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高强度钢板在轿车轻量化中的应用综述

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1楼大中小发表于 18-11-2006 23:22 只看该作者

高强度钢板在轿车轻量化中的应用综述

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去年中国轿车的井喷行情还历历在目，今年却遇到了世界性的油价飙升，这令国人的轿车梦思绪万千，于是 “汽车的轻量化” 就推到了轿车行业的风口浪尖上。为了应对 “减轻质量、节约能源、提高安全性”方面的世界性课题，新开发的轿车常采用新型节能发动机和高强度钢板、减振复合钢板、激光拼焊钢板、铝合金、镁合金及复合材料等，应用高强度钢板是目前中国轿车行业“减轻质量、节约能源、提高安全性”最有效、最可行、最经济的方法之一。 xvUa c
1 汽车轻量化的节能效果 |LeS6d
近来工业发达国家对汽车的发展方向主要提出了节约能源、防止环境恶化和改进汽车安全性等几个主要目标。从节约能源方面考虑，减轻质量带来的油耗降低，德国认为：轿车空车质量平均每降低100kg，汽油消耗减少0.48L/100km；曰本认为：汽车质量减轻1%，可节约燃料消耗0.6~1.0%。 0!0p*RiA
汽车空载质量占总质量的比例，对轿车和载货车是不一样的，轿车的特点是空载质量大于载货。各型轿车的设计空载质量一般为汽车总质量的60%（经济型）~80%（豪华型）；而载货车恰恰相反，各型载货车的设计空载质量一般仅占汽车总质量的30%（重型车）~50%（轻型车），因此，采用轻量化材料对于轿车更具有效性。 M#UR \-^e
2    车用高强度钢板的种类 P3\Q1@B . Y4 O6 C5 T) e- Q  Z6 |6 [" Q
国际上对超轻钢汽车的研究（UISABAVC），把屈服强度在210~550N/mm2的钢板称为高强度钢板；屈服强度大于550 N/mm2的钢板称为超高强度钢板。根据强化机理不同又把高强度钢板分为：①普通高强度钢板，②先进高强度钢板（AHSS）。 a-U{|"K
2.1普通高强度钢板主要包括高强度无间隙原子（HSSIF）钢、烘烤硬化（BH）钢、含磷（P）钢、各向同性（IS）钢、碳-锰（C-Mn）钢和高强度低合金（HSLA）钢。 & ce}
2.2 先进高强度钢板（AHSS）主要包括双相（DP）钢、复相（CP）钢、相变诱导塑性（TRIP）钢、贝氏体（BP）钢和马氏体（MP）钢等。 A lLv:
3    高强度钢板的特性和应用范围 UWbqpsMx
各类钢随着强度的提高，塑性明显下降。尽管随着强度的提高塑性下降，但各种钢因强化机制不同，在提高强度的同时塑性的下降程度也不同。利用相组织强化的钢种则具有高强度和高塑性的综合性能，如TRIP钢和DP钢等。 GE|lX>)
由于汽车车身零件多采用冲压成形，塑性是冷轧汽车钢板的重要性能，因此，具有强度和塑性综合优良性能的钢种已成为高强度钢板的发展趋势。 riusdYF & R5 ]. f! S% B' h9 F
各主要类别的高强度钢板的特性比较 D]b&A
  特性 BH钢 HSSIF钢 IS钢 HSLA钢 DP钢 TRIP钢 }uLF . l) a' D( S" d3 F% f
组织铁素体铁素体铁素体铁素体铁素体+马氏体铁素体+贝氏体+残余奥氏体 6P `6[t6
屈强比低低低高较低一般 XyZ_Q3V
烘烤硬化性能高无差一般较高较高 > 1Wm _
吸收能 * * * 一般高较高 PG7J%A 2 P9 P* q8 K. j- N; T: o7 M
加工硬化 * * * 一般起始加工硬化高高的加工硬化指数 \&J+mPl 9 m9 W% s" |, {9 s# p
屈服延伸有无有有无有 G\]uIg4c#X - s+ \, D3 J0 H" c
成形性好好好一般好较好 `lks D=F
抗疲劳性能 * * * 一般高较高 SYIvsPH
焊接性能好好好较好好较DP钢困难 L4$gr Hyg / n& u7 J3 j: u9 T7 h, {0 _
弯曲性能好好好较好好好 cS*3/e
时效性有无有有无有 Vv Ps6CN 4 k3 M2 M: d* T: O" n5 X' H
回弹性小一般一般较高一般高 ^)'%l=Lu:
各向同性一般一般高 * * * :N*UE$0azP + e. n' w' H) j6 T
抗二次加工脆性高一般高 * * * /$ $n'
主要用途外板结构件 {eNR60R> 1 W4 _/ I( N- T4 ]
4 高强度钢板的应用实例 [x
零件的刚性与材料强度有关，在声源恒定时，整车刚性好、振幅小、噪声低。应用高强度钢板制造车身，由于零件形状不变，钢板厚度减薄，整车噪声反而降低，这可能是钢板强度高，零件强度增加，发生振动的起始应力提高，振动在相对情况下受阻，因而噪声降低。 S,m
4.1奇瑞轿车零件使用高强度钢板后的轻量化和降低噪声实验结果。 mk} 5i7   c1 q4 v0 k3 S0 M  M# O/ J
序号零件名称原钢号实验钢号零件种类原厚度(mm) 现厚度 (mm) 试冲(件) 轻量化率(%) hNUL/ 2   S( p7 j+ {  A* B; J5 |
1 连接板、安装板、加强板等 DC01 B300/500DP 9 1.20 1.00 320 16.7 `b>kbcOX!M
2 固定座、安装板、角座等 DC01 B340/590DP 5 1.75 1.60 170 8.6 _Ow] )n 7 h6 }9 T6 C6 _4 d) W
3 连接板、安装板、加强板等 DC03 B300/500DP 5 1.20 1.00 127 16.7 K1:k}i 6u
4 固定座、安装板等 BLD B300/500DP 5 1.20 1.00 172 16.7 @&TyYZ;
5 右前纵梁本体II DC04 B380TR 1 1.2 1.0 30 16.7 h1C : [- h1 T# h( K. j4 B: a
6 外顶梁 DC04 B380TR 1 1.5 1.2 60 20.0 .r{azj 2 B+ e8 E) s8 W9 K
（注：整车刚度增加，噪声降低平均2.0~2.5dB） r,vf# 4 |4 o0 W  J/ _- g- M- ~5 {5 R
4.2下面是使用高强度钢板后的轻量化和抗凹刚度及凹陷深度实验结果。 \Al4o;}&9
钢号厚度（mm）轻量化率抗凹刚度增加率凹陷深度（平均值）负荷（N） 0{`??A\ 8 F; Z& y5 B; Y3 y# M6 Y* e  a% P
   (%) (N) (%)    (mm) 200 300 400 b'C ^GZ ; |) ]1 {* k' ]3 ~% `6 B" K: F# j. a
DC04 0.80 12．5 1538.2 100.0 0.1583 0.008 0.115 0.280 \-J{1JHCz - m3 |; I0 Q. V5 W+ N
B180H1 0.70       1801.3 117.1 0.0533 0.020 0.040 0.100
综上所述，可以预见随着我国汽车行业的不断深入发展，新材料、新技术的积极深入地采用，那么应用高强度钢板将是对中国轿车行业“减轻质量、节约能源、最经济的方法。高强度钢板也将在汽车行业中得到越来越更加广泛的应用。

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