汽车车身修复基础知识讲座(十三)

19　铝制外板修复

1　铝板特性

(1)密度小，材质轻，经济、环保

铝是一种银白色金属，有光泽，质地发粘，往往是锤砸不烂，手撕不开，即我们俗称的“肉”，如铝制缸体等部位螺丝断裂后，很难像铸铁件、铸钢件那样容易取出来。铝古代较为稀有，用铝制成的器皿当时只有王公贵族才能把玩、收藏。随着开采量的增加，作为第二大金属材料的铝，目前已被广泛应用到船舰、火箭、飞机等各种工业领域，其密度约为2.7g／cm³3，同样体积的钢材和铝，铝的质量仅为钢材的1／3，比钢材轻了很多，正符合了车身轻量化的需求。

多年以来，汽车制造行业一直在汽车结构设计、制造技术、材料选用等方面，开展试验和研究工作，努力开发一种安全可靠、节能环保的现代汽车。通常情况下，大约70％的油耗是用在车身自重上的。据统计，车身每减轻100kg，每百公里可节省燃油0.4～1.0L。所以其首要问题就是汽车的轻量化，它是实现安全环保、节能舒适的最佳途径，对整车的燃料经济性起着至关重要的作用。汽车轻量化的关键是从材料的轻量化入手，以便减轻自身质量，使发动机负载、底盘零部件的受力相应减轻。而有轻金属之称的铝由于其质轻、导热性好、可循环利用、可回收、耐腐蚀等优良特性，自然成为汽车轻量化的首选材料。

铝在汽车上的使用早已有之，并且呈逐年递增的趋势，早期主要用于发动机缸体、散热器等零部件，主要是利用铝材的材质轻，及良好的导热性能。随着对铝材的不断研究和开发，很多车型的结构件和外部钣金件，也局部或整体使用铝板。如宝马、奥迪、沃尔沃、陆虎、福特、普利茅斯等(图110)。

(2)强度高

提起铝板，首先很容易将它与铝锅、铝盆等家用炊具联系起来，此类铝板含铝量通常高于98％，即工业纯铝。工业纯铝具有铝的一般特点，密度小，导电、导热、抗腐蚀、塑性加工性能好，可加工成板、带、箔和挤压制品等；缺点是强度低、材质软、刚性较差，稍微刮碰便会出现划痕或者凹坑。工业纯铝的内部组织结构细腻，晶粒细小、排列紧凑，不容易出现脆化、断裂现象。

与工业纯铝不同，车身铝板使用的都是合金铝，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，铝板的强度从而有了很大程度的提高。如车辆的保险杠骨架、前后纵梁或侧防撞梁等，所使用的铝材(多为7000系合金铝)具有足够的强度和韧度，在发生碰撞时有良好的吸能特性，通常会比普通钢板增加50％左右。根据合金的成分和热处理工艺不同，可以将合金铝分成1000～7000系，上述工业纯铝的主要杂质是铁和硅，实质上也可以看作是铁、硅含量很低的铝一铁一硅系合金。目前，用于汽车车身板材的铝合金主要有AI－Cu－Mg(2000系)，AI－Mg(5000系)和AI－Mg－SI(6000系)三种。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。车身不同部位、不同零部件，所使用铝材的种类和热处理工艺也不相同。

(3)板材厚、耐腐性好

铝板的厚度通常是钢板厚度的1.5～2倍。其抗腐蚀能力有非常突出的优点，当裸露的铝暴露在空气中时，铝的表面会快速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，避免其他物质的进一步腐蚀。

(4)熔点低、韧性差、延展性差、维修费用昂贵

铝的熔点较低，为660℃，沸点为2467℃，加热时没有明显火色，受热后容易产生变形和翘曲，这样将对焊接或热收缩作业带来一定的难度。车身外板铝材与上述保险杠骨架、侧防撞梁材质不同。柔韧特征已经改变了很多，另外在挤压或冲压成型过程中，其延伸率已经较大，加之自身延展性差，车辆在碰撞或修复过程中，铝板很容易出现撕裂或裂纹(图111)。铝板的焊接强度较差，很难保证焊接质量。所以，铝制外板边角、车身线等部位，出现稍微严重的损伤时，在不确定能否保证维修质量的前提下，尽量不要采取修复的方法，而应进行更换。特别不能像钢板那样。采取将折边咬接部位分离后分别修复内外层的方法，这样将造成咬接部位开裂。铝板自身可修复性较差，修复时需要独立车间。专用设备及工具，耗材较贵，这些都将导致铝板维修费用较为昂贵。

