不銹鋼汽車鋼板

　　汽車板是指汽車用鋼板。從生產(chǎn)工藝特點劃分為熱軋鋼板、冷軋鋼板和涂鍍層鋼板;從強度角度可劃分為：普通鋼板(軟鋼板)、低合金高強度鋼板(HSLA)、普通高強度鋼板(高強度IF鋼、BH鋼、含磷鋼和IS鋼等)和先進高強度鋼板(AHSS)等。

　　種類

　　汽車用鋼板從生產(chǎn)工藝特點劃分為熱軋鋼板、冷軋鋼板和涂鍍層鋼板;從強度角度可劃分為：普通鋼板(軟鋼板)、低合金高強度鋼板(HSLA)、普通高強度鋼板(高強度IF鋼、BH鋼、含磷鋼和IS鋼等)和先進高強度鋼板(AHSS)等。

　　性能

　　構(gòu)成車身的部件大致分為面板部件、結(jié)構(gòu)部件、行走部件及增強部件。這些部件對應(yīng)不同的用途要求，具有不同的性能。例如，面板部件要求板材具有良好的成型性、強度、延伸性、抗凹陷性、耐腐蝕性等;結(jié)構(gòu)部件要求板材具有良好的成型性、強度、碰撞能量吸收能力、疲勞耐久性、耐腐蝕性、焊接性;行走部件要求具有良好的成型性、剛性、疲勞耐久性、耐腐蝕性、焊接性;而優(yōu)良的碰撞能量吸收能力、焊接性對增強部件來說特別重要。

　　用途

　　箱包、醫(yī)療器械，摩托車外殼;汽車，大巴內(nèi)車頂、儀表板;座椅靠板，車門板、窗框等。

　　深加工技術(shù)

　　激光拼焊板與連續(xù)變截面板技術(shù)

　　激光拼焊板(Tailor Welded Blanks, TWB)是采用激光作為焊接熱源, 將若干不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂層的鋼材、不銹鋼材、鋁合金材等進行拼合、焊接成一塊整體板材。

　　采用激光拼焊技術(shù), 可以根據(jù)結(jié)構(gòu)零件的受力情況, 把不同厚度尺寸和強度級別的材料進行合理組合, 提高結(jié)構(gòu)剛度的同時減輕了零件重量, 而且還提高了材料的利用率, 減少了部件中的零件量,簡化了工序。激光拼焊技術(shù)成為汽車輕量化主要技術(shù)手段, 在多個廠商的車型上得到應(yīng)用。主要應(yīng)用在前后車門內(nèi)板、前后縱梁、側(cè)圍、底板、車門內(nèi)側(cè)的A、B、C 立柱、輪罩及行李箱內(nèi)板等。

　　連續(xù)變截面板(Tailor Rolling Blanks, TRB)也叫差厚板, 是指鋼板在軋制過程中, 通過計算機實時改變輥縫尺寸, 從而使軋制出的薄板在沿著軋制方向上具有預(yù)先定制的變截面形狀。

　　連續(xù)變截面板技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制造車身結(jié)構(gòu)零部件, 如引擎蓋板、B柱、車身底盤、馬達間隔導(dǎo)軌、中間立柱內(nèi)板、擋泥板和防撞箱等,已成功應(yīng)用于奧迪、寶馬、大眾、通用等車型。

　　激光拼焊與連續(xù)變截面技術(shù)通過不同的工藝手段, 改變了沖壓原料的厚度, 用來解決汽車零部件受載情況下, 不同部位承載能力要求不同的問題。兩者相比, 激光拼焊技術(shù)的優(yōu)點在于靈活性強,可以實現(xiàn)任意位置的拼接、不同材料的拼接。連續(xù)變截面技術(shù)的優(yōu)點在于沒有焊縫, 沿長度方向上的硬度變化較平緩, 具有更好的成形性能, 而且表面質(zhì)量好, 生產(chǎn)效率高, 成本低。

　　內(nèi)高壓成形技術(shù)

