汽车冲压用材料必须具备良好的拉深性、延展性、弯曲性、凸缘拉深性,以及复合成形性。一般来说,选定冲压材料时,应根据零件成形的难易程度,选择具有相应成形能力的材料。如果所选的材料与零件形状、冲模设计和加工条件不相适应时,将产生断裂、折皱、成形不完整(气眼、凸包、回弹)等缺陷。
(1)汽车驾驶室冲压件用钢板 汽车驾驶室零部件大都是覆盖件,外形复杂,成形复杂,但受力不大,采用模具成形工艺,材料的成形性能就成了主要矛盾,因此要求材料具有良好的成形性、张紧刚性、延伸性、抗凹性、耐蚀性和焊接性等。拉深性能优良的低碳冷轧钢板、超低碳冷轧钢板、含磷冷轧钢板、高强度冷轧钢板、冷轧双相钢板、烘烤硬化冷轧钢板、超低碳钢高强度冷轧钢板、涂镀层钢板、拼焊钢板和TRIP钢板等,被大量应用到汽车车身零件上。
(2)汽车车厢冲压件用钢板 汽车车厢零件形状不太复杂,大都采用辊压成形工艺,对材料的成形性、刚性、耐蚀性和焊接性都有一定的要求。一般选用成形性能和焊接性能较好的高强度钢板。通常,采用强度级别为300~600MPA的高强度钢板和超细晶粒钢。
(3)汽车车架冲压件用钢板。汽车车架的纵梁、横梁使用的热轧钢板采用国家专用的标准,如16MNL。车架用钢板除了要求强度性能外,还要求有良好的冷弯性能。
车架、车厢中板及一些用于支撑和连接的零部件,都是重要的承载件,大都采用模具成形工艺,要求材料有较高的强度和较好的塑性,以及较好的疲劳耐久性、碰撞能量吸收能力和焊接性等。一般选用成形性能较好的高强度钢板、超细晶粒钢板(强度级别在300~610MPA)和超高强度板(强度级别在610~1000MPA)。
(4)汽车钢轮毂车轮用钢板 轿车的车轮已逐步从使用钢轮毂车轮转向铝轮毂车轮,但是仍有一些轿车使用钢轮毂车轮,而载货汽车大量使用钢轮毂车轮。这种钢轮毂车轮由轮辋和轮辐组成,轮辋是使用异型断面的热轧型钢制造的或钢板辊压成形的,轮辋是使用热轧钢板冲压成形的。
成形车轮用的钢板厚度公差要求严格,对热轧钢板的表面质量也有严格要求,对抗拉强度和冷弯性也有要求,因为这些因素对车轮的使用寿命影响很大。
2.冲压工艺对冲压材料性能的要求
冲压工艺一般分为分离工序和成形工序,按加工工序冲压件大致可分为冲裁件、弯曲件、拉深件、成形件和冷挤压件。冲压件的结构类型不同,对材料的力学性能要求是不同的。在选择冲压材料时,首先根据冲压件类型和使用特点,来选择具有不同力学性能的金属材料,以达到既能保证产品质量,又能节约材料的目的。
(1)分离工序 分离工序一般包括剪裁、落料、冲孔、切边和整修等,主要以冲裁件为主,冲裁件的材料主要以满足使用要求为前提,工艺对材料没有特别的要求。只是在采用抗拉强度大于600MPA的材料时要考虑模具的强度。
(2)成形工序 成形工艺主要以弯曲件、拉深件、成形件和冷挤压件为主。
1)弯曲件对材料的要求。弯曲件的材料主要以满足使用要求为前提,工艺对材料一般有两个要求。材料抗拉强度小于600MPA时,可以垂直于轧制方向进行180°弯曲或平行于轧制方向进行90°弯曲;抗拉强度大于600MPA时,应尽可能采用垂直于轧制方向的压弯方式,避免出现开裂现象。(www.daowen.com)
2)拉深件对材料的要求。拉深件对材料的工艺性要求较高。一般汽车上使用的拉深件都是料厚在3.0MM以下的冷轧钢板,要求材料不仅要有良好的成形性能,同时要有良好的抗凹能力、足够的结构刚度及优良的表面质量。
3)成形件对材料的要求。汽车上使用的成形件大都以拉深成形、弯曲成形和翻边成形等复合工艺为主。料厚为0.6~9.0MM,有冷轧钢板和热轧板,要求材料具有以下条件。
①要有适宜的屈服强度,低的屈服强度可以保证零件成形后的弹性回复小和零件形状稳定性,但对于汽车梁类零件,需要采用高屈服强度的材料,来保证零件有较高的安全预警性能。
②较好的伸长率以满足顺利成形的需要。
③低的屈强比,有利于冲压成形,减少材料的起皱趋势,提高极限变形程度。
3.焊接工艺对冲压材料的要求
金属材料的焊接性主要决定于化学成分,也决定于焊接工艺条件及结构的刚性。不同的焊接工艺对材料的性能及焊接规范有不同的要求。因此,对于需要进行焊接加工的冲压件选材时,应考虑材料的焊接性。
4.机械加工工艺对冲压材料性能的要求
汽车冲压件中有少部分零件在冲压成形以后还需要进行机械加工,如传动轴上的储油筒座、底盘用的制动盘以及发动机上用的一些部件等,因此对这些零件选材时应考虑机械加工对材料的要求。
5.涂装工艺对冲压材料的要求
汽车的涂装质量直接影响到汽车的外观质量,汽车的涂装质量除了涂装材料本身的影响外,钢板的涂装性能也是涂装工艺不可忽视的因素。一般来说,影响钢板涂装性能的主要因素有钢板表面状态、钢板清洁度和钢板表面粗糙度。另外,现代轿车车身耐腐蚀性能要求达到十年以上,因此,大量采用镀锌钢板。还有一个不可忽视的要求是提高车身覆盖件的抗凹陷性,因此在覆盖件生产中越来越多地使用烘烤硬化钢板。
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