车身损坏类型及加工方法

学习情境3　基本金属加工方法

学习目标

了解汽车车身上采用的各种金属材料类型、性质。

了解各种钢板不同类型的变形和损伤时的物理变化。

掌握各种基本金属加工方法。

3.1　常用车身金属材料

金属加工技术是汽车车身修理厂修理技师应该掌握的一项最重要的技术，同时也是一项最容易被忽视的技术。近年发展起来的性能优异的塑料车身填充剂，使人们可以很方便的采用给受损部位涂敷填充剂的方式来矫正车身上的凹陷和凸出处。但是，如果修理技师能够正确地修理受损的金属，就会用很少的时间和塑料填充剂进行加工整形。另外，受损坏的金属板如果矫正不正确，将会产生应力，造成塑料填充剂开裂甚至丧失与金属板的结合力而脱落。而且应力还会造成汽车在使用过程中板件间结合缝隙变化，产生异响、噪声、密封不严等不良后果。

车身修理的方法不仅与损坏的类型和车身面板的外形有关还与结构有关，而且受损坏的钢板种类也会影响修理方法。

车身结构中有两种类型的钢板：热轧钢板和冷轧钢板。

热轧钢板是在800℃以上的高温下轧制的，它的厚度一般为1. 6～8 mm，用于制造汽车上比较厚的零部件，例如车身和横梁。

冷轧钢板是由热轧钢板经过酸洗后冷轧变薄，它的厚度一般0. 4～1. 4 mm，并经过退火处理。由于冷轧钢板是在较低的温度下轧制的，它的厚度精度高，表面质量好，并且具有良好的可压缩性。大多数整体式车身都采用冷轧钢制成，在悬架周围特别容易受到腐蚀的地方，采用经过表面处理的冷轧钢，作为防锈钢板。

3.1.1　低碳钢

在2000年以前的汽车车身修理中遇到的钢板大多数都是低碳钢制成的，低碳钢含碳量低。含碳量低的钢材很软，便于加工。可以很安全地进行焊接、热收缩和冷加工，它的强度不会受到严重影响。但是，低碳钢容易变形，要用较厚的板件才能保证足够的强度，导致汽车的重量加大。现在汽车制造者们已开始改用高强度钢来制造汽车上需要承受载荷的零部件。

3.1.2　高强度钢

高强度钢泛指强度高于低碳钢的各种类型的钢材，而低碳钢在大多数汽车结构上已经使用了多年。

在节能和环保的要求下，汽车制造商们面临的问题是必须减轻汽车的重量。新设计的整体式车身通常比它们所取代的车身小，车的前部要求能够承受比过去大得多的载荷，并能够更好地吸收能量。强度较高的钢正好可以用来解决这两方面的问题。

目前的整体式车身对构件的要求是：一个构件，例如挡泥板或横挡，它们不再像过去那样仅具有挡泥板或横挡的作用，还要求重量轻，同时还要能够承受悬架的一部分载荷，并支承横向安装的发动机、蓄电池、点火装置和减振器。它还必须设计成抗弯截面，以减少传递到乘坐室内的损害。为了成功地达到这些目的，许多汽车制造商都采用强度好、重量轻的高强度钢来制造这些新型构件。

然而，强度高和重量轻这些特性却给汽车修理业带来了一些难题。当高强度钢受到碰撞而变形时，它比低碳钢更难修复到原来的形状。在常规的修理过程中，需要采用加热的方法来释放拉伸应力或焊接新的零部件。使用高强度钢以后，这种加热需要受到严格控制，或者根本就不能加热，否则会对零部件造成结构上的损害。

很多种钢都可称为高强度钢，汽车结构中常用的高强度钢有三种。在解释这几种钢的区别以前，必须先懂得强度的定义。可以通过许多种加工方法来提高钢的强度，其中包括热处理、冷轧和加化学添加剂。根据热处理和化学添加剂的类型和程度，超过一定的时间或温度的任何进一步加热都会显著地、永久性地改变钢材的强度。

事实上，有两个强度概念，它们都与钢或其他金属抵抗永久变形的性能有关。

屈服强度（又称屈服应力），用单位面积所受的最小的力来表示。达到屈服强度时，材料开始永久性地变形。

抗拉强度（又称拉伸应力），用单位面积所受的最大的力来表示。达到抗拉强度时，材料完全破裂。

应力和强度的单位都是kg/ mm2或lb/ in2。

此外，屈服强度和抗拉强度高的材料其可加工性较差，而且焊接强度低。正因为如此，这种钢过去在汽车上的应用不多。近来，具有较好可成形性和焊接性的高强度薄钢板已开始应用在汽车上。

根据强化的过程，高强度钢可分为下面的3种：

（1）高强度、低合金钢（HSLA）

此种钢又称回磷钢，是通过在低碳钢中加入磷来提高钢的强度。具有和低碳钢相类似的加工特性，为汽车的外部面板和车身提供了更高的抗拉强度。

高强度、低合金钢在美国生产的许多车上都有应用，可用来制造前后梁、车门槛板、保险杠面杆、保险杠加强筋、车门立柱等。它的强度主要取决于添加的化学元素。

通过对各种高强度、低合金钢板加热而释放应力时，必须特别小心。将钢材加热到650℃以上几分钟以后，专门加入的硬化元素将在受热部位被更大、更软的元素吸收，导致强度降低。为了避免汽车在受到正常的道路载荷或碰撞力作用时，结构性能发生明显降低，加热温度决不可超过制造厂的规定值。根据经验，加热温度不可超过370～480℃，加热时间不可超过3 min。

