汽車輕量化材料發(fā)展過(guò)程中面臨挑戰(zhàn)分析預(yù)測(cè)
日期:2013-08-20
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“2013年是汽車關(guān)鍵輕量化技術(shù)開(kāi)發(fā)與整車的集成應(yīng)用項(xiàng)目執(zhí)行期的后1年,一些汽車輕量化的關(guān)鍵技術(shù)有望進(jìn)行推廣應(yīng)用。”日前,汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,召開(kāi)了“十二五”科技支撐計(jì)劃“汽車關(guān)鍵輕量化技術(shù)開(kāi)發(fā)與整車的集成應(yīng)用”項(xiàng)目推進(jìn)會(huì)。與會(huì)人士透露,目前,我國(guó)已基本突破車身輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)與評(píng)價(jià)方法、超高強(qiáng)度鋼零件沖壓熱成形技術(shù)、高強(qiáng)度鋼零件先進(jìn)成形技術(shù)、纖維增強(qiáng)塑料模塊化設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù)、形變鋁合金零件開(kāi)發(fā)和以整車減重為目標(biāo)的多種輕量化技術(shù)集成應(yīng)用等汽車輕量化關(guān)鍵技術(shù)。
新型材料不斷涌現(xiàn)
汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)王智文認(rèn)為,汽車并不是車越重越安全。即使汽車上使用很輕的材料,如果采取高強(qiáng)度的加工工藝,也能達(dá)到彈性非常好的效果,也就越安全。近幾十年,汽車用鋼板越來(lái)越薄,鋼材強(qiáng)度和耐腐蝕性能也大幅增強(qiáng)。汽車的車身都是由不同強(qiáng)度的鋼板拼焊在一起的,不同強(qiáng)度等級(jí)的鋼板用于受力環(huán)境不同的位置。出于安全性考慮,一些受力條件比較苛刻,又不能使用粗厚鋼板的位置(如防撞梁和一些加強(qiáng)部位)大都使用高強(qiáng)度的鋼材。
但材料強(qiáng)度提高后,也帶來(lái)了一些問(wèn)題,主要就是加工難度變大。一般轎車都是采用沖壓的方法制造,即用模具擠壓材料成型。車用鋼板強(qiáng)度增強(qiáng)就對(duì)沖壓工藝提出了更高的要求,而且現(xiàn)在深沖部件很多,材料容易出現(xiàn)裂紋和折皺。為了避免上述情況發(fā)生,廠商都要研究沖壓時(shí)鋼板的變形情況以防止沖壓時(shí)鋼板發(fā)生撕裂。但鋼板強(qiáng)度越好越難沖壓的矛盾始終存在。
為了從根本上解決高強(qiáng)度鋼的沖壓?jiǎn)栴},一種新型鋼材被應(yīng)用于汽車車身的生產(chǎn)。這種鋼材的基質(zhì)是比較柔軟、韌性好的鐵素體,其中鑲嵌了硬度好的馬氏體,在沖壓時(shí)比較容易成型,成型后又具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。因此,這種新型汽車用鋼將會(huì)使汽車更加安全。
目前,車用鋼板的厚度已經(jīng)降到了0.6mm。分析師羅百輝表示,這可能已經(jīng)到了鋼板厚度的極限,鋼板再薄就算其自身強(qiáng)度再高,也失去了很多材料本身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。現(xiàn)在車用鋼板受到新材料的挑戰(zhàn)越來(lái)越大。鐵的原子量決定了其密度無(wú)法改變,通過(guò)減薄來(lái)減重的道路似乎也走到了盡頭。
汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟正在與長(zhǎng)安汽車集團(tuán)合作,共同研發(fā)和推廣“以鋁代鋼”的引擎蓋。王智文介紹,這項(xiàng)研究是出于在發(fā)生事故時(shí)保護(hù)行人安全的考量。因?yàn)樵谝嫔w等部分應(yīng)用鋁合金可以減輕撞擊對(duì)人身造成的二次傷害。鋁板的重量雖然大約為鋼板的1/3,但其可吸收的碰撞能量卻是鋼板的兩倍。鋁合金在遭遇撞擊時(shí)的安全系數(shù)更高,因?yàn)槠洳馁|(zhì)有非常好的吸能作用。現(xiàn)在鋁合金正逐漸在高端車上被廣泛采用,全鋁的SUV已經(jīng)出現(xiàn),用鋁做車頭結(jié)構(gòu)的高端車也正在被業(yè)內(nèi)所效仿。
對(duì)于一些鋼鐵企業(yè)而言,汽車用鋼占到目前產(chǎn)品銷量的1/3左右。為保證其汽車用鋼的市場(chǎng),應(yīng)對(duì)新材料的沖擊,許多鋼鐵企業(yè)正積極和汽車企業(yè)合作開(kāi)發(fā)新一代輕量化高強(qiáng)度鋼,期望能夠與鋁合金、塑料、碳纖維復(fù)合材料相抗衡。