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车身材料选择指南

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二. 材料相关参数

下图2-1为材料拉伸曲线

图 2-1 材料拉伸曲线

1. 屈服强度σs

2. 抗拉强度(σb)

3. 表面质量分类及代号

代 号

对于表面质量统一采用FB、FC、FD,旧标准O3、O4、O5不再使用,省略不写的默认为FB。一般情况对表面要求不高时采用FB级别,而有特殊要求的(如车身外覆盖件)可以采用FD级别。

4. 硬化指数n(n值)

成形性能好。

5. 厚向异性系数r(也叫塑性应变比r,简称r值)

车身材料选择指南主要是指导新车型车身材料的选择,也可为已有车型材料优化、改善车身结构性能提供参考依据。以下从材料基本术语描述、材料总体选择原则、具体选择方法、公司现有材料数据库等各方面进行介绍。

表 2-3-1 表面质量分类

级 别较高级的精整表面FB (O3)

特 征表面允许有少量不影响成型性及涂、镀附着力的缺陷,

如轻微的划伤、压痕、麻点、辊印及氧化色等。

钢材或试样在拉伸时,当应力超过弹性极限,即使应力不再增加,而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形,称此现象为屈服,而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。 设Ps 为屈服点s 处的外力,Fo 为试样断面积,则σs =Ps/Fo 兆帕 (MPa 也为N (牛顿)/mm2),称为屈服强度。材料在拉伸过程中,从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。设Pb 为材料被拉断前达到的最大拉力,Fo 为试样截面面积,则抗拉强度σb= Pb/Fo 兆帕

高级的精整表面FC (O4)

产品二面中较好的一面无肉眼可见的明显缺欠,另一面

必须至少达到FB的要求。

超高级的精整表面

FD (O5)产品二面中较好的一面不得有任何缺欠,即不能影响涂

漆后的外观质量或电镀后的外观质量,另一面必须至少

达到FB的要求。

硬化指数n(n值)是评定板料伸长类成形性能的一个重要参数。n值大,则拉伸失稳时的极限应变大。这对于胀形、扩孔、内凹曲线翻边等伸长类成形来说,可以在一次成形中获得较大的极限变形程度。n值对复杂形状零件的成形也有影响,在以胀形为主的成形工艺中,n值大的板料,

厚向异性系数r是评定板料压缩类成形性能的一个重要参数。r值是板料试件单向拉伸试验中宽度应变εb与厚度应变εt之比,即

r=εb/εt

板料r值的大小,反映板平面方向与厚度方向应变能力的差异。r=1时,为各向同性;r≠1时,为各向异性。当r>1,说明板平面方向较厚度方向更容易变形,或者说板料不易变薄。r值与板料中晶粒的择优取向有关,本质上是属于板料各向异性的一个量度。

6. 普通钢与强度钢的分类

表 2-6-1 普通钢与强度钢的分类

三. 材料选择原则

1.车身材料选择满足车身结构性能要求;

2.满足车身安全性要求;

3.满足车身轻量化要求;

4.材料成本考虑经济性;

5.满足车身防腐、防水等性能;

6.选择材料考虑结构性能的同时必须兼顾冲压成型性;

7.一般车身外板表面确定为FD,非外板一般使用FB表面;

8.车身材料选择必须在公司规定的材料选择规范中选择;

9.考虑到烘烤硬化钢的时效和物流管理方便,除四门和两盖外,其它部分尽量用其他板材代替;

10.对于材料性能相同或相近的部件尽量使用同一种材料,减少材料种类。减少管理和采购成本;

11.在满足车身结构性能的前提下,高强度板应用比例应该尽量少;

12.材料的可再利用性,在选择材料时,考虑边料和车辆报废后的可再利用性;

13.根据公司目前状况,高强度板应用比例控制在10%~20%左右为宜(按重量);

14.现阶段车身材料都不采用镀锌处理。

. 材料选择数据库

下表为公司车身材料数据库,我们选择材料类型和厚度必须从表4-1 和表4-2 数据库中选择。

五. 材料选择

1. 车身材料用途和特点介绍⑴ 冷轧板

冷轧钢板具有各种卓越的性能, 其中包括优良的加工性能和平滑、美观的表面, 在车身上广泛地被使用,根据用途不同对各牌号进行了分类见表 5-1-1

表4-2 热轧板材料库

表4-1 冷轧板材料库

B410LA,B400/780D P,

B510L,B510DL,B550L 25 Mn Cr Mo B 9 -S1000等

下图5-2-1为特高强度板、高强度板、强度板材料在车身上的总体应用情况,图中特高强度板为粉色,高强度板为红色,强度板为黄色、其他为普板。

图5-2-1 车身材料分布

侧面车门内板加强板等

防撞杆或防撞梁、保险杠骨架等

特高强度板

超高强度板

3. 选材列举

目前,高强度板在车身上应用日趋广泛,特别在国外高强度板比例一般超过30%,而由于公司前期车型高强度板应用较少,加上高强度板模具控制现在在国内不很成熟,我们在能满足结构性能的情况下,尽可能少应用高强度板。以下列举国内外车型选材情况,可以提供我们选材参考。

⑴ 江淮A108 车型材料选择:

下图5-3-1为A108 车型特高强度板、高强度板、强度板材料在车身上的总体应用情况,图中未显示的车身件为普通板。特高强度板为粉色,高强度板为红色,强度板为黄色。

图5-3-1 A108 车型材料选择

⑵ 奇瑞A6车身材料选择:

图 5-3-2中绿色为超高强度板,黄色为特高强度板,紫色为高强度板,其它为普板。

图 5-3-2 奇瑞A6车身材料选择

⑶ 德国大众车型车身材料应用情况(图5-3-3):

