车身钣金件损坏类型分析

一、钢材变形的类型

金属材料抵抗变化的能力可用它的3种性能来表示:弹性变形、塑性变形和加工硬化。

1.弹性变形

金属材料在外力的作用下，尺寸和形状发生改变，也就是说发生了变形。当外力消失后，金属材料可以恢复(回弹)到原来的尺寸和形状，即原来的变形消失了，这种变形就称为弹性变形。

2.塑性变形

当金属材料所受到的外力超出弹性极限时，将产生永久变形，这种变形就是在外力消失后也不能消除，即金属材料不能恢复原来的形状，这种永久变形就称为塑性变形。当汽车在碰撞过程中受到损坏时，由碰撞而产生的变形将保留下来，除非人为将这种变形除去。产生永久变形的部位周围都会产生弹性变形，当永久变形不消失时，弹性变形也无法消除。在修理受到这种类型损坏的车身时，应首先修复永久变形，这样弹性变形也会随之消失，从而使车身恢复到原来的形状。

3.加工硬化

加工硬化是达到塑性变形的上限时，金属出现的一种现象。例如，将一钢板弯曲，在弯曲的部位出现弯折，这个部位的塑性变形非常大，迫使晶体组织完全离开了原来的位置，金属变得非常硬。这种硬度的增加称为加工硬化(图3－1)。

图3－1　钢板内的加工硬化

在车身上未受任何损坏的金属板，都会因在制造过程中的加工而存在某种程度的加工硬化，而碰撞造成的弯曲只能使受到影响的部位产生更加严重的加工硬化。车身修理人员在矫正受损坏的部位时，同样会加重该处加工硬化的程度。金属产生硬化会导致强度增加，但它却是金属板损坏的根源。

金属板在加工成翼子板之前相当柔软，冲压后被加工的部分变得很硬，这是因为晶体组织的重新排列，它已经产生加工硬化。加工后仍保持平坦的部位则比较柔软。硬度高不容易损坏，但一旦变形损坏，也难以修复。金属平坦的部位在修理过程中容易变形损坏，故应采取正确的矫正方法，以免损伤未被损坏的部分。由于汽车上的所有金属板材都存在不同程度的加工硬化，所以在这些金属板受到损坏以前，就要知道哪些部位的金属最硬或最软。

为了进一步说明加工硬化对修理过程的影响，现以一块钢板为例，将此钢板稍微弯曲，钢板将可恢复原来的形状，这是弹性变形。如果弯曲超过了弹性极限，金属将出现折损。当外力消除后，在折损部位周围的金属都将恢复原来的状态，而在折损部位出现了加工硬化。如果直接将原折损部位的金属弯曲回它原来的形状，会在原折损部位两边出现新的折损，这就是附加加工硬化(图3－2)。附加加工硬化的出现是因为原折损部位的硬度太高，内部存在巨大的应力使它无法恢复到原来的形状。

图3－2　附加的加工硬化

汽车上的钢板构件在受到碰撞时，造成的折损会加重原来存在的加工硬化的程度。当金属板被弯曲后，如果不能恢复原来的形状，金属板会出现折损。在图3－3中一些受损部位(弹性弯曲区)虽然发生了弯曲，但并没有折损，而只有上部发生了折损。修理时把折损区修理好后，弹性弯曲区自然会恢复原状，但如果先对弹性变形区进行修理，则会对此区域造成损坏。由于对金属的不适当加工造成过度的加工硬化，故金属将会更加难以加工。

图3－3　弯曲变形中的加工硬化区和弹性区

了解这些部位的变形情况对于确定正确的修理方法有着非常重要的作用，车身修理人员必须掌握这些金属特性。在修理过程中造成的损坏与碰撞对汽车造成的损坏几乎同样多，这是由于缺少这方面的知识和经验而造成的。在矫正金属板的过程中，多少总要引起一些加工硬化，但一定要将它控制在最小范围内，不应造成损坏。

二、车身钣金件损坏的类型

车身板件修理的第一步就是对受到损坏的部位进行损坏分析，修理人员必须能够识别出受损金属上的变形状态。金属板上的损坏一般分两种，即直接损坏和间接损坏；碰撞产生的损坏，如断裂、擦伤或划痕就是直接损坏；在直接损坏周围区域的折损和挤压变形就是间接损坏。间接损坏变形有多种类型，如根据板件形状的复杂程度，形成的损坏变形可能是几种损伤的组合，而不是只存在一种。