(5)无磁性、材质软

铝板没有磁性。其材质较软，表面非常容易出现划伤(图112)，使用车身锉判断平整度时，应减轻手施加于车身锉的压力，并使用圆型边缘的车身锉(图113)，以减少对铝板的擦伤，并应适当减少锉的次数及采用柔性锉。利用以上特性。判断钣金件是否为铝板时。首先可以通过厂家的网站、车身手册、技术资料进行查询，也可以通过磁铁能否与板材相吸进行判断。但这些都只能是参考，因为很多车身还采用了塑料或复合材料，这些材料也没有磁性。还有一种情况，即外板虽是铝材，但铝板内部的零部件如车门升降器、锁机构是钢材，这也将造成磁铁与外板相吸的假象(图114)，采用磁铁判断时，应多换几个部位进行测试。另一种判断方法可以通过尖锐的工具或划针，凭划过损伤部位的感觉，或者观看划痕处是否露出金属光泽进行判断。由于铝材较软，划过的感觉很容易能感觉出来，划过油漆层后，铝板会露出金属光泽，而钢板则只会露出底漆层，没有金属光泽，实践证明。这种方法不会造成铝板表面划痕较深。另一种方法可以通过车身外板的连接方式进行初步判断，很多铝板是通过铆接或者螺丝连接到车身的，在大型客车或越野车中比较常见。

2　铝板修复方法与工艺

铝板修复时，打磨飘起的铝粉对人体会造成伤害，作业应在独立的车间内完成，并正确佩戴防护用具。铝板焊接前，应确认合金铝中，没有金属元素镁或确保其含量在安全范围内，因为镁遇热会燃烧，一旦燃烧常规的方法无法扑灭。

(1)传统的手锤与垫铁作业

作业时选用铝制手锤和垫铁(图115)，或采用木锤与垫铁作业，铝锤与木锤较软，敲击时不会造成柔软的铝板表面损伤。传统的手锤与垫铁，特别是表面不平或断裂产生的碎屑，将造成铝板表面损伤和腐蚀。修复钢板、铝板的工具应分别摆放，不能混用。

铝板的抗凹性较好，韧性较差。使用匙形铁从内部翘起铝板的某一点，受力点的周围会出现大面积的隆起，只有随着力量的增加并达到一定程度后，受力点外侧才会出现鼓包，这与钢板的特性有着较大区别，钢板稍微用力，受力点外侧将会出现鼓包。基于此，铝板修复应进行加热。这与钢板修复不同，钢板矫正时，一般尽量避免加热，以防止改变材质影响到钢板的强度，而铝板矫正时，则必须采取加热的方法，以恢复加工硬化时降低的可塑

性，如果不加热，修复效果不明显，甚至造成铝板开裂或出现裂纹。铝板的熔点较低。加热时没有火色，氧乙炔焊很难控制加热温度，可采用较为安全有效的热风枪(图116)进行加热。使用热风枪加热时，应通过调节按钮调整加热温度，并使用120℃～160℃改变颜色的热敏笔、热敏纸控制铝板受热温度(图117)。使用时，将上述热敏材料按照使用说明，涂敷或贴在损伤部位边缘以外约25mm的周围，对损伤部位进行均匀加热，当加热到热敏材料改变颜色时，停止加热，迅速进行矫正作业。此时损伤中心部位的温度一般在200℃～400℃之间，离铝板熔点还有较大的安全距离，也便于矫正作业。加热位置、面积应与变形位置、面积相同，不能随意更改，也不能过大或过小。

敲平作业一般选择碾锤错位法，铝板的延展性较差，正位敲击法的修平效果不明显。不像钢板那样容易“流动”，还会造成铝板表面的精度降低。敲击时，避免重敲，应多次轻敲。

对于垫铁不易触及内部的损伤，可以采取两人合作的方式，—人使用匙形铁从内侧翘住或顶住凹陷部位，另—人开始加热，达到预定温度后，匙形铁从内部开始加力，同时从外侧敲击隆起部位，这样便于消除应力及修平作业。匙形铁与铝板的接触面积不应过小。无法确定匙形铁是否与凹陷内部正确接触时，可以从外侧使用铝锤轻轻敲击凹陷部位，同时从内部移动匙形铁的位置，通过发出的声音进行判断，位置正确时，声音较为清脆，反之则发闷。

(2)整形机作业

损伤判断。与钢板修复流程相同，铝板修复前也应进行损伤判断，以确定具体部位及损伤程度，主要也是通过眼睛观察、触摸时的手感、钢板尺或样板等方法进行判断。

磨除油漆层。建议使用专用风动钢丝刷(图118)，以便将油漆层，特别较深凹坑内不易触及的底漆层处理干净。使用研磨机研磨时，应调低转速，并采取间歇性打磨，防止高速旋转的砂轮烧穿铝板，及热量过度累积造成铝板变形，切勿使用打磨过钢板的钢丝刷或打磨盘。彻底的清除油漆层及油污非常重要，否则下一步焊接铝质螺纹钉时，由于接触不良出现打火现象，造成铝板击穿或表面出现凹坑。打磨时，只可以将油漆层和底漆层磨除，不可磨伤金属表层。如果修复工作中停滞的时间较长，裸露的铝板表面会迅速形成一层较薄的氧化膜，再次焊接时需要清除。

