新型优质钢材:轻量化与碰撞性能的完美结合

   日期:2024-06-06     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:133    评论:0    
核心提示:随着轻量化结构和新车型的出现,优质钢材也在不断创新,并有了新的应用领域,主要应用于与碰撞变形有关的汽车结构,不单单是车架板材。新型优质钢材为了减轻汽车中与安全保护相关零部件的重量,Outokumpu公司开发了FortaH系列的新型钢材。新型优质钢材提供了减轻碰撞缓冲结构件重量的可能性

20 世纪 80 年代初,爱尔兰生产的 12 跑车的整个外部均采用未涂漆的优质钢材,但现在这种材料主要用在排气系统上。随着轻量化结构和新车型的出现,优质钢材也在不断创新,找到新的应用,主要是在与碰撞变形相关的车辆结构中,而不仅仅是框架面板。

新型优质钢材

为了减轻汽车中与安全相关的部件的重量,该公司开发了一系列新型钢材。这种超高强度锰铬奥氏体钢的主要特点是全奥氏体组织、合金元素和特殊强化机制的结合,可以使车辆具有巨大的轻量化潜力,并提高碰撞性能。

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图1 新型优质钢材为减轻碰撞缓冲结构重量提供了可能

研发阶段结束后,研究人员在多种现实环境中对钢材进行了测试,包括与安全和碰撞能量吸收相关的结构件,例如图1所示的A柱、B柱、发动机舱隔板、油箱和驾驶员座椅。

公司应用技术开发负责人陈先生介绍说:“在驾驶座椅上,采用Forta H材料与优质钢材,可减少座椅架管的壁厚,减轻座椅重量约3公斤汽车钢材质量,油箱容积增加3L,还能省去制造塑料容器所用的昂贵模具。目前,这种材料已首次在汽车行业获得大批量应用。”

此外,该公司认为Forta H材料在电动汽车电池方面也具有巨大的应用潜力。工程师们与霍伦霍夫ILT研究所合作,设计开发了一种用于放置电动汽车电池的轻量化壳体结构。与钢或铝合金材料制成的壳体结构相比,它重量减轻了20%,同时还具有高强度和抗碰撞性能,耐腐蚀、耐高温。

火焰镀锌钢板

从轻量化角度来说,跑车是否喷漆并不重要,因为没有喷漆的金属车重量为零。目前车架上的油漆越来越薄、越来越轻,很多车厂往往摒弃腻子层,而采用第二层底漆,以保护车架免受紫外线照射,保证车架的光滑度。这样不仅减轻了重量,还节省了能源,因为喷漆是汽车生产过程中耗能最多的生产工序。

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图2 塔塔钢铁公司的“丝绸”品质板材具有非常好的表面质量和类似纺织品的质感,非常适合在无腻子的油漆工艺中使用。

将漆层厚度降低到外观上可见框架板不平整的程度,对于铝和钢板制造商来说是一个令人兴奋的挑战。为此,塔塔钢铁公司开发了像“丝绸”一样的火焰镀锌钢板(见图2)。这种织物般的纹理具有非常好的表面粗糙度。在塑性变形加工过程中,这种板材的纹理变化很小,从而确保成品零件的表面达到高质量。由深冲压塔塔钢板制成的零件也能确保稳定的表面纹理,满足了当漆层数量较少或漆层厚度较薄时车身仍具有均匀且近乎完美的表面质量的前提条件。此外,火焰镀锌工艺消耗的能量较少。

确保良好的外观质量

塔塔钢铁公司最初将生产丝纹钢种DX 56和BH180。DX 56是一种适合变形加工的钢材,尤其适用于生产汽车侧壁;高强度的BH180钢则是生产挡泥板、车门等框架部件的首选。

该公司还在生产其他优质钢板。作为镀锌钢板的替代解决方案,塔塔钢铁还开发了热镀锌技术,该技术可确保钢板在冲压加工过程中具有良好的塑性变形性能,并减少变形加工模具中残留的锌碎片量。

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图3 克虏伯集团研发出满足汽车行业非腻子喷漆系统要求的新型框架板材产品

车架钢的表面质量还可以通过“压平”来影响,即在压平时,辊子以一定的力将纹理压到镀锌钢板上。该工艺技术采用公司开发生产的薄板轧机压出镀铬纹理。Focar是典型的汽车外观质量标准,提高了板材的可见外观质量。克虏伯集团开发的技术也是类似的工艺技术,适用于在批量生产的汽车外表面部件中使用不同的锌合金材料(见图3)。

钢材所适用的材料同样适用于铝合金车架。一个例子就是大批量生产的奥迪 TT 轿车的侧壁。它们采用了 HF 板材,这是该公司为汽车行业的薄漆层和无腻子油漆系统独立开发的。这种板材不仅以表面质量非常均匀而著称,而且具有非常好的塑性变形加工性能汽车钢材质量,这一点从跑车的锋利边缘就可以看出来。

 
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