)車架產(chǎn)生新變化——呈X型(圖1-4)。車架呈立體式,形成供安裝車身壁板的側(cè)板(圖1-5)。30年代中期開(kāi)始真正采用全金屬承載式車身(圖1-6)。一、車身發(fā)展史(二)骨架為一寬大的整體梯形車架,車身底板焊在此車架上(圖1-7)。全鋁制車身(圖1-8)。山脊式結(jié)構(gòu)車架產(chǎn)生新變化——呈X型(圖1-4)。20世紀(jì)30年代山脊式結(jié)構(gòu)車架產(chǎn)生新變化——呈X型(圖1-4)。30年代中期20世紀(jì)30年代山脊式結(jié)構(gòu)車架產(chǎn)生新變化——呈X型(圖1-4)。車架呈立體式,形成供安裝車身壁板的側(cè)板(圖1-5)。30年代中期20世紀(jì)30年代山脊式結(jié)構(gòu)車架產(chǎn)生新變化——呈X型(圖1-4)。開(kāi)始真正采用全金屬承載式車身(圖1-6)。車架呈立體式,形成供安裝車身壁板的側(cè)板(圖1-5)。30年代中期20世紀(jì)30年代山脊式結(jié)構(gòu)車架產(chǎn)生新變化——呈X型(圖1-4)。骨架為一寬大的整體梯形車架,車身底板焊在此車架上(圖1-7)。開(kāi)始真正采用全金屬承載式車身(圖1-6)。車架呈立體式,形成供安裝車身壁板的側(cè)板(圖1-5)。30年代中期20世紀(jì)30年代山脊式結(jié)構(gòu)車架產(chǎn)生新變化——呈X型(圖1-4)。全鋁制車身(圖1-8)。骨架為一寬大的整體梯形車架,車身底板焊在此車架上(圖1-7)。開(kāi)始真正采用全金屬承載式車身(圖1-6)。車架呈立體式,形成供安裝車身壁板的側(cè)板(圖1-5)。30年代中期20世紀(jì)30年代山脊式結(jié)構(gòu)車架產(chǎn)生新變化——呈X型(圖1-4)。圖1-4吉爾轎車30年代,山脊式結(jié)構(gòu)車架產(chǎn)生新變化——呈X型。這種結(jié)構(gòu)的生命力較強(qiáng),至今俄羅斯的吉爾轎車仍有部分采用此結(jié)構(gòu)車架。圖1-51922款蘭西亞Lambda1922年出產(chǎn)的蘭西亞汽車車身即由鋼板制成。從其本質(zhì)上看,此車架已呈立體式,即已形成供安裝車身壁板的側(cè)板。為減輕自重,此車架上開(kāi)了不少孔洞。圖1-61933款蘭西亞Artena30年代中期,汽車制造者商開(kāi)始真正采用全金屬承載式車身。1933年出產(chǎn)的蘭西亞汽車(圖1-6)的車身即為與底板上的十字型加強(qiáng)肋焊為一體式。圖1-71937克萊斯勒——流牌轎車1934年美國(guó)克萊斯勒公司的產(chǎn)品——流牌轎車:其骨架為一寬大的整體梯形車架,車身底板即焊在此車架上。
這輛8缸5升排量的汽車成為世界上第一輛帶有承載式流線型車身的大型汽車。
第一批29輛名聲顯赫的梅賽德斯-300SL跑車為全鋁制車身(圖1-8)。鋁制車身的設(shè)想在“本田-MSX”及“奧迪-A8”車型上得以真正實(shí)現(xiàn)。圖1-8梅賽德斯-300SL跑車車架式車身的車架和車身是分開(kāi)的(圖1-9)。傳統(tǒng)車架結(jié)構(gòu)中,車架是汽車的底座(圖1-10)。車身和汽車主要零部件固定在車架上(圖1-11)。二、車架式車身的特點(diǎn)為便于轉(zhuǎn)彎,并提供支撐,車架做成前窄,后寬形狀。連接處用橡膠墊隔開(kāi)(圖1-12)。高級(jí)車車身與車架之間還安裝有減振器(圖1-13)圖1-9車架式車身的車架和車身車架式車身的車架和車身是分開(kāi)的(圖1-9)。傳統(tǒng)車架結(jié)構(gòu)中,車架是汽車的底座(圖1-10)。車身和汽車主要零部件固定在車架上(圖1-11)。車架式車身的車架和車身是分開(kāi)的(圖1-9)。傳統(tǒng)車架結(jié)構(gòu)中,車架是汽車的底座(圖1-10)。為便于轉(zhuǎn)彎,并提供支撐,車架做成前窄,后寬形狀。車身和汽車主要零部件固定在車架上(圖1-11)。車架式車身的車架和車身是分開(kāi)的(圖1-9)。傳統(tǒng)車架結(jié)構(gòu)中,車架是汽車的底座(圖1-10)。連接處用橡膠墊隔開(kāi)(圖1-12)。高級(jí)車車身與車架之間還安裝有減振器(圖1-13)為便于轉(zhuǎn)彎,并提供支撐,車架做成前窄,后寬形狀。車身和汽車主要零部件固定在車架上(圖1-11)。車架式車身的車架和車身是分開(kāi)的(圖1-9)。傳統(tǒng)車架結(jié)構(gòu)中,車架是汽車的底座(圖1-10)。圖1-10HummerH22003獨(dú)立大梁
傳統(tǒng)的車架式車身結(jié)構(gòu)中,車架是汽車的底座(如圖1-10)。圖1-11汽車上所有主要零部件都固定安裝在車架上
車身和汽車上所有主要零部件都固定安裝在車架上(圖1-11)。
所以,車架必須有足夠的強(qiáng)度承受汽車運(yùn)行時(shí)的各種荷載,甚至在發(fā)生碰撞時(shí),仍能保持汽車其它部件的正常位置。圖1-12連接點(diǎn)處特制的橡膠座
車身與車架通常用螺栓連接在一起。為了減少震動(dòng)和噪聲,在連接點(diǎn)處將特制的橡膠座墊置于車身與車架之間將它們隔開(kāi)(圖1-12)。
某些高級(jí)汽車車身與車架之間還安裝有減振器(圖1-13)。這樣,可將汽車高速行駛時(shí)傳至車身的振動(dòng)減至最小。圖1-13ChevroletTahoeLTZ2007獨(dú)立大梁的后懸架梯形車架(圖1-14)(圖1-15)(圖1-16)X形車架(圖1-17)(圖1-18)框式車架(圖1-21)(圖1-22)三、車架式車身的車架結(jié)構(gòu)綜合式車架(圖1-23)桁架式車架(圖1-24)(圖1-25)平臺(tái)式車架(圖1-26)IRS式車架(圖1-27)半車架(圖1-28)脊背式車架(圖1-19)(圖1-20)圖1-16輕型載貨汽車梯形車架及大梁的U形槽截面圖1-14梯形車架圖1-15雪弗蘭開(kāi)拓者的梯形車架
梯形車架也叫邊梁式車架。
梯形車架由兩根位于兩邊的縱梁和若干根橫梁組成,用鉚接法或焊接法將縱梁與橫梁連接成堅(jiān)固的剛性構(gòu)架(圖1-14)。
其特點(diǎn)是強(qiáng)度好,曾經(jīng)在轎車上用過(guò)(圖1-15),由于舒適性差,現(xiàn)在轎車上基本不用,但在載貨車輛上是最常見(jiàn)的車架類型。梯形車架(邊梁式車架)圖1-17X形車架圖1-18轎車X形車架X形車架(圖1-17)是在脊背式車架(圖1-19)基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的。其中間窄,剛性好,可以提高車架的扭轉(zhuǎn)剛度,對(duì)于短而寬的車架(圖1-18),效果尤為顯著,一般只用于轎車車架。
由于這種車架側(cè)面保護(hù)性不強(qiáng),從20世紀(jì)60年代后期起很少使用。X形車架圖1-19脊背式車架示意圖圖1-20脊背式車架結(jié)構(gòu)圖
脊背式車架最大的特征是一根位于中央貫穿前后的縱梁,傳動(dòng)軸和管路是封閉在中間大梁中的(圖1-19)(圖1-20),中間大梁構(gòu)成車輛的主干。脊背式車架
框式車架(圖1-21)(圖1-22)的縱梁在其最大寬度處支撐著車身,在車身受到側(cè)向沖擊時(shí)可為乘客提供保護(hù),受到側(cè)向沖擊安全性好。
目前所使用的大多數(shù)車架都是框式車架。圖1-21框式車架1圖1-22框式車架2框式車架圖1-23綜合式車架
綜合式車架(圖1-23)。車架前部是框式車架,而后部是X型車架。
這種車架稱為綜合式車架(也稱復(fù)合式車架)。
它同時(shí)具有框式車架和X型車架的特點(diǎn)。綜合式車架桁架式車架圖1-24桁架式車架汽車
競(jìng)賽汽車及特種汽車(圖1-24)的桁架式車架,由鋼管組合焊接而成(圖1-25),再將零部件裝在這個(gè)框架上,這種車架兼有車架和車身的作用。圖1-25桁架式車架平臺(tái)式車架
平臺(tái)式車架(圖1-26)。是一種將底板從車身中分出來(lái),而與車架組成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu),車身通過(guò)螺栓與車架相連接。圖1-26平臺(tái)式車架IRS式車架
某些高級(jí)轎車采用了IRS式車架,后部車架與前部車架用活動(dòng)鉸鏈連接,后驅(qū)動(dòng)橋總成安裝在后車架上。
這樣不僅由于獨(dú)立懸架可使汽車獲得良好的行駛平順性,而且活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)處的橡膠襯套也使整車獲得一定的緩沖,從而進(jìn)一步提高了汽車行駛平順性。圖1-27IRS式車架IRS式車架
曾經(jīng)有些轎車為了減輕車架質(zhì)量,盡量做到輕量化,采用了半車架。圖1-28半車架——后部沒(méi)有車架車架式車身前車身結(jié)構(gòu)
前車身部分如圖1-29所示,由散熱器支架、前翼板和前擋泥板構(gòu)成。散熱器支架由上、下、左、右四根支架焊接而成一個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)。散熱器支架、前翼板和前擋泥板用螺栓連接成一體。前車身結(jié)構(gòu)特點(diǎn):圖1-29車架式車身前車身結(jié)構(gòu)車架式車身主車身結(jié)構(gòu)
主車身(圖1-30)由圍板、下車身、前車身立柱、車身中柱、頂板、前蓋板、后蓋板等組成,它們形成乘座室和后備箱。乘坐室和行李箱焊接在一起構(gòu)成主車身。
