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高强钢在车身的应用

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高强钢在车身的应用

发布日期:2019-09-29 作者: 点击:

随着绿色科技的发展,汽车的节能减排越来越受到人们的关注。经研究,约75%的油耗与汽车的整车质量有关,降低汽车的质量就可有效降低油耗及排放,即汽车轻量化是实现节能减排的有效手段之一。在汽车制造选用的材料中,钢铁材料用量占比超过60%,其中车身结构材料中,钢铁材料用量占比超过85%。使用高强度钢,既能优化车身零件结构达到轻量化的目的,又能满足车身性能达到可靠性要求,故而广泛地应用到车身制造中。

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1 高强钢的定义

高强度钢板指屈服强度(N/mm2反映材料抵抗变形的能力)大于210MPa的钢板,其高强度使它成为汽车轻量化后能够保证整车安全性能的主要材料,主要应用于汽车的车身、底盘等部位。

2 高强钢分类

高强钢按强度分可分为高强度钢、先进高强度钢、超高强度钢;按冶金学特征可分为普通高强钢、先进高强钢。

2.1 按强度分类

1)高强度钢:200MPa<屈服强度<680MPa,300MPa<抗拉强度<700MPa。

2)先进高强度钢:240MPa<屈服强度<700MPa,500MPa<抗拉强度<1200MPa。

3)超高强度钢:700MPa<屈服强度<1300MPa,700MPa<抗拉强度<1600MPa。

2.2 按冶金学特征分

普通高强钢(HSS):高强度IF钢、烘烤硬化钢(BH钢)、各向同性钢板(IS钢)、高强度含磷(P)钢、高强度低合金钢(HSLA钢)。

先进高强度钢(AHSS):双相钢(DP钢)、复相钢(CP钢)、相变诱发塑性钢(TRIP钢)、马氏体钢(M钢)。

3 高强钢在车身上的应用

高强钢一般应用在车身上需满足碰撞性能、法规要求、安装强度、刚度要求等部位加强用零件的材料上。例如梁架、门槛、立柱、安装加强板、防撞梁、外覆盖件等。以某A0级轿车为例,防撞梁由于碰撞强度要求材料为HC550/980DP(高强度双相冷连轧钢);立柱加强板由于强度及轻量化要求材料为B1500HS(热成型件);纵梁、立柱、门槛撑板等由于成型及强度要求材料为HC340/590DP(高强度双相冷连轧钢);防撞梁碰撞盒、地板横梁、油箱后安装支架等由于型面不复杂且强度要求一般高,材料为HC260Y(高强度无间隙原子冷连轧钢);外覆盖件(翼子板、门外板等)由于刚度要求应用了高强度烘烤硬化冷连轧钢。如表1所示为应用高强钢部分典型零件明细及性能。

随着车型级别增加,车身尺寸增大,各项性能要求更高,高强钢尤其先进高强钢在车身钣金材料中的比例将应用更大。在车型开发时,通过CAE理论验证、法规试验及可靠性道路试验实车检验,将更好的验证高强钢的选用合理性。

4 高强钢应用中的问题

4.1 高强钢零件制造回弹增大、表面质量较差

由于强度的增加,使得零件成形后回弹现象较明显,几何精度降低,型面较复杂的零件制造比较困难。在目前工艺条件下,开裂、起皱、表面缺陷等质量问题比较多,需要改进冲压工艺和模具设计,提升制造品质。

4.2 冲压载荷与能耗提高、模具材料强度提高

随着钢板强度提高2~3倍,需要更大吨位的冲压设备,F>3000吨,并且冲压成形的能耗显著增加。冷冲压过程中,高强度钢板与模具之间的摩擦,导致冲压模具的磨损严重,使用周期和寿命明显下降,需要提升模具材料的强度。

5 结束语

汽车轻量化是节能减排的最直接最有效的手段之一,高强钢是既可轻量化又保证安全的汽车制造的重要基础材料。在车身设计过程中,通过标杆车的材料对标、高强钢数据库的性能参数对比、零件的型面及制造工艺需求、零件所在车身部位所需满足的钢/强度要求、成本控制策略等,选用合理的高强钢,优化车身结构、减少零件数量、优化零件板厚,既使车身刚度、结构安全性、疲劳耐久性、操控稳定性满足要求,又能控制车身重量,以达到车身轻量化的目的。

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本文网址:http://www.hbdingqiu.com/news/495.html

关键词:高强钢,车身

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