（2）高抗拉强度钢（HSS）

此种钢又称Si-Mn固溶体淬火钢。这种钢增加了硅、锰和碳的含量，使抗拉强度得到提高。过去，这种钢被用来制造与悬架装置有关的构件和车身等。沉淀淬硬钢是另一种高抗拉强度钢，它是通过形成碳氮化铌沉淀物来提高强度的。具有优异的加工和冲压性能。这种钢主要用于车门边护板、保险杠加强筋等。

高抗拉强度钢的强度高于低碳钢，因为它经过一定的热处理。大多数从日本进口的汽车上都装有高抗拉强度钢制成的车身构件。常规的加热和焊接方法不会降低这种钢的强度。这是因为它的屈服强度可达240 MPa、抗拉强度可超过310 MPa。在汽车受到碰撞而产生变形时，它的应力将增加，超过屈服强度。如果对受到碰撞的部位加热，促使它恢复原来的形状，可减小因碰撞而产生的应力，因此强度又恢复到了原来的水平。如果碰撞所产生的应力超过了材料的抗拉强度，钢材将会破裂。一般的焊接方法（包括氧乙炔焊）都可用于修理这类构件。然而，进行氧乙炔焊时，必须引起特别的注意。在用氧乙炔焊炬加热的部位周围必须使用温度显示的方法，将这些地方的温度限制在650℃以内。车门护梁和保险杠加强筋不适宜矫正，而应更换（对于车门护梁的轻微损坏，只要它不影响门的对准或门的功能，可忽略不计。如果它已经凹陷或产生其他变形，应加以更换）。

所有新的或使用过的备件都应使用AWS-E-70S-6的焊丝进行惰性气体保护焊接，这种焊丝具有和高抗拉强度钢相同的强度。高抗拉强度钢（HSS）和高强度、低合金钢（HSLA）适合采用惰性气体保护焊接，大多数汽车制造商都不赞成采用氧乙炔焊接法来焊接这两种钢材。

（3）超高强度钢（UHSS）

此种钢又称双相钢，是将钢材在一个连续的热处理传送带或带钢热轧机上淬火而得到的。这种钢具有两相显微组织（淬硬的马氏体结构和铁素体结构）。双相钢的可成形性好，其抗拉强度大于530 MPa。马氏体钢是最著名的超高强度钢。

超高强度钢内没有合金元素，它的抗拉强度几乎可达到普通低碳钢的10倍。汽车上所有的车门护梁和一些保险杠加强筋都是由各种马氏体钢即超高强度钢制成的。

这些钢材的不同寻常的高强度来源于在成形和加工过程中产生的特殊晶粒组成。为修理而进行的重新加热将会破坏这种独特的结构，而使钢的强度降低到一般低碳钢的水平。此外，这些钢材非常坚硬，用一般修理厂的设备无法在常温下对它们进行矫正。因此，受损坏的马氏体钢即超高强度钢零部件不可修复，必须更换。安装新的零部件时，应采用惰性气体保护塞焊。

（4）其他钢材

①镀铝钢板

镀铝钢板在高温下的耐腐蚀能力非常强，被广泛使用于排气管等排气系统上。

②不锈钢

不锈钢主要是由铁、铬及含量不同的碳元素合金而成的，此外，还含有少量的锰、磷、硫、硅、镍、钼、铜、铝、氮等重要合金元素。不锈钢在各种腐蚀环境，都具有一定的抗腐蚀能力并保持着一定的机械性能。使不锈钢得以广泛应用。

③镀锌板

车身最常用的表面处理钢板是镀锌板，镀锌板依靠表面活性较强的金属锌作为保护层，先产生氧化物而保护内部的钢板。因此镀锌层在进行车身维修时应尽量保持完好。

④镀锡钢板

镀锡钢板是在冷轧钢板表面被覆一层锡铅合金，俗称“马口铁”。这种软金属的覆层与底材的附着力很强，不会产生剥落，耐蚀性也很好，常用于制造汽车的油箱。

⑤铝合金

铝属于轻金属，密度在2. 7 g/ cm3，只有钢材密度的1/3，抗拉强度也很低。但加入钴、镁等金属制成合金后，其抗拉强度可以接近45号中碳钢的水平，加之铝本身具有的良好的耐腐蚀性，在车身制造领域得到广泛的使用。

3.1.3　钢板的性能与结构

在制造现代的整体式车身时，无论采用哪种类型的钢材，都必须具有良好的塑性，使它能够加工成各种形状，满足安全上和结构上的需要。而汽车车身修理人员所需要处理的钢板都已加工成型，当平整的钢板被加工成一定的形状后，它便具有钢板硬化后的特性。

钢材也和其他所有的物质一样，是由原子构成的。许多原子微粒结合在一起，形成晶粒。在显微镜下我们可以看见晶粒，晶粒以一定的形式构成晶体组织。一块钢板的晶体组织状态决定了它能够被弯曲或加工的程度。改变平坦的钢板的形状，就会改变折缝或弯曲处的所有晶粒的形状和位置。

一种金属的原子结构和晶体组织将决定它对于外力的作用有何反应。金属板抵抗变化的能力可用三种性能来表示，弹性变形、塑性变形和加工硬化。

（1）弹性变形

弹性变形是金属受到拉伸后能够恢复到原来的形状的能力。例如，取一块金属板，缓慢地使它弯曲，让它略微出现弧状，当外力消失后，它将会跳回到原来的形状。这种回跳现象提醒汽车修理技师：在受到损坏的金属板上会发生弹性变形。修理技师可以利用金属的回跳倾向进行修理。任何比较平滑的部位都可发生回跳，即使它们受到邻近部位的影响而偏离了原来的位置。当邻近部位的变形消除以后，这些受影响的部位往往会回跳到原来的形状。