试焊。当铝板损伤从内部无法触及时，需要专用铝整形机(图119)。相对于钢板修复，铝板修复前的试焊工作尤为重要，不正确的焊接参数将导致焊接强度差、铝板击穿或表面出现凹坑。试焊时，需要在同样材质及厚度的铝板上进行，根据不同品牌的整形机，按照使用说明书推荐的参数，对电压、电流、焊接时间等参数进行微调，直到获得良好的焊接效果为止。

焊结。试焊工作完成后，焊接工作随即可以进行。首先将铝质螺纹焊钉推进转换器，铝钉头部与转换器保持1～2mm的距离，然后安装到焊枪上并进行紧固。不要使用工具将铝钉用力砸进转换器，铝钉头部的小触点不能损坏，它的作用是产生电弧，损坏后将无法正常工作。根据损伤面积、程度，合理制定出下一步所要进行的拉拔方式，在此基础上，正确选择铝钉焊接的位置及数量。将焊枪垂直于铝板进行焊接，然后将焊枪从铝钉上垂直拔出，铝钉将牢固的焊接在铝板上(图120)。

拉拔。由于铝板材质软、韧性差，拉拔时不能采用冲击力，而应施加缓和的矫正力，即使采用缓和的矫正力，也不宜过大。否则焊接部位将拉出孔洞或表面拉撕。所以铝板修复不能利用撞锤冲击拉拔，整形机也不具备带有焊接极头的拉拔锤焊接功能。钢板修复过程中，可以在拉拔凹陷的同时，敲击周围隆起部位以消除应力。此类方法用于铝板修复应当小心谨慎。仅限于面积较小、程度较轻的损伤，并且力量要轻，损伤相对较重的铝板此种方法将会导致上述修理缺陷。修复相对较重的损伤时，可以先将整个损伤部位大面积进行加热，达到温度后，使用铝锤或木锤，弹性敲击隆起部位，迫使凹陷部位升高，隆起部位下沉，借此达到消除应力的目的，随后再进行余下损伤的修复。铝板拉拔时应使用专用的拉力器(图121)及配套的附件。按照拉拔方式可分为单点拉拔和拉环穿轴拉拔(图122)。单点拉拔器上配有自锁装置，防止拉拔过程中拉拔器与焊接好的铝钉脱开，多抓拉拔时首先要保证铝钉的焊接位置正确，然后将拉环安装到铝钉上(图123)，中间穿轴以便进行拉拔。拉拔时将单点拉拔器或专用多抓拉拔器安装到拉拔器上，并与铝钉连接，支点尽量放在外板的边缘、车身线或有足够强度的高隆起部位，必要时可在支点的下部放置胶垫或木块，以增大受力面积防止铝板变形。准备就绪后，进行加热，当热敏材料改变颜色时，停止加热，将拉力器的把手向上抬起，利用杠杆原理进行拉拔，拉拔力应该垂直，不能使铝钉倾斜。根据损伤程度，适当控制拉拔力的大小，并通过铝锤或木锤轻轻敲击拉拔点的周围消除应力。

去除铝钉。拉伸工作结束后，使用单边偏口钳将铝钉剪下，通过柔性锉或研磨机将铝钉剩余的部分修平，注意不能损伤到铝板。

(3)收缩作业

使用碳棒对铝板的收缩效果较为明显，这需要钢板整形机配合完成，氧乙炔焰由于热量过于集中不建议使用。收缩时，将电流和焊接时间调整到尽量低的数值，避免铝板击穿或表面出现凹坑。收缩时应避免收缩过度，因为铝的延展性能非常差，一旦收缩过度，下一步的延展将很难有效进行。

(4)填料填平

相对于钢板，铝板的修平效果要差一些，很多情况下，较小的凹坑需要使用填料进行填平。普通的原子灰很难保证使用寿命，铅性原子灰还会造成铝板防腐性能降低。铝粉(图124)作为金属元素，具有较高强度及韧性，其与专用胶水的混合物，非常适合对铝板凹坑进行填平。

使用钢丝刷，使整个待刮涂的区域变得粗糙，以增加填料的附着力，使用除油布清洁。将铝粉与胶水按照约3：1的比例混合搅拌均匀，刮涂于凹陷部位，一次无法成型时。可分几次刮涂，中间间隔约15分钟。待填料固化后，使用柔性锉初步修平，再使用研磨机进行精细研磨(图125)。

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