汽車(chē)行業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)車(chē)用材料強(qiáng)度的追求持續(xù)向上。從1000兆帕到1500兆帕，再到2000兆帕，高強(qiáng)鋼特別是熱成形鋼的強(qiáng)度不斷突破。然而，材料的強(qiáng)度等級(jí)越高，零件在加工過(guò)程中的潛在氫脆及延遲開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)越高，這也成為汽車(chē)制造行業(yè)的一大難點(diǎn)。那么，強(qiáng)度等級(jí)最高達(dá)到2000兆帕的鋁硅鍍層熱成形鋼Usibor?不怕開(kāi)裂的秘訣又是什么呢？

 車(chē)身設(shè)計(jì)首選之材

鋁硅鍍層熱成形鋼Usibor?自面世以來(lái)便受到汽車(chē)設(shè)計(jì)師的推崇，成為車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首選。新一代鋁硅鍍層熱成形鋼Usibor?2000強(qiáng)度高達(dá)2000兆帕，尤其適用于車(chē)身的防侵入零件；與之配套激光拼焊使用的熱成形鋼Ductibor?1000極具延展性，且抗拉強(qiáng)度達(dá)到1000兆帕以上，可在高強(qiáng)度和高韌性之間達(dá)到完美的平衡，適用于發(fā)生碰撞時(shí)需要吸能的部件。

通過(guò)Usibor?2000的超高強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)更強(qiáng)更輕的零件，汽車(chē)設(shè)計(jì)師可去除常規(guī)設(shè)計(jì)中的某些加強(qiáng)件，從而減少零件總數(shù)；通過(guò)Ductibor?1000來(lái)設(shè)計(jì)“軟區(qū)”使得車(chē)輛在碰撞性能中的表現(xiàn)更為出色；通過(guò)激光拼焊技術(shù)，可將不同牌號(hào)、不同厚度的Usibor?和Ductibor?結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)成特定的強(qiáng)度和韌性要求，讓車(chē)身關(guān)鍵部位在實(shí)現(xiàn)更安全碰撞性能的同時(shí)達(dá)到減重的效果。另外，通過(guò)熱成形加工工藝，Usibor?2000和Ductibor?1000很容易被加工成具有高度復(fù)雜的幾何形狀，且沖壓出的零件具有更出色的精度。憑借這樣豐富的設(shè)計(jì)自由度，汽車(chē)設(shè)計(jì)師可以進(jìn)行更具創(chuàng)意、更安全、更輕量化車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

一項(xiàng)關(guān)于中型轎車(chē)白車(chē)身的研究表明，將Usibor?2000和Ductibor?1000用于被動(dòng)安全結(jié)構(gòu)件可大幅降低白車(chē)身重量。與采用強(qiáng)度1000兆帕的標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)高強(qiáng)鋼的基準(zhǔn)白車(chē)身相比，可在維持同等碰撞性能的基礎(chǔ)上減重30%，與大量使用第一代熱成形鋼Usibor?1500和Ductibor?500的白車(chē)身相比減重10%。

 配套精準(zhǔn)的熱成形工藝

Usibor?2000和Ductibor?1000適用于直接熱成形工藝，這種工藝生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、成本效益高，生產(chǎn)出來(lái)的零件強(qiáng)度高、成型精度好，無(wú)回彈。通過(guò)安賽樂(lè)米塔爾專(zhuān)利加熱工藝窗口加工，可有效降低熱成形鋼的氫致延遲斷裂敏感性，同時(shí)焊接性和耐腐蝕性也得到提升，使沖壓時(shí)實(shí)現(xiàn)靈活、高效、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)成為可能。