1.直接损坏和间接损坏

(1)直接损坏。

直接损坏是指引起碰撞的物体与金属板上受到损坏的部位直接接触而造成的损坏(图3－4)，也就是碰撞点部位的损坏。直接损坏通常以断裂、擦伤或划痕的形式出现，用眼睛即可看到。在所有的损坏中，直接损坏通常只占10%~15%。但是，如果碰撞产生了一条很长的擦伤或折痕，它将在损坏中占80%。通常可以对严重的直接损坏进行修理，但现在的车身上使用的金属件太薄，难以重新加工，矫正修理需花费很多时间。所以，实际上一般不对受到直接损坏的部位进行修理。直接损坏部位的修复通常需要使用塑料填充剂(腻子)，有时还需要使用铅性填充剂(铅性填充剂为了与钢板更好的结合，需要在操作中使用酸腐蚀，而酸腐蚀会使金属板产生损害，一般不推荐使用)，在填充的过程中，间接损坏也得到了修理。

图3－4　直接损坏和间接损坏

(2)间接损坏。

碰撞一般都会同时产生直接损坏和间接损坏，间接损坏是由直接损坏引起的。在实际中间接损坏占所有类型损坏的绝大多数(80%~90%)。所有非直接的损坏都可认为是间接损坏。

各种构件所受到的间接损坏基本相同，它会产生同样的弯曲和压缩，而80%~90%的金属板都可采用同样的方法修理，通常采用一些基本的方法就能修理大多数车身板件，只是由于受损坏部位的尺寸、硬度和位置的不同，故所用的修理工具有所不同。间接损坏中产生的损坏类型有以下4种:单纯的铰折、凹陷铰折、凹陷

卷曲、单纯的卷曲。

①单纯的铰折。

单纯铰折的弯曲过程像铰链一样(图3－5)，沿着一条线均匀地弯曲。产生这种变形时，金属上部受到拉力而产生拉伸变形，下部受到压力而产生压缩变形，而中间将有一个未发生变形的区域。

图3－5　单纯的铰折

对实心的金属板而言，单纯铰折总是形成一条“直线”形的折损，而对箱形截面的弯曲就不同了。

②凹陷铰折。

在箱形截面上发生弯曲的规律与实心的金属相同，但是两者弯曲的结果是不同的。箱形截面的中心线没有强度，所以顶部的金属板被向下拉而不是受到拉伸，或者说很少有拉伸。底部的金属板受到两边的压力，所以容易铰折。铰折中顶部金属受到的损伤比底部金属要小得多，折损处受到压力的一边产生严重收缩，这就是凹陷铰折(图3－6)。如果矫正方法不正确，顶部也会发生铰折，而造成严重的全面收缩。箱形截面与实心金属板的铰折修理方法不同，如果进行了错误的矫正，箱形截面的顶部和底部表面会同时出现凹陷。

图3－6　凹陷铰折

当矫正箱形截面时，铰折部位存在很大的加工硬化，不适当的矫正容易使顶部的表面发生进一步的凹陷。在修理中必须采用加热的方法并使用拉伸设备，以防止出现凹陷变形。矫正时，如果直接把变形弯曲恢复原状后，在原先凹陷铰折的部位两侧就会形成新的凹陷，导致长度比原先缩短[图3－7(a)]。如果这时再用拉伸的方式修理，则凹陷部位的加工硬化程度更高、更硬，难以变形，可能造成需要拉伸的凹陷部位没有恢复变形而其他部位导致变形，导致修复失败，部件被修复报废。正确的修理是对凹陷部位进行加热，消除加工硬化产生的应力，然后一边拉伸一边恢复弯曲，最终把凹陷铰折恢复原状[图3－7(b)]。

