沖壓與模具工藝:熱成形鋼 | 探索汽車安全與輕量化的最佳狀態(tài)

行業(yè)動態(tài) ????|???? 2020-03-28
摘要:技術進步貫穿一百多年的汽車發(fā)展過程。熱成形技術自上世紀70年代起開始在汽車零部件中應用,而熱成形鋼強度高,在車身的設計及應用上可以合理減薄,在確保安全性的前提下達到減重效果,一經(jīng)推出便成為車身結(jié)構件的首選材料,從B柱,到中央通道、門環(huán),現(xiàn)在已經(jīng)可以在很多日常車型中看到它的身影,而隨著汽車制造業(yè)在安全和排放標準政策日益嚴苛,熱成形在車身結(jié)構的應用比重也逐年遞增。

  技術進步貫穿一百多年的汽車發(fā)展過程。熱成形技術自上世紀70年代起開始在汽車零部件中應用,而熱成形鋼強度高,在車身的設計及應用上可以合理減薄,在確保安全性的前提下達到減重效果,一經(jīng)推出便成為車身結(jié)構件的首選材料,從B柱,到中央通道、門環(huán),現(xiàn)在已經(jīng)可以在很多日常車型中看到它的身影,而隨著汽車制造業(yè)在安全和排放標準政策日益嚴苛,熱成形在車身結(jié)構的應用比重也逐年遞增。
 
  •數(shù)據(jù)圖由《汽車輕量化技術》提供
 
  熱成形技術在汽車制造業(yè)的應用最早可以追溯到1977年。而對熱成形鋼規(guī)模性應用的最早案例則出現(xiàn)在2003年,大眾邁騰B6率先在車身籠式結(jié)構上(B柱、中央通道等重要結(jié)構件)批量采用熱成形超高強鋼,將熱成形鋼在車身結(jié)構中的應用比例提升至6%。此舉不僅有效降低了車身重量,更為它贏得了2006年歐洲NCAP碰撞測試中的五星級評價。
 
  一、6%-17%
 
  隨著熱成形鋼材料的升級以及熱成形加工工藝的不斷創(chuàng)新,熱成形鋼在車身結(jié)構設計的應用上也越來越創(chuàng)新百變。2014年,本田推出了汽車工業(yè)史上首款應用一體式熱成形門環(huán)的AcuraMDX車型。這項與安賽樂米塔爾共同研發(fā)的創(chuàng)新技術,在顯著降低車身重量的同時能夠提升車輛安全性表現(xiàn)。這一創(chuàng)新讓本田AcuraMDX車型獲得了PACE大獎。
 
  應用了熱成形激光拼焊一體化門環(huán)的Acura MDX車型碰撞表現(xiàn)優(yōu)秀。
 
  而后在2016年,克萊斯勒Pacifica車型采用安賽樂米塔爾熱成形材料Usibor®和Ductibor®相結(jié)合的一體門環(huán)技術,實現(xiàn)有效減重8.6kg,并且顯著提升了車輛的安全性能。該車型在美國高速公路安全保險協(xié)會(IIHS)的測試中獲得Top Safety Pick+最高安全評級。
 
  技術進步和革新從來不缺乏對新興材料的應用探索,2017年新款A8放棄自1994年研制的全鋁制白車身方案,回歸選用鋼鐵材料。于2018年上市的新款A8約17%車身結(jié)構件由熱成形鋼制成。“未來沒有全鋁制的汽車車身,熱成形鋼將在這一趨勢中扮演其獨特角色。熱成形鋼在車身乘員艙材料使用中起核心作用,在車輛發(fā)生碰撞時保護駕駛員和乘客的安全。如果比較‘剛度重量比’,熱成形鋼目前領先于鋁。”Bernd Mlekusch博士,奧迪輕量化設計中心首席設計師這樣說道。
 