（2）塑性变形

图3.1

塑性变形是金属发生弯曲或变成各种形状的能力。当金属的弯曲超过了它的弹性极限时，它将出现回跳的倾向，但它并不能完全回到原来的形状。一块金属板，如果被弯曲成U形，当外力消失后，它将发生回跳，但不能恢复到原来的形状。这是因为它的晶体组织变成了另外一种结构。

图3.1显示了弹性变形和塑性变形的情况。从图中可以看出给金属板施加拉伸载荷时，载荷的大小和金属板的延伸量之间的关系。当载荷逐渐增加时，延伸量也成比例地增大。但是，如果载荷超过一定的极限，晶体组织将出现内部滑移，这时，即使载荷增大的速度保持一定，延伸量也会突然增大。如果再施加更多的载荷，延伸量将急速地增加并达到最大值。此后，某一个部位将局部延伸并出现断裂。

图3.1中的A点称为弹性极限。如果施加的载荷低于A点，当载荷消除后，变形将随之消失，金属板恢复原来的形状，这就是弹性变形。当载荷超过A点时，即使载荷消除后，变形也会保留下来，金属板不能恢复其原来的形状，这就是塑性变形。例如，从P点取消载荷，金属板的延伸量将返回到E点，但将保留永久变形OE。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，但在这种情况下，弹性变形无法消除。在修理受到这种类型损坏的车身时，应首先排除永久变形，这样弹性变形也会随之消失，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。金属被弯曲过的部位变得非常硬，这就是加工硬化。例如，将一根焊条反复弯曲几次，在弯曲的部位将会出现弯折。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。

受弯曲或加工部位的金属产生硬化而造成强度增加，这一认识的重要性无论怎样强调也不为过，因为它实际上是所有金属板损坏的根源。

在任何未受损坏的车身金属板上都存在某种程度的加工硬化。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。有时，车身修理技师在矫正受损部位时，会加重该处的加工硬化程度。如果由于对金属的不适当加工，造成了过度的加工硬化，将会更加难以加工。

车身修理技师必须掌握金属特性。如果缺少这方面的知识和经验，那么在修理过程中造成的损坏会与碰撞对汽车造成的损坏几乎一样多。在矫正金属板的过程中，多少会引起一些加工硬化，但一定要将它控制在最小范围内。

3.2　车身损坏类型及加工方法

3.2.1　车身损坏的类型

（1）直接损坏

直接损坏通常以断裂、擦伤或划痕的形式出现，用眼睛可以看到。直接损坏是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（见图3.2）。如今汽车上使用的金属往往太薄，难以重新加工。矫正修理需要花费很多时间，所以修理直接损坏通常需要使用塑料填充剂或铅性填充剂。

（2）间接损坏

间接损坏是由直接损坏引起的。所有非直接的损坏都可看成是间接损坏。大多数碰撞都会同时造成这两种损坏（见图3.2）。

各种构件所受的间接损坏基本相同，它会产生同样的弯曲和压缩力。对间接损坏的修理方法也是相同的，只是由于受损坏部位的尺寸、硬度和位置不同，所用的修理工具有所不同。

图3.2

图3.3

（3）加工硬化

只要将金属弯曲，就会发生加工硬化。当金属在制造厂第一次被加工成型时，以及当它受到损坏时，都会发生加工硬化。所以汽车上的所有金属板材都存在不同程度的加工硬化。如图3.3所示，一块平坦的金属板在冲压机上加工成车身面板，经冲压后保持平坦的部分比较柔软（无阴影部分），变形的部分产生了加工硬化（阴影部分），这是由于变形部分的晶体组织的重新排列造成的。有阴影的“硬化”部位受到损伤后难以修复。

加工硬化对修理过程的影响很大，比如将一块钢带稍微弯曲，钢带将可恢复原来的形状。如果超过了弹性极限，金属将出现折损。如果试图将此处的金属弯曲到它原来的形状，会在原来折损部位出现两处新的加工硬化（见图3.4）。

图3.4

（4）折损

折损是金属的弯曲程度超过了其弹性极限的结果。超过弹性极限以后，弯曲的金属将不能恢复其原来的形状。这时如果要将金属弯回到原来的形状，将会产生新的加工硬化。折损可分以下几类：

1）单纯的铰折

单纯的铰折，如图3.5所示。它的弯曲过程像一个铰链一样，沿着其整个长度均匀地弯曲。产生这种变形时，金属上部的表面受到拉力而产生拉伸变形，下部的表面被推到一起而产生收缩变形，其中间将有一层不发生变形的区域。采用正确的修理方法可以矫正金属的变形，并能使金属板上各处的尺寸保持一致。如果进行正确的修理，铰折处将可以完全恢复，如果修理方法不正确，将会对邻近区域和折损处造成新的损坏。单纯的铰折总是形成一条“直线”形的折损。

以上对单纯铰折的描述是针对实心的金属板而言的。箱形截面上发生弯曲的规律与实心的金属相同。但两者弯曲的结果有一点不同之处，如图3.6所示。箱形截面的中心线上没有强度，所以顶部的金属板被向下拉而不受到拉伸，很少有或者说根本就没有拉伸。底部的金属板受到两边的压力所以很容易出现铰折。如果在矫正时不加注意，顶部的表面也会铰折而造成严重的全面收缩。与实心的金属产生的铰折不同，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3.5　单纯的铰折