圍板由左右前車身立柱、內(nèi)板、外板、蓋板組成。下車身的前面有一傳動(dòng)軸槽,供傳動(dòng)軸通過(guò)。下車身前端與橫梁焊接在一起再連接到車架上。主車身結(jié)構(gòu)特點(diǎn):圖1-30車架式車身主車身學(xué)習(xí)單元客車車身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)客車車身結(jié)構(gòu)大客車車身覆蓋件情境二客車車身結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)客車車身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn);2.熟悉客車車身的結(jié)構(gòu)件和覆蓋件??蛙囓嚿斫Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)
現(xiàn)代汽車的生產(chǎn)大量采用機(jī)械化和自動(dòng)化,但車身許多部件的生產(chǎn)和裝配必須由手工操作來(lái)完成。
特別是車身的內(nèi)、外裝飾和附件的裝配等。豪華客車車身圖2-1豪華客車旅行客車(圖2-2)城市客車(圖2-3)游覽客車公路客車(圖2-4)一、客車的分類插圖:特殊客車旅行客車旅行客車是一種小型客車,座位數(shù)不超過(guò)17個(gè)。
根據(jù)其外觀形狀,中國(guó)俗稱“面包車”。
旅行客車機(jī)動(dòng)靈活,有較高的乘坐舒適性。圖2-2旅行客車城市客車
城市客車是一種行駛于城市和城郊的大型客車,也稱城市公共汽車。
車廂中除設(shè)有座位外,還有供乘客站立和走動(dòng)的較寬通道。
有的城市公共汽車的車廂分上、下層,上層全部設(shè)座位,下層有座位和站位。
雙層客車載客多,但重心較高,行駛穩(wěn)定性較差。圖2-3城市客車公路客車
公路客車是行駛于城市間或鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的客車。
分長(zhǎng)途客車和短途客車。
長(zhǎng)途客車有的全部設(shè)座位;有的全部設(shè)鋪位,俗稱“臥鋪車”,有存放行李的行李架或行李倉(cāng)。
短途客車的運(yùn)距僅數(shù)十公里,車廂內(nèi)除有座位,還有站位。行李倉(cāng)架一般很小,甚至沒(méi)有。圖2-4公路客車專用底盤(pán),降低了車輛的質(zhì)心。二、客車車身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)整體式承重框架,提高了形式的安全性和穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力蒙皮,有效地吸收外界沖擊能量,保護(hù)乘員安全,采用發(fā)動(dòng)機(jī)后置、橫置、后輪驅(qū)動(dòng)方式(圖2-5)。車廂布局整體性強(qiáng),乘坐環(huán)境大大改善。(圖2-6)(圖2-7)(圖2-8)(圖2-9)
現(xiàn)在的客車采用發(fā)動(dòng)機(jī)后置、橫置、后輪驅(qū)動(dòng)方式(圖2-2)。
發(fā)動(dòng)機(jī)后置使車廂內(nèi)的主要部分遠(yuǎn)離振動(dòng)和噪聲源,使車廂內(nèi)部容積完整、流暢。
圖2-5豪華客車發(fā)動(dòng)機(jī)放置
高檔大客車,駕駛區(qū)域的設(shè)計(jì)(圖2-3)有其完整的理論和實(shí)踐依據(jù),可最大限度的減少駕駛?cè)说钠?。圖2-3豪華客車駕駛區(qū)域圖2-6豪華客車音像系統(tǒng)圖2-7豪華客車會(huì)議室圖2-8豪華客車臥室
高檔大客車,還有酒吧、衛(wèi)生間、音像系統(tǒng)(圖2-6),有的車還設(shè)有會(huì)議室(圖2-7)、廚房和臥室(圖2-8)等??蛙囓嚿斫Y(jié)構(gòu)非承載式車身如圖2-10所示,其載荷主要由底部車架(圖2-11)承擔(dān)。一、非承載式車身圖2-10非承載式車身結(jié)構(gòu)
車身構(gòu)件主要是金屬薄板經(jīng)沖壓成形,構(gòu)件之間配以加強(qiáng)板用鉚接方式連接。
重量輕,維修方便,而剛度小。圖2-11非承載式車身底部車架
低端大客車多采用非承載式車身結(jié)構(gòu)。
從力學(xué)角度分析低端大客車有卡車的柔性車架;從扭轉(zhuǎn)剛性角度看,客車上層車廂和下層車軸葉片彈簧懸掛都是剛性的,當(dāng)?shù)缆房油莶黄綍r(shí),中層的柔性車架的作用,除全部承載外還起到關(guān)鍵的緩沖層的作用,所以采用非承載式車身的客車是三層式結(jié)構(gòu),即上硬中軟下硬。課題二
客車車身結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)承載式車身(圖2-12)(圖2-13)(圖2-14)二、承載式車身整體承載式車身(圖2-15)(圖2-16)圖2-12基礎(chǔ)承載式車身底架
基礎(chǔ)承載式車身結(jié)構(gòu)一般采用異形鋼管在胎具上焊接而成(圖2-12)。
外蒙皮用0.8mm左右的薄鋼板采用預(yù)應(yīng)力的方法,保證車身面的平整順滑,外觀挺拔。
基礎(chǔ)承載式車身在結(jié)構(gòu)上使車身側(cè)圍腰線以下部分為主要承載件,車頂為非承載件,所以窗立柱較細(xì),側(cè)窗開(kāi)口大,視野開(kāi)闊,通透感強(qiáng)(圖2-13)。圖2-13基礎(chǔ)承載式車身上部結(jié)構(gòu)
基礎(chǔ)承載式車身結(jié)構(gòu)下部地板下的空間較大,地板離地面高度也較大(圖2-14)。
通常在長(zhǎng)途大客車上采用。圖2-14基礎(chǔ)式承載車身下部結(jié)構(gòu)整體承載式車身結(jié)構(gòu)如圖2-15所示。圖2-15整體承載式車身結(jié)構(gòu)整體承載式特點(diǎn):
1、無(wú)車架,車身作為發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)各總成的安裝平臺(tái)。
2、底架不沖壓鉚接,是由矩形管構(gòu)成格柵式結(jié)構(gòu)。
3、車上各種載荷全部由汽車車身承受,整個(gè)車身都可參與載荷。
4、上下部整體承載,整個(gè)車身殼體達(dá)到穩(wěn)定平衡狀態(tài)。
5、整體格柵式結(jié)構(gòu),在受力時(shí)能迅速將力分散到車身各處,被動(dòng)安全性能較好。降低客車高度,將車身與底部建成一整體空間框架。載荷由車身整體的空間框架承受。圖2-16整體承載式客車空氣彈簧獨(dú)立懸架
高端大客車的首要特征是沒(méi)有中間的柔性車架,底架與車身構(gòu)成一剛性整體,承載車輛的全部負(fù)荷。
由于保證優(yōu)良的乘坐舒適性,硬的上層必須配軟的下層,因此高端大客車的特征之二是具有空氣彈簧獨(dú)立懸架(圖2-16)。課題二
客車車身結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)客車受撞時(shí)底盤(pán)會(huì)移位,而整體承載客車無(wú)底盤(pán),使其在受力時(shí)迅速將力分解到全身各處。整體承載式車身被稱為“鳥(niǎo)籠結(jié)構(gòu)”,飛機(jī)的整體框架結(jié)構(gòu)曾用。整體承載客車抗扭曲的鋼件設(shè)施強(qiáng)度是其他普通汽車的3-6倍。整體承載客車是我國(guó)目前最安全的客車之一。整體承載結(jié)構(gòu)使客車的行車更具敏捷性、平穩(wěn)性、舒適性和安全性。
低地板設(shè)計(jì)、人性化配置、低排放、環(huán)?;?、乘客空間大等優(yōu)勢(shì),體現(xiàn)出現(xiàn)代社會(huì)倡導(dǎo)的“科技領(lǐng)先,以人為本”的理念,也造就了整體承載客車獨(dú)一無(wú)二的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。大客車車身覆蓋件前圍蒙皮頂蓋蒙皮側(cè)圍蒙皮后圍蒙皮面積較小,但外形較復(fù)雜;常有一些孔、肋等結(jié)構(gòu),屬空間曲面。前圍蒙皮結(jié)構(gòu)與連接特點(diǎn)插圖:車蒙皮頂蓋的技術(shù)要點(diǎn):①頂蓋與骨架之間要有良好的密封。頂蓋蒙皮頂蓋蒙皮通常是由右側(cè)蒙皮、左側(cè)蒙皮、中間蒙皮組成。結(jié)構(gòu)與連接特點(diǎn)②中間蒙皮與側(cè)蒙皮之間以及蒙皮與骨架之間的連接尤其重要。③無(wú)論是采用焊接還是其他連接方法,最主要的是要有良好的密封性。將薄板件與骨架固定在同樣面的骨架上,再用鉚接或焊接,將蒙皮與骨架緊密地固定在一起,兩者共同參與承受載荷。側(cè)圍蒙皮側(cè)圍蒙皮覆蓋在側(cè)圍骨架的外表面,是車身外形的主要部分。結(jié)構(gòu)與連接特點(diǎn)根據(jù)生產(chǎn)條件、材料及大客車的檔次,有:分塊蒙皮整塊蒙皮按受力和連接方式,有:應(yīng)力蒙皮預(yù)應(yīng)力蒙皮
張拉蒙皮——為使蒙皮達(dá)到光滑平整,用預(yù)應(yīng)力蒙皮工藝,使蒙皮內(nèi)部存在張拉應(yīng)力,來(lái)增強(qiáng)骨架的強(qiáng)度和減少噪聲。
采用張拉蒙皮的車身骨架結(jié)構(gòu)一般為異形鋼管或沖壓件結(jié)構(gòu),由于工藝復(fù)雜其修理也較困難。應(yīng)力蒙皮:預(yù)應(yīng)力蒙皮
鉚接分為雙面對(duì)鉚和單面拉鉚。
工藝簡(jiǎn)單,操作方便。