  二、17%-40%
 
  2018年,全球首個熱成形激光拼焊內(nèi)外門環(huán)系統(tǒng)應用在本田Acura RDX車型上,內(nèi)門環(huán)由五塊不同厚度規(guī)格的Usibor®1500組成,而外門環(huán)是由四塊不同厚度規(guī)格的Usibor®1500組成。該系統(tǒng)在提供更好的均衡性、強度和性能方面發(fā)揮了關鍵作用,將乘客的安全保護帶入更高的級別的同時減輕了車身的重量。
 
  沃爾沃三款車型:沃爾沃XC90 中型豪華SUV (全系列車型)、沃爾沃S90四門豪華汽車、沃爾沃XC60中型豪華SUV (帶特定前燈車型)榮獲2019年美國公路安全保險協(xié)會(IIHS)的“最佳安全獎(Top Safety Pick)”。
 
  其中,XC90并非首次獲此殊榮。該車型在2015年首次推出的時候就得到了IIHS的認可,其后每年都獲“最佳安全獎”。XC90廣泛應用了安賽樂米塔爾Usibor®1500等熱成形材料,該車型上超過40%的車身零件由熱成形鋼制成——這是目前量產(chǎn)車型中最高的比例。駕乘人員所處的整個安全籠式車身均由熱成形鋼打造,在碰撞中能提供最大程度的安全保護。得益于熱成形鋼的大量應用,XC90具有良好的被動安全性能,進一步實現(xiàn)了沃爾沃“零傷亡”的安全承諾。
 
  帶鋁硅鍍層的熱成形鋼Usibor®是安賽樂米塔爾汽車用鋼解決方案產(chǎn)品組合中的重要產(chǎn)品,也是目前行業(yè)中強度最高的汽車用鋼,在幫助頂級汽車制造商實現(xiàn)其車輛的最高安全評級方面起著關鍵作用。Usibor®系列產(chǎn)品常用于防侵入和安全籠式車身結(jié)構件,與基準高屈服強度鋼相比,可顯著減輕成品件的重量。而相較于傳統(tǒng)冷成形鋼相比,使用這類機械強度極高的熱成形鋼能夠在不影響安全性能的情況下將車身重量減輕30%。
 
  同時,熱成形鋼和熱沖壓工藝的組合完美兼具了強度高和成型性能好的需求。通過熱成形激光拼焊技術,將多個零件整合成一個零件,只需使用一套沖壓模具,一次沖壓即可成型成復雜形狀。
 
  使用帶鋁硅鍍層的熱成形鋼Usibor®已然成為中國汽車行業(yè)實現(xiàn)輕量化、增強安全性的主流解決方案。VAMA自投產(chǎn)以來,已陸續(xù)完成Usibor®1500和Usibor®2000的開發(fā),其中Usibor®1500自2015年上市以來便受到眾多汽車制造商的青睞,并在中國市場上處于絕對領先地位。未來,VAMA將持續(xù)專注中國市場,致力于技術創(chuàng)新,以更多優(yōu)質(zhì)的汽車用鋼產(chǎn)品和解決方案助力中國汽車制造業(yè)發(fā)展。
 
  【興迪源機械簡介
 
  興迪源是國內(nèi)第一家向市場提供智能金屬管材內(nèi)高壓成形設備的生產(chǎn)商,已向各個領域的客戶提供了數(shù)十臺各種規(guī)格的內(nèi)高壓成形設備,合模力從400T至5000T,高達500MPa。
 
  興迪源內(nèi)高壓成形設備適用于制造航空航天、核電、石油化工、飲水系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、汽車以及自行車行業(yè)的復雜異形截面空心構件。主要產(chǎn)品有空心結(jié)構框架、汽車車身支撐件、副車架、底盤件、進排氣系統(tǒng)管件,以及航空航天飛行器構件、軍工行業(yè)管件、發(fā)動機中空軸類件、發(fā)動機組合式空心凸輪軸和復雜管件等。
 

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