图3.6

2）凹陷铰折

对于施加在其端部的压力，金属板的抵抗能力很低。但是，它对于沿着其长度方向施加的拉力却具有很大的抵抗力。所以在铰折中顶部金属受到的损伤比底部金属要小得多（见图3.6）。折损处受到压力的一边产生严重收缩。如果箱形截面换成实心金属时，则情况更是如此。这就是凹陷铰折。

当进行箱形截面的矫正时，顶部的表面很容易发生进一步的凹陷。所以为防止出现这种情况必须采用加热的方法先使金属软化，然后再使用拉伸设备进行拉伸。图3.7中长度A是使用错误的矫正方法得到的结果，长度B是使用正确的矫正方法得到的结果。

图3.7

A—矫正后的长度；B—需要的长度

在新型的整体式汽车车身上，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。有些箱形截面构件（例如车门）的体积庞大。任何被弯成一个角度的金属件都可看作是具有箱形截面。新型的汽车结构中带有大量的隆起和凸缘，这些部位都产生了加工硬化，都被看成是局部的箱形截面，如图3.8所示。

图3.8

图3.9

3）凹陷卷曲

当铰折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，而且也会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并卷起，以增加其长度。这种“长度的增加”正是这种折损的特征。这种折损称作凹陷卷曲。

4）单纯卷曲

每当发生凹陷卷曲时，还有另外两处也同时发生折损。这两处折损发生在凹陷卷曲部位的旁边，这就是单纯的卷曲折损。由于这两处都位于金属板的隆起部分，因而也是收缩型的折损。很容易识别卷曲型的折损。凹陷的和单纯的卷曲折损都在金属板的隆起处形成一个箭头形状。乍看图3.9所示的翼板，似乎只有一个单纯的折损垂直地穿过，实际上，它有多处折损，分属不同类型。

（5）压缩力

通常用“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。例如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。金属被挤压的部位受到一个新产生的压力作用，该压力通过加工硬化被保留下来。如果该力突然消失，金属将返回到它原来的形状。判断金属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。

图3.10

金属被推上去的部位称为“压缩区”，被拉下去的部位称为“拉伸区”。如图3.10所示为一个受损坏的隆起形金属板的截面图。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。先要确定受损部位受到的是拉伸还是压缩，然后才能确定修理的方法和使用的工具。决不可用锤子敲打拉伸区，也不可用垫铁敲打压缩区内侧。要根据压力的方向来决定需要施加的力。当损坏部位存在压缩区时，不可使用塑料填充剂。

汽车外部面板上的隆起有3种类型：单向隆起、复合隆起和双向隆起。

1）单向隆起

图3.11所示为单向隆起的金属板。这块金属在一个方向上是平坦的，而在另一个方向上是隆起的。图中所示的损坏一个方向为拉伸，另一个方向为压缩。从平坦的一面（图中的侧视图）看时，可以看到拉伸区。看正视图时，可以看到压缩区。

由图3.11可以看出，各个拉伸区和压缩区都受到一个三维的影响。每一个凹陷处旁边都伴随着一个隆起区（压缩区），所有隆起的部位都是这样。金属板上所有隆起处的损坏都应先进行矫正，不应该只用塑料填充剂填充。“停车场”弯折就是压缩区和拉伸区的一个很好的例子。（见图3.12）。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。

2）复合隆起

如图3.13所示为复合型金属板上发生的压缩区的转移。图中所示的压力方向为从上到下，几乎是垂直向下的。但是，有两处长度不同的凹陷卷曲（P到BF和P到BC）。这是因为隆起处金属比平坦处的强度大，因而更能抵抗压力。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。如果不熟练的修理技师在矫正这种变形时，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，但受力最大的部位（P到BC）却未受影响。对这种情况进行的矫正应该是将折损处（P到BC）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3.11

图3.12

图3.13

P—初次接触的位置；BF—平板部分的凹陷卷曲端点；BC—隆起部分的凹陷卷曲端点

图3.14

1—不适当的矫正会降低该处的金属表面，而不是提高金属板中心处的高度；2—损坏前金属面的正常高度；3—因损坏而产生收缩以后的金属高度

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或由隆起处的折损引起），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出现一个压缩区，便可以用拉的方法来矫正收缩的凹陷区。通过升高凹陷区的方法进行矫正时，只会降低邻近部位的高度，如图3.14所示。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。

掌握这些知识将有助于车身修理技师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。

不熟练的修理技师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

为简便起见我们上面讨论过的金属板上的各种弯折都发生在一个方向上，另一个方向上保持平坦。但是有一些金属板在两个方向上都有隆起。这类隆起就是双向隆起，如图3.15所示。

图3.15　双向隆起金属板

图3.16

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，而轮毂则像是最初的碰撞点。图3.16就是这种类型的金属板所受到的损坏。

3.2.2　基本金属加工的方法及步骤

许多金属板在修理之前都需要先清除油漆，一般用圆盘磨光机来进行。

有许多方法都可以消除凹陷金属板上的折缝。如能接触到金属板的反面，可用锤子和垫铁或修平刀来进行最初的大致修整。对于密封的金属板或者是难以从反面接触的金属板，可用惯性锤、尖头锤和焊接螺栓来进行修理。