這種工藝受鉚釘質(zhì)量、孔徑質(zhì)量和拉鉚質(zhì)量的影響,其蒙皮與骨架的緊固略差,一段時(shí)間以后,鉚釘容易松動(dòng),嚴(yán)重的甚至脫落。后圍蒙皮后圍蒙皮因功能要求不高,工藝要求也不高。如果是后置發(fā)動(dòng)機(jī)就要有一個(gè)面積較大的上掀開(kāi)門(mén)便于修理。結(jié)構(gòu)與連接特點(diǎn)大客車的金屬蒙皮與骨架的連接方式有:鉚接蒙皮焊接蒙皮粘結(jié)蒙皮
蒙皮與骨架焊接。
一般采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、單面點(diǎn)焊、電阻點(diǎn)焊等。
二氧化碳保護(hù)焊焊接具有質(zhì)量好,焊接效率高,操作簡(jiǎn)便,成本較低,便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。粘結(jié)是用高強(qiáng)度粘結(jié)劑按一定工藝要求,將蒙皮和骨架緊密固定,粘結(jié)劑有多種。
皮與架之間有粘結(jié)劑隔開(kāi),避免金屬接觸腐蝕。粘結(jié)蒙皮降低噪聲,也可緩沖骨架變形對(duì)蒙皮產(chǎn)生的作用力。鉚接蒙皮焊接蒙皮粘結(jié)蒙皮學(xué)習(xí)單元整體式車身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)前置后驅(qū)車身結(jié)構(gòu)前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)情境三整體式車身結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解整體式車身的特點(diǎn);2.熟悉車架式主車身結(jié)構(gòu)。整體式車身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)整體式車身是整個(gè)車身與車架合成一體,沒(méi)有單獨(dú)的車架,也叫無(wú)梁式車身(圖3-1)。一、整體式車身(也叫無(wú)梁式車架)
這種結(jié)構(gòu)的車體能夠以相對(duì)較輕的質(zhì)量承受較高的應(yīng)力。
充分利用了原先車架所站用的空間,使車身的有效容積大幅度提高,使汽車更加小型化。圖3-1整體式車身結(jié)構(gòu)圖3-2整體式車身結(jié)構(gòu)件點(diǎn)焊連接
整體式車身的整個(gè)車身以壓力加工而成的不同形狀的薄鋼板散件構(gòu)成,并以點(diǎn)焊連接成一整體(圖3-2)。
整體式車身不同于將鋼板置放在鋼結(jié)構(gòu)車架上的傳統(tǒng)車架式結(jié)構(gòu),只是一個(gè)由簿鋼板通過(guò)壓延加工成不同的形狀并點(diǎn)焊連接的整體,形成類似蛋殼的“應(yīng)力薄殼結(jié)構(gòu)”。二、整體式車身的特點(diǎn)(1)主要件焊接一體,形成緊密結(jié)構(gòu),碰撞時(shí)保護(hù)乘員。(3)剛性大,有助于向整個(gè)車身傳遞和分散沖擊能量(圖3-3,圖3-4)。(2)車身為一體,無(wú)獨(dú)立車架,行駛平穩(wěn),固有頻率振動(dòng)低,噪聲小,較安全。(4)內(nèi)部空間更大,汽車小型化。(5)結(jié)構(gòu)緊湊,質(zhì)量輕。圖3-3整體式車身前部受沖擊時(shí)能量傳遞圖3-4后部受沖擊時(shí)能量傳遞(6)損壞更復(fù)雜,碰撞時(shí)遠(yuǎn)離碰撞點(diǎn)的部位會(huì)有損壞,而且會(huì)引起操縱系統(tǒng)或動(dòng)力系統(tǒng)的故障,修復(fù)前要做徹底的損傷分析。(7)底盤(pán)強(qiáng)度遠(yuǎn)不如大梁結(jié)構(gòu)。
整體式車身前部不僅裝前懸架構(gòu)件和操縱聯(lián)動(dòng)裝置(圖3-5),且裝有發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置等(圖3-6)圖3-5整體式車身前部結(jié)構(gòu)圖3-6整體式車身前部結(jié)構(gòu)——發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置(8)整體式車身前部車身復(fù)雜得多(圖3-7)。
車身一旦損壞變形,則需要采用特殊的(不會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步損壞)程序來(lái)恢復(fù)原來(lái)的形狀。圖3-7整體式車身前車身三、整體式車身類型現(xiàn)在整體式車身結(jié)構(gòu)有三種基本類型:本書(shū)重點(diǎn)介紹應(yīng)用較多的前置后驅(qū)和前置前驅(qū)兩種車身結(jié)構(gòu)(1)發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)(前置后驅(qū),F(xiàn)R)(2)發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)(前置前驅(qū),F(xiàn)F)(3)發(fā)動(dòng)機(jī)中置后輪驅(qū)動(dòng)(中置后驅(qū),MR)課題一
整體式車身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)車身金屬材料的變化。整體式車身則大量地使用合金鋼制造(2)塑料等復(fù)合材料的大量應(yīng)用。甚至整個(gè)車身都是用復(fù)合材料制成整體式車身相對(duì)于車架式車身的變化主要體現(xiàn)在下列幾個(gè)方面:對(duì)汽車修理行業(yè),傳統(tǒng)的氧氣乙炔焊和切割修復(fù)將造成永久的破壞。現(xiàn)在,越來(lái)越多地要求用惰性氣體保護(hù)焊來(lái)進(jìn)行車身的修復(fù)。由于塑料等復(fù)合材料有著許多與金屬材料不同的性質(zhì),所以要求車身修理技工必須掌握這些材料的性能和粘接、變形、更換等修復(fù)工藝。(3)車身防腐方式的改變。整體式車身大量采用防腐系統(tǒng)進(jìn)行全方位防腐處理(4)車身結(jié)構(gòu)的變化。這是整體式車身較之車架式最本質(zhì)的區(qū)別所在任何對(duì)車身的破壞和修復(fù)都會(huì)對(duì)防腐系統(tǒng)造成破壞。如何恢復(fù)車身的防腐系統(tǒng),也是現(xiàn)代車身修理需要解決的問(wèn)題之一。(5)整車結(jié)構(gòu)的變化。緊湊與合理,更大的有效容積,更大的空間布置汽車部件
于是,有了橫置發(fā)動(dòng)機(jī)、前輪驅(qū)動(dòng)、撐桿式懸架以及齒條齒輪操縱系統(tǒng)等新的整車結(jié)構(gòu)方式。(6)車身的強(qiáng)度更加合理。(7)汽車自重的變化。
整車和車身結(jié)構(gòu)的改革以及高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼的采用,使整個(gè)汽車的自重有了大幅度的降低。(8)車身精度的大幅度提高。懸架系統(tǒng)的安裝,操縱系統(tǒng)的平穩(wěn),密封性和舒適性要求車身精度要大幅提高
對(duì)車身的修復(fù)得出更高要求,要求對(duì)毀損的車身進(jìn)行精確的測(cè)量和精心的修復(fù)。圖3-8JaguarXJR2004全鋁車架,車身精度高前置后驅(qū)車身結(jié)構(gòu)前置后驅(qū)車身(圖3-9),其特點(diǎn):一、前置后驅(qū)車身的特點(diǎn)(1)發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和差速器均勻分布在前、后輪之間,減輕了操縱系統(tǒng)的操縱力;圖3-9前置后驅(qū)的車身(2)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置在前車身副車架或支撐橫梁上;(3)發(fā)動(dòng)機(jī)可單獨(dú)拆裝,便于車身修理操作;(4)傳動(dòng)軸裝在地板下的通道內(nèi),減少乘員室內(nèi)部空間;(5)由于傳動(dòng)由前到后布置,車的振動(dòng)和噪聲源也分布到車身的前面和后面。前置后驅(qū)的前車身(圖3-10)二、前置后驅(qū)的前車身
發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架和轉(zhuǎn)向裝置都安裝在前擋泥板和前車身的前縱梁上,其制造和修理精度直接影響前輪的定位和傳到乘座室的振動(dòng)與噪聲
因此它在制造和修理中確保精度并具有極高的強(qiáng)度。圖3-10前置后驅(qū)的前車身波紋加工區(qū):
發(fā)生撞擊時(shí),將撞擊力集中于該區(qū)域,并吸收能量。
多用于前側(cè)梁前端、后側(cè)梁后端、前翼子板隔板(圖3-11)。為了快速修復(fù),有的波紋加工區(qū)做成分體式(圖3-12),一旦此部位受損,可以快速更換。小提示:波紋加工區(qū)受損時(shí),只能更換不能修復(fù)。因修復(fù)后吸收能量效果無(wú)法保證。圖3-11波紋加工區(qū)圖3-12分體式制作波紋加工區(qū)前置后驅(qū)的側(cè)車身(圖3-13)三、前置后驅(qū)的側(cè)車身
前柱、中柱、車門(mén)檻板、車頂縱梁等部位都采用三層板設(shè)計(jì);應(yīng)用了大量的高強(qiáng)度鋼;采用非常強(qiáng)固的箱形結(jié)構(gòu)。圖3-13前置后驅(qū)的側(cè)車身四、前置后驅(qū)的底部車身前置后驅(qū)的底部車身如圖3-14圖3-14前置后驅(qū)的底部車身底部車身前段
底部車身主要由前后縱梁、地板縱梁、地板及橫梁構(gòu)成。