图 5-3-3 大众车型车身材料

⑷ 本田公司车型材料应用举例(图5-3-4):

图 5-3-4 本田公司车型材料应用⑸ 奥迪车型材料应用情况(图 5-3-5):

图 5-3-5 奥迪车型材料应用

六. 材料性能

r值n值

≥≥

<0.70.7~1.0< 1.0~1.6<≥1.6 DC01130~26027028303234——DC03120~24027032343536——DC04120~21027036383940 1.50.18 DC05110~19026038394041 1.80.2 DC06100~1802503940414220.22

<0.60.6~1.0< 1.0~1.6<≥1.6 SPCC—27034363738

SPCD—27036383940

SPCE SPCEN 21027038404142

1. 冷轧板材料力学及工艺性能

图 5-3-6 萨博车型车型材料应用

⑴ 低碳及超低碳钢材料性能见表 6-1-1、表 6-1-2、表 6-1-3。

⑹ 萨博车型一款SUV车型材料应用情况(图 5-3-6):

表 6-1-1 低碳及超低碳钢材料性能

牌号

断后伸长率b(L0=80mm, b=20mm) % 不小于

公称厚度 mm

表 6-1-2 低碳及超低碳钢材料性能

屈服强度抗拉强度≥

牌号

断后伸长率b(L0=50mm, b=25mm) % 不小于

公称厚度 mm

屈服强度抗拉强度≥

r值n值≥≥

<0.60.6 ~1.0

< 1.0~1.6<≥1.6

BLC 140~27027036384042——BLD 120~24027038404244 1.40.18BUSD 120~21026040424446 1.60.2BUFD 120~19025042444648 1.80.21BSUFD

110~180

250

44

46

48

50

2

0.22

屈服强度

抗拉强度r值n值MPa

MPa ≥

不小于

0.60~1.0

1.0~1.6<

≥1.6B170P1170~260340363840 1.50.18B210P1210~310390323436 1.50.18B250P1

250~360

440

30

32

34

-—

牌 号屈服强度MPa 抗拉强度MPa不小于断后伸长率

(Lo=80mm,b=20mm) %

不小于

B180P2180~28034030B220P2

220~320

38028

r值

n值≥

≥B140H1140~23027041— 1.60.230B180H1180~28034035— 1.40.1830B180H2

180~280

340

32

1.4

0.18

30

表 6-1-4 加磷钢强度钢材料性能

牌 号

断后伸长率b (Lo=50mm, b=25mm) %

不小于

公称厚度 mm

表 6-1-5 加磷钢强度钢材料性能表 6-1-3 低碳及超低碳钢材料性能

牌号

断后伸长率b(L0=80mm, b=20mm) % 不小于

公称厚度 mm ⑵ 加磷钢强度钢材料性能见表 6-1-4和表 6-1-5。

屈服强度抗拉强度≥

⑶ 烘烤硬化高强度钢

表 6-1-6 烘烤硬化高强度钢材料性能

牌号

烘烤硬化

值(BH值)MPa ≥

屈服强度MPa

抗拉强度MPa ≥断后伸长率(Lo=50mm,b=25mm)%≥断后伸长率(Lo=80mm,b=20mm) %≥

屈服强度

抗拉强度180°弯曲试

验MPa

MPa≥

(b≥20mm)0.60~1.0

1.0~1.6<

1.6弯心直径B340/590DP 340~500

590

16

18

20

0.5a

B400/780DP

400~590780—1416 1.0a

屈服强度

抗拉强度180°弯曲试

MPa

MPa (b≥20mm)不小于

0.60~1.0

1.0~1.6<

1.6弯心直径B340LA 340~4604402224260.5a B410LA

410~560

590

16

17

18

a

抗拉

强度MPa

<1.6

1.6 ~

2.0< 2.0 ~2.5< 2.5~

3.2<3.2~

4.0<≥4.0

<3.2≥3.2

SPHC ≥270≥27≥29≥29≥29≥31≥310a 1a SPHD ≥270≥30≥32≥33≥35≥37≥390a 0a SPHE

≥270

≥31

≥33

≥35

≥37

≥39

≥41

0a

0a

⑷ 双相高强度钢

表 6-1-7 双相高强度钢材料性能

牌 号

断后伸长率b(L 0=50mm,b=25mm)%≥

公称厚度 mm

2. 热轧板材料力学及工艺性能

⑴ 冷成型用热连轧钢板及钢带材料性能见表6-2-1

⑸ 低合金高强度钢

表 6-1-8 低合金高强度钢材料性能

牌 号

断后伸长率(Lo=50mm,b=25mm)%不小于公称厚度 mm

⑵ 结构用热连轧钢板及钢带材料性能见表6-2-2和6-2-3

表 6-2-2 结构用热连轧钢板及钢带材料性能

表 6-2-1 冷成型用热连轧钢板及钢带材料性能

牌号

拉 伸 试 验

180°弯曲试验下列厚度(mm)时的断后伸长率%

下列厚度

(mm )时 的

下屈服断后伸长率%

强度 MPa = 5.65X B320L ≥215320~420-≥270a B420L ≥305420~540-≥250.5a B510L ≥355510~610-≥240.5a B510DL ≥355510~610≤0.80≥241a B550L

≥400550~650-≥231a

七. 其他

本设计指南用来指导轿车设计过程中运动件的运动校核以及指导如何进行优化设计,由于编者水平有限,

不足之处请批评指正。如有任何疑问请联系JAC 乘用车研究院车体开闭件学科团队。

表 6-2-3 结构用热连轧钢板及钢带材料性能

牌号

拉 伸 试 验1800

弯曲试验弯心

直径

抗拉强度MPa 屈强比0L 0

S

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