（1）敲击凹陷处

图3.17

在车身修理中，经常用铁锤敲打金属板，促使金属表面回弹。这种铁锤和钉铁钉所用的铁锤有所不同。如果像钉铁钉那样使用铁锤，会给金属板造成更多的损坏。矫正金属的关键是懂得应在什么部位、在什么时间、用多大的力敲打多少次。并且应该按图3.17所示的方法握住铁锤。以下面的两个手指为支点，当锤子从金属表面上弹回时，可以绕着支点作轻微的旋转。其他的手指（包括拇指）将铁锤向下推。不可用整个手臂或肩部，而要用手腕使锤做环状运动。应垂直地敲打，并让铁锤从金属表面弹回来。直到损坏处得到修复。

在敲击金属板以前，一定要清除掉金属板两面的柏油、泥土和内涂层等，确保修理工具能够直接与金属接触。还要精心选择敲击铁锤。铁锤的工作面必须符合金属板的形状。具有平坦锤面的铁锤适用于平坦的或低隆起的金属表面。凸形工作面的敲击面的敲击锤适用于敲打内侧的弧线。重的敲击锤可用来进行大致的修整，但须注意不要加重损坏的程度。

（2）用修平刀敲击凹陷处

可用很多方法来使用修平刀，每种修平刀的用途取决于它的形状。可用修平刀来矫正凹陷，可以将某些类型的修平刀置于金属的表面上，再用铁锤敲打，使凹陷得到矫正。还有一些修平刀可当作垫铁，放在金属板上难以够到的部位，甚至有些修平刀还可以代替铁锤。

弹性锤击是采用铁锤和敲击式修平刀进行的。敲击式修平刀是修理金属板时最常用的一种工具，它的重量轻，外形为低隆起形。使用时，将它紧压在高隆起处或折缝处，然后用一个圆头锤或敲击锤来敲击修平刀，如图3.18所示。冲击力被修平刀分散在隆起或折缝处一个很大的范围内，这样就减少了金属可能会产生的延伸。操作过程中，始终要压紧修平刀，决不允许修平刀弹起，因为修平刀的压力也是矫正力的一部分。按照从隆起处的最低点（铰折折损处）到最高点的顺序，两边交替地进行矫正。

图3.18

可以将修平刀垫在金属板上，再用铁锤敲打，也可以将修平刀与敲击修平刀一道使用。车身修理技师常使用一个长的车身修平刀来修理那些铁锤或垫铁难以达到的部位。可以用修平刀对拉伸区施加压力，同时用铁锤敲击压缩区（也就是隆起处），如图3.19所示。

图3.19　用修平刀作为垫铁来矫正车门

1—铁锤；2—车门面板

图3.20

在大致修整阶段或矫正很深的凹陷时，也可使用修平刀。如图3.20所示为由一个双端低背和后侧板修平刀修整车门面板的凹陷。用一些木块将车门支撑住，使车门面板保持一定的间隙，以便于移动。必须注意：不可用力拉伸金属板而使它超出了车门原来的形状。使用修平刀或垫铁对凹陷处进行了大致修整以后，可以用车身锤对该处进行精修整。

（3）用垫铁（顶铁）敲击凹陷处

在车身的整个修理过程中都需要使用垫铁，它的握持方法如图3.21所示。在大致修整阶段，垫铁用作冲击工具。可用垫铁敲击金属的内侧，使低的部位升高，或者使各种折损展开。垫铁还可以作为铁锤的支撑物。将垫铁作为铁锤的支撑物有两种方法：

图3.21　垫铁（顶铁）的握持方法

1）铁锤在垫铁上敲击修理法

如图3.22采用铁锤在垫铁上敲击修理法时，必须能够接触到金属板的内侧，否则，只能使用惯性锤和填充剂。这种方法适用于修理较小、较浅的凹陷和折损，也可以用这种方法来延伸金属，使其恢复原来的形状。这些情况一般出现在隆起处，偶尔也会出现在平坦的金属板上。为了整平一个折损，可以将垫铁放在金属板的反面折损处的下方，并用铁锤从正面敲击。铁锤对垫铁的敲击将造成垫铁的轻微回弹，如图3.23所示。因此，垫铁也会从反面敲击金属板。随着垫铁对金属板压力的增大，整平的效果也会更好。修理时要注意不要让金属延伸得太多。

图3.22

图3.23

图3.24

铁锤在垫铁上敲击时实际包含了两个动作，即铁锤敲击金属板和垫铁向上回弹并撞击金属板的内侧。另外，一定要选择形状合适的垫铁，如图3.24所示为垫铁的形状大于金属板时所发生的情况，导致了凹陷的增加。使金属板的损坏更严重。

2）铁锤不在垫铁上敲击修理法

在精整修以前，可以采用这种方法来修整金属板。采用这种方法时，铁锤实际上并没有敲打在垫铁上。将垫铁放在金属板最低处的下面，用铁锤敲击附近的高处，如图3.25所示。在这里，垫铁和铁锤一样，也是用来矫正损坏部位的，它相当于一个冲击工具，只能敲击拉伸区（按照一般的方法用在金属板的下面时）。

图3.25　铁锤不在垫铁上敲击修理法

图3.26

铁锤不在垫铁上敲击法一般都用在平坦的或低隆起的金属板上，这些金属板都比高隆起的金属板柔软。有时，垫铁正好在铁锤的下面，但实际上铁锤并没有敲击垫铁，如图3.26所示。

（4）用铁锤和垫铁修整凹陷处

对于图3.27（a）中的受损金属上的轻微凹陷，可使用铁锤和垫铁，按照和金属卷曲时相反的顺序，将其矫正。例如，碰撞点位于最先撞击的地方，随着金属被推进，在碰撞点的两边逐渐形成一个槽。这个槽（也就是凹陷卷曲折损）通常是除碰撞点以外变形最大的地方，离碰撞点越远的地方槽越浅。在槽被推进的同时，在凹陷处的周围形成了隆起（单纯的卷曲折损），在这种情况下也是中心处弯曲最严重，离中心处越远变形越小。隆起处和槽都产生了加工硬化，加工硬化的程度与弯曲的程度有关。

