趙紫成

摘 要：本文從維修工藝角度及實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程對(duì)鈑金應(yīng)力進(jìn)行了分析，對(duì)產(chǎn)生和消除中出現(xiàn)的問(wèn)題給出了一定的解決方案。

關(guān)鍵詞：鈑金應(yīng)力；鈑金形狀；鈑金狀態(tài)；應(yīng)力消除

正常來(lái)說(shuō)，平直的金屬材料中晶體都處于相對(duì)松弛狀態(tài)。一塊金屬?gòu)澢鷷r(shí)，這些晶體顆粒變形產(chǎn)生應(yīng)力。一旦壓力解除，金屬有足夠的彈性使晶體顆?；氐教幱谙鄬?duì)松弛狀態(tài)。比如，一片簿簿的金屬片，如一片刮臉刀片，可以變彎，松開(kāi)后它便彈回去，恢復(fù)它本來(lái)形狀，幾乎不留下一點(diǎn)變形的痕跡，就是說(shuō)刀片呈現(xiàn)彈性。如果金屬碰撞彎曲嚴(yán)重，外側(cè)的晶體顆粒受張力而嚴(yán)重扭曲，內(nèi)部的晶體顆粒受壓力而嚴(yán)重扭曲，由于大量的應(yīng)力存在，就會(huì)保持住這種外形。如果鈑金校正僅僅恢復(fù)了外形，而使金屬晶體顆粒形狀沒(méi)有恢復(fù)，仍保存著大量的應(yīng)力，就會(huì)形成新的扭曲區(qū)域。如果將損壞區(qū)域鈑平矯正，而其晶體顆粒扭曲已減弱，還有修復(fù)的可能。用控制加熱或不加熱的錘擊，晶體能被激活，重新松弛，即恢復(fù)到原來(lái)的形狀，又恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，應(yīng)力消除，恢復(fù)車(chē)身金屬原來(lái)的平滑和剛性。因此，鈑金作業(yè)最重要的目的是鈑金應(yīng)力的消除，不僅僅只是外形的修復(fù)。

1 鈑金應(yīng)力概述

汽車(chē)鈑金是針對(duì)汽車(chē)車(chē)身碰撞所產(chǎn)生的大小損傷實(shí)行的修復(fù)工作。汽車(chē)鈑金在車(chē)身拉伸修復(fù)、焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生鈑金應(yīng)力，導(dǎo)致汽車(chē)受損部分變形及斷裂，這是鈑金工工作中經(jīng)常遇到的棘手問(wèn)題，如何及時(shí)消除鈑金應(yīng)力，恢復(fù)車(chē)身原始數(shù)據(jù)、恢復(fù)車(chē)身原來(lái)形狀和原來(lái)狀態(tài)是鈑金工始終探討的課題之一。

2 汽車(chē)鈑金應(yīng)力的產(chǎn)生及原因

2.1 汽車(chē)鈑金應(yīng)力蘊(yùn)藏于原材料之中

金屬材料的力學(xué)性能指出：內(nèi)應(yīng)力存在于原材料中，它是由于金屬內(nèi)部各部分發(fā)生不均勻的塑性變形而產(chǎn)生的。對(duì)于用熱/冷軋鋼板制作新型轎車(chē)車(chē)身來(lái)說(shuō)，一般厚度在0.6 毫米～2.0 毫米。有耐腐蝕要求，冷軋鋼板通過(guò)退火處理后而成型的，冷軋鋼板其軋制過(guò)程中溫度逐漸退卻消失，但是溫度退卻極不平衡，即使同一張鋼板部分或局部的溫度冷卻時(shí)間也是不相同的，金屬內(nèi)部存在的應(yīng)力也就不同了。由此可見(jiàn)，內(nèi)應(yīng)力存在于原材料之中。

2.2 殘余應(yīng)力伴隨著工藝過(guò)程中

殘余應(yīng)力主要指汽車(chē)鈑金車(chē)身生產(chǎn)過(guò)程中，如剪切、彎曲、沖壓、切削、鉚接等冷作工藝的外力造成永久變形的應(yīng)力；焊接時(shí)，焊接處熱源產(chǎn)生的熱循環(huán)、局部加熱過(guò)程焊接后變形的應(yīng)力。

2.3 汽車(chē)意外事故引起的變形應(yīng)力

汽車(chē)車(chē)身碰撞、過(guò)載等非正常外力引起的車(chē)身變形，變形后比先前具有更高的硬度，因?yàn)槭芡獠孔矒袅ψ饔脮r(shí)，鋼板的金屬晶粒發(fā)生變化同時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，并發(fā)生加工硬化。也是汽車(chē)鈑金應(yīng)力產(chǎn)生的原因。綜上所述，積累變形和各種應(yīng)力疊加的共同作用構(gòu)成了汽車(chē)鈑金應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因。

3 鈑金應(yīng)力工藝設(shè)計(jì)的實(shí)例表達(dá)分析

通常情況下，在基于實(shí)例的鈑金應(yīng)力工藝設(shè)計(jì)中，實(shí)例主要包括實(shí)例屬性描述和實(shí)例解決方案兩個(gè)部分。其中，實(shí)例屬性描述部分主要是進(jìn)行實(shí)例搜索匹配，比如，一些基于實(shí)例的鈑金工藝設(shè)計(jì)中，實(shí)例的屬性描述部分就是對(duì)于描述零件特征屬性的集合。實(shí)例屬性描述部分又可分為定性屬性與定量屬性兩種類型，定性屬性包括材料以及熱處理、試驗(yàn)等；定量屬性則主要以幾何特征和精度特征等為主，通常是指一份工藝規(guī)程。在基于實(shí)例的鈑金工藝設(shè)計(jì)中，對(duì)于實(shí)例表達(dá)來(lái)講最為關(guān)鍵的部分為實(shí)例的屬性描述部分。尤其是在鈑金零件設(shè)計(jì)成形方法較多以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且多樣化的實(shí)例表達(dá)中，要想實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)例表達(dá)中的實(shí)例特征屬性描述，并且使實(shí)例表達(dá)形成規(guī)格化，就需要對(duì)于鈑金零件進(jìn)行一定的分類，實(shí)現(xiàn)鈑金工藝知識(shí)的合理劃分，能夠以此進(jìn)行各子實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，在鈑金工藝設(shè)計(jì)中為其提供數(shù)據(jù)支撐。

4 汽車(chē)車(chē)身修復(fù)需要解決的問(wèn)題

在汽車(chē)受各種外力（碰撞、超負(fù)荷、疲勞等）作用其車(chē)身會(huì)產(chǎn)生變形和斷裂，這種因不同原因造成的變形，都必須進(jìn)行矯正，以消除變形或?qū)⑵湎拗圃谝?guī)定的范圍以內(nèi)。按矯正時(shí)力的來(lái)源和性質(zhì)分手工矯正、機(jī)械矯正、火焰矯正等。手工矯正利用簡(jiǎn)單工具操作，使金屬纖維短的部位拉長(zhǎng)，達(dá)到矯正目的。效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，僅適用于對(duì)變形部位小范圍的矯正。對(duì)于變形部位尺寸較大的工件，則采用專用機(jī)械進(jìn)行矯正。汽車(chē)鈑金的機(jī)械矯正是通過(guò)矯正機(jī)對(duì)鋼板進(jìn)行多次反復(fù)彎曲，使鋼板長(zhǎng)短不等的金屬纖維趨向相等?；鹧娉C正是利用金屬局部加熱后所產(chǎn)生的塑性變形，抵消原有的變形，而達(dá)到矯正的目的?；鹧娉C正時(shí)，應(yīng)對(duì)變形部位鋼材纖維較長(zhǎng)金屬，進(jìn)行有規(guī)律的火焰集中加熱，并達(dá)到一定的溫度，使該部分金屬獲得不可逆的壓縮塑性變形。冷卻后，對(duì)周?chē)牟牧袭a(chǎn)生拉應(yīng)力，使變形得到矯正?；鹧娉C正有三種方式：1、點(diǎn)狀加熱；2、線條狀加熱；3、三角形加熱。一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)鈑金多數(shù)采用點(diǎn)長(zhǎng)加熱。經(jīng)火焰局部加熱，產(chǎn)生塑性變形的部分金屬，冷卻后都趨于收縮，引起新的變形，這是火焰矯正的基本規(guī)律。以此可以確定變形的方向。但變形的大小，受以下幾個(gè)因素的影響：工件的剛性、加熱方式、位置和火焰熱量都相同時(shí)，所獲得矯正變形的大小和工件本身的剛性有關(guān)，工件剛性越大，變形越小，反之，剛性越小，變形越大。無(wú)論車(chē)身修復(fù)采用哪一種矯正方法都應(yīng)該很好的解決以下兩個(gè)問(wèn)題。

4.1 恢復(fù)車(chē)身原來(lái)形狀

由于現(xiàn)代轎車(chē)廣泛采用無(wú)骨架承載式車(chē)身，汽車(chē)車(chē)身是由各種不同的鈑金沖壓結(jié)構(gòu)件組合而成的，是汽車(chē)各總成安裝的基礎(chǔ)。當(dāng)車(chē)身受到撞擊變形后，對(duì)車(chē)身的修復(fù)實(shí)質(zhì)上就是對(duì)各部件結(jié)構(gòu)的維修，對(duì)車(chē)身外形修復(fù)整形要求較高，要求最大限度地恢復(fù)其原有的數(shù)據(jù)、形狀和性能。使車(chē)身上的積累變形和碰撞變形恢復(fù)到原來(lái)形狀。因?yàn)檎魏筌?chē)身上各點(diǎn)相互之間的位置關(guān)系不僅影響外形美觀，還會(huì)影響到車(chē)輪定位，底盤(pán)各總成相對(duì)位置，操縱件運(yùn)動(dòng)是否干涉等一系列關(guān)鍵問(wèn)題。因此，車(chē)身維修質(zhì)量的高低直接影響到汽車(chē)行駛方向穩(wěn)定性、平順性和操縱性。

4.2 鈑金應(yīng)力在肇事車(chē)身上常見(jiàn)的部位

肇事汽車(chē)車(chē)身常見(jiàn)變形的部位如下：車(chē)門(mén)、機(jī)罩、后備箱、車(chē)頂開(kāi)口處；檔泥板和軌梁上的凹痕及皺紋；懸掛系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)吊架處；底板、支架和變速箱裝置處；前后保險(xiǎn)杠和前后左右葉子板；焊點(diǎn)被拉開(kāi)或斷裂；焊縫和焊縫保護(hù)層裂開(kāi)；承載式車(chē)身嚴(yán)重扭曲變形；碰撞的遠(yuǎn)端沒(méi)有明顯的受損區(qū)域。我們知道由薄鋼板連接的車(chē)身殼體在碰撞中能吸收大部分振動(dòng)能量，其中一部分能量被碰撞區(qū)域的變形吸收掉了大約占70%，另一部分通過(guò)車(chē)身傳遞到碰撞的遠(yuǎn)端區(qū)域。

4.3 造成鈑金應(yīng)力不能消除的原因

沒(méi)有經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)培訓(xùn)的操作者，或設(shè)備簡(jiǎn)陋，或工藝不合理，都不能有效地做到車(chē)身恢復(fù)到原來(lái)的形狀和原來(lái)的狀態(tài)二者一致性。

4.4 汽車(chē)鈑金操作沒(méi)有消除應(yīng)力的不良后果

汽車(chē)鈑金操作沒(méi)有消除應(yīng)力的不良后果主要有：由于負(fù)載的施加和釋放引起車(chē)體、懸掛系統(tǒng)、駕駛操作部件的疲勞斷裂；再次遭到碰撞時(shí)，較小的外力作用可能導(dǎo)致車(chē)身很大的損壞，甚至造成人員傷亡；車(chē)身尺寸的變形會(huì)使后道工序，如涂裝、機(jī)修裝配增加材料成本和施工工時(shí)，出廠后輪胎過(guò)度磨損，全車(chē)噪音過(guò)大。

4.5 消除鈑金應(yīng)力的措施

通過(guò)分析產(chǎn)生鈑金應(yīng)力的部位和原因，在操作中要嚴(yán)格遵守規(guī)程和要領(lǐng)，不能憑感覺(jué)進(jìn)行鈑金作業(yè)。

（1）因?yàn)閾p壞部位比相臨的部位在鈑金修復(fù)時(shí)經(jīng)常產(chǎn)生更大的阻力，所以需要配備專業(yè)的各種鈑金夾鉗，臨時(shí)焊接的拉環(huán)是非常不合理的。如損壞的車(chē)殼張力就比與它連接的前蓋板和門(mén)要大，用一組或數(shù)組鈑金夾鉗固定前蓋板和門(mén)，使修復(fù)力主要作用在車(chē)殼上。

（2）肇事車(chē)修理應(yīng)配備校正架系統(tǒng)，致少應(yīng)配備地八掛等簡(jiǎn)單有效的車(chē)身測(cè)量校正系統(tǒng)。在牽拉校正中，所有關(guān)健控制點(diǎn)必須進(jìn)行測(cè)量，以控制其方向，防止?fàn)坷^(guò)度。

（3）如果某一碰撞力的擴(kuò)散而產(chǎn)生的變形不導(dǎo)致皺曲，用錘擊消除鈑金應(yīng)力時(shí)，敲打過(guò)度，會(huì)浪費(fèi)工時(shí)。當(dāng)牽拉車(chē)頂時(shí)，應(yīng)用一把平直的鈑金桿壓在變形區(qū)域后面，以防止?fàn)坷^(guò)度。

（4）對(duì)碰撞損傷進(jìn)行測(cè)量評(píng)估后，確定牽拉的角度和方向，利用拉力器先恢復(fù)形狀，再用錘擊消除應(yīng)力。鈑金錘和鈑金塊相互同時(shí)打擊可分散較大的應(yīng)力。對(duì)主要損壞區(qū)域的相臨部位也要打擊，使金屬?gòu)椥缘鼗謴?fù)到原來(lái)的狀態(tài)和形狀。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，汽車(chē)越來(lái)越多汽車(chē)發(fā)生交通肇事后會(huì)產(chǎn)生變形和斷裂。在汽車(chē)鈑金修復(fù)中，要恢復(fù)其原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行拉伸修復(fù)、焊接等鈑金作業(yè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生鈑金材料內(nèi)應(yīng)力，影響汽車(chē)損傷部位的形狀、狀態(tài)和汽車(chē)使用性能的恢復(fù)，及時(shí)消除汽車(chē)鈑金應(yīng)力，使受損車(chē)身金屬?gòu)椥缘鼗謴?fù)到原來(lái)的狀態(tài)和形狀，是汽車(chē)鈑金修復(fù)工作的質(zhì)量保證。

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