前置后驅(qū)的底部車身前段(圖3-15)由前縱梁、前橫梁構(gòu)成,用高強(qiáng)度鋼制成箱形截面,前縱梁均為上彎式(圖3-16),有加工的預(yù)應(yīng)力區(qū)。圖3-15前置后驅(qū)的底部前車身圖3-16前置后驅(qū)的底部前車身的安全加強(qiáng)底部車身中段圖3-17前置后驅(qū)的底部中車身底部車身后段
底部車身后段由后縱梁、后地板橫梁、后地板及行李箱地板等構(gòu)成,縱梁從后排座下邊延伸到接近后橋,并上彎延伸到后地板,地板縱梁后段和后地板縱梁是分開(kāi)的(圖3-18)。圖3-18前置后驅(qū)底部車身后段后段燃油箱
燃油箱固定于地板下面時(shí)(懸浮式)(圖3-19),后地板縱梁后半部具有強(qiáng)韌而不易彎曲的特性,不過(guò)在彎角區(qū)域(向上彎曲)設(shè)計(jì)成容易發(fā)生折損變形,當(dāng)發(fā)生后面碰撞時(shí)可保護(hù)燃油箱。圖3-19前置后驅(qū)底部車身后段燃油箱保護(hù)五、前置后驅(qū)的后車身轎車型式
行李箱和乘坐室分離,后圍上蓋板和后座的軟墊托架連接在后側(cè)板和后地板上,圍板可防止車身扭曲。圖3-20轎車前置后驅(qū)的后車身旅行車型式
行李箱與乘坐室不分開(kāi);沒(méi)有單獨(dú)的后車身,采用加大頂蓋內(nèi)側(cè)后板及后窗上部框架,將頂蓋內(nèi)側(cè)板延伸至后側(cè)板等措施來(lái)加強(qiáng)車身的剛度。圖3-21旅行車前置后驅(qū)的后車身六、車門(mén)
外板、內(nèi)板、加強(qiáng)梁、側(cè)防撞鋼梁和門(mén)框;內(nèi)板、加強(qiáng)梁和側(cè)防撞鋼梁以點(diǎn)焊結(jié)合在一起;內(nèi)板和外板通常是以摺邊連接。圖3-22車門(mén)七、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋
外板、內(nèi)板、和加強(qiáng)梁;內(nèi)板和外板的四周以摺邊連接取代焊接;加強(qiáng)梁點(diǎn)焊于內(nèi)板上,密封膠涂抹于內(nèi)板和外板的間隙中。圖3-23發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋八、行李艙蓋
外板、內(nèi)板和加強(qiáng)梁;內(nèi)板和外板的四周采用摺邊連接方式;加強(qiáng)梁和支座是由點(diǎn)焊焊接于行李箱蓋上;密封膠涂抹于內(nèi)板和外板的間隙中。圖3-24行李艙蓋前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)前置前驅(qū)車身(圖3-25),其特點(diǎn):一、前置前驅(qū)車身的特點(diǎn)(1)變速器和差速器結(jié)合為一體,取消了傳動(dòng)軸,自重顯著減少;(2)噪聲和振動(dòng)都限制在車身前部,汽車總噪聲和振動(dòng)減?。?3)前懸架和前輪負(fù)荷增加;圖3-25前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)一、前置前驅(qū)車身的特點(diǎn)圖3-25前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)(4)汽車的內(nèi)部空間增大;(5)油箱可設(shè)計(jì)在車中心底部,后備箱面積增大,內(nèi)部更平整;(6)發(fā)動(dòng)機(jī)裝在前面,有較大的慣性力,所以發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝組件要增強(qiáng)。課題三
前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)(1)縱向安置形式:(發(fā)動(dòng)機(jī)縱置)
發(fā)動(dòng)機(jī)由連接左右前側(cè)梁的前懸架支撐,圖3-26。一、前置前驅(qū)車身的特點(diǎn)前置前驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝形式圖3-26發(fā)動(dòng)機(jī)縱置b)示意圖課題三
前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)一、前置前驅(qū)車身的特點(diǎn)
這種配置的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝與后輪驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝方式相同。前置前驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝形式圖3-26發(fā)動(dòng)機(jī)縱置b)示意圖課題三
前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)(2)橫向安置形式:(發(fā)動(dòng)機(jī)橫置)
發(fā)動(dòng)機(jī)支撐在4個(gè)點(diǎn)上,即發(fā)動(dòng)機(jī)的前后安裝中心構(gòu)件及左右前側(cè)梁,圖3-27。一、前置前驅(qū)車身的特點(diǎn)前置前驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝形式圖3-27發(fā)動(dòng)機(jī)橫置b)示意圖課題三
前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)一、前置前驅(qū)車身的特點(diǎn)前置前驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝形式圖3-27發(fā)動(dòng)機(jī)橫置b)示意圖課題三
前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)二、前置前驅(qū)的前車身
前車身由發(fā)動(dòng)機(jī)罩、前翼板、散熱器上下支架、散熱器側(cè)支架、前橫梁、前縱梁、前擋泥板和用薄鋼板沖壓的前圍板等構(gòu)成;
前置前驅(qū)和前置后驅(qū)汽車的前懸架幾乎是相同的,前車身的精度對(duì)前輪定位有直接影響。
前擋泥板與蓋板、前縱梁焊接在一起;前置前驅(qū)汽車前部承受較大的載荷;前縱梁比前置后驅(qū)汽車的相應(yīng)構(gòu)件強(qiáng)度要大。課題三
前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)二、前置前驅(qū)的前車身
前置前驅(qū)橫置發(fā)動(dòng)機(jī)的前車身(圖3-28)。
轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的齒輪齒條裝在前圍板的下部,轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿系通過(guò)前橫梁后部的大開(kāi)口和懸架臂一起裝在直對(duì)開(kāi)口下面的結(jié)構(gòu)上;
下圍板和前縱梁與后輪驅(qū)動(dòng)汽車或縱向安置發(fā)動(dòng)機(jī)的前輪驅(qū)動(dòng)汽車完全不同。圖3-28前置前驅(qū)前車身課題三
前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)三、前置前驅(qū)的中車身
前置前驅(qū)的中車身如圖3-29所示。
由地板、地板縱梁、加強(qiáng)梁、地板橫梁組成;地板縱梁用高強(qiáng)度鋼板制成。圖3-29前置前驅(qū)中車身課題三
前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)前驅(qū)中車身FF和FR車輛的中央下車身最大差別在于車底板拱起的高度,如圖3-30所示。圖3-30前置后驅(qū)和前置前驅(qū)的底部中車身地板隆起區(qū)課題三
前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)四、前置前驅(qū)的后車身
前置前驅(qū)的后車身(圖3-31)上部由后門(mén)板、下后板、后側(cè)板、后輪罩外板、后輪罩內(nèi)板組成。圖3-31前置前驅(qū)后車身課題三
前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)四、前置前驅(qū)的后車身
下部由后地板橫梁和后地板縱梁組成;后地板縱梁的后段和后地板縱梁是分開(kāi)的(圖3-32)。圖3-32前置前驅(qū)后車身底部課題三
前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)四、前置前驅(qū)的后車身
下后地板縱梁比后輪驅(qū)動(dòng)汽車的低;后車底板縱梁的后段都經(jīng)過(guò)波紋加工(圖3-33),以提高吸收撞擊的效果。
后輪采用獨(dú)立的滑柱式懸架;發(fā)生后尾碰撞時(shí),對(duì)后輪定位的影響比后輪驅(qū)動(dòng)汽車要大得多。圖3-33前置前驅(qū)后車身底部波紋加工課題三
前置前驅(qū)車身結(jié)構(gòu)五、前置前驅(qū)車身的其他部件
前置前驅(qū)汽車車身的發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車門(mén)、行李箱蓋等部件與前置后驅(qū)車身的相同;
