汽車板是指汽車用鋼板。從生產工藝特點劃分為熱軋鋼板、冷軋鋼板和塗鍍層鋼板；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。
基本介紹
- 中文名：汽車板
- 外文名：Car plate
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 釋義：汽車用鋼板
- 分類：熱軋鋼板、冷軋鋼板等
種類,性能,用途,深加工技術,發展趨勢特點,
種類
汽車用鋼板從生產工藝特點劃分為熱軋鋼板、冷軋鋼板和塗鍍層鋼板；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
構成車身的部件大致分為面板部件、結構部件、行走部件及增強部件。這些部件對應不同的用途要求，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；結構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、醫療器械，機車外殼；汽車，大巴內車頂、儀錶板；座椅靠板，車門板、窗框等。
深加工技術
雷射拼焊板與連續變截面板技術
雷射拼焊板(Tailor Welded Blanks, TWB)是採用雷射作為焊接熱源, 將若干不同材質、不同厚度、不同塗層的鋼材、不鏽鋼材、鋁合金材等進行拼合、焊接成一塊整體板材。
採用雷射拼焊技術, 可以根據結構零件的受力情況, 把不同厚度尺寸和強度級別的材料進行合理組合, 提高結構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。雷射拼焊技術成為汽車輕量化主要技術手段, 在多個廠商的車型上得到套用。目前主要套用在前後車門內板、前後縱梁、側圍、底板、車門內側的A、B、C 立柱、輪罩及行李箱內板等。
連續變截面板(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先定製的變截面形狀。
目前連續變截面板技術已經廣泛套用於製造車身結構零部件, 如引擎蓋板、B柱、車身底盤、馬達間隔導軌、中間立柱內板、擋泥板和防撞箱等,已成功套用於奧迪、寶馬、大眾、通用等車型。
雷射拼焊與連續變截面技術通過不同的工藝手段, 改變了衝壓原料的厚度, 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, 雷射拼焊技術的優點在於靈活性強,可以實現任意位置的拼接、不同材料的拼接。連續變截面技術的優點在於沒有焊縫, 沿長度方向上的硬度變化較平緩, 具有更好的成形性能, 而且表面質量好, 生產效率高, 成本低。
內高壓成形技術
內高壓成形技術(Internal High Pressure Forming)是薄板液壓成形技術的一種, 是以無縫管件或焊接管件為原料, 通過管件腔內的液體壓力與軸向載荷的共同作用, 使其在給定模具內變形, 從而得到所需形狀零件的技術。
採用該項技術製造副車架等底盤類零件, 或者進氣支管、排氣支管等發動機系統零件等, 用封閉的管件代替焊接的空腔類結構件, 避免了焊接帶來的性能降低和質量增加, 而且可以用一個零件代替多個衝壓零件的焊接組合件, 大幅度減少加工工序,因此在汽車行業得到廣泛的套用。
自超輕車體計畫ULSAB(Ultra Light Steel Auto-Body)中的樣車車頂支架與側門橫樑採用內高壓成形技術生產以後, 多款車型採用了該技術生產汽車結構零件。我國雖然該技術起步較晚, 但近年也取得顯著的進展。
熱衝壓成形技術
熱衝壓成形技術(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後, 將其送至熱衝壓模具, 利用高溫下奧氏體良好的成形性進行衝壓加工, 衝壓完成後, 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, 具有優良的力學性能。
雖然熱衝壓成形技術的生產效率低, 模具設計和加工難度大, 成本高, 但由於其克服了高強鋼冷衝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, 保證了車身結構的高剛度,因此該技術自開發成功後, 在歐美一些車型的車身承載零件, 如前、後門左右防撞桿(梁)、前、後保險槓、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套用。
冷彎成形技術
冷彎型鋼是經濟斷面型鋼的一種, 冷彎成形技術(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、節能、截面經濟合理、節省材料等優點。在汽車行業中, 冷彎型鋼主要用在載重汽車及大型客車的車廂框線、牆板、底板、車體框架、底部大梁及車門窗框等零件中, 數量較大。小型客車及轎車的各種導軌、構件及裝飾件等零件也使用冷彎型鋼, 但數量較小。近幾年來, 隨著汽車輕量化的發展, 高強度鋼板套用在車輛的承載零件中的比例逐漸增加, 高強鋼衝壓成形具有載荷大、易開裂、回彈量大的缺點, 而採用冷彎成形工藝, 由於折彎變形量小, 更容易加工成形,因此在汽車領域得到更為廣泛的推廣套用。
客車用薄規格(1.25-3.00 mm)、高強(ReL≥700 MPa)冷彎方矩管產品, 目前已成功用於比亞迪客車、宇通客車、中通客車、黃海客車等國內客車製造, 為客車實現輕量化提供了一個有效的解決途徑。
3D 冷彎成形技術主要是通過計算機控制冷彎成形每個道次的輥子位置, 生產出變截面形狀的冷彎型鋼產品, 也稱為柔性冷彎成形。與傳統冷彎成形產品不同, 在縱向上橫斷面形狀的改變, 使整個零件的受力更加合理, 如果採用高強鋼材料, 可以在保證使用性能不變的情況下,實現減重25%的目標。
發展趨勢特點
多種成形技術的協同套用
為了更好地利用材料強度, 減輕車身重量,降低生產成本, 在汽車板深加工領域開發並套用了多種成形技術。隨著汽車輕量化的發展, 這些技術在汽車零部件的製造工藝路線上, 更多地呈現出協同套用的趨勢。以世界汽車板組織牽頭的未來鋼質汽車(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計方案,其中包括不同的零部件最佳化的多種解決方案。該零件的原料可以選用普通等厚鋼板、雷射拼焊板或者預裁雷射拼焊板, 在加工工藝方面, 既可以採用傳統的衝壓工藝生產, 也可以採用熱衝壓、輥壓(冷彎成形)、液壓(內高壓成形)工藝生產。選擇不同的生產方案, 減重效果、結構強度剛度、生產成本, 甚至溫室氣體排放量都會有所不同。汽車板生產廠家, 也應該積極介入到深加工領域, 將材料與成形工藝相結合, 為汽車生產企業提供全面的解決方案。
多種材料的協同套用
雖然目前鋼鐵材料仍然是汽車的主要原料, 但是隨著材料技術的發展, 更多輕型結構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同套用。目的是將組件重量降低一半, 並且降低成本20%。在混合底盤方案中, 引入了先進纖維增強塑膠。在車頂、頂蓋外板採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的協同發展
過去僅局限於汽車板生產為主的鋼鐵企業, 近年來在汽車板深加工領域逐漸增加投入力度。比如寶鋼基本已經完成了全國範圍的汽車板剪下配送布點, 並且比較早就開始著手熱衝壓成形、內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雷射拼焊集團, 實現了汽車板深加工生產的跳躍式發展。
汽車板本身屬於長流程產品, 每個工藝環節都會對最終產品質量有影響。如果汽車板生產企業逐漸關注產品的延伸加工, 不僅可以發揮鋼鐵企業原有的材料優勢, 還可以使材料生產與套用技術協同發展, 形成上下游聯動, 建立更加順暢的溝通渠道,將材料套用過程中的問題及時反饋到鋼鐵生產的主流程中, 從而促進汽車板材料本身的質量改進和升級換代, 實現兩者的協同發展。
