1、汽车车身修复,重庆工程职业技术学院机械工程学院 张君维,主要内容,主要内容： 概述 汽车车身结构 汽车钣金工艺基础 车身的焊接与切割 车身损伤分析 车身测量 车身拉伸与矫正 汽车喷涂工艺基础 汽车涂装施工 车身涂料的调配与使用 车身换件修理,汽车车身修复课程学习方法：认真上课听讲； 课后看书，做好思考与练习题；实训课时勤动手练习拆装操作；查阅相关参考书，加深对知识的理解；本课程是考试课，平时出勤、作业占20%，中期考试20%，期末考试60%；第7周10月14日前半期复习，第7周10月15日半期考试。第12周11月22日前复习，提前申请期末考试。,汽车车身修复课程参考资料：1.汽车车身构造与维修
2、，人力资源和社会保障部教材办公室组织编写，中国劳动社会保障出版社2.汽车车身修复技术，张立新主编，国防科技大学出版社3.汽车车身修复技术，焦建民主编，北京理工大学出版社4.汽车钣金，邹新升主编，天津科学技术出版社5.汽车涂装技术，韩明祖主编，天津科学技术出版社,项目五 车身损伤分析 知识目标： 1了解车身损坏的类型、原因及损坏的部位；2掌握汽车损伤的检查方法；3掌握车身板件锈蚀的原因及防腐蚀的方法；4掌握碰撞损伤的影响及汽车碰撞损伤的常见类型的变形特点。 技能目标：1掌握车身碰撞损伤的具体修复流程；2掌握对整体式车身碰撞后的检查和评估；3能够针对不同的碰撞损伤制定合理的修复计划。,项目五 车身
3、损伤分析 任务一 车身损伤的类型及检查方法 任务二 汽车板件锈蚀损伤分析 任务三 汽车车身碰撞损伤分析,任务一 车身损坏的类型及检查方法 车身损坏的类型、原因及损坏的部位 车身损坏的检查方法,主要内容：,任务一 车身损坏的类型及检查方法一、车身损坏的类型、原因及损坏的部位汽车车身的主要损伤形式为车身钣金件的磨损、腐蚀、裂纹和断裂。(一)磨损1钣金件磨损的原因钣金件相互接触的表面在外力作用下产生相对摩擦而引起的。2钣金件磨损的部位根据钣金件磨损的原因，钣金件磨损的部位当然是具有相对运动的两个件。(1)各构件有相对滑动或转动处，例如，玻璃升降器啮合齿轮；乘客门滑道与轴承等。,(2)车身各铰链孔轴间
4、的转动处例如，发动机罩铰链等。(3)各类锁止装置的构件接触表面 即门锁锁舌与锁扣等。(4)各钣金件间的表面接触处 发动机罩下表面与驾驶室前上围板表面及翼子板上表面等。(5)松动后的各钣金件螺栓(或铆钉)孔。(二)腐蚀1钣金件腐蚀的原因(1)由于车身表面产生刮伤、擦伤等损坏而导致基体全外露。,(2)空气中的二氧化硫、氮氧化物与水和臭氧结合产生酸雨，酸雨会对裸露的金属产生腐蚀、酸雨对漆层产生腐蚀，使漆层出现具有清晰而黯淡的白圈。(3)接触化学药品而发生化学腐蚀。2钣金件腐蚀的部位(1)客车厢，货车驾驶室的顶部流水槽。(2)车头各钣金件折角处，与加强腹板连接的夹层处，各构件间螺栓连接处。,(三)裂纹
