耐磨板在汽車輕量化上的應用

  目前諸多的汽車工業發達國家致力于減輕汽車用鋼鐵材料的重量,以期達到汽車輕量化目的。由于性能不斷改進以及新制造技術和加工工藝開發,至少在今后一段時間內鋼材仍然是大批量生產汽車車身主要材料。作為車身主要部分,近年來鋼材品質和性能大大提高,預計到2017年新型鋼材的使用將超過80%。當前車身用新型鋼板主要有:冷軋鋼板、高強度鋼板、表面處理鋼板、高強度拼焊鋼板、夾層鋼板、耐磨板等。

  冷軋鋼板:表面質量好,多用于車身沖壓件。冷軋鋼板厚度在0.15—3.2mm之間,汽車車身多采用0.6—0.8mm的薄鋼板。這種薄板尺寸精度非常高,表面光滑具有良好的力學性能、加工性能、成形性能和焊接性能。主要用于車身側圍板、頂蓋、發動機罩、翼子板、行李箱蓋、車門板和儀表板等覆蓋件。

  高強度鋼板:拉伸強度在350MPa以上。主要包括含磷高強度鋼板、微合金高強度鋼板、雙相鋼板及烘烤硬化鋼板等。一般用于需高強度、高抗碰撞吸收能且成形要求也較嚴格的汽車零件。應用于車輪、保險杠、懸掛系統及其加強件、車門防撞桿、保險杠和B立柱等零件。

  表面處理鋼板:防止腐蝕提高車身材料的抗高溫抗氧化能力。表面處理鋼板常見的有鍍鋅鋼板、鍍鋁鋼板、鍍鉛錫合金鋼板和復層鋼板。目前車身底盤零件采用的表面處理鋼板主要是鍍鋅鋼板。采用鍍鋅鋼板的車身有底板、門檻、發動機罩內板等。

  高強度拼焊鋼板:在沖壓前 按車型設計將不同厚度和不同性能的鋼板裁剪后拼焊起來的一種鋼板。拼焊鋼板部件能夠進行優質組裝,能減輕車身質量,提高機械強度,實現抗扭剛性、抗沖撞性與提高材料收縮率和降低生產成本的最佳組合。主要應用于車身側圍等沖壓成形件。

  夾層鋼板:分鋼夾層板和鋁夾層板兩種。共同特點是質量小、吸收噪聲,可提高強度和剛度。采用這種鋼板制造將使零件自身質量減輕25%—30%。隨著成形工藝發展,超輕超薄高強度鋼板應用正在向汽車附件(如車門、發動機罩、尾箱蓋板等)延伸。

  耐磨板:具有良好耐磨性和韌性,比普通鋼制得更加壁薄和小型化。開始時多為汽車外部裝飾材料,隨著輕量化技術發展,擴大了其在汽車上的應用范圍。

  在上個世紀的最后30年,汽車工業在高強度鋼板等方面,為實現汽車輕量化已取得了顯著的成績。汽車用鋼逐步向高強度化方向發展,當鋼板厚度分別減少0.05mm、0.10mm、0.15mm時,車身減重分別為6%、12%和18%。可見,增加鋼板強度是減少鋼板厚度減輕車重的重要途徑。此外,高強度鋼車身骨架結構,在保證車身強度和剛度的同時,可以實現減輕重量目的。

  目前,日、美、歐轎車采用的車身結構,主要有獨立式鋼質車身、組合式鋼質車身、鋼質立體框架和鋁質立體框架等幾種型式,車身骨架件多用鋼板沖壓而成。各大汽車生產廠商都致力于車身骨架結構改造。日本三菱公司帕杰羅(SPORT)為該公司最新SUV型車設計了全新車身結構,車身70%構件由高強度鋼板制成,邊梁厚度比吉普系列其它車型增加了20%,因此整車扭轉剛度甚至比大切諾基還要高45%,車身承載能力達2噸以上。韓國現代公司SONATA車身結構也用高強度鋼板,橫梁和立柱全部使用800MPa高強度鋼。奔馳公司在SLK車身骨架中大量使用高強度鋼使扭轉剛度增加70%,安全性大大提高的同時也減少了車身重量。福特的Windstar車身骨架中60%為高強度鋼。TOYOTA最新車型Vitz車身結構中高強度鋼占了48%,比該公司生產的Starlet車減重17kg。美洲豹X-Type2.5在車身結構上采用了整片式車艙結構(MonocogueBody),實現輕量化。