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铝质车身的修复

2014/8/28 11:16:00      点击:

目前,在汽车维修行业中普遍存在着一种错误观点:钣金维修技师只要熟练掌握操作技能,便可以对所有车型进行修复整形。这种观点是片面的。钣金修复相对于汽车的机、电修理,所需要掌握的技术也许还有一定差距,但是想要保质保量地完成事故车辆的修复工作,也并非易事。一名合格的钣金维修技师,除了要掌握相关的理论知识(如材料学、人体工程学、动力学、热处理工艺等),还要严格按照工艺流程规范操作,同时对车辆的车身结构、金属板材类型也要有清晰、准确的认识。随着现代汽车制造技术的飞速发展,汽车制造企业在车身生产中开始逐步使用新材料。在众多采用新材料的车辆中,有些是采用了合金钢、高强度钢和超高强度钢作为车身材料,还有些车身局部或整体采用了铝质板材,这些都将给维修工作带来新的难题。修复这些采用特殊钢质板材或铝质板材的事故车时,维修技师应在接受过相关培训的基础上,采用正确的修复工艺对车辆进行修复,只有这样才能保证特殊材料车身的修复质量。
 
 一、使用铝材的意义及特性
 
近年来,汽车制造企业在汽车的结构设计、制造技术、材料选用等方面进行了大量的研究工作,希望能够研发出安全可靠、节能环保的新型汽车。而在通常情况下,车身的自重大约会消耗70%的燃油,所以,降低汽车油耗研究的首要问题便是如何使汽车轻型化。使汽车轻型化应首先从材料轻量化入手,这样不但可以减轻车身自重、增加装载质量、降低发动机负载,同时还可以大幅减小底盘部件所受的合力,使整车的操控性、经济性更加出色。而有“轻金属”之称的铝金属,由于其质轻、耐磨、耐腐蚀、弹性好、比刚度和比强度高、抗冲击性能优、加工成型性好和再生性高等特点,成为了使汽车轻型化的首选材料。铝合金车身汽车也因其节能低耗、安全舒适及相对载重能力强等优点而备受关注。 铝的用途比较广泛,它的密度为2.7×103kg/m3,约为钢铁、铜的1/3。由于密度较小,常用于制造汽车、火车、舰船、火箭和飞船等。近年来,铝在汽车上的使用呈逐年递增的趋势。局部或整体使用铝材的车型有很多,如宝马、奥迪、沃尔沃、陆虎等。提到铝质车身,很多人会将其与家中的铝锅、铝盆等厨房用具联系起来,认为它质地柔软,易发生变形。其实车身所使用的铝材基本都是合金铝,通过增减合金元素的配比和采用适当的热处理工艺等,使其达到所需性能。
 
目前,用于汽车车身板材的铝合金主要有Al-Cu-Mg(2000系),Al-Mg(5000系)和Al-Mg-Si(6000系)3种。6000系合金铝由于其可塑性好、强度高,成为许多汽车生产商的首选新型车身材料。如欧洲的汽车生产商一般会使用成型性能较好的6016合金铝作为主要的车身板材;而美国的汽车生产商则使用具有足够强度的6111合金铝作为车身的主要板材。对于车身的不同部位、不同构件,所使用铝材的合金成分、种类和热处理工艺也并不相同。如车辆的保险杠骨架、加强梁或侧防撞梁等,所使用的铝材都应具有足够的强度和韧度,在发生碰撞时要有良好的吸能特性(比钢板增加50%左右);车辆传动系使用铝质构件,不但具有足够的强度和韧度,同时还具备良好的导热能力。事实证明,汽车使用铝材确实取得了良好的社会效益和经济效益。当然,汽车使用铝材也存在一些不足。在生产铝质车身的汽车时,焊接铝质车身比焊接传统钢质车身能耗增加60%。而且一旦发生交通事故,铝质车身的维修费用较高。由于铝材的溶点较低、可修复性差,维修技师需要使用专用铝车身修复工具及特殊的工艺方法进行修复。
 
 
二、铝质车身修复应具备的条件
 
1. 铝质车身的修复与传统钢质车身修复有很大的区别。维修技师不仅对铝材的特性要非常了解,还要对铝质车身的修复工艺、连接方式与接口形式、粘接剂与铆接工具等性能了如指掌。实际操作过程中,维修技师要时刻牢记安全注意事项。
 
2. 需要独立的维修空间和防爆吸尘系统 铝质板材在打磨过程中会产生很多铝粉,吸入后不但对人体有害,而且在空气中易燃易爆,所以,在维修铝质车身时要设置独立的维修空间和防爆集尘、吸尘系统,以保证车身修复操作更加安全。
 
