[科普中国]-车门内置防侧撞保护梁

概述

车门防撞梁的形状：一般分为管状和帽形两种；日韩车常用管状车门防撞梁（一般情况下两端有支架，用于连接固定防撞梁与车门，而欧美车常用门帽形防撞梁（一般是直接焊接在车门上）；管状防撞梁主要是圆管，也是矩形管、梅花形管、椭圆形管等当然，这要综合考虑许多因素，如车门内部空间；而帽形防撞梁主要有单帽形状（U形）和双帽形状（m形）；

车门防撞梁的布置方式：最常见的是对角线布置方式，也有垂直布置的。

分类随着汽车工业的发展，各种新技术新材料被不断运用到了车门防撞梁的生产上来。将车门防撞梁分为3大类，分别是铝合金防撞梁、碳纤维增强塑料（CFRP）/AL混合结构防撞梁、超高强钢车门防撞梁。

铝合金防撞梁近年来，由于提高性能、节能减耗及减少排放的需要，轻质铝材在汽车工业中的应用越来越多。具有良好吸能及弯曲特性的铝合金防撞梁也越来越多地被采用，美洲虎XJ车门防撞梁截面为矩形，采用铝挤出工艺加工而成。其屈服强度在350MPa左右，抗拉强度在400MPa左右。铝合金车门防撞梁与铁制支架铆接，然后将支架与车门内板螺栓连接或电焊连接，安装简易方便。

混合结构防撞梁碳纤维增强塑料(CFRP)具有极好的比强度和比刚度特性，在不同的工业领域越来越被广泛采用。

超高强钢车门防撞梁1.热成形冲压车门防撞梁

由于车身减重及提高安全性的需要，高强钢及超高强钢在汽车上的应用也越来越多。但高强钢有成形性差、回弹的缺点，为了克服这些困难，一种先进的板材成形方法：热成形冲压方法应运而生，热成形冲压是指高强钢板通过加热达到高温状态，然后进入模具冲压成形并在模具中快速冷却的一种成形方法。热成形冲压可以用于高强度的复杂几何形状零件，回弹小。

2.冷成形车门防撞梁

伴随热成形的高强度、复杂几何形状、回弹小的优点，其复杂的生产工艺，必将导致较高的生产成本。所以生产过程简单成本相对较低的冷成形工艺自然发展起来。车门防撞梁的冷成形包括滚压成形及冷冲压成形。

由SSAB生产的超高强Docol Roll钢板，具有良好的滚压成形特性，同时也适用于冷冲压成形，且能够达到极高的几何公差要求。Docol Roll钢板具有高纯度的微观结构和均匀的硬度分布，所以具有良好的成形性。其焊接性能也非常良好，MAG焊、高频焊及激光焊的性能都非常优越。

3.使用热轧钢板通过感应淬火获得超刚强度的车门防撞梁

由于冷成形工艺对钢材、模具及压机的吨位要求都相对较高，在亚洲国家另外一种使用热轧钢板滚压成形并通过高频电阻焊焊接成有缝钢管，然后通过感应淬火获得超刚强度车门防撞梁的方法被普遍采用。1

机械性能要求金属材料的机械性能又称力学性能，是指由金属材料所制成的零部件，在一定的温度条件和机械载荷外力作用下，表现出来的抵抗材料失效损坏的能力。针对车门防撞梁，一般考察其强度、塑性、韧性、延迟断裂特性等几个金属材料的常用机械性能指标加以控制。

强度要求强度一般是指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。车门防撞梁的强度通过车门防撞梁全尺寸管段拉伸试验测量其屈服强度、抗拉强度来加以控制。

塑性要求材料能经受较大塑性变形而不破坏的能力，称为材料的塑性或延伸性。断后延伸率是衡量金属材料塑性的一个重要指标。当车门防撞梁在侧碰弯曲时，在弯曲拉伸面上有很大的拉伸变形。如果在出现开裂，不但会引起弯曲载荷及吸收能量的锐减，还会导致车门防撞梁向车门内部的侵入。所以必须考虑在管子弯曲发生塑性破坏时弯曲拉伸面上的应变情况，我们以此定义了车门防撞梁的延伸性要求，即车门防撞梁的断后延伸率要求。

需要强调的是金属材料的断后延伸率与强度要求是相互制约的，强度要求越高，延伸性越低。所以并不能一味的追求高强度，而忽略了延伸性要求。

韧性要求韧性指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，常用冲击吸收功来表示。

钢材随着使用温度的降低，会由延性状态转变为脆性状态，抗冲击性能会有很大的降低。韧脆转化温度是指材料由韧性状态转变为脆性状态，冲击韧性下降的转变温度。

因为汽车的使用温度范围为一40~80℃，为了确保在此使用温度范围内车门防撞梁的安全使用，必须通过冲击试验测量高强钢车门防撞梁的韧脆转化温度，必须确保高强钢车门防撞梁的韧脆转化温度在一40℃以下。

延迟断裂特性延迟断裂是在静止应力作用下，材料经过一定时间后突然脆性破坏的一种现象。这种现象是材料环境位力相互作用而发生的一种环境脆化，是氢致材质恶化的一种形态。高强钢板一般存在氢脆现象，即延迟断裂现象，当钢的强度增加时，延迟断裂敏感度亦随之提高。

到目前为止，氢脆的机理尚未弄清，但一般认为由两种原因引起：（1）主要是由外部环境侵入的氢（外氢）引起的延迟断裂；（2）酸洗、电镀等制造过程中侵入钢中的氢（内氢）引起的延迟断裂。对于前者，一般是由于在长期暴露过程中发生腐蚀，由腐蚀反应生成的氢侵入钢中而引起的；后者是由于制造过程如酸洗、电镀处理时侵入钢中的氢在应力的作用下向应力源集中而引起的。

防止高强钢氢脆的方法一般有以下几种：防止氢的渗透；抑止氢的扩散以及将抑止氢向拉应力区域集中;降低高强钢自身对氢脆的敏感度。1

效果原因车门防撞梁的吸能效果主要与以下几个因素有关：

1、结构设计；这是最重要的一点，一般来说，帽形防撞梁的吸能效果比管状防撞梁好；另外，双帽形结构一般比单帽结构要好；当然，还有帽形结构的高度，与A/B/C柱、车门槛等的匹配等都至关重要；

2、材料的强度；人们通常以为里面的管子是普通水管之类的，其实不然；一般日韩车中所用的管子抗拉强度高达1400-1600MPA（目前有些国内品牌车是用的较为普通的管子），是普通管子强度的4倍以上，其吸能效果是普通管子的2倍以上；而欧美车中常见的帽形防撞梁的抗拉强度一般也达到1400MPA；

3、材料的厚度；当然是材料越厚，吸能效果越好（不考虑与A/B/C柱、车门槛的匹配），吸能效果与材料的厚度成正比。