图3－7　凹陷铰折的修理

在整体式车身上，有许多结构复杂的箱形截面构件，其中包括箱形结构梁、车门槛板、风窗支柱、中心支柱、车顶梁等，金属件上被弯成一个角度的部位，都可以认为存在箱形截面。汽车结构中有大量的隆起和凸缘，这些部位都产生了加工硬化，也都具有局部的箱形截面。整个翼板可看成是具有局部箱形截面的构件(图3－8)。局部箱形截面也会发生凹陷，与完全箱形截面凹陷的结果相同，两者折损的名称也相同，都是凹陷铰折。通常不适当的矫正均会造成矫正后整个尺寸缩短。

图3－8　局部箱形截面区(www.xing528.com)

③凹陷卷曲。

当铰折造成的折损穿过一块金属板时，它不仅使所有的箱形或局部箱形截面产生收缩，而且也使它穿过的任何隆起的表面收缩。发生这种情况时，便形成了新的折损。这种折损试图将金属板的内部向外翻卷，以增加其长度。长度的增加是这种折损的特征，这种折损称为凹陷卷曲。凹陷铰折和单纯折型折损增加的是深度，而不是长度。发生在隆起表面上的任何折损都会使金属收缩，凹陷卷曲折损也不例外，其金属收缩量决定于碰撞的程度。

④单纯的卷曲。

当发生凹陷卷曲时，在凹陷卷曲部位的旁边还有两处也同时发生折损，这两处折损就是单纯的卷曲折损，其均位于金属板的隆起部分，因而也是收缩型的折损。卷曲型的折损很容易识别，单纯的或凹陷的折损是由于金属板的隆起部分引起的，因为它们只发生在隆起的表面上，并在隆起处形成一个箭头形状的弯折。如图3－9所示的翼板，初看似乎只有一个单纯的折损垂直地穿过它，实际上它有5处折损，有4种折损类型。如果金属板是平坦的，它将会以铰折的形式发生弯曲，产生的是单纯铰折造成的折损。当金属板是隆起的，穿过它的折损在深入到金属的内部时，由于金属表面具有合拢作用和金属自身的收缩作用，故将倾向于卷曲。

图3－9　凹陷的翼子板发生的各种折损

所有发生在隆起部分的凹陷卷曲折损的方向都与隆起的方向相反，所产生的收缩也是这个方向。单纯的卷曲折损和凹陷卷曲折损都使金属收缩，但两者的方向有所不同。

车身修理人员应该掌握间接损坏部位的4种折损类型，要能够识别出与某处可能产生的收缩有关的隆起，应该对各处的折损一目了然，能够对所有折损有一个修复的方案。

2.钣金件受损区域的分析

板件损伤后，一般用“压缩”和“拉伸”来形容金属受损以后的状况，这些状况也可用“高点”和“低点”来描述。在任何损坏发生以前，金属内部都已存在压缩和拉伸。所有隆起的部位都受到压缩，但这里的“压缩”并不是指发生损坏时产生的力，而是指金属被挤压的部位受到一个新产生的压力的作用，该压力通过加工硬化被保留下来。如果该压力突然消失，金属将返回到它原来的形状。通常各种金属板的隆起程度会有所不同。隆起很高的金属板称为“高隆起”，而接近平坦的金属板称为“低隆起”。当低隆起的金属板受损时，金属被拉入损坏的中心部位。这个拉力使金属板低于它原来的高度，低于正常高度的损坏区称为拉伸区；相反，金属板上任何超出原高度的损坏区都称为压缩区。图3－10所示为一个受损部件截面图上的拉伸区和压缩区。

图3－10　受损钢板上的拉伸区和压缩区

判断金属板件产生的变化并进行矫正时，应考虑金属在受到损坏前未受压缩或拉伸时的状况。进行维修时，先要确定受损部位受到的是拉伸还是压缩，然后才可以确定修理的方法和使用的工具。不能用锤子敲打拉伸区，也不能用垫铁敲打压缩区的内侧，要根据压力的方向来决定需要施加的力，同样当损坏部位存在压缩区时，不能在此部位使用塑料填充剂。

3.车身板件上隆起部位的变形

汽车外部面板上的隆起类型有单向隆起、复合隆起和双向隆起三种。不同类型的隆起部位在受到外力作用时变形是各不相同的。

(1)单向隆起部位的变形。

车身构件损伤程度和类型的确定

图3－11所示为单向隆起的金属板，一个方向上(左或右)是平坦的，而在另一个方向上是隆起的(90°或交叉方向)。当向金属板隆起处施加一个压力时，则在金属板的纵向(隆起的长度)方向受到拉伸，在金属板的横向(隆起的宽度)方向受到压缩。