修理凹陷部位时，必须从外部开始向外压平，逐渐向中心处接近，按照和碰撞发生时相反的顺序进行。将垫铁紧压在槽的最外端，这里的弯曲程度最轻（见图3.27（b））。用一个平面的冲击锤在隆起处的外端离垫铁最近的地方进行轻度到中度的敲击（铁锤不在垫铁上敲击）。铁锤上的力迫使隆起处逐渐下降，手臂举起沉重的垫铁时产生的压力迫使槽的端部向上抬起。在槽的另一端和附近的隆起处也重复同样的过程（见图3.27（b））。

图3.27　用铁锤和垫铁修整凹陷处

铁锤不在垫铁上的敲击修理法是从外部逐渐向隆起和槽的中心处或弯曲程度最大的地方进行。随着隆起处和槽内压力的释放，周围的弹性金属必然会返回到它们原来的位置。也可使用垫铁作为敲击的工具，促使槽内的金属上升（见图3.27（c））。但是，当槽受到冲击向上升时，如果仍未将垫铁移开，在隆起处或槽内都可能会有太大的压力。这时需要用垫铁进行更多的敲击，才可将压力释放（见图3.27（d））。

当这个部位的形状基本恢复以后，再用铁锤在垫铁上敲击的方法轻敲整平（见图3.27 （e））。这时就可以进行精修整或涂敷填充剂了。

（5）撬起凹陷处

使用尖锐的工具（不需锋利）撬起金属上的凹陷的方法有好几种。尖锤、加长的尖锐工具、垫铁的边缘、甚至还有画针都可以使用。使用撬起工具修复小的凹陷时，最好是轻敲几次，这比重敲一、二次要好。修复了某一个部位以后，要用锉刀或砂轮机进行修整。图3.28显示了一个低点被撬起的过程。

图3.28　用尖锤矫正凹陷

图3.29　用尖头工具抬高凹陷部位

也可用加长型尖头工具，在垫铁或修平刀难以接触到的地方将金属撬起。汽车的门便是一个很好的例子，如图3.29所示。有时可将尖锤插入一个排水孔或门背后的孔内。这样在修理凹陷处时，既不需要拆除门内部的装饰物，也不需要在门的外部面板上钻孔。

（6）拉出凹陷

图3.30　用凹陷拉出器消除凹陷

用多种工具可以拉出凹陷，其中包括吸杯、拉杆、凹陷拉出器，甚至还包括薄板金属螺钉和虎钳夹。图3.30用的是一个气动的凹陷拉出器。气动凹陷拉出器端部的吸杯产生真空，惯性锤施加的力将金属拉回到原来的形状。但将凹陷拉出时，最常用的工具仍是凹陷拉出器。凹陷拉出器可用于难以达到或无法采用其他方法拉出的简单的凹陷。

（7）用销钉拉出

在各种拉出凹陷的方法中，最先进的方法是将销钉焊接到凹陷处，这里的销钉也可以用垫片、拉力调整片来代替。不管采用哪种结构，通过点焊上去的销钉拉出凹陷都避免了在金属和镀层上打孔，排除了潜在的腐蚀。

首先，用专门的点焊机将金属销钉熔化在凹陷处，将一根销钉熔化在金属板上只需要几百分之一秒的时间。然后，使用凹陷拉出器或动力千斤顶将一根或许多根销钉向外拔。对凹陷的矫正结束以后，用刀具将这些销钉切断，并打磨到与金属板同样的高度。上述全部过程进行得很快，而且不会损伤金属。这种方法特别适用于车门上的小范围凹折，因为这里的金属板反面很难接触到。

（8）凹陷处的收缩

修理过程结束以后，如果金属板内的应力没有消除，它仍将受到拉伸。对损坏部位简单地涂敷塑料填充剂也可以得到很好的外观，但是，这样的汽车在道路上行驶时，振动将会使车发出类似拍打的声音。另外，当司机给汽车打蜡时，将发现车身上的不规则表面。

当金属受到碰撞而产生严重损坏时，在严重折损处通常会受到拉伸。同样的部位在矫正过程中也会受到轻微的拉伸。在直接损坏部位的隆起处、槽和折损处的金属容易受到拉伸。当金属板上存在拉伸区时，一定要将拉伸区矫正到原来的形状。可将受到拉伸的部位与一个轮胎的凸胀相比较。受到拉伸的表面上没有一处符合正确的金属板的形状，如图3.31所示。

图3.31

图3.32

金属上某一处受到拉伸以后，金属的晶粒将互相远离，金属板变薄并发生加工硬化。可以采用收缩的方法将金属分子拉回到其原来的位置上，使金属恢复到应有的形状和厚度。收缩的目的是移动受拉伸的金属，但不影响周围的未受损伤的弹性金属。

金属收缩的原理如图3.32所示，一条钢棒，它的两端都能够自由地伸缩。加热可以使它膨胀，而冷却可以使它回到原来的长度。如果将同一条钢棒的两端都固定住，使它先加热后冷却，钢棒的尺寸将会缩短。这一过程如下所述：

①加热时，钢棒试图膨胀，如图3.33（a）所示，但是由于它的两端都无法膨胀，在钢棒内部便产生了一个很大的压力载荷。

②当温度进一步升高时，钢棒达到赤热状态并开始变软，压力载荷集中在赤热部位并随着赤热部位直径的增大而释放，如图3.33（b）所示。

③如果钢棒被骤然冷却，便会产生收缩。同时，由于赤热部位直径的增大，会使钢棒的长度缩短，如图3.33（c）所示。

用气体焊炬进行收缩某一部位时，可以对延伸区（即隆起处）的一小块地方加热，使它变成鲜红色。先让延伸区的最高点收缩，然后再让下一个最高点收缩，以此类推，直到整个部位都缩回到原来的位置，如图3.34所示。

图3.33

图3.34

（9）打褶

打褶是处理延伸金属的另一种方法。和采用加热的方法使金属收缩不同，这种方法是用铁锤和垫铁在延伸区产生一些“褶”。采用铁锤不在垫铁上敲击法，用尖锤在延伸部位轻敲，如图3.35所示。给金属打褶将使金属表面稍有降低。对于打褶后降低的部位，要用塑料填充剂填平，然后锉平并磨光。

图3.35

图3.36

（10）锉平修理过的部位

被损坏的部位经过敲击和拉出以及尽可能的修整以后，还要用车身锉来寻找剩余的高点和低点，如图3.36所示。

从未损坏区的一边开始锉，然后穿过损坏区，到达未损坏区的另一边。采用这种方法时未损坏区和损坏区的正确平面都能够得到保持。在锉的过程中，应该握住手柄向前推。双手握住锉的头部，以便控制压力的大小和方向。每次锉的行程应尽量拉长，在返回的行程中，将车身锉从金属上拉回。当锉一个很平坦的部位时，将锉与推进方向成30°水平地推。也可将锉平放，沿着30°斜角的方向推，如图3.37所示。在隆起的金属板上，应将锉平放，并沿着变平的凸起处平推，或者沿着凸起处最平坦的方向平放，以30°或更小的角度向一边推，如图3.38所示。

图3.37

图3.38

（11）铝的加工

铝可用来制造汽车上的各种板，例如外壳和顶板。过去，铝多用在载货车上。但是现在铝在轿车上的应用也在增加。纯铝的重量轻，除了强度以外，更由于它具有很高的成形能力，所以用途很广。汽车上使用的是铝和其他金属的合金，并经过热处理，以获得更高的强度。

铝的抗腐蚀能力是它的突出优点。当初次暴露在空气中时，铝的表面会形成一层很薄的氧化膜。这层氧化膜可以起到自我保护的作用，避免进一步的腐蚀。根据合金的种类和是否经过热处理，铝的各种特性有所不同。

和钢板相比，铝板的修理更需要小心。铝比钢软得多，而且当铝受到加工硬化以后，更难以加工成形。它的熔点也较低，被加热时容易变形。必须记住，铝制的车身及车架构件的厚度通常是钢件的1. 5～2倍。由于加工硬化的影响，铝件受到损坏后更加难以修复。在修理损坏的铝板时，应该考虑到铝的这些特性。

1）用铁锤和垫铁矫正铝板

用铁锤和垫铁矫正铝板的方法与前面介绍过的矫正钢板的方法基本相同，但是也有下面的不同点：

①一般建议采用铁锤不在垫铁上的敲击法来矫正铝板，如图3.39所示。由于铝板的可延展性不及钢板，在受到碰撞而变形后，铝板不容易恢复原来的尺寸。

图3.39

②采用铁锤在垫铁上的敲击法将铝合金夹在铁锤和垫铁之间时，它会迅速弯曲。如果需要采用铁锤在垫铁上敲击法，应注意锤击太重或次数太多都会拉伸铝板。应该多次轻敲，而不能只是重敲一、二次。

③用于修理钢板的收缩锤不可用于铝板，以免使铝板开裂。钢板和铝板应使用不同的工具来修整。

2）撬起

对于铝板上出现的小范围凹陷，用尖锤或杠杆撬起效果很好。但是，应注意不能使凹陷处升高太多，也不能拉伸柔软的铝。

3）弹性敲击

可以使用铁锤和修平刀进行弹性敲击，来释放高隆起处的应力。修平刀将敲击产生的力分散到一个较大的范围，使坚硬的折损处弯曲的可能性大为减小。

4）锉

由于铝很柔软，应减轻手施加在车身锉上的压力。应使用圆形边缘的车身锉，以免擦伤金属。

5）打磨

在铝板上打磨时，应特别小心。不仅要防止高速旋转的砂轮机上粗糙的砂轮会很快烧穿柔软的铝，还要注意打磨过程中产生的热量能够迅速使铝板弯曲。可以使用36号粒度的疏涂层砂轮。打磨时要特别注意，只能将油漆和底层涂料磨掉，不可磨到金属。打磨2～3次，然后用一块湿布使金属冷却并缩小其增热量。对于小范围和薄边的打磨，应使用双向砂轮机或电动抛光机，转速应低于2 500 r/ min。使用粒度为80号或100号的砂纸和柔软、能变形的砂轮垫块。

6）热收缩

采用热收缩的方法矫正铝板时，与矫正钢板有重要的区别。矫正钢板时，必须尽量避免加热，以免降低钢的强度。矫正铝板时，必须利用加热的方法来恢复加工硬化时降低的可塑性。如果不加热，当矫正力施加到铝板上时，会引起开裂。

7）焊接

由于铝板的导热性好，它最适合采用惰性气体保护焊接。用气体保护焊更容易进行高质量的焊接。气体保护焊接法还可以起到清洁的作用。推动焊炬时，电弧便开始清洗位于焊炬前面的铝表面，焊炬实际上清除了焊接部位铝表面上的氧化物。

3.2.3　案例：外形修复机修理车门凹陷

外形修复机（见图3.40）可以很轻松地把板件上的凹陷拉出来。外形修复机把垫圈、焊钉、螺柱、星形焊片等（见图3.41）焊接到凹陷部位然后用拉出器拉出，还可以使用铜触头和碳棒进行收缩操作。

图3.40　外形修复机

图3.41　外形修复机配件

某辆汽车车门凹陷损伤。准备好工具和材料（直尺、手锤、顶铁及匙形铁等），穿戴好防护用品（工作帽、工作服、安全鞋、棉手套、护目镜和耳塞），按照下述步骤进行。

①判断损伤范围。

判断损伤范围的方法一般可分为三种：目视判断、用手触摸判断、用直尺判断。

a.目视判断是利用钢扳上折射的光线来判断损伤范围和变形的程度，判断方法如图3.42所示。在此阶段检测操作区域和周围的零件是非常重要的，因为一旦实施修理之后，将很难判断正确的损伤区域。

图3.42

图3.43

b.用手触摸判断。从各个方向触摸损伤区域，不要施加任何力量于手上，并且要专心注意手的感觉。为了正确判断小的凹陷，手必须覆盖较大的面积，亦包括未受损的区域。

c.用直尺判断。先将直尺置于未受损的钢板面，检测直尺与钢板面的间隙，再将直尺置于受损的区域，以判断受损与未受损区域间隙间的差异。判断方法如图3.43所示。相对于其他方法而言，用直尺判断更能定量地去判断损伤区域的损伤程度。

d.综合运用这三种损伤判断方法，判断出车门板的凹陷损伤范围，并用彩色水笔画出损伤与未损伤的分界线。

②把损伤部位的涂层打磨掉，如图3.44所示。

图3.44

图3.45

③将主机的转换开关置于所需要的作业模式，如图3.45所示。

④把搭铁线连接到离损伤部位较近的地方。连接的方法是用搭铁的夹钳夹住金属板裸露部分（如果没有裸露部分用磨光机清除掉部分油漆）或直接把搭铁线焊接到金属板上，见图3.46所示。

图3.46

图3.47

⑤把垫圈（或三角片）安装到焊枪上，焊枪的触头一般有磁性可以吸住垫圈。把垫圈抵在金属板上。按下焊枪的开关，通电后垫圈就焊接在金属板上了。然后就可以使用拉出器对金属板凹陷进行拉出修理，如图3.47所示。

⑥对局部没有恢复的凹陷，继续焊接垫圈进行拉出。同时使用钣金锤对变形部位进行敲击修整，如图3.48所示。

图3.48

图3.49

⑦使用过的垫圈拆除时，用钳子夹住后，左右拧就可以轻松拆下来。在焊接拉伸点若有凸起，就要用碳棒或电极触头进行热收缩，如图3.49所示。

⑧拉伸修复操作完成后，在盘式打磨机上装上打磨纸，轻轻地对金属板进行整体打磨，把焊接印打磨掉，如图3.50所示。

⑨最后把金属板上去除涂层的部位进行防腐处理，注意金属板上焊点的反面和搭铁部位也要进行处理。

⑩最后进行涂装作业。

图3.50

习　题

一、判断题

1.低碳钢可以很安全地进行焊接、热收缩和冷加工，它的强度不会受到影响。（　）

2.热轧钢板的表面精度比冷轧钢板高。　　　　　　　　　　　　　　　　　（　）

3.低碳钢的修理可以使用氧乙炔焊接。　　　　　　　　　　　　　　　　　（　）

4.高强度钢可以使用电阻点焊和电弧焊进行焊接。　　　　　　　　　　　　（　）

5.热轧钢板比冷轧钢板在整体车身结构上应用多。　　　　　　　　　　　　（　）

6.车身使用高强度钢板后，在修理中可以用加热到600℃的方法修理。　　　 （　）

7.车门加强梁都不适宜矫正，应当更换。　　　　　　　　　　　　　　　　（　）

8.冷轧钢板是由热轧钢板经过酸洗后冷轧变薄，并经过退火处理得到的。　　（　）

9.冷轧钢板是在较高的温度下轧制的。　　　　　　　　　　　　　　　　　（　）

10.大多数整体式车身都采用冷轧钢板制成。　　　　　　　　　　　　　　 （　）

二、单项选择题

1.热轧钢板是在（　）℃以上轧制的。

A. 600

B. 700

C. 800

2.钢板在加热到暗红色时的温度是（　）℃。

A. 500

B. 550

C. 600

3.当代整体式车身上，应用超高强度钢的部件是（　）。

A.中立柱

B.门槛板

C.翼子板

4.热轧钢板的厚度一般是（　）mm。

A. 1. 2～8

B. 1. 4～8

C. 1. 6～8

5.冷轧钢板的厚度一般是（　）mm。

A. 0. 4～1. 4

B. 0. 4～1. 6

C. 0. 4～1. 2

6.高强度钢的强度一般在（　）N/ mm2以上。

A. 150

B. 200

C. 300

7.采用高强度钢制造车身前部构件后，其强度（　）。

A.变大

B.变小

C.不会变化

8.在车身上，（　）损坏了不允许修理，只能更换。

A.前立柱

B.前纵梁

C.保险杠加强梁

9.高强度、低合金钢与低碳钢的加工特性是（　）。

A.低碳钢难于加工

B.高强度、低合金钢容易加工

C.两种钢加工难度相似

10.高强度、低合金钢的加热温度不能超过（　）℃。

A. 360～480

B. 370～480

C. 370～490