　　內(nèi)高壓成形技術(shù)(Internal High Pressure Forming)是薄板液壓成形技術(shù)的一種, 是以無縫管件或焊接管件為原料, 通過管件腔內(nèi)的液體壓力與軸向載荷的共同作用, 使其在給定模具內(nèi)變形, 從而得到所需形狀零件的技術(shù)。

　　采用該項技術(shù)制造副車架等底盤類零件, 或者進氣支管、排氣支管等發(fā)動機系統(tǒng)零件等, 用封閉的管件代替焊接的空腔類結(jié)構(gòu)件, 避免了焊接帶來的性能降低和質(zhì)量增加, 而且可以用一個零件代替多個沖壓零件的焊接組合件, 大幅度減少加工工序,因此在汽車行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

　　自超輕車體計劃ULSAB(Ultra Light Steel Auto-Body)中的樣車車頂支架與側(cè)門橫梁采用內(nèi)高壓成形技術(shù)生產(chǎn)以后, 多款車型采用了該技術(shù)生產(chǎn)汽車結(jié)構(gòu)零件。我國雖然該技術(shù)起步較晚, 但近年也取得顯著的進展。

　　熱沖壓成形技術(shù)

　　熱沖壓成形技術(shù)(Hot Stamping)是將添加了提高淬透性元素的熱成形鋼加熱到奧氏體溫度以上,保溫一段時間, 待鋼完全奧氏體化以后, 將其送至熱沖壓模具, 利用高溫下奧氏體良好的成形性進行沖壓加工, 沖壓完成后, 模具迅速降溫, 將鋼淬火至200 ℃以下, 零件室溫組織為馬氏體, 抗拉強度可以達到1 000 MPa 以上, 具有優(yōu)良的力學性能。

　　雖然熱沖壓成形技術(shù)的生產(chǎn)效率低, 模具設(shè)計和加工難度大, 成本高, 但由于其克服了高強鋼冷沖壓時容易開裂且回彈嚴重的缺點, 而且成品零件強度在1 000 MPa 以上, 保證了車身結(jié)構(gòu)的高剛度,因此該技術(shù)自開發(fā)成功后, 在歐美一些車型的車身承載零件, 如前、后門左右防撞桿(梁)、前、后保險杠、A 柱加強板、B 柱加強板、C 柱加強板、地板中通道、車頂加強梁等得到廣泛應(yīng)用。

　　冷彎成形技術(shù)

　　冷彎型鋼是經(jīng)濟斷面型鋼的一種, 冷彎成形技術(shù)(Roll Forming)是將冷帶或熱帶通過順序排列的多個裝配有一定孔型的軋輥組成的成形機組, 連續(xù)地進行小角度彎折變形, 最終加工成特定幾何斷面型材的塑性加工工藝。冷彎型鋼具有高效、節(jié)能、截面經(jīng)濟合理、節(jié)省材料等優(yōu)點。在汽車行業(yè)中, 冷彎型鋼主要用在載重汽車及大型客車的車廂邊框、墻板、底板、車體框架、底部大梁及車門窗框等零件中, 數(shù)量較大。小型客車及轎車的各種導(dǎo)軌、構(gòu)件及裝飾件等零件也使用冷彎型鋼, 但數(shù)量較小。近幾年來, 隨著汽車輕量化的發(fā)展, 高強度鋼板應(yīng)用在車輛的承載零件中的比例逐漸增加, 高強鋼沖壓成形具有載荷大、易開裂、回彈量大的缺點, 而采用冷彎成形工藝, 由于折彎變形量小, 更容易加工成形,因此在汽車領(lǐng)域得到更為廣泛的推廣應(yīng)用。

　　客車用薄規(guī)格(1.25-3.00 mm)、高強(ReL≥700 MPa)冷彎方矩管產(chǎn)品, 已成功用于比亞迪客車、宇通客車、中通客車、黃海客車等國內(nèi)客車制造, 為客車實現(xiàn)輕量化提供了一個有效的解決途徑。

