概述
車門防撞梁的形狀:一般分為管狀和帽形兩種;日韓車常用管狀車門防撞梁(一般情況下兩端有支架,用於連線固定防撞梁與車門,而歐美車常用門帽形防撞梁(一般是直接焊接在車門上);管狀防撞梁主要是圓管,也是矩形管、梅花形管、橢圓形管等當然,這要綜合考慮許多因素,如車門內部空間;而帽形防撞梁主要有單帽形狀(U形)和雙帽形狀(m形);
車門防撞梁的布置方式:最常見的是對角線布置方式,也有垂直布置的。
分類
隨著汽車工業的發展,各種新技術新材料被不斷運用到了車門防撞梁的生產上來。將車門防撞梁分為3大類,分別是鋁合金防撞梁、碳纖維增強塑膠(
CFRP)/AL混合結構防撞梁、超高強鋼車門防撞梁。
鋁合金防撞梁
近年來,由於提高性能、節能減耗及減少排放的需要,輕質鋁材在汽車工業中的套用越來越多。具有良好吸能及彎曲特性的鋁合金防撞梁也越來越多地被採用,美洲虎XJ車門防撞梁截面為矩形,採用鋁擠出工藝加工而成。其屈服強度在350
MPa左右,抗拉強度在400MPa左右。鋁合金車門防撞梁與鐵制支架鉚接,然後將支架與車門內板螺栓連線或電焊連線,安裝簡易方便。
混合結構防撞梁
碳纖維增強塑膠(CFRP)具有極好的比強度和比剛度特性,在不同的工業領域越來越被廣泛採用。
超高強鋼車門防撞梁
1.熱成形衝壓車門防撞梁
由於車身減重及提高安全性的需要,高強鋼及超高強鋼在汽車上的套用也越來越多。但高強鋼有成形性差、回彈的缺點,為了克服這些困難,一種先進的板材成形方法:熱成形衝壓方法應運而生,熱成形衝壓是指高強鋼板通過加熱達到高溫狀態,然後進入模具衝壓成形並在模具中快速冷卻的一種成形方法。熱成形衝壓可以用於高強度的複雜幾何形狀零件,回彈小。
2.冷成形車門防撞梁
伴隨熱成形的高強度、複雜幾何形狀、回彈小的優點,其複雜的生產工藝,必將導致較高的生產成本。所以生產過程簡單成本相對較低的冷成形工藝自然發展起來。車門防撞梁的冷成形包括滾壓成形及冷衝壓成形。
由
SSAB生產的超高強Docol Roll鋼板,具有良好的滾壓成形特性,同時也適用於冷衝壓成形,且能夠達到極高的幾何公差要求。Docol Roll鋼板具有高純度的微觀結構和均勻的硬度分布,所以具有良好的成形性。其焊接性能也非常良好,MAG焊、高頻焊及雷射焊的性能都非常優越。
3.使用熱軋鋼板通過感應淬火獲得超剛強度的車門防撞梁
由於冷成形工藝對鋼材、模具及壓機的噸位要求都相對較高,在亞洲國家另外一種使用熱軋鋼板滾壓成形並通過高頻電阻焊焊接成有縫鋼管,然後通過感應淬火獲得超剛強度車門防撞梁的方法被普遍採用。
機械性能要求
金屬材料的機械性能又稱力學性能,是指由金屬材料所製成的零部件,在一定的溫度條件和機械載荷外力作用下,表現出來的抵抗材料失效損壞的能力。針對車門防撞梁,一般考察其強度、塑性、韌性、延遲斷裂特性等幾個金屬材料的常用機械性能指標加以控制。
強度要求
強度一般是指金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。車門防撞梁的強度通過車門防撞梁全尺寸管段拉伸試驗測量其屈服強度、抗拉強度來加以控制。
塑性要求
材料能經受較大塑性變形而不破壞的能力,稱為材料的塑性或延伸性。斷後延伸率是衡量金屬材料塑性的一個重要指標。當車門防撞梁在側碰彎曲時,在彎曲拉伸面上有很大的拉伸變形。如果在出現開裂,不但會引起彎曲載荷及吸收能量的銳減,還會導致車門防撞梁向車門內部的侵入。所以必須考慮在管子彎曲發生塑性破壞時彎曲拉伸面上的應變情況,我們以此定義了車門防撞梁的延伸性要求,即車門防撞梁的斷後延伸率要求。
需要強調的是金屬材料的斷後延伸率與強度要求是相互制約的,強度要求越高,延伸性越低。所以並不能一味的追求高強度,而忽略了延伸性要求。
韌性要求
韌性指材料在衝擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力,常用衝擊吸收功來表示。
鋼材隨著使用溫度的降低,會由延性狀態轉變為脆性狀態,抗衝擊性能會有很大的降低。韌脆轉化溫度是指材料由韌性狀態轉變為脆性狀態,衝擊韌性下降的轉變溫度。
因為汽車的使用溫度範圍為一40~80℃,為了確保在此使用溫度範圍內車門防撞梁的安全使用,必須通過衝擊試驗測量高強鋼車門防撞梁的韌脆轉化溫度,必須確保高強鋼車門防撞梁的韌脆轉化溫度在一40℃以下。
延遲斷裂特性
延遲斷裂是在靜止應力作用下,材料經過一定時間後突然脆性破壞的一種現象。這種現象是材料環境位力相互作用而發生的一種環境脆化,是氫致材質惡化的一種形態。高強鋼板一般存在氫脆現象,即延遲斷裂現象,當鋼的強度增加時,延遲斷裂敏感度亦隨之提高。
到目前為止,
氫脆的機理尚未弄清,但一般認為由兩種原因引起:(1)主要是由外部環境侵入的氫(外氫)引起的延遲斷裂;(2)酸洗、電鍍等製造過程中侵入鋼中的氫(內氫)引起的延遲斷裂。對於前者,一般是由於在長期暴露過程中發生腐蝕,由腐蝕反應生成的氫侵入鋼中而引起的;後者是由於製造過程如酸洗、電鍍處理時侵入鋼中的氫在應力的作用下向應力源集中而引起的。
防止高強鋼氫脆的方法一般有以下幾種:防止氫的滲透;抑止氫的擴散以及將抑止氫向拉應力區域集中;降低高強鋼自身對氫脆的敏感度。
效果原因
車門防撞梁的吸能效果主要與以下幾個因素有關:
1、結構設計;這是最重要的一點,一般來說,帽形防撞梁的吸能效果比管狀防撞梁好;另外,雙帽形結構一般比單帽結構要好;當然,還有帽形結構的高度,與A/B/C柱、車門檻等的匹配等都至關重要;
2、材料的強度;人們通常以為裡面的管子是普通水管之類的,其實不然;一般日韓車中所用的管子抗拉強度高達1400-1600MPA(目前有些國內品牌車是用的較為普通的管子),是普通管子強度的4倍以上,其吸能效果是普通管子的2倍以上;而歐美車中常見的帽形防撞梁的抗拉強度一般也達到1400MPA;
3、材料的厚度;當然是材料越厚,吸能效果越好(不考慮與A/B/C柱、車門檻的匹配),吸能效果與材料的厚度成正比。