四輪驅(qū)動(dòng)汽車的前車身與前置前驅(qū)車身的前車身類似,中、后車身與后輪驅(qū)動(dòng)汽車的中、后車身類似。學(xué)習(xí)單元金屬材料的性能鋼的熱處理工藝簡(jiǎn)單熱處理操作情境四金屬的熱處理
學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道金屬材料的加工性能;2.敘述熱處理的基本類型及作用;3.能對(duì)制作好的簡(jiǎn)單鋼構(gòu)件進(jìn)行簡(jiǎn)單的熱處理。
金屬材料不同,性能也不同,同樣汽車部位不同,對(duì)材料的要求也不一樣。這些通常通過(guò)熱處理來(lái)解決。
熱處理——是指采用適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)金屬材料或工件(以下簡(jiǎn)稱工件)進(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得預(yù)期的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。
工藝過(guò)程包括
加熱、保溫和冷卻
三個(gè)階段。
鋼的熱處理工藝通常分為
退火、正火、淬火、回火及化學(xué)熱處理
等。通過(guò)不同的熱處理工藝,使鋼材得到不同的組織,從而充分發(fā)揮鋼材性能的潛力。
下面學(xué)習(xí)金屬材料的性能,熱處理的工藝知識(shí),并通過(guò)實(shí)踐操作來(lái)掌握熱處理工藝。1.熱軋鋼板一、車身結(jié)構(gòu)鋼板800度以上高溫軋制,厚度在1.6—8mm之間。
鋼板表面覆上一層氧化膜,可用酸洗或噴丸處理去除氧化膜。熱軋鋼板主要用途:
車架;車輛車身內(nèi)部鋼板;底盤(pán)零件;底盤(pán)大梁;建材(H槽或L槽)。金屬材料的性能2.冷軋鋼板車身結(jié)構(gòu)鋼板熱軋鋼板經(jīng)酸洗后冷軋變薄,并退火處理。因在較低溫度軋制,其厚度精度高,表面質(zhì)量好,表面非常平滑,厚度為0.4mm—1.4mm。有良好的可壓縮性,大多數(shù)整體式車身都采用冷軋鋼板制成。冷軋鋼板主要用途:大多數(shù)的汽車車身組件。3.低碳鋼板含碳量低,較軟,便于加工,可安全焊接、熱收縮和冷加工,強(qiáng)度不受嚴(yán)重影響。易變形,重。已開(kāi)始改用高強(qiáng)度鋼來(lái)造車上需承受載荷的零部件。4.高強(qiáng)度鋼板車身結(jié)構(gòu)鋼板
高強(qiáng)度鋼泛指強(qiáng)度高于低碳鋼的各種類型的鋼材。一般強(qiáng)度為200N/mm2以上。
相同的強(qiáng)度,高強(qiáng)度鋼板的厚度比一般鋼板薄。主要用途:
近年車身普遍用高強(qiáng)度鋼板,以降低車重。5.高強(qiáng)度、低合金鋼(HSLA)
又稱回磷鋼,在低碳鋼中加磷來(lái)提高鋼的強(qiáng)度。
制造前后梁、車門(mén)檻板、保險(xiǎn)杠面板、保險(xiǎn)杠加強(qiáng)筋和車門(mén)立柱等;
一般加熱溫度不可超過(guò)370℃~480℃,加熱時(shí)間不可超過(guò)3min。
適合采用氣體保護(hù)焊焊接或電阻點(diǎn)焊,不允許用氧乙炔和電弧焊來(lái)焊接。6.高抗拉強(qiáng)度鋼(HSS)車身結(jié)構(gòu)鋼板
又稱Si-Mn固溶體淬火鋼;增加了硅、錳和碳的含量使抗拉強(qiáng)度得到提高。主要用途:
制造與懸架裝置有關(guān)構(gòu)件和車身等;
常規(guī)加熱和焊接不會(huì)明顯降低其強(qiáng)度,屈服強(qiáng)度可達(dá)350MPa、抗拉強(qiáng)度可超過(guò)450Mpa。
一般的焊接方法(包括氧乙炔焊)都可用于修理這類構(gòu)件;
溫度限制在600℃以內(nèi);氣體保護(hù)焊使用AWS-E-70S-6的焊絲。7.超高強(qiáng)度鋼車身結(jié)構(gòu)鋼板超高強(qiáng)度鋼(UHSS)主要有:
高塑性鋼、雙相鋼、多相鋼、硼鋼和鐵素體-貝氏體鋼等。8.防銹鋼板在鋼板表面有一層鍍層,鍍層的形式有鍍鋅、鍍鋁和鍍錫。
鍍鋅和鍍鋁比鐵容易腐蝕,而鍍錫防腐蝕能力則比鐵好。主要用途:
鍍鋅鋼板用在車身鋼板,而鍍鋁鋼板用在排氣管護(hù)板,鍍錫鋼板則用在做燃油箱。9.不銹鋼板不銹鋼板是一種碳鋼、鉻、鎳合金,碳鋼的含鉻量大約為12%。
材質(zhì)輕同時(shí)還要能夠承受懸架的部分載荷。
而且容易加工成設(shè)計(jì)的抗彎截面,以減少傳遞到乘坐室內(nèi)的損害(圖4-1)。圖4-1車身所用的材料二、整體式車身對(duì)構(gòu)件的要求三、加熱對(duì)鋼性能的影響加熱時(shí),強(qiáng)度、剛度下降;冷卻后,強(qiáng)度、剛度又恢復(fù)?!訜岵僮骱蟛粫?huì)降低鋼板強(qiáng)度。
氧乙炔和電弧焊,或短時(shí)加熱方式的修理,都允許。1.加熱對(duì)低碳鋼性能的影響對(duì)高強(qiáng)度鋼加熱時(shí),內(nèi)部金屬晶粒會(huì)發(fā)生改變。——過(guò)度加熱再冷卻,強(qiáng)度會(huì)下降。
高強(qiáng)度鋼不允許用加熱的方式進(jìn)行修理。2.加熱對(duì)高強(qiáng)度鋼性能的影響①損壞鍍鋅層,引起鋼板銹蝕,降低鋼板的防銹能力;②改變鋼鐵強(qiáng)度;③形成氧化膜后鋼板厚度降低;④會(huì)使車輛燃燒起來(lái)。3.加熱對(duì)車輛的影響四、鋼鐵顏色和溫度鋼材被加熱,其顏色會(huì)隨溫度上升而發(fā)生變化,如表4-1所示。
當(dāng)鋼加熱到600℃時(shí),肉眼才觀察到顏色變化,而這時(shí)已經(jīng)超過(guò)絕大多數(shù)高強(qiáng)度鋼板的耐熱溫度。
高強(qiáng)度鋼的允許加熱的溫度都很低,一般不超過(guò)200℃。溫度(℃)6007008009001000110012001300顏色暗紅紅色淡紅橘紅黃色淡黃白色亮白表4-1鋼的熱處理工藝非承。一、普通熱處理的類型正火處理頂蓋蒙皮側(cè)圍蒙皮后圍蒙皮非承。淬火處理非承?;鼗鹛幚矸浅?。退火處理工件(主要為鑄鍛件)進(jìn)行兩次或兩次以上的重復(fù)正火。
工件加熱奧氏體化(850℃)后,強(qiáng)制吹風(fēng)快冷到珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)的某一溫度,保溫以獲得珠光體型組織,然后在空氣中冷卻。
概念:正火處理將材料加熱到850℃(奧氏體化)后在空氣中冷卻的熱處理工藝。是以空氣來(lái)冷卻的一種熱處理過(guò)程。
作用:整頓其內(nèi)部結(jié)構(gòu),改善機(jī)械特性。預(yù)備熱處理——低、中碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的的鑄、鍛件。最終熱處理——某些低溫化學(xué)熱處理件的預(yù)處理及某些結(jié)構(gòu)鋼。消除網(wǎng)狀碳化物,為球化退火做準(zhǔn)備。改善力學(xué)性能和切削性能。等溫正火兩次正火多重正火僅對(duì)工件需要硬化的局部進(jìn)行的淬火。水冷淬火、油冷淬火、空冷淬火等。
概念:淬火處理指工件加熱奧氏體化(850℃)后以適當(dāng)方式冷卻獲得馬氏體或(和)貝氏體組織的熱處理工藝。
作用:增加硬度,脆性增加。最常見(jiàn)的淬火方式:1.局部淬火淬火的具體方法:僅對(duì)工件表層進(jìn)行的淬火。包括感應(yīng)淬火、接觸電阻加熱淬火、火焰淬火、激光淬火、電子束淬火等。2.表面淬火專指在真空中加熱和在高速循環(huán)的負(fù)壓、常壓或高壓的中性和惰性氣體中進(jìn)行的淬火冷卻。3.氣冷淬火:淬火的具體方法:以強(qiáng)迫流動(dòng)的空氣或壓縮空氣作為冷卻介質(zhì)的淬火冷卻。4.風(fēng)冷淬火:以鹽類的水溶液作為冷卻介質(zhì)的淬火冷卻。5.鹽水淬火:以有機(jī)高分子聚合物的水溶液作為冷卻介質(zhì)的淬火冷卻。6.有機(jī)聚合物水溶液淬火:工件在熔鹽、熔堿、熔融金屬或高溫油等熱浴中進(jìn)行的淬火冷卻。
如鹽浴淬火、鉛浴淬火、堿浴淬火等。7.熱浴淬火:工件加熱奧氏體化(850℃)后先浸入冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì),在組織即將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)立即轉(zhuǎn)入冷卻能力弱的介質(zhì)中冷卻。8.雙介質(zhì)淬火(雙液淬火):工件加熱奧氏體化(850℃)后用特定夾具夾淬火,以減少淬火畸變。9.加壓淬火(模壓淬火):淬火的具體方法:工件從表面至心部全部硬化的淬火。10.透淬:加熱奧氏體化后快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間等溫保持的淬火。11.貝氏體等溫淬火(等溫淬火):工件加熱奧氏體化后浸入溫度稍高或稍低于Ms點(diǎn)的堿浴或鹽浴中保持適當(dāng)時(shí)間,在工件整體達(dá)到介質(zhì)溫度后取出空冷以獲得馬氏體的淬火。12.馬氏體分級(jí)淬火(分級(jí)淬火):工件滲碳后直接淬火冷卻的工藝。13.直接淬火:工件局部或表層快速加熱奧氏體化后,其熱量自行向未加熱區(qū)傳導(dǎo),從而使奧氏體化區(qū)迅速冷卻的淬火。14.自冷淬火:用高功率密度的脈沖能束使工件表層加熱奧氏體化,熱量隨即在極短的時(shí)間內(nèi)傳入工件內(nèi)部的自冷淬火。15.脈沖淬火:淬火的具體方法:以電子束作為能源,以極快的速度加熱工件的自冷淬火。16.