目前，Usibor?2000和Ductibor?1000已在多款車(chē)型上實(shí)現(xiàn)本土化應(yīng)用，合規(guī)使用鋁硅鍍層熱成形鋼和熱成形技術(shù)可以帶來(lái)高性能的產(chǎn)品，提升整車(chē)品質(zhì)。針對(duì)沖壓時(shí)最為關(guān)心的鋁硅鍍層熱成形鋼的特性及沖壓性能等熱成形工藝問(wèn)題，我們邀請(qǐng)了安賽樂(lè)米塔爾和VAMA的技術(shù)專(zhuān)家來(lái)為大家進(jìn)行解答。

Q1：熱成形材料在沖壓成型過(guò)程中容易出現(xiàn)哪些問(wèn)題？

要實(shí)現(xiàn)熱成形材料在零部件上的批量生產(chǎn)并最終得到滿(mǎn)足主機(jī)廠技術(shù)規(guī)范要求的各項(xiàng)性能，沖壓時(shí)必須根據(jù)零件的實(shí)際情況制定相應(yīng)的熱成形工藝窗口。如果加熱工藝窗口不當(dāng)，比如加熱的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，溫度過(guò)高或過(guò)低，都將引起生產(chǎn)出來(lái)的零件后續(xù)無(wú)法滿(mǎn)足主機(jī)廠對(duì)于機(jī)械性能、焊接性能、涂裝性能等一系列要求。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，如果工藝窗口不適當(dāng)，還將帶來(lái)氫脆、延遲開(kāi)裂等風(fēng)險(xiǎn)。

Q2：針對(duì)氫脆和延遲開(kāi)裂的問(wèn)題，發(fā)生的原因是什么？沖壓過(guò)程應(yīng)該注意些什么？

氫脆的發(fā)生需要特定的條件即材料自身超高強(qiáng)度、游離態(tài)氫含量和內(nèi)外應(yīng)力。由于鋁硅鍍層熱成形鋼板在加熱過(guò)程中，加熱爐空氣中的水份受熱分解所形成的游離態(tài)氫原子會(huì)滲透到鋼材基板中同時(shí)被鋁硅涂層束縛，從而加劇材料的氫脆風(fēng)險(xiǎn)；其次，熱成形鋼在沖壓之后零件本身具備非常高的強(qiáng)度和一定的內(nèi)應(yīng)力，從而使得氫脆的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步提高。

另外，我們說(shuō)到材料的強(qiáng)度越高，氫脆的風(fēng)險(xiǎn)性也隨之增加。在對(duì)熱成形鋼尤其是第二代熱成形鋼Usibor?2000進(jìn)行沖壓的時(shí)候，為了有效降低氫脆的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)，我們建議客戶(hù)嚴(yán)格按照安賽樂(lè)米塔爾規(guī)定的工藝窗口進(jìn)行加熱，并對(duì)爐內(nèi)的露點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)安賽樂(lè)米塔爾的經(jīng)驗(yàn)，爐內(nèi)的露點(diǎn)一般要控制在-5℃以下。安賽樂(lè)米塔爾和VAMA大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，由此條件下生產(chǎn)的Usibor?2000零件其氫脆風(fēng)險(xiǎn)可以有效控制在非常低的水平。

Q3：鋁硅鍍層在熱沖壓及后續(xù)加工工序中有什么作用？

與其它熱成形硼鋼尤其是裸板相比較，鋁硅鍍層熱成形鋼非常適合高溫加熱沖壓工藝，零件的抗腐蝕性能能有一個(gè)質(zhì)的提升。另外，鋁硅鍍層熱成形鋼相對(duì)于裸板而言熱成形工藝更加便捷，在加熱爐中無(wú)需加入任何保護(hù)氣體，熱成形后的零件表面不會(huì)形成氧化皮和脫碳，后續(xù)也省去了拋丸處理工序，零件的機(jī)械性能和最終尺寸也能得到有效保障。

Q4：針對(duì)復(fù)雜熱成形零件沖壓后的回彈問(wèn)題，安賽樂(lè)米塔爾在沖壓成型工藝設(shè)計(jì)上有什么獨(dú)門(mén)訣竅？

