理论教育 汽车机械基础(第3版)-金属材料的工艺性能

汽车机械基础(第3版)-金属材料的工艺性能

时间:2023-08-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:用于冲压的金属材料必须有良好的冲压性能或延展性能。金属材料的冲压性能常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量,塑性越大,变形抗力越小,其压力加工性能越好。用碳当量鉴定法省时省料,方便易行,并在焊前就能估计焊接接头出现裂纹的可能性,因此在工程中常采用此法。

汽车机械基础(第3版)-金属材料的工艺性能

工艺性能是指制造配件时,各种冷、热加工工艺对材料性能的要求,如冲压性能、焊接性能、铸造性能、切削性能和热处理性能等。根据钣金作业实际,这里只介绍金属材料的冲压性能和焊接性能。

(一)金属材料的冲压性能

金属在冷或热的状态时,在压力作用下进行塑性变形的能力,叫作冲压性能,即金属可进行热锻、冷冲压、冷镦、冷挤压等的能力。如汽车车身、搪瓷制品的胎料及许多日用品都是用冲压方法制成的。用于冲压的金属材料必须有良好的冲压性能或延展性能。

金属材料的冲压性能常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量,塑性越大,变形抗力越小,其压力加工性能越好。

汽车工业中,钢板的消耗量很大,以生产载货汽车为例,钢板消耗量一般要占整车钢料总消耗量的42%,而且大多要经过各种程度的冲压加工(主要是冷冲压)。评定钢板冲压性能的最简易方法是180°冷弯试验:用不同的弯心直径(如弯心直径D=1/2d,D=2d,D=3d,d为板厚),把钢板压弯180°。弯心直径越小,压弯后无裂纹,钢板的冲压性能越好。

(二)金属材料的焊接性能

金属材料的焊接性能又称可焊性,表示金属材料对焊接加工的适应性,是指在一定的焊接工艺条件下,金属材料获得优质焊接接头的难易程度;或材料在限定的施工条件下,焊接成规定设计要求的构件,并满足预定使用要求的能力。金属材料的焊接性好,则说明该金属材料易于用一般焊接方法与工艺施焊,而且焊接时不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷,其接头强度可与母材相近。焊接性能差的材料必须用特定的方法与工艺进行焊接。

金属焊接性能涉及的内容很广,包括可焊性、熔接合金成分的改变,吸气性及氧化性,内应力及冷热裂倾向,热影响区的组织改变及晶粒长大趋势等。对于不同材料、不同工作条件下的焊件,焊接性能的主要内容是不同的。例如,普通合金结构钢,对于淬硬和冷裂纹是比较敏感的,焊接性能的主要内容便是如何解决其淬硬和冷裂纹问题;又如,焊接奥氏体不锈钢时,晶间腐蚀和热裂纹是主要矛盾,因此该问题则成为焊接性的主要内容。

鉴定金属材料焊接性能的方法有间接判断法和直接试验法。

1.间接判断法(www.daowen.com)

判断焊接性最简便的方法是碳当量鉴定法。碳当量是根据钢材的化学成分与焊接热影响区淬硬性的关系,把钢中合金元素(包括碳)的含量,按其作用折算成碳的相当含量(以碳的作用系数为1),并以常用焊接方法为前提,作为粗略地评定钢材焊接性的一种参考指标。

钢的化学成分是决定焊接热影响区是否淬硬的基本条件,合金元素越多,钢的淬硬因素越大,其中碳的影响最大。把所有合金元素都折合成碳的影响量,便可知该材料在焊接时的淬硬倾向。

碳当量有很多估算公式,适合于碳钢和低合金钢常用的碳当量公式(国际焊接学会推荐),如下:

式中,w+元素的符号表示其在钢中含量的百分数。

根据经验,通常情况当w(Ceq)(碳当量)<0.4%时,钢的淬硬倾向不明显,焊接性能优良,焊接时可不必预热;当w(Ceq)=0.4%~0.6%时,钢的淬硬倾向增大,焊接性尚可,焊接时应采取一定的措施(如预热、控制线热能);当w(Ceq)>0.6%时,钢的淬硬性较大,焊接性不好,属较难焊的钢材,焊接时必须有较高的预热温度和严格的工艺措施。

用碳当量鉴定法省时省料,方便易行,并在焊前就能估计焊接接头出现裂纹的可能性,因此在工程中常采用此法。但此法只是理论上的估算、判断,与实际情况有一定的出入,尤其是有些工艺因素(如焊接规范、方法、板厚等)均未考虑进去,故此法仅供参考。在实际生产中,还需采用直接试验法来对焊接性做正确的鉴定。

2.直接试验法

在焊接工程施工前或焊接产品制造前,应掌握材料的焊接特点,这就需要对材料进行焊接性的鉴定,以便焊接时采取相应的工艺措施。

评价焊接性的试验方法是多种多样的,每一种试验方法只是从某一特点来考核或说明焊接性的某一方面。因此,往往需要进行一系列的试验才能较全面地说明焊接性,从而有助于确定焊接方法、焊接材料、工艺规范及必要的措施等。

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