图3－11　单向隆起的金属板的变形

金属板上所有隆起处的损坏都应先进行矫正。图3－12所示的弯折就是压缩区和拉伸区的一个很好的例子，碰撞产生一条狭窄的拉伸带，在拉伸带的周围是隆起的压缩区，隆起的部位需用锉刀锉平，而凹陷处要用塑料填充剂垫平。

图3－12　弯折部位的压缩区和拉伸区

(2)复合隆起部位的变形。

图3－13所示为复合隆起金属板上发生的压缩区的转移。板件的压力方向为从上到下，几乎是垂直向下的。但是，有P到BC和P到BF两处长度不同的凹陷卷曲，这是因为隆起处金属比平坦处的强度大，抵抗压力能力强。事实上，在受到损坏时，箭头P两边所受到的力相同，但是左侧金属损坏的面积较大。如果不熟练的修理人员在矫正这种变形时，只是设法让金属向上移动，将会对金属板上较平坦的部位造成进一步的损坏。平坦的部位将会屈服于矫正力而断裂，但受力最大的P到BC部位却未受到影响。对这种情况进行的矫正应该是将P到BC折损处展开，因为这里是展开较平坦部位的“关键”，而且此处受到的力最大。

图3－13　复合型损坏钢板上的加工硬化

如果一块隆起的金属板上有一个收缩区(由焊接、不正确地操作铁锤或垫铁、隆起处的折损等引起)，则收缩区将低于正常的高度。对于出现在隆起处的凹陷区，如果在它的附近没有伴随着出现一个压缩区，便可以用拉的方法来矫正收缩的凹陷区(图3－14)。通过升高受拉伸凹陷区的方法进行矫正时，只会降低邻近部位的高度。一块受到损坏的金属板上总会出现一些压缩区，除非它所受到的是来自下面的损坏。在后一种情况下，金属将受到向里面拉的力，即出现与单向隆起相反的情况。

图3－14　收缩的钢板通过拉伸恢复形状

掌握这些知识将有助于车身修理人员确定正确的修理方法。例如，在一个凹陷的表面上焊接时，由于金属材料的收缩，会造成金属的下沉还是上升?答案是金属会上升，形成一个凸起。解决这个问题可采用铁锤在垫铁上敲击，使金属表面得以降低。不熟练的修理人员常常以为拉伸会使凹陷的金属表面升高，事实上这种情况只会发生在隆起的金属板上。

(3)双向隆起部位的变形。

一般金属板上的各种弯折都发生在一个方向上，而在另一个方向上保持平坦。大多数金属板上发生的弯折都与这种情形很接近。但是，也有一些金属板在两个方向上都有隆起(图3－15)，这类隆起就是双向隆起。

图3－15　双向隆起的金属板

在隆起的表面上发生的弯曲折损会扩散到离它最近的平坦区。在有双向隆起表面的金属板上，卷曲折损通常会从受碰撞处向各个方向传播，就像车轮上的辐条一样，而轮毂则相当于最初的碰撞点。图3－16所示就是这种类型的金属板所受到的损坏。

图3－16　双向隆起金属板的凹陷卷曲折损

4.板件损坏部位的修复程序

通过了解车身板件上的不同损坏类型，车身修理人员能够采用正确的方法来修理受到损坏的车身。首先要找到损坏的方向，碰撞损坏的方向应该和碰撞的方向完全相反。一般通过目测检查即可找出损坏方向，但是在金属板重叠的情况下，问题往往会变得复杂。

如图3－17所示，凹陷卷曲折损总是从最先发生接触的位置向外传播，当有两到三个部位出现这种折损时，情况更加简单，它们都汇聚到的那一点就是最初的碰撞点(好像车轮的辐条汇聚到轮毂一样)。

图3－17　碰撞产生凹陷卷曲的过程

在修理时，基本的原则是最后的损伤要最先修复，最先的损伤要最后修复。在损坏部位离直接损坏点最远的位置1要最先进行修理，然后还要修复离直接损坏点最远的位置2，以此类推把损伤全部修理好，对最后的直接损伤位置10可能需要通过塑料填充剂修理。