5、和断裂1钣金件裂纹和断裂的原因(1)钣金件在设计上结构不够合理，导致构件局部应力集中。(2)钣金件在制作或焊接过程中产生附加应力。(3)汽车在行驶时，车身不断地振动，使钣金件承受交变应力。(4)汽车通过路况差的路面、急加速、紧急制动和急转弯时，使车身受附加动载荷。(5)修理工艺不合理或质量不合格加速钣金件裂纹的产生。,2钣金件裂纹，断裂的部位(1)驾驶室与车架连接部位，驾驶室门框前、后立柱与驾驶室底板焊接处。(2)车门内板前侧与加固板点焊部位，车门铰链附近板面剪口处。(3)翼子板固定支架点焊处和固定螺栓孔周围，翼子板内、外侧边缘，车头各构件点焊连接部位。,(3)前、后挡风玻璃的上、下圆弧转角止
6、口处。(4)各车门内外板下部底槽；各车门与门框之间的缝隙处。 (5)客车地板以下部位的骨架与外蒙皮连接处。(6)挡泥板与挡泥橡皮连接处。(7)排气管与消声器。,图5-1 客车前围立柱和驾驶室门框的裂纹部位,(四)弯曲和扭曲1钣金件弯曲和扭曲的原因(1)车身受撞击和挤压。(2)汽车行驶时的振动，使钣金件承受交变载荷。(3)汽车通过路况差的路面、急加速、紧急制动、急转弯时，使车身承受附加动载荷。2钣金件弯曲和扭曲的部件(1)骨架和支架离固定点的部位，门框框架；侧窗框架，车身横断面框架。(2)翼子板及其支架，发动机罩的侧缘，前、后保险杠。(3)客车顶篷天窗框架及覆盖板。(4)轿车车身左、右纵梁的前后
7、端，行李舱盖侧缘。,(4)散热器进、出水管与散热器上、下水室接口处，散热器上、下主片的四个边角与散热器冷却管连接处周围。(5)燃油箱左、右隔板与壳体的点焊处。(6)消声器前、后端接口转角处。(7)客车第一、二立柱及各门框立柱与上边梁的连接部位等，如图5-1所示。(8)螺栓孔严重磨损处附近的板面。,二、车身损伤的检查方法1目测检查方法目测方法检查车身损伤，通常检查的部位是钣件的连接部位、零件的棱角和边缘部位。如果存在损伤，这些部位会出现错位断裂、钣件裂缝、起皱、涂层有裂缝或剥落、有锈蚀等现象。通过观察和简单测量车门、翼子板、发动机罩、行李箱盖、车灯与车身之间的配合问隙是否均匀，尺寸是否符合车身维
8、修手册，开关车门是否顺畅等来检查车身的损伤情况。,2综合检查方法 (1)从有无车架判断出汽车是全车架式、部分车架式、承载车身式哪一种结构形式。(2)根据汽车碰撞时产生的伤痕，通过目测来确定碰撞点。(3)根据碰撞点伤痕的位置、形状和波及范围，分析碰撞力的方向及大小。(4)根据碰撞力的作用点、大小和方向，确定损坏是局限在车身上，还是涉及其他机械部件，如车轮、悬架、发动机等；沿碰撞力作用路径检查受损部件，直到无损坏处。,(5)利用测量工具或设备，对车身主要部位进行测量，将实测的车辆车身尺寸与车身维修手册的标准值加以对比，找到误差，判断损伤程度。(6)检查悬架及整车的其他系统。,任务二 汽车板件锈蚀损
9、伤分析 金属板件的腐蚀 防腐措施,任务二 汽车板件锈蚀损伤分析一、金属板件的腐蚀在自然环境条件下铁的热力学稳定状态为氧化形式。因此，铁在自然状态下只以氧化物或碳化物形式存在，而不是以金属形式存在。因此，铁和钢在大气条件下会重新转化为氧化物形式。将这个过程称为腐蚀或锈蚀。由此而引起的腐蚀损坏可表现为外观（表面）损坏以及因材料侵蚀而造成的功能性损坏，例如车身锈穿。腐蚀分为电化学腐和化学腐蚀,1电化学腐蚀(1)电化学腐蚀过程 在电化学腐蚀过程中，腐蚀作用通过导电水层(电解液)逐步在金属表面扩展。潮气形成的薄水层、缝隙中残留的水以及手出的汗都能形成电解液。在潮湿钢制造的房间内或在潮湿的气候条件下金属表