 3. 带有定位夹具的大梁校正器 车辆发生碰撞后,损伤部件经检查确认无法修复或修复后无法达到其原有性能时,就必须更换该部件。更换铝质部件时,其连接方式与钢质车身有很大区别。钢质车身的接缝处一般采用焊接方式,而铝质车身的连接处多采用粘接或粘接、铆接共用的连接方式。由于粘接剂固化时间长,如果不对更换部件进行定位,修复后的车身就很难恢复原技术尺寸。当校整架没有专用定位夹具时,使用辅助夹具或通用夹具固定是一种比较有效的方法。
 
4. 专用的维修设备和工具 在进行铝质车身修复时,具备带有定位夹具的校整架是远远不够的,还要有专用的气体保护焊机、铝整形机、强力铆钉枪、铆钉取出器等设备和工具。在修复过程中,一定注意工具要单独摆放,不能与修复钢质车身的工具放在一起。修复钢质车身的工具残留有钢铁碎屑,如用其修复铝质车身,钢铁碎屑会对铝造成腐蚀。
 
 
三、如何正确修复铝质车身
 
1. 铝质面板的修复 铝质板件的厚度通常是钢质板件厚度的1.5~2倍,其熔点较低,在加热时极易发生变形。碰撞变形后,受加工硬化的影响很难二次成形,如果强行修复会使损伤部位出现裂纹甚至发生断裂。所以,当铝材受到一定程度的损伤后,应对受损部件进行分体或总成更换(生产厂家不建议修复)。在进行铝质结构件更换时,连接处一般很少采用钢质车身修复所采用的焊接方法,而是采用粘接或粘接、铆接共用的方法。由于更换铝质板材的费用比较高,所以,维修技师对一些轻微损伤的面板会采取某些方法进行修复。不过,修复工作应在充分了解铝材特性的基础上,小心谨慎地进行。
(1)由于铝材的可延展性较强,在受到碰撞后,很难恢复到原来的形状和尺寸。维修技师修复时可使用木锤或橡胶锤进行碾锤错位敲击,以减少铝材的延伸。如必须采取碾锤正位敲击,应采用多次的轻敲,否则将会加重铝材的损伤程度。铝板修复前,首先区分其变形的类型。对隆起部位使用木锤或橡胶锤进行弹性敲击,以释放撞击产生的应力,这样可减小坚硬折损处弯曲的可能性。凹陷部位修复时不要使其每次升起得太多,应避免拉伸铝材。在铝质面板修复时,也可使用铝整形机对损伤部位进行校整,在修复到位后使用专用工具将介子栽焊螺杆齐根剪下,打磨平整即可。对于钢车身来说,当面板和内层结构同时发生变形时,可以采取内外层分离,分别修整后折边咬合的修复方法。但对于铝质面板,就不能使用这种方法了。如果采用这种方法修复铝质面板,折边部位会由于铝的韧度较差而出现裂纹或断裂。
 
(2)在进行铝板校正前,应对铝板进行适度的加热,这与传统的钢板修复有着明显的区别。校正钢板一般应尽量避免加热,以免降低钢板的强度。而在修复铝板时,必须利用加热的方法增加铝板的可塑性。如果不加热,施加校正力会引起铝板开裂。但由于铝熔点较低(660℃),如加热过量会造成铝材变形或熔化。所以,在对铝板进行加热前,应使用120℃的热敏涂料或热敏“笔”在损伤部位周围,画一个半径20~30mm的环状标志。这样在加热过程中可以通过颜色的变化,对温度进行实时监控。
 
(3)当铝质面板发生延伸时,可采取热收缩的方法进行处理。操作时应缓慢冷却收缩部位,不可使其急速降温,从而避免过度的收缩造成板材变形。另外,铝板修复时禁止使用钢质车身修理时所使用的收缩锤或收缩垫铁,以免造成损伤部位开裂。
 
 
2. 铝质板材的焊接合金铝在通常情况下是可以使用惰性气体焊接的。但是,由于在焊接过程中的退火作用,焊接处的强度损失较大。修复后,车辆自身振动和行驶的颠簸会造成焊接处产生裂纹。所以,铝质车身修复中一般很少采用焊接的方式(少数生产厂家也允许采用焊接方法),而通常是采用粘接或粘接、铆接共用的方式。但尽管如此,焊接在铝质车身修复中也并不是可有可无的。在进行结构件更换时,通常需要在结构件之间使用焊接的方法,以增强车辆的整体性和导电性。在焊接时要注意以下几点,以确保最终维修质量。
 
(1)在进行铝焊接时,除按操作规范做好车身的防护工作外,还应注意金属镁或铝镁合金是不能焊接的。因为该金属易燃烧,一旦发生燃烧灭火器无法将其扑灭,而只能使用一种特制的化学制剂。所以在进行铝车身修复前,应查看相关资料以确认板材的成分,并严格按照厂家的要求进行修复操作,不该焊接的部位绝不能进行焊接。
 
(2)焊接前应使用石蜡或油脂清除剂对焊接部位进行清洁。对表面有涂层的部位,应使用装有80号砂轮的砂轮机磨去周围的涂层,使金属表面裸露出来,从而保证焊接质量。
 
(3)按照焊机的使用说明调整电压和送丝速度,但说明书上给出的数值一般只是大概的数值,维修技师应该根据自己的经验和实际情况做出相应的调整。进行钢质车身焊接时,电压和送丝速度调整到正常值,焊接部位会发出平稳清脆的“吱吱”声,而铝材焊接时会发出平稳沉闷的“嗡嗡”声。
 
(4)在进行铝质板材焊接时,应使用铝焊丝和100%氩气,相对于焊接钢质车身气体流量应增加50%;焊枪与焊接部位应接近垂直,并且采用正向焊接法(左焊法), 不能在铝板上进行逆向焊接(向前推焊接),以免熔池过热造成塌陷或击穿;进行立焊时,应从下面开始向上焊接。
 
 
 3. 板件的更换 铝质车身板件受到撞击无法恢复时,应采取局部或整体更换的方法进行修复。特别是由于铝质板材因为硬化,损伤部位出现裂纹或断裂现象时就应该使用此方法了。铝质板件的更换是铝质车身修复时较为常用的一种方法。
 
(1)分离铝质板件时,可使用切割锯、切割砂轮、錾子等工具,与钢质车身的板件分离没有太大区别,但乙炔-氧气切割在铝质板件分离时禁止使用。另外,由于铝质车身的铆钉通常是由高强度特殊合金材料(如硼钢)制成,所以铆钉是无法采取传统钻除方法去除的。正确的方法是,在铆钉顶部使用专用焊机焊接介子销钉(不可重复使用),然后用专门的拉拔工具将铆钉拔出。介子销钉焊接前,应对铆钉顶部的漆面进行打磨,在拉拔时,专用工具应与铆钉呈垂直状态。
 
(2)传统的车身通常使用机械紧固和焊接等两种连接方法,而铝质车身的构件大部分是通过粘接或粘接、铆接共用的方式连接在一起的。所以,更换铝质板件应严格按照厂家的技术要求,选用原厂提供的零部件或总成,正确选择切接位置和连接方式。我们知道,在进行钢质车身修复时,常用的连接方式可分为平接、插入件平接和搭接等三种方式。在更换铝质板件时,这三种方式依然适用。不过只有少数的厂家允许采用平接(焊接)方式,笔者在此不作过多介绍。铝质板件更多的是采用插入件平接和搭接。进行插入件平接时(如纵梁的梁头、下边梁、门立柱),一般也可分为两种方法。一种是板件分离后,将插入件(厂家提供或自制)轻轻敲入,对更换部件精确定位后,在切割线的两侧钻出与铆钉相匹配的孔,然后将插入件取出,在去除毛刺、清洁、除潮湿等准备工作后,使用特制胶枪在外侧均匀涂抹专用粘接剂,再次将插入件放入,测量无误后按照已经打好的孔,使用专用铆钉进行拉铆即可。另一种方法是在准备切割的直线上间隔钻出铆钉的备用孔,然后沿此直线进行切割分离。将插入件放入并与所要更换板件定位,在已经钻好孔的位置进行重新钻孔,将插入件取出,做好所有的准备工作后打胶,再次将插入件放入,定位后拉铆即可。在采用搭接方式更换板件时,除常规的方法外,有时为获得足够的强度和满意的视觉效果,特别是一些不适合采用插入件平接的部位,可采用厂家提供并做好预先处理的零部件进行搭接。这种方式在一些比较直观的部位使用较多,如车身的后翼子板等处。
 
(3)相对于钢质车身修复,铝质车身板件更换的定位工作更为重要。铝质车身粘接部位的粘接胶需要较长的固化时间(25℃时需要36h)。如果胶在固化后车身尺寸发生了位移或变动,那可以说是灾难性的。所以,测量后必须使用定位夹或通用夹具对更换部件进行定位。 在铝质车身修复时,还有很多注意事项应该引起我们足够的重视,如铝质车身上的一些特殊颜色的螺栓,拆卸后应按照厂家的要求进行更换,绝不可重复使用。在进行板件更换时,还应对粘接胶和各种专用工具的性能、注意事项和使用方法做全面的了解。
 
 
总之,从事铝质车身修复工作必须接受专业化的培训,只有这样才能保证铝质车身的最终修复质量。


 

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