電子束淬火:以激光作為能源,以極快的速度加熱工件的自冷淬火。17.激光淬火:利用氧乙炔(或其他可燃?xì)?火焰使工件表層加熱并快速冷卻的淬火。18.火焰淬火:利用感應(yīng)電流通過(guò)工件所產(chǎn)生的熱童,使工件表層、局部或整體加熱并快速冷卻的淬火。19.感應(yīng)淬火:借助電極(高導(dǎo)電材料的滾輪)與工件的接觸電阻加熱工件表層,并快速冷卻(自冷)的淬火。20.接觸電阻加熱淬火:工件欲淬硬的部位浸入電解液中接陰極,液槽接陽(yáng)極,通電后由于陰極效應(yīng)而將浸入部位加熱奧氏體化,斷電后被電解液冷卻的淬火。21.電解液淬火:淬火的具體方法:工件在可控氣氛、惰性氣體或真空中加熱,并在適當(dāng)介質(zhì)中冷卻,或鹽浴加熱在堿浴中冷卻,以獲得光亮或光潔金屬表面的淬火。22.光亮淬火:工件淬火冷卻到室溫后,繼續(xù)在一般致冷設(shè)備或低溫介質(zhì)中冷卻的工藝。23.冷處理:工件淬火后繼續(xù)在液氮或液氮蒸氣中冷卻的工藝。24.深冷處理:以鋼在理想條件下淬火所能達(dá)到的最高硬度來(lái)表征的材料特征。淬硬性:相關(guān)概念:以在規(guī)定條件下鋼試樣淬硬深度和硬度分布表征的材料特性。淬透性:工件從奧氏體狀態(tài)急冷硬化的表層。一般以有效淬硬深度來(lái)定義。淬硬層:從淬硬的工件表面量至規(guī)定硬度值(一般為550HV)處的垂直距離。有效淬硬深度:鋼制圓柱試樣在某種介質(zhì)中淬冷后,中心得到全部馬氏體或50%馬氏體組織的最大直徑,以dC表示。臨界直徑:
概念:工件淬硬后加熱到Ac1(680~845℃,查表確定)以下的某一溫度,保溫一定時(shí)間,然后冷卻到室溫的熱處理工藝。
作用:使內(nèi)部組織穩(wěn)定,增加韌性。側(cè)圍蒙皮非承?;鼗鹛幚?50℃以下的回火,稱“消除應(yīng)力回火”。溫度范圍為150-250。高硬度和高耐磨性,但內(nèi)應(yīng)力和脆性降低。
應(yīng)用于高碳鋼和高碳合金鋼制造的工具模和滾動(dòng)軸承,以及經(jīng)滲碳和表面淬火的零件,回火后的硬度一般為58-64HRC。1.低溫回火:250~500℃間的回火,得“回火托氏體”。硬度為35-45HRC。
應(yīng)用于含碳量為0.5%-0.7%的碳鋼和合金鋼制造的各類彈簧。2.中溫回火:回火的具體方法:利用局部或表層淬硬工件內(nèi)部的余熱使淬硬部分回火。500℃以上的回火。一般用于淬火的后續(xù)處理,范圍為500-650℃。徹底消除內(nèi)應(yīng)力,提高塑性和韌性。硬度一般在25~35HRC之間。
應(yīng)用于含碳量為0.3%-0.5%的碳鋼和合金鋼制造的各類連接和傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)零件。3.高溫回火:回火的具體方法:在真空爐中先抽到一定真空度,然后充惰性氣體的回火。4.真空回火:同時(shí)施加壓力以校正淬火冷卻畸變的回火。5.加壓回火:6.自熱回火(自回火):
形成馬氏體的快速冷卻過(guò)程中因工件Ms點(diǎn)較高而自發(fā)地發(fā)生回火的現(xiàn)象。低碳鋼在淬火冷卻時(shí)就發(fā)生這一現(xiàn)象。7.自發(fā)回火:工件淬火并高溫回火的復(fù)合熱處理工藝。8.調(diào)質(zhì):
經(jīng)固溶處理或淬火后在室溫或高于室溫的適當(dāng)溫度保溫,以達(dá)到沉淀硬化的目的。在室溫進(jìn)行稱自然時(shí)效,在高于室溫進(jìn)行稱人工時(shí)效。9.時(shí)效處理(時(shí)效):
概念:指工件加熱到適當(dāng)溫度,保持一定時(shí)間,然后緩慢冷卻的熱處理工藝。
加熱和保溫時(shí)間依其需求而有所不同。
作用:改善材料的切削性,便于切削。
加熱至比正常退火較高的溫度,保持較長(zhǎng)時(shí)間,使晶粒粗化以改善材料被切削加工性能的退火。
各種管類或線類制造期間可改善材料的切削性,便于切削。1.晶粒粗化退火:
以減少工件化學(xué)成分和組織的不均勻程度為主要目的,將其加熱到高溫并長(zhǎng)時(shí)間保溫,然后緩慢冷卻的退火。2.均勻化退火:退火的具體方法:后圍蒙皮非承。退火處理
為防止工件在熱形變加工后形成發(fā)裂(白點(diǎn)),在加工完后直接進(jìn)行的退火。其目的是使氫擴(kuò)散到工件之外。
冷塑性變形加工的工件加熱到再結(jié)晶溫度以上,保持適當(dāng)時(shí)間,通過(guò)再結(jié)晶讓缺陷基本消失,重新形成均勻的等軸晶粒,以消除形變和殘余應(yīng)力的退火。3.再結(jié)晶退火:退火的具體方法:
加熱到高于Ac3(或Ac1)的溫度,保持適當(dāng)時(shí)間后,較快冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的適當(dāng)溫度并等溫保持,后在空氣中冷卻的退火。4.等溫退火:為使工件中的碳化物球狀化而進(jìn)行的退火。5.球化退火:6.預(yù)防白點(diǎn)退火:
在工件組織不發(fā)生變化的條件下,通過(guò)低溫加熱、保溫,使工件內(nèi)的氫向外擴(kuò)散進(jìn)入大氣中的退火。7.脫氫處理:
在熱處理過(guò)程中基本不氧化,表面保持光亮的退火。8.光亮退火:為消除形變強(qiáng)化效應(yīng),改善塑性,便于后繼工序而進(jìn)行的工序間退火。9.中間退火:將工件部分奧氏體化后緩慢冷卻的退火。
為使工件中微細(xì)的顯微組成物沉淀或球化的退火。例如某些奧氏體不銹鋼在850oC附近進(jìn)行穩(wěn)定化退火,沉淀出TiC,NbC,TaC,防止耐晶間腐蝕性能降低。10.穩(wěn)定化退火:退火的具體方法:
為去除工件塑性變形加工、切削加工或焊接造成的內(nèi)應(yīng)力及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火。11.去應(yīng)力退火:將工件完全奧氏體化后緩慢冷卻,獲得接近平衡組織的退火。12.完全退火:13.不完全退火:以減小工件晶粒尺寸或改善組織均勻性為目的而進(jìn)行的熱處理。14.晶粒細(xì)化處理:鋼的熱處理工藝二、熱處理的影響因素
鋼鐵的熱處理必須以調(diào)整加熱溫度和冷卻速率來(lái)控制;熱處理的結(jié)果依金屬的含碳量和合金的種類而有所不同。幾種基本熱處理工藝與溫度關(guān)系如圖4-2所示。圖4-2基本熱處理工藝與溫度的關(guān)系三、其他熱處理/表面處理類型簡(jiǎn)介為改變工件表面的組織和性能,僅對(duì)其表面進(jìn)行熱處理的工藝。指對(duì)工件整體進(jìn)行穿透加熱的熱處理。1.整體熱處理:僅對(duì)工件的某一部位或幾個(gè)部位進(jìn)行熱處理的工藝。2.局部熱處理:3.表面熱處理:
為調(diào)整原始組織,以保證工件最終熱處理或(和)切削加工質(zhì)量,預(yù)先進(jìn)行熱處理的工藝。4.預(yù)備熱處理:
將工件置于適當(dāng)?shù)幕钚越橘|(zhì)中加熱、保溫,使一種或幾種元素滲入它的表層,以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理。5.化學(xué)熱處理:工件在含碳?xì)怏w中進(jìn)行的滲碳。
為提高工件表層的含碳量并在其中形成一定的碳含量梯度,將工件在滲碳介質(zhì)中加熱、保溫,使碳原子滲入的化學(xué)熱處理工藝。6.滲碳:其他熱處理/表面處理類型簡(jiǎn)介:將工件放在填充粒狀滲碳劑的密封箱中進(jìn)行的滲碳。7.固體滲碳:工件在含有滲碳劑的熔鹽中進(jìn)行的滲碳。8.鹽浴滲碳(液體滲碳):9.氣體滲碳:
在低于1×105Pa滲碳?xì)夥罩?,利用工?陰件)和陽(yáng)極之間產(chǎn)生的輝光放電進(jìn)行的滲碳。10.離子滲碳:
在低于1×105Pa的滲氮?dú)夥罩校霉ぜ?陰極)和陽(yáng)極之間產(chǎn)生的輝光放電進(jìn)行的滲氮。
在一定溫度下于一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。11.滲氮(氮化):其他熱處理/表面處理類型簡(jiǎn)介:在含滲氮?jiǎng)┑娜埯}中進(jìn)行的滲氮。12.液體滲氮:在可提供活性氮原子的氣體中進(jìn)行的滲氮。13.氣體滲氮:14.離子滲氮:
將硼滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝,其中包括用粉末或顆粒狀的滲硼介質(zhì)進(jìn)行的固體滲硼,用熔融滲硼介質(zhì)進(jìn)行的液體滲硼,在電解的熔融滲硼介質(zhì)中進(jìn)行的電解滲硼,用氣體滲硼介質(zhì)進(jìn)行的氣體滲硼。15.滲硼:離子滲氮:在低于1×105Pa的滲氮?dú)夥罩?,利用工?陰極)和陽(yáng)極之間產(chǎn)生的輝光放電進(jìn)行的滲氮。離子滲氮:在低于1×105Pa的滲氮?dú)夥罩?,利用工?陰極)和陽(yáng)極之間產(chǎn)生的輝光放電進(jìn)行的滲氮。
工件在空氣一水蒸汽或化學(xué)藥物的溶液中在室溫或加熱到適當(dāng)溫度,在工件表面形成一層藍(lán)色或黑色氧化膜,以改善其耐蝕性和外觀的表面處理工藝。在低于1×105Pa的滲硼氣體介質(zhì)中,利用工件(陰極)和陽(yáng)極之間產(chǎn)生的輝光放電進(jìn)行的滲硼。
16.離子滲硼:其他熱處理/表面處理類型簡(jiǎn)介:將兩種或多種元素同時(shí)滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。17.多元共滲:在奧氏體狀態(tài)下同時(shí)將碳、氮滲入工件表層,并以滲碳為主的化學(xué)熱處理工藝。18.碳氮共滲:19.發(fā)藍(lán)處理(發(fā)黑):把工件浸入磷酸鹽溶液中,在工件表面形成一層不溶于水的磷酸鹽薄膜的表面處理工藝。20.磷化:工件先在鹽浴中進(jìn)行氮碳共滲和氧化處理,經(jīng)中間拋光后,再在氧化鹽浴中處理,以提高工件耐磨性和抗蝕性的復(fù)合熱處理工藝。以400~600kPa的壓縮空氣將砂粒高速噴射到工件的表面上,以清除工件表面的氧化皮和粘附物。為減少噴砂粉塵對(duì)環(huán)境和人體的危害,現(xiàn)多采用液體噴砂。
21.噴砂:其他熱處理/表面處理類型簡(jiǎn)介:利用拋丸器或噴嘴將鋼丸高速射向工件表面,以清除工件表面的氧化皮和粘附物。如拋射速度足夠大,可在工件的表面形成應(yīng)壓力,達(dá)到提高工件疲勞強(qiáng)度的目的。22.噴丸:工件經(jīng)滲氮或氮碳共滲后加熱到α十γ‘-Fe4N共析溫度以上然后淬冷,使表面形成厚層含氮馬氏體的復(fù)合化學(xué)熱處理工藝。通常采用感應(yīng)加熱到760℃~780℃水冷淬火的方式。23.滲氮加淬火:24.鹽浴氮碳共滲復(fù)合處理:課題二鋼的熱處理工藝(一)熱處理類術(shù)語(yǔ)及定義
工件或加熱介質(zhì)在工藝規(guī)定溫度下恒溫保持一定時(shí)間的操作。恒溫保持的時(shí)間和溫度分別稱保溫時(shí)間和保溫溫度。1.保溫:
工件加熱至Ac3或Ac1以上,全部或部分獲得奧氏體組織的操作稱為奧氏體化。此保溫溫度和保溫時(shí)間分別稱為奧氏體化溫度和奧氏體化時(shí)間。2.奧氏體化:
熱處理冷卻過(guò)程中在某一指定溫度區(qū)間或某一溫度下,工件溫度隨時(shí)間下降的速率前者稱為平均冷卻速度,后者稱為瞬時(shí)冷卻速度。3.冷卻速度:4.爐冷:7.臨界溫度:
工件在熱處理爐中加熱保溫后,切斷爐子能源,使工件隨爐冷卻的方式。5.等溫轉(zhuǎn)變:
奧氏體化后,冷卻到臨界點(diǎn)(Ac1或Ac3)以下等溫保持時(shí)過(guò)冷奧氏體發(fā)生的轉(zhuǎn)變。6.連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變:
工件奧氏體化后以不同冷卻速度連續(xù)冷卻時(shí)過(guò)冷奧氏體發(fā)生的轉(zhuǎn)變。例如:Ac1是指鋼加熱時(shí),開(kāi)始形成奧氏體的溫度,根據(jù)鋼(或合金鋼)的牌號(hào)不同,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示Ac1的溫度從680~845℃不等;Ac3也表示為Acm,是指亞共析鋼加熱時(shí),所有鐵素體都轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度,根據(jù)鋼(或合金鋼)的牌號(hào)不同,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示Ac3的溫度從720~906℃不等。具體溫度值要通過(guò)《鋼的臨界溫度參考值》查表獲得。
指鋼加熱和(或)冷卻時(shí),發(fā)生相轉(zhuǎn)變的溫度。(二)組織類術(shù)語(yǔ)及定義
指金屬組織中化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)和物理性能相同的組分。其中包括固溶體、金屬化合物及純物質(zhì)(如石墨)。1.相:
泛指用金相觀察方法看到的由形態(tài)、尺寸不同和分布方式不同的一種或多種相構(gòu)成的總體,以及各種材料缺陷和損傷。2.組織:金屬試樣的磨面經(jīng)適當(dāng)處理后用肉眼或借助放大鏡觀察到的組織。3.宏觀組織(低倍組織):
金屬鑄件中呈樹(shù)枝狀的晶體(晶粒)。
意指多晶體內(nèi)晶粒的大小??捎镁ЯL?hào)、晶粒平均直徑、單位面積或單位體積內(nèi)的晶粒數(shù)目定量表征。
多晶體材料內(nèi)以晶界分開(kāi)、晶體學(xué)位向基本相同的小晶體。
將用適當(dāng)方法(如侵蝕)處理后的金屬試樣的磨面或其復(fù)型或用適當(dāng)方法制成的薄膜置于光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡下觀察到的組織。(二)組織類術(shù)語(yǔ)及定義4.顯微組織:5.晶粒:6.晶粒度:7.樹(shù)枝(狀)組織:
在921℃以下穩(wěn)定存在,晶體結(jié)構(gòu)為體心立方的純鐵。
兩種或多種薄層狀相交替重疊形成的共晶組織、共析組織及其他組織。
含有一種(或多種)針狀相的組織。
金屬凝固時(shí),由液相同時(shí)析出,緊密相鄰的兩種或多種固相構(gòu)成的鑄態(tài)組織。(二)組織類術(shù)語(yǔ)及定義8.共晶組織:10.針狀組織:11.片層狀組織:12.
α鐵:
固態(tài)金屬自高溫冷卻時(shí),從同一母相中同時(shí)析出,緊密相鄰的兩種或多種不同的相構(gòu)成的組織。9.共析組織:
在921~1390℃穩(wěn)定存在,晶體結(jié)構(gòu)為面心立方的純鐵。13.
γ鐵:
鐵素體薄層(片)與碳化物(包括滲碳體)薄層(片)交替重疊組成的共析組織。
鋼鐵中碳與一種或數(shù)種金屬元素構(gòu)成的金屬化合物的總稱。兩種金屬元素與碳構(gòu)成的化合物稱為三元碳化物或復(fù)合碳化物,如(Fe、Cr)3等。三種或更多種金屬元素與碳構(gòu)成的化合物(Fe、Mn、W、V)3C等只能被稱為復(fù)合碳化物。
晶體結(jié)構(gòu)屬于正交系,化學(xué)式為Fe3C的金屬化合物。是鋼和鑄鐵中常見(jiàn)的固相。α鐵中溶入一種或多種溶質(zhì)元素構(gòu)成的固溶體。(二)組織類術(shù)語(yǔ)及定義14.鐵素體:16.滲碳體:17.碳化物:18.珠光體:γ鐵中溶入碳和(或)其他元素構(gòu)成的固溶體。以英國(guó)冶金學(xué)家R.Austen的名字命名。15.奧氏體:
鋼鐵或非鐵金屬中通過(guò)無(wú)擴(kuò)散共格切變型轉(zhuǎn)變(馬氏體轉(zhuǎn)變)形成的產(chǎn)物統(tǒng)稱馬氏體。
鋼鐵中馬氏體轉(zhuǎn)變的母相是奧氏體,由此形成的馬氏體化學(xué)成分與奧氏體相同,晶體結(jié)構(gòu)為體心正方,可被看作是過(guò)飽和。固溶體。主要形態(tài)是板條狀和片狀。
它是以德國(guó)冶金學(xué)家A.Martens的名字命名的。
在光學(xué)金相顯微鏡下已無(wú)法分辨片層的極細(xì)珠光體。以法國(guó)金相學(xué)家L.Troost的名字命名。
在光學(xué)金相顯微鏡下放大600倍以上才能分辨片層的細(xì)珠光體。它是以英國(guó)冶金學(xué)家H.C.Sorby的名字命名的。(二)組織類術(shù)語(yǔ)及定義19.索氏體:20.托氏體:21.馬氏體:
鋼鐵奧氏體化后,過(guò)冷到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)與ms之間的中溫區(qū)等溫,或連續(xù)冷卻通過(guò)這個(gè)中溫區(qū)時(shí)形成的組織。這種組織由過(guò)飽和a固溶體和碳化物組成。它是以美國(guó)冶金學(xué)家E.C.Bain的名字命名的。
在較高的溫度范圍內(nèi)形成的貝氏體。其典型形態(tài)是以大致平行、碳輕微過(guò)飽和的鐵素體板條為主體,短棒狀或短片狀碳化物分布于板條之間。在含硅、鋁的合金鋼中碳化物全部或部分被殘留奧氏體所取代。
在較低溫度范圍內(nèi)形成的貝氏體。其主體是雙凸透鏡片狀碳過(guò)飽和鐵素體,片中分布著與片的縱向軸呈55~65℃角平行排列的碳化物。
鑄鐵或高碳高合金鋼中由奧氏體(或其轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物)與碳化物(包括滲碳體)組成的共晶組織。它是以德國(guó)冶金學(xué)家A.Ledebur的名字命名的。(二)組織類術(shù)語(yǔ)及定義22.萊氏體:24.貝氏體:25.上貝氏體:26.下貝氏體:
碳的一種同素異構(gòu)體,晶體結(jié)構(gòu)屬于六方系,是鑄鐵中常出現(xiàn)的固相。其空間形態(tài)有片狀、球狀、團(tuán)絮狀、蠕蟲(chóng)狀等。23.石墨:
組織組分之一呈片狀或針狀沿母相特定晶面析出的顯微組織。是以從鐵一鎳隕石中發(fā)現(xiàn)這種組織的奧地利礦物學(xué)家A.J.Widmanstatten的名字命名的。
金屬顯微組織中具有同樣特征的部分。例如退火態(tài)亞共析鋼中的鐵索體、珠光體。工件淬火冷卻至室溫后殘存的奧氏體。(二)組織類術(shù)語(yǔ)及定義27.殘留奧氏體(殘存奧氏體):28.組織組分:29.魏氏組織:
金屬材料中兩種組織組分呈條帶狀沿?zé)嶙冃畏较虼笾缕叫薪惶媾帕械慕M織。例如鋼材中的鐵素體帶一珠光體帶,珠光體帶一滲碳體帶等。30.帶狀組織:
面心立方、密排六方、體心立方等常見(jiàn)金屬晶體中密排晶面堆垛層次局部發(fā)生錯(cuò)誤而形成的二維晶體學(xué)缺陷(面缺陷)。在透射電子顯微鏡下的金屬薄膜試樣衍襯象中表現(xiàn)為若干平直干涉條紋組成的帶。
晶體中常見(jiàn)的一維缺陷戈線缺陷)。在透射電子顯微鏡下金屬薄膜試樣的衍襯象中表現(xiàn)為彎曲的線條。
碳化物呈顆粒狀彌散分布于鐵素體基體中的珠光體。(二)組織類術(shù)語(yǔ)及定義31.粒狀珠光體:33.位錯(cuò):34.層錯(cuò):
工件回火冷卻過(guò)程中殘留奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變形成的馬氏體。35.二次馬氏體:
只有借助電子顯微鏡才能觀察到的組織結(jié)構(gòu),例如位錯(cuò)、層錯(cuò)、微細(xì)孿晶、亞晶粒等。32.亞組織(亞結(jié)構(gòu)):(三)缺陷類
工件加熱時(shí),介質(zhì)中的氧、二氧化碳和水蒸汽等與之反應(yīng)生成氧化物的過(guò)程。1.氧化:
工件加熱時(shí)介質(zhì)與工件中的碳發(fā)生反應(yīng),使表層含碳量降低的現(xiàn)象。2.脫碳:
淬火冷卻時(shí)工件中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)材料斷裂強(qiáng)度,在工件上形成裂紋的現(xiàn)象。3.淬火冷卻開(kāi)裂:工件原始尺寸或形狀于淬火冷卻時(shí)發(fā)生的人們所不希望的變化。4.淬火冷卻畸變:工件淬火冷卻時(shí),因不同部位出現(xiàn)瞬間溫差及組織轉(zhuǎn)變不同步而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。5.淬火冷卻應(yīng)力:
工件淬火硬化后,表面硬度偏低的局部小區(qū)域。
工件在各部位已無(wú)溫差且不受外力作用的條件下存留下來(lái)的內(nèi)應(yīng)力。
工件加熱和(或)冷卻時(shí),由于不同部位出現(xiàn)溫差而導(dǎo)致熱脹和(或)冷縮不均所產(chǎn)生的應(yīng)力。(三)缺陷類6.熱應(yīng)力:8.殘留應(yīng)力:9.軟點(diǎn):
熱處理過(guò)程中因工件不同部位組織轉(zhuǎn)變不同步而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。7.相變應(yīng)力:
工件加熱溫度過(guò)高,致使晶界氧化和部分熔化的現(xiàn)象。10.過(guò)燒:
工件加熱溫度偏高而使晶粒過(guò)度長(zhǎng)大,以致力學(xué)性能顯著降低的現(xiàn)象。11.過(guò)熱:(三)缺陷類
滲碳介質(zhì)活性過(guò)強(qiáng),滲碳階段溫度偏高,擴(kuò)散階段溫度偏低或滲碳時(shí)間偏長(zhǎng),致使工件表層中碳化物沿奧氏體晶界呈網(wǎng)狀析出而形成的缺陷組織。
含鉻、錳、硅等合金元素的滲碳工件滲碳淬火后可能出現(xiàn)的缺陷組織,在光學(xué)金相顯微鏡下呈斷續(xù)的黑色網(wǎng),是內(nèi)氧化的結(jié)果。
工件因吸收氫而導(dǎo)致韌度降低和延時(shí)斷裂強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。12.氫脆:14.黑色組織:15.網(wǎng)狀碳化物組織:
工件中的氫呈氣態(tài)析出引起的一種缺陷。在縱向斷口上表現(xiàn)為接近圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn);在侵蝕后的宏觀磨片上表現(xiàn)為發(fā)裂口。13.白點(diǎn):(三)缺陷類
含有鉻、錳、鉻一鎳等元素的合金鋼工件淬火后,在脆化溫度區(qū)(400~550-C)回火,或在更高溫度回火后緩慢冷卻所產(chǎn)生的脆性。這種脆性可通過(guò)高于脆化溫度的再次回火并快速冷卻予以消除。消除后,若再次在脆化溫度區(qū)回火或在更高的溫度回火后緩慢冷卻,則重新脆化。
工件淬火后在某些溫度區(qū)間回火產(chǎn)生的脆性。16.回火脆性:18.可逆回火脆性(第二類回火脆性):工件淬火后在一350℃回火時(shí)產(chǎn)生的回火脆性。17.不可逆回火脆性(第一類回火脆性):四.工藝規(guī)范的選擇(1)應(yīng)根據(jù)工件的鋼號(hào)、熱處理目的等因素確定。常用加熱溫度的一般原則如下:正火:Ac3(或Acm)+(30~80)℃;等溫正火:Ac3(或Acm)+(30~50)℃。1.鋼件正火工藝規(guī)范的選擇(2)加熱速度
根據(jù)工件的成分、尺寸和形狀及堆放形式、裝爐量等因素來(lái)確定。
對(duì)高碳高合金鋼及形狀復(fù)雜的或截面大的工件一般應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱,或者采用低溫入爐、控制升溫速度的加熱方式。
中、小件可在工作溫度裝爐加熱。(3)加熱時(shí)間
加熱時(shí)間應(yīng)根據(jù)工件的化學(xué)成分、形狀和尺寸、加熱溫度、加熱介質(zhì)、加熱方式、裝爐量和堆放形式及處理目的等因素確定。
保證工件在規(guī)定的加熱溫度范圍內(nèi)保持足夠的加熱時(shí)間。1.鋼件正火工藝規(guī)范的選擇(4)冷卻速度
冷卻速度應(yīng)根據(jù)所需的組織和力學(xué)性能選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s工藝。
正火件一般在自然流通的空氣中冷卻。對(duì)于有特殊要求的某些滲碳鋼、過(guò)共析鋼工件和鑄件,以及大件正火也可以采用強(qiáng)制通風(fēng)或噴霧冷卻,但應(yīng)控制冷卻速度。四.工藝規(guī)范的選擇四.工藝規(guī)范的選擇(1)選擇加熱溫度的依據(jù)是鋼的臨界點(diǎn)。
其一般原則如下:亞共析鋼:Ac3+(30~50)℃;共析鋼、過(guò)共析鋼:Ac1+(30~50)℃。2.鋼件淬火工藝規(guī)范的選擇(2)選擇加熱溫度時(shí)還應(yīng)考慮工件的材料牌號(hào)、性能要求、原始組織狀態(tài)等因素。
必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行小批量試淬,以選擇合適的加熱溫度范圍。2.鋼件淬火工藝規(guī)范的選擇四.工藝規(guī)范的選擇(4)加熱時(shí)間
工件在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)保持適當(dāng)時(shí)間,保證組織的轉(zhuǎn)變和擴(kuò)散。
加熱時(shí)間與工件的材料牌號(hào)、形狀和尺寸、加熱溫度、加熱介質(zhì)、加熱方式、裝爐方式、裝爐量等因素有關(guān)。(5)冷卻
冷卻速度應(yīng)控制適當(dāng)。
冷卻介質(zhì)的溫度控制范圍不應(yīng)超過(guò)介質(zhì)本身使用溫度要求的規(guī)定范圍;應(yīng)采用適當(dāng)?shù)睦鋮s方式,使各表面獲得均勻的冷卻。(3)加熱速度
高碳高合金鋼及形狀復(fù)雜的或者截面大的工件應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱,或者采用低溫入爐、控制升溫速度的加熱方式。
形狀不太復(fù)雜的中小件可直接放入達(dá)到淬火溫度的爐中加熱。四.工藝規(guī)范的選擇(1)回火溫度、回火時(shí)間和回火次數(shù)由工件的材料牌號(hào)、性能要求確定。
確定回火時(shí)間還應(yīng)考慮到工件的尺寸及加熱介質(zhì)等因素。對(duì)具有第一類回火脆性的鋼,必須避開(kāi)回火脆性溫度區(qū)間;對(duì)具有第二類回火脆性的鋼,在回火脆性溫度區(qū)間內(nèi)加熱后應(yīng)采用油或水冷卻。3.鋼件回火工藝規(guī)范的選擇(2)工件的回火應(yīng)在淬火后及時(shí)進(jìn)行。四.工藝規(guī)范的選擇4.鋼件退火工藝規(guī)范的選擇(1)應(yīng)根據(jù)工件的鋼號(hào)、熱處理目的等因素確定。
常用加熱溫度的一般原則如下:完全退火:Ac3+(30~50)℃;不完全退火:Ac1+(30~50)℃;等溫退火:亞共析鋼Ac3+(30~50)℃;共析鋼和過(guò)共析鋼Ac1+(20~40)℃;球化退火:Ac1+(10~20)℃;去應(yīng)力退火:Ac1—(100~200)℃;均勻化退火:Ac3+(150~200)℃;再結(jié)晶退火:Ac1—(50~150)℃。(2)加熱速度
根據(jù)工件成分、尺寸和形狀及堆放形式、裝爐量等確定。
對(duì)高碳高合金鋼及形狀復(fù)雜的或截面大的工件一般應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱,或者采用低溫入爐、控制升溫速度的加熱方式。4.鋼件退火工藝規(guī)范的選擇四.工藝規(guī)范的選擇(3)加熱時(shí)間
加熱時(shí)間應(yīng)根據(jù)工件的化學(xué)成分、形狀和尺寸、加熱溫度、加熱介質(zhì)、加熱方式、裝爐量和堆放形式及處理目的等因素確定。
應(yīng)保證工件在規(guī)定的加熱溫度范圍內(nèi)保持足夠的加熱時(shí)間。(4)冷卻速度
冷卻速度應(yīng)根據(jù)所需的組織和力學(xué)性能選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s工藝。
退火件一般在隨爐冷卻到小于550℃出爐空冷。
對(duì)于要求內(nèi)應(yīng)力較小的工件應(yīng)隨爐冷卻到小于350℃再出爐空冷。簡(jiǎn)單熱處理操作常規(guī)箱式電阻爐如圖4-3,4-4所示。
工件置于爐底板上進(jìn)行加熱。一、簡(jiǎn)單熱處理設(shè)備1.常規(guī)箱式電阻爐圖4-3箱式電阻爐圖4-4箱式電阻爐2.新型感應(yīng)加熱爐一、簡(jiǎn)單熱處理設(shè)備
新型感應(yīng)加熱爐由電源及電氣控制部分,爐體部分,傳動(dòng)裝置及水冷系統(tǒng)組成。如圖4-5
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