10、面会产生水膜。在这些条件下，由非合金钢或低合金几天后就会产生锈蚀痕迹。(2)水滴下钢表面腐蚀示例(图5-3)位于水滴中部的铁以Fe2+离子的形式溶解在水中。这个材料区域的作用就像一个局部阳极。在水滴的边缘区域（由空气中溶解的氧气形成的） OH-离子与溶解的铁Fe2+发生反应，首先构成氢氧化亚铁Fe(0H)O3然后形成铁锈FeO(OH)。铁锈在水滴边缘处以环状形式析出，开始形成的锈斑导致材料进一步腐蚀，铁锈从这些位置出发侵蚀由液体覆盖的整个钢材表面。,图5-3 水滴下钢表面腐蚀示例,这种腐蚀的过程与在原电池中发生的过程相同。原电池(图5-4)由两个采用不同材料的电极组成，这些电极位于导电液体(电
11、解液)中。采用这种方案时，两种材料中的非贵重金属(相对而言)溶解并引起腐蚀。在锌铜原电池中，锌电极以锌zn“离子形式溶解，铜电极上由于水分解而产生氢。两个电极之间产生(较小的)电压，电压大小取决于电极材料。,图5-4原电池原理图,2化学腐蚀在化学腐蚀过程中材料直接与腐蚀性物质发生反应。在正常环境温度下，金属材料仅在个别情况下才与干燥的物质发生反应。只有在温度较高时金属才与干燥的空气发生反应，就是所说的高温腐蚀。材料和腐蚀性物质发生反应时具有不同的腐蚀现象。(1)表面均匀腐蚀 部件表面受到均匀的腐蚀性侵蚀，如图5-6所示。无保护措施的钢板位于大气中时以及产生氧化物时会出现这类腐蚀。,(2)槽状和
12、点状腐蚀 如图5-7所示。槽状和点状腐蚀进一步发展的结果是形成表面腐蚀性侵蚀层。(3)缝隙腐蚀 如果因空气被挡住而导致存有电解液的缝隙中氧气浓度不同，则会产生缝隙腐蚀。两个部件的配合间隙(摩擦腐蚀)中、通孔与螺栓之间的间隙中(图5-8)或在点焊连接的钢板之间可能存在这种情况。,图5-7 槽状和点状腐蚀 图5-8 通孔与螺栓之间的腐蚀,(4)接触腐蚀 如果采用不同材料的两个部件彼此直接靠在一起且环境潮湿(作为电解液)，则会产生接触腐蚀。在这种腐蚀情况下，两个材料中的非贵重金属(相对而言)因溶解而毁坏。使用由不用材料制成的连接螺栓作为连接件时，会产生接触腐蚀。(5)选择性腐蚀 在选择性腐蚀过程中，
13、腐蚀性侵蚀倾向于(选择性)沿着材料的某些组织区域扩展。因为腐蚀出现在粒度区域内，所有肉眼无法看出，因此特别危险。根据所毁坏的组织区域将其分为：毁坏沿着晶粒边界扩展时称为晶间腐蚀；穿过晶粒腐蚀时称为穿晶腐蚀。,(6)应力裂纹腐蚀如果材料上还存在机械应力，则对这类腐蚀敏感的材料在相应的环境条件下(腐蚀性物质)可能产生应力裂纹腐蚀。这种应力可能来源于加工过程中产生的(内)应力(例如成形加工时)，或来源于焊接时产生的内应力。此时材料因带有腐蚀性裂纹而在机械载荷的作用下进一步撕裂。,二、防腐措施1改善钢板表面状况的重要性和基本方法改善钢板表面状况的目的是通过采取合适的措施来防止发生锈蚀，或至少在技术上可
14、实现的范围内减少腐蚀。其中一种方式是涂敷隔离层，例如由耐腐蚀金属构成的涂层或防止钢板表面与腐蚀性物质接触的油漆层。,阴极防腐蚀是指形成一个所谓的原电池(与电池相似)，在原电池中钢板表面为阴极，锌涂层为阳极。存在含水的电解液中，钢板阴极上发生氧化还原反应，锌阳极上发生锌溶解反应。在锌层掉落或损伤部位(划痕)、在孔内或边缘处，掉落部位周围的锌层优先以锌离子形式溶解(腐蚀)；只要掉落部位周围有足够的锌，就可以保护露出的铁或钢表面。将其称为锌为铁而做出的奉献作用。在锌铁构成的原电池中锌表现为奉献性阳极。热镀锌层是一种在防止钢部件受大气腐蚀方面性价比很高且很有效的保护措施。,2维修高强度钢板后的基本防腐
15、原则维修时首先在位于内侧的焊接凸缘上涂敷底漆。然后涂敷填充基料。可以用刷子涂敷足够PVC密封剂，以便进一步密封。也可以利用液态形式的PVC密封剂进行喷涂。随后进行的空腔防腐处理是所有防腐措施中最重要的部分。如果没有认真执行后续的空腔防腐措施，即使维修质量再好也完全没有用。表5-1所示列出了几种防腐剂及其用途与用法。,表5-1 几种防腐剂的用途与用法,3清除及涂敷密封防腐材料不得用煤气喷灯或类似的装置燃烧PVC材料或将其加热到180以上。此时会产生具有强腐蚀性的盐酸，还会释放出对健康有害的蒸汽。新涂层无法牢固地粘附在燃烧后的PVC上，因此以后可能会产生底层锈蚀。维修后要进行的防腐措施从按要求清除
16、维修区域内的PVC底部防腐层、隔声材料和缝隙密封开始。用旋转式钢丝刷清除PVC材料，或用电吹风加热到最高180，然后用刮刀清除。维修后立即仔细地在原来涂有车身密封剂的所有焊缝处进行密封。更换损坏的隔声材料。新钢板部件或由新钢板部件构成的空腔、焊缝和折叠处必须用防腐剂进行密封。,任务三 汽车车身碰撞损伤分析 碰撞力 碰撞力与应力集中 整体式车身的碰撞变形 整体式车身碰撞损伤程度的评估,任务三 汽车车身碰撞损伤分析一、碰撞力1碰撞力的大小根据汽车碰撞时的能量关系，可以计算出各种情况下的碰撞力大小。这里用F表示碰撞力，单位为牛顿(N)。(1)汽车与固定物体碰撞，碰撞力为：F=mv/t (N) 式中
17、m 汽车的质量；V 汽车的速度；t 碰撞的时间。(2)汽车与迎面开来的汽车相对碰撞时，碰撞力为：F=(m1v1+m2v2)/t (N) 式中 m1, m2 分别为对开的两辆汽车的速度；v1，v2 对开的两辆汽车的速度；t 碰撞的时间。,(3)汽车与同方向行驶汽车追尾碰撞时：F=( m1v1- m2v2)/t (N)2碰撞力的作用点碰撞力的作用点主要体现在汽车与什么样的物体相撞，和汽车车身被撞到什么位置上。可以用碰撞力与碰撞面积来分析。f=F/A 式中 f 单位面积上所受到的碰撞力；F 碰撞力；A 碰撞力作用面积。单位面积上所受到的碰撞力越大，汽车越容易受到破坏，在碰撞力相同的情况下，面积大的物
18、体对汽车的碰撞损伤就小些。比如汽车碰撞到一道墙的损伤就比碰撞到一根柱子时损伤要轻些，如图5-9所示。,(a)与墙壁碰撞 (b)与柱子碰撞 图5-9 损伤分析,3碰撞力的方向碰撞力的作用方向与汽车车身的损伤程度和状态关系非常密切，不同的方向产生不同的构件损坏，也造成相同构件的不同损伤程度。如图5-10所示。,(a)侧视图 (b)俯视图 图5-10 冲击力的方向,碰撞力对汽车进行冲击时，碰撞力的方向是否通过汽车质量的中心，对汽车造成的伤害也明显不一样：图5-10(a)碰撞力通过质量中心，汽车受损比较严重；图5-10(b)碰撞力没有通过质量中心，冲击力所引起的转矩使汽车在受损的同时可能会围绕质量中心
19、转动，减轻了受损的程度。如图5-11所示,图5-11 作用力的方向和车辆质量中心,二、碰撞力与应力集中从碰撞力的计算公式中知道要使汽车在碰撞中有效地保护乘员的安全，延长碰撞的时间就是一个有效的方法。现代汽车车身上有许多的吸能区域，特别是汽车车身的前段和后段的吸能区在汽车碰撞中效果更加显著。尽管汽车上采用的吸能装置多种多样，但都是一些制造有应力集中的构件，常用的有孔式结构、褶皱式结构、波纹管状结构等。应力集中，就是指材料的强度在这个地方特别低。如图5-12所示。在维修中处理车身吸能构件时，要注意只能矫正维修，不能进行加固。,图5-12 应力集中,2车身应力集中部位 在检查车身损伤情况时，熟悉车身
20、的吸能区特点和吸能构件的位置，也有助于我们能更好地判断损伤程度和找到损伤位置。在汽车车身上，应力集中的情况除了在设计时需要的吸能区外，在许多地方也不可避免地存在，这些区域在汽车碰撞中也容易发生变形。如图5-13所示为承载式车身的前部或后部在受到撞击后发生变形的部位。打圆圈的部位是将冲击力大部分吸收的部位，在损伤范围的判别上是最重要的着眼点。,图5-13 承载式车身的前部或后部受到撞击后发生变形的部位,车身应力集中的部位在车身产生损伤时，往往出现如下现象。(1)车门、发动机、行李箱和车顶有开口的变形。(2)挡泥板(轮罩)和纵梁上出现凹坑和皱纹。(3)悬架系统和发动机安装位置产生变形。(4)焊点或
21、焊缝有裂纹。(5)地板的支架等变形。(6)防腐层开裂。车身上常见应力破坏的位置如图5-14所示。,图5-14 应力产生变形位置,三、整体式车身的碰撞变形1汽车前部碰撞变形 图5-15所示是一辆汽车发生前部碰撞时的变形情况。前部碰撞的冲击力取决于汽车的质量、速度、碰撞范围及碰撞物。碰撞程度比较轻时，保险杠会被向后推，前纵梁、保险杠支撑、前翼子板、散热器支座、散热器上支撑和发动机罩锁紧支撑等也会折曲。,图5-15 整体式车身前部碰撞变形过程,图5-16 前纵梁的弯曲及断裂效应,2汽车中部碰撞变形 当发生侧面碰撞时，车门、前部构件、车身中柱以及地板都会变形。如果中部侧面碰撞比较严重，车门、中柱、车门
22、槛板、顶盖纵梁都会严重弯曲，甚至相反一侧的中柱和顶盖纵梁也朝碰撞相反方向变形。随着碰撞力的增大，车辆前部和后部会产生与碰撞相反方向的变形，整个车辆会变成弯曲的香蕉状，如图5-17所示。,图5-17 整体式车身中部碰撞变形过程,3汽车后部碰撞变形 汽车后部碰撞时其受损程度取决于碰撞面的面积、碰撞时的车速、碰撞物及汽车的质量等因素。如果碰撞力小，后保险杠、后地板、行李箱盖及行李箱地板可能会变形。如果碰撞力大，相互垂直的钢板会弯曲，后顶盖顶板会塌陷至顶板底面。而对于四门汽车，车身中柱也可能会弯曲，如图5-18所示。在汽车的后部由于有吸能区，碰撞时一般只在车身后部发生变形，保护中部乘客室的完整和安全。
23、,图5-18 整体式车身后部碰撞力不同时受损情况,4汽车顶部碰撞变形 当坠落物体砸到汽车顶部时，除车顶钢板受损外，车顶纵梁、后顶盖侧板和车窗也可能同时被损伤。在汽车发生翻滚时，车的顶部顶盖、中柱，车下部的悬架会严重损伤，悬架固定点的部件也会受到损伤。如果车身中柱和车顶钢板弯曲，那么相反一端的中柱同样也会损坏。由于汽车倾翻的形式不同，车身的前部及后部部件的损伤也不同。就这些情况而言，汽车损伤程度可通过车窗及车门的变形状况来确定，如图5-19所示。,图5-19 汽车翻滚碰撞变形过程,5整体式车身碰撞损伤的类型 整体式车身结构的碰撞损伤是按弯曲变形、断裂变形、增宽变形和扭转变形的顺序进行的。除无菱形
24、变形外，整体式车身和车架式车身上的变形类型是极为相近的，但是整体式车身的损伤要复杂得多。整体式车身的修复与车架式车身的修复步骤一样，采用后进先出的方法，首先校正最后发生的损伤，这是修复整体式车身的最佳方法。,图5-20 整体式车身的弯曲变形 图5-21 整体式车身的断裂变形,图5-22 整体式车身的增宽变形 图5-23 整体式车身的扭转变形,四、整体式车身碰撞损伤程度的评估1.目测观察确定损伤的程度在大多数情况下，在碰撞部位能够观察出结构损伤的迹象。用肉眼检查后，进行总体估测，从碰撞的位置估计汽车受撞大小及方向，判断碰撞如何扩散并造成损伤。在估测中，先探查汽车上是否有扭转和弯曲变形，再设法确定
25、出损伤的位置及各种损伤是否由同一碰撞引起的。,2利用工具检查车身部件的间隙和配合如图5-27所示，在车身上的车门、翼子板、发动机舱盖、行李箱盖、车灯之间的配合间隙都有一定的尺寸要求，通过观察和测量它们之间间隙的变化可以判定发生了哪些变形。,图5-27 车身上的标准配合间隙,在前部碰撞事故中，了解损伤最重要的是检查后车门与后顶侧板之间的间隙及水平差异，另一个较好的方法是比较汽车发动机罩与翼子板左侧与右侧的间隙。图5-28所示为对比左右翼子板与发动机罩的间隙情况。车门是以铰链装在车身立柱上的，这就可通过简单的开关车门及观察门的准直来确定车身立柱是否受到损伤，图5-29所示是通过测量和对比车门间隙来
26、确定车门的损伤变形情况。,图5-28 对比左右翼子板与发动机罩的间隙 图5-29 对比车门间隙,3检查汽车惯性损伤当汽车受到碰撞时，一些质量大的部件(如发动机)的惯性会转化成巨大的作用力，使其向相反方向移动而发生冲击，产生损伤，这就需对固定件、周围部件及钢板进行检查。4样板检验法大多数钣金件的外形均较复杂，直接测量其外形尺寸既困难又麻烦，利用汽车车身是沿纵向轴心线左右对称这一特征，可依据未变形构件外形制作检验样板，用样板对变形构件进行对比检验。,5致密性检验对密闭容器用水压、气压或加燃油进行渗漏检验，如散热器、燃油箱的渗漏检验，特别是对于难以直接观察的微小渗漏部位，效果尤为显著。此外乘客在碰撞中由于惯性的原因，仪表盘、转向盘、转向支柱和座位靠背将受到损伤。行李箱中的行李也可能成为引起行李箱地板、行李箱盖和后顶侧板损伤的另一个原因。,思考与练习：P104-105一、选择题 二、填空题三、简答题1,2,谢谢大家!,