　　3D 冷彎成形技術(shù)主要是通過計算機控制冷彎成形每個道次的輥子位置, 生產(chǎn)出變截面形狀的冷彎型鋼產(chǎn)品, 也稱為柔性冷彎成形。與傳統(tǒng)冷彎成形產(chǎn)品不同, 在縱向上橫斷面形狀的改變, 使整個零件的受力更加合理, 如果采用高強鋼材料, 可以在保證使用性能不變的情況下,實現(xiàn)減重25%的目標 。

　　發(fā)展趨勢特點

　　多種成形技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用

　　為了更好地利用材料強度, 減輕車身重量,降低生產(chǎn)成本, 在汽車板深加工領(lǐng)域開發(fā)并應(yīng)用了多種成形技術(shù)。隨著汽車輕量化的發(fā)展, 這些技術(shù)在汽車零部件的制造工藝路線上, 更多地呈現(xiàn)出協(xié)同應(yīng)用的趨勢。以世界汽車板組織牽頭的未來鋼質(zhì)汽車(Future Steel Vehicle, FSV)項目為例, 在這個項目的第2 階段, 主要是完成車型的設(shè)計方案,其中包括不同的零部件優(yōu)化的多種解決方案。該零件的原料可以選用普通等厚鋼板、激光拼焊板或者預(yù)裁激光拼焊板, 在加工工藝方面, 既可以采用傳統(tǒng)的沖壓工藝生產(chǎn), 也可以采用熱沖壓、輥壓(冷彎成形)、液壓(內(nèi)高壓成形)工藝生產(chǎn)。選擇不同的生產(chǎn)方案, 減重效果、結(jié)構(gòu)強度剛度、生產(chǎn)成本, 甚至溫室氣體排放量都會有所不同。汽車板生產(chǎn)廠家, 也應(yīng)該積極介入到深加工領(lǐng)域, 將材料與成形工藝相結(jié)合, 為汽車生產(chǎn)企業(yè)提供全面的解決方案。

　　多種材料的協(xié)同應(yīng)用

　　雖然鋼鐵材料仍然是汽車的主要原料, 但是隨著材料技術(shù)的發(fā)展, 更多輕型結(jié)構(gòu)材料在汽車上的使用量正在逐年增加, 未來汽車板的深加工,必然涉及到多種材料的協(xié)同應(yīng)用。目的是將組件重量降低一半, 并且降低成本20%。在混合底盤方案中, 引入了先進纖維增強塑料。在車頂、頂蓋外板采用剛度增強型三明治材料,該材料是0.20、0.30 mm 厚的外板加0.4 mm 厚的高分子聚合物中間層, 使用該材料較使用0.9 mm 的BHZ180 鋼板減重38%, 成本高33%, 二氧化碳排放量減少31%。

　　汽車板深加工與鋼鐵主業(yè)的協(xié)同發(fā)展

　　過去僅局限于汽車板生產(chǎn)為主的鋼鐵企業(yè), 近年來在汽車板深加工領(lǐng)域逐漸增加投入力度。比如寶鋼基本已經(jīng)完成了全國范圍的汽車板剪切配送布點, 并且比較早就開始著手熱沖壓成形、內(nèi)高壓成形等先進的深加工工藝的研究。再如武鋼通過收購蒂森克虜伯激光拼焊集團, 實現(xiàn)了汽車板深加工生產(chǎn)的跳躍式發(fā)展。

　　汽車板本身屬于長流程產(chǎn)品, 每個工藝環(huán)節(jié)都會對最終產(chǎn)品質(zhì)量有影響。如果汽車板生產(chǎn)企業(yè)逐漸關(guān)注產(chǎn)品的延伸加工, 不僅可以發(fā)揮鋼鐵企業(yè)原有的材料優(yōu)勢, 還可以使材料生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)協(xié)同發(fā)展, 形成上下游聯(lián)動, 建立更加順暢的溝通渠道,將材料應(yīng)用過程中的問題及時反饋到鋼鐵生產(chǎn)的主流程中, 從而促進汽車板材料本身的質(zhì)量改進和升級換代, 實現(xiàn)兩者的協(xié)同發(fā)展 。