相較于冷成型高強(qiáng)鋼而言，熱成形零件的回彈問(wèn)題已經(jīng)能夠得到有效解決。針對(duì)特別復(fù)雜的熱成形零件，可以通過(guò)分析成型性能和回彈量來(lái)做好回彈補(bǔ)償設(shè)計(jì)，安賽樂(lè)米塔爾中國(guó)EVI團(tuán)隊(duì)可以提供專(zhuān)業(yè)、定制化的回彈補(bǔ)償解決方案來(lái)幫助客戶(hù)在開(kāi)模階段攻克這一難題。

Q5：在熱成形加工過(guò)程中，有哪些方法可以更好的實(shí)現(xiàn)Usibor?2000的設(shè)計(jì)性能？

在Usibor?2000進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)，我們的設(shè)計(jì)思路就是它能夠完全與第一代鋁硅鍍層熱成形鋼Usibor?1500的熱成形生產(chǎn)線(xiàn)相兼容，沖壓時(shí)無(wú)需進(jìn)行額外的產(chǎn)線(xiàn)升級(jí)和調(diào)整壓機(jī)噸位。

在熱成形加工工藝中需要注意以下三點(diǎn)：首先，要對(duì)加熱爐內(nèi)的露點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控；第二，采用模具冷卻，而不能直接水冷；第三，零件切割必須用激光切割的方式，而不能采用機(jī)械切割。

Q6：在傳統(tǒng)的認(rèn)知中，強(qiáng)度與韌性往往成反比，強(qiáng)度級(jí)別高達(dá)2000兆帕的Usibor?2000是如何實(shí)現(xiàn)兩者兼顧的？

安賽樂(lè)米塔爾在進(jìn)行Usibor?2000化學(xué)成分和超微晶組織開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)充分考慮到這個(gè)矛盾點(diǎn)，因而在設(shè)計(jì)時(shí)使用了特定的技術(shù)訣竅，并充分利用了主機(jī)廠的油漆烘烤工藝過(guò)程，用以保證Usibor?2000強(qiáng)度和韌性的平衡。

即使Usibor?2000在強(qiáng)度上相對(duì)于第一代鋼種Usibor?1500有大幅提升，但是通過(guò)機(jī)械性能分析，Usibor?1500的冷彎角度大于50°，而Usibor?2000則大于45°，在韌性方面并沒(méi)有明顯的損失。

Q7：先進(jìn)高強(qiáng)鋼應(yīng)用在白車(chē)身上已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，Usibor?2000在白車(chē)身的應(yīng)用中有哪些不可替代性呢？

熱成形材料Usibor?2000能夠在主機(jī)廠大規(guī)模的使用有其必然性：在目前汽車(chē)熱成形用鋼品類(lèi)中，Usibor?2000的強(qiáng)度級(jí)別最高，這意味著它能帶來(lái)無(wú)與倫比的輕量化效果。當(dāng)前市場(chǎng)上能夠大批量商業(yè)化生產(chǎn)并得到絕大部分客戶(hù)認(rèn)可的材料也只有安賽樂(lè)米塔爾和VAMA的Usibor?2000。

針對(duì)熱成形鋼，安賽樂(lè)米塔爾積累了30多年的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，可以給使用Usibor?系列產(chǎn)品的客戶(hù)提供全方位的技術(shù)支持，并協(xié)助解決加工工藝中出現(xiàn)的疑難問(wèn)題。

安賽樂(lè)米塔爾和VAMA也將持續(xù)對(duì)新一代熱成形鋼的基層和鍍層進(jìn)行研發(fā)，以進(jìn)一步發(fā)掘熱成形鋼輕量化潛能，同時(shí)提升安全碰撞性能、防銹蝕性能和工藝效率，為車(chē)身設(shè)計(jì)優(yōu)化創(chuàng)造更大的空間。

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >