车身材料及制造轻量化技术的应用及挑战

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1、AT＆M襁界车身材料及制造轻量化技术的应用及挑战随着人们安全及环保意识的提高，车身轻量化带来的被动安全及低排放日益受到重视，车身材料轻量化对冲压技术提出了更高要求。本文从高强度钢板应用、激光拼焊技术和热冲压成形技术3个方面介绍了车身材料轻量化技术的应用，并对面临的挑战进行了阐述。■奇瑞汽车股份有限公司汪文奇陈菊霞2．1高强度钢板的定义1引言高强度钢板的定义并不十分统一，高强度钢板通随着汽车保有量的不断增长和人们环保呼声的常指屈服强度大于210MPa的钢板；在日本，抗拉强增强，能源短缺及环境污染已成为制约汽车产业可持度不小于490MPa

2、的热轧钢带和抗拉强度不小于340续发展的突出问题，低油耗、低排放的汽车日益受到MPa的冷轧钢带均被称为高强度钢板。人们的关注，无论从社会效益还是经济效益来考虑，2．2高强度钢板的成形特点低油耗、低排放的汽车都是节约型社会发展的需要。a高的抗拉强度，成形力随着抗拉强度的增加而而节能、环保、安全、舒适又是当前汽车发展的趋增加：势，降低燃油消耗、减少向大气排放二氧化碳和有害b．含碳量和合金元素的增加氏了材料的成形性能；气体及颗粒已成为汽车界主要研究课题之一。大量资c．高的抗拉强度使得回弹量也相应增加；料表明，汽车质量每减轻1％，燃油消耗下降

3、0．6％～d．深拉伸时，高的成形力和变形量将增加起皱的1．0％。钢板约占轿车材料的75％，车身质量约占整可能性：车质量的25％～30％，制造轻型或超轻型车身成为e．高的材料剪切强度，剪切力增加。众多厂家追逐的目标。2．3高强度钢板应用面临的挑战钢板高强度化易引起塑性下降、成形性变差，而2高强度钢板作为轻质材料在车身中屈服强度的提高则引起面畸变和回弹效应，增加形状的应用不稳定性，即高强度钢板是一种难以成形的材料。典在更高碰撞及排放法规的驱动下，高强度钢板型的成形缺陷有开裂、形状不良、尺寸精度不良(回作为轻质材料得到广泛应用；高强度钢板的

4、真正优势弹)，同时高强度板的成形特性不稳定，特别是屈服所在是减薄钢板、减轻车身质量而又不降低车身安全强度大于590MPa的板材，给生产和车身质量带来不性；不管从成本还是从性能角度来看，高强度钢板是稳定因素。满足车体轻量化、提高撞击安全性的最佳材料。但高强度钢板的成形机理还未出现重大突破；目是，随着高强度钢板使用范围的不断扩大和采用级别前，成形分析软件还无法对钢板的回弹进行准确模的不断提高，制造工艺的难度不断增大，面临的挑战拟，同时大多数的模具厂商缺少高强度钢板模具开发也越来越多。的回弹补偿经验。因此，为缩短生产准备时间，需进行比传统钢

5、板成形更为详细的事前验证工作。l4l汽车I艺与材料AT&M2010年第4期AT＆M界b焊接接头部位的成形性能比母材有一定程3激光拼焊技术对实现车身轻量化的度的降低，随着厚度和强度差异的增加，成形性作用能降低。随着人们对提高汽车结构安全性和减轻车身质C．焊缝移动是拼焊板区别于普通钢板的主要因量、降低油耗要求的关注，激光拼焊技术日益受到全素，必须再采取工艺措施减少焊缝移动，必要时可球汽车制造商的重视。通过采用激光拼焊技术，可使对模具结构采用合金镶块等措施控制型面的拉毛。车身零件数量减少约25％，车身质量减轻20％，抗奇瑞公司应用激光拼焊技

6、术的实例如图2。扭刚度提高65％，振动特性改善35％，并且增强了弯曲刚度。目前，出现了铝质材料与钢铁材料的激光拼焊形式。3．1激光拼焊技术可实现的目标a．减轻质量；b．增加安全性：c．减少零件的数量；d．减少汽车厂的生产流程：e．减少汽车厂的成本和设备投入。在相同强度的情况下，激光拼焊板可以很好地减轻汽车零部件质量，如图1。图2奇瑞公司应用激光拼焊技术的实例4热冲压成形技术在汽车车身中的应用4．1热冲压成形技术的定义及工艺方法减轻质t8kg(25％)所谓热冲压成形，是指将坯料加热到再结晶温度以上某一适当温度，使板料在奥氏体状态下的成形

7、，可降低板料成形时的流动应力，提高板料的成形性。具体的热成形工艺流程如图3。悬置支承座减轻质嚣，．2kg(33％)图1激光拼焊技术减轻汽车零部件质量的效果3．2激光拼焊板应用面临的问题激光拼焊板应用带来了很多好处，但也出现了许多新的技术问题，最主要的是由焊缝区组织变化所造图3热成形工艺流程成的成形性能下降和焊缝移动等因素引起的工装制造4_2板料热冲压成形的优点难题。a．变形抗力小，塑性好，成形极限高，易于成形：a．激光焊接接头部位的强度比母材部分有一定程b．能够生产具有复杂几何形状的工件，成形零件度的提高，厚度比率的变化对强度的影响没

8、有材料等具有良好的尺寸精度；级比率变化影响大。(下转第14页)2010年第4期汽车工艺与材料AT&Mf5AT＆M颈界公司BX×车型为2．Omm料厚，上海大众斯柯达一明锐为1，8mm料厚。B柱热成形方案CAE分析侧碰效果减