汽車輕量化先進(jìn)高強(qiáng)鋼與節(jié)能減排_圖文

1、第43卷 第6期 2008年6月鋼鐵Iron and SteelVo l.43,N o.6June 2008汽車輕量化先進(jìn)高強(qiáng)鋼與節(jié)能減排康永林(北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,新金屬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100083摘 要:介紹了近年世界及中國汽車發(fā)展概況,現(xiàn)代汽車發(fā)展對材料的要求,汽車輕量化所面臨的減重節(jié)能與排放要求,先進(jìn)高強(qiáng)鋼的開發(fā)應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)。指出了大量開發(fā)應(yīng)用先進(jìn)高強(qiáng)鋼不僅為汽車輕量化帶來顯著的節(jié)能減排效果,同時(shí)在提高安全性和回收再利用等方面也具有優(yōu)勢。研究先進(jìn)高強(qiáng)鋼的成形控制技術(shù),形成先進(jìn)高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)、應(yīng)用與服務(wù)的成套技術(shù)是今后需要重點(diǎn)考慮的課題。關(guān)鍵詞:汽車輕量化;先進(jìn)高強(qiáng)

2、鋼;節(jié)能減排;成形技術(shù)中圖分類號:T G 335 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:0449-749X(200806-0001-07Lightweight Vehicle,Advanced High Strength Steel andEnergy -Saving and Emission ReductionKAN G Yong -lin(Schoo l o f M aterials Science and Engineer ing ,Stat e K ey Lab.fo r A dvanced M etal M aterials,U niver sity o f Science and T echn

3、o lo gy Beijing,Beijing 100083,ChinaAbstract:T he dev elo pment trend and situation o f automo biles in recent y ears in China and the w or ld,the r equire -ments of modern automobile dev elo pment to used mater ials and ener gy -sav ing and emission reductio n in aut omobile lig htweight,the challe

4、ng e to development and application of adv anced hig h strength steels w ere intr oduced.It w as po inted out that the development and applicat ion o f advanced high -strength steels fo r auto mobile lightw eig ht not only br ings about signif icant emissio n r educt ion and ener gy -sav ing,but als

5、o has adv antag es o f improv ed safety as well as recycling and r eutilizatio n.T o develop a complet e set of technolog y for product ion,application and serv ices of ad -v anced hig h strength steels thro ugh the study o f the fo rming co ntro l techno lo gy has been the key subject needed to be

6、focused in the futur e.Key words:lig ht weight vehicle;adv anced high str eng th steel;energ y -saving and emission reduction;metal fo rming technolog y自1886年世界上第一臺汽車問世以來,汽車工業(yè)已有120多年的歷史。現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展已成為現(xiàn)代社會文明的標(biāo)志。20世紀(jì)六、七十年代起,北美、歐洲、日本以及韓國的汽車工業(yè)得到了迅速發(fā)展。近幾年,世界汽車年產(chǎn)量已超過6000萬輛。2003年,全世界年產(chǎn)汽車6100萬輛,其中,美國平均年產(chǎn)汽車約12

7、00萬輛,日本平均約產(chǎn)1000萬輛1。而根據(jù)文獻(xiàn)22004年的預(yù)測,2004年到2011年,世界汽車仍然有較快的增長,歐洲、北美、日本和韓國等成熟市場的增長率保持在6%左右,中國、印度、巴西、俄羅斯等快速增長市場的增長率為89%。中國的汽車工業(yè)從1953年第一汽車制造廠奠基開始,在經(jīng)歷了40多年的發(fā)展歷程后,已躍上年產(chǎn)200萬輛臺階,到了21世紀(jì)初開始進(jìn)入騰飛發(fā)展階段。圖1為1997年以來中國汽車產(chǎn)量變化情況。中國在1997年汽車產(chǎn)量僅159萬輛,其中轎車49萬輛,但近10年來,中國的汽車發(fā)展突飛猛進(jìn),2007年生產(chǎn)汽車888.24萬輛,比1997年增長了4.58倍,平均年增長率超過18%,而

8、2000年以來的平均年增長率超過23%,中國汽車產(chǎn)量已占世界第三位,并成為第二大汽車消費(fèi)國(2007年中國國內(nèi)汽車銷售量879.15萬輛,同比增長21.84%3,預(yù)計(jì)2008年中國汽車產(chǎn)量可能突破1000萬輛。汽車工業(yè)的快速發(fā)展在推動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活發(fā)生根本性改變的同時(shí),也伴隨著大量的資源能源消耗和二氧化碳?xì)怏w排放,對人類賴以生存的地球環(huán)境產(chǎn)生了重大影響和壓力,需要人們認(rèn)真思考并采取科學(xué)的方法進(jìn)行應(yīng)對。1 現(xiàn)代汽車的發(fā)展對材料的要求從現(xiàn)代汽車的設(shè)計(jì)、制造、使用和市場要求看,鋼 鐵第43卷 圖1 1997年以來中國汽車產(chǎn)量變化情況Fig.1 Change of automobile pro

9、ductionin China since 1997動力性能、安全、節(jié)能與環(huán)保仍然是首要的問題,由此,車體輕量化、外形多樣化、功能高性能化以及制造低成本化在不斷推動現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展。車身的輕量化工程可以用多種的輕量化結(jié)構(gòu)來完成。圖2是寶馬汽車輕量化設(shè)計(jì)方案2。首先,在車身輕量化工程中,必須實(shí)現(xiàn)車身功能性的最佳組合,要求一輛轎車的均勻結(jié)構(gòu)必須具有最佳載荷變化范圍。但由于受舒適性的要求、設(shè)計(jì)、裝配的角度和簡單的車體尺寸空間限制,通常是很難完成的;其次是制造輕量結(jié)構(gòu),可以通過采用新的成形工藝,如輥壓成形和液壓成形,或其他特殊成形工藝,如中高溫成形,來實(shí)現(xiàn)減重;第三是采用材料輕量化設(shè)計(jì)。事實(shí)上,采用

10、高強(qiáng)度鋼、多相鋼、鋁和各種常用塑料可以有效地減少質(zhì)量。 圖2 寶馬車身輕量化設(shè)計(jì)方案Fig.2 Lightweight design scheme of BMW car body從汽車對材料的要求來看,當(dāng)鋼或鋁的薄板要用到車身上時(shí),它們必須符合多種要求。首先,是由沖壓車間、車身車間和涂漆車間組成的生產(chǎn)工藝鏈。在沖壓車間的成形工藝方面,要考慮的主要有成形性、沖壓力、涂層、切削、潤滑和回彈;車身制造的工藝過程中,所用的連接工藝都要進(jìn)行可行性研究,要有各種高溫連接技術(shù)如點(diǎn)焊、MIG 焊以及可能的激光焊,各種釬焊等;冷連接技術(shù)主要用于鋁材料,鉚接、箝住和卷邊用于鋁材料;針對表面和腐蝕方面,要求在涂漆后

11、零部件具有A 級表面質(zhì)量等級。為保證抗低速和高速沖撞能力,材料的塑性和力學(xué)性能必須符合要求,同時(shí)車身剛度、音響和壽命等都必須符合要求。2 汽車發(fā)展面臨的減重節(jié)能與排放要求近年,隨著能源危機(jī)、石油價(jià)格不斷上升以及地球溫室效應(yīng)加重,世界各國對能源和二氧化碳排放引起的環(huán)境問題更加重視,紛紛制定和采取各種嚴(yán)格的措施進(jìn)行控制。在汽車領(lǐng)域,應(yīng)對環(huán)境問題和提高沖撞安全性成為最常見的關(guān)鍵詞。有許多研究表明,地球變暖和酸雨與汽車排放的二氧化碳、硫化物和氮氧化物有很大關(guān)系。因此,北美、歐洲和日本等許多國家對汽車排放提出了越來越高的標(biāo)準(zhǔn)。表1為日本、歐洲和美國制定的乘用車降低燃耗和CO2減排目標(biāo)4。其總的減排目標(biāo)值

12、為6%8%。表1 日本、歐洲和美國制定的乘用車降低油耗和CO 2減排目標(biāo)Table 1 Target of CO 2emission reduction and f uelconsumption decrease of passenger vehicles in Japan,Europe and USA國家CO 2減排目標(biāo)/%燃耗降低目標(biāo)日本6汽油乘用車:降低22.8%(與1995年相比,到2010年約15km /L柴油乘用車:降低14.9%(與1995年相比,到2005年約12km /L歐洲8乘用車燃耗:降低25%(約18.8k m/L,CO 2排放140g/km (到2008年美國7乘用車

13、CAFE 目標(biāo)值27 5m pg (約11 8km/L注:歐洲、美國為企業(yè)車輛的平均燃耗,日本按車輛類別分別規(guī)定燃耗。目前各國的道路交通法規(guī)從排放控制規(guī)則、燃油效率到碰撞安全性等繁雜多樣,另外,汽車制造商還要考慮并執(zhí)行國家的保險(xiǎn)規(guī)定。預(yù)期執(zhí)行的有關(guān)排放控制、燃油效率和碰撞安全性法規(guī)見表22。表2說明燃油效率法規(guī)正逐漸修改并嚴(yán)格化,汽車2第6期康永林等:汽車輕量化先進(jìn)高強(qiáng)鋼與節(jié)能減排制造商正努力提高發(fā)動機(jī)的燃燒效率,同時(shí)也正在改進(jìn)燃燒技術(shù)。最有效的方法之一是降低車身的自重,按Eg aw a 等人的預(yù)測,汽車自重每降低100kg,可提高燃油效率約1.3km/L 。表2 排放控制和燃油效率法規(guī)方向T

14、able 2 Regulations direction of emissioncontrol and f uel efficiency國家地區(qū)規(guī)定歐洲CO 2排放協(xié)議140g/km 2009年(120g/km2012年全部強(qiáng)化CAFE 規(guī)則美國加利福尼亞GH G 從2009 2014年燃油效率提高50%東北地區(qū)采用加利福尼亞洲的GHG 規(guī)則中國法規(guī)規(guī)定提高燃油效率,第一步:從2005年起(國3排放標(biāo)準(zhǔn),第二步:從2008年起(國4排放標(biāo)準(zhǔn)韓國2010年起執(zhí)行CAFE 規(guī)定日本2015年起將修訂燃油效率法規(guī)縱觀碰撞安全性法規(guī)執(zhí)行情況,汽車碰撞安全性規(guī)定也越來越嚴(yán)格。在北美地區(qū),為滿足越來越嚴(yán)格

15、的法規(guī)和保護(hù)政策的需要,例如:為滿足SUV車型碰撞(邊部碰撞和高速撞擊的安全需要,應(yīng)該對車體梁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)化,同時(shí)也應(yīng)該增加諸如SRS(輔助救助系統(tǒng)等碰撞保護(hù)設(shè)施,這樣也將增加汽車的質(zhì)量。雖然汽車需要降低廢氣排放水平和提高燃油效率,但其與提高汽車的碰撞安全性能是相互矛盾的。因此,需要特殊的汽車減重技術(shù)來解決這一相互矛盾的問題。在此情況下,歐洲汽車制造商紛紛尋找一種全新的汽車產(chǎn)品,以符合CAFE 組織的要求及其嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)(圖32。圖4表示乘用車質(zhì)量與油耗的關(guān)系1?？梢?盡管發(fā)動機(jī)類型不同對油耗會有不同影響,但總的趨勢是隨著車體質(zhì)量的減輕,每升汽油行使的公里數(shù)顯著上升,即當(dāng)車重從2500kg

16、降低到750kg 時(shí),每升汽油行使的公里數(shù)從約5km/L 上升到約25km/L,而相應(yīng)地排出的CO 2量從約400g (CO 2/km 下降到約100g(CO 2/km (圖51。由此可見,為了應(yīng)對節(jié)省能源和減少排放規(guī)定的要求,減輕車重是降低油耗從而降低二氧化碳排放的最有效方法(表35。 (aCAFE 標(biāo)準(zhǔn)(CO 2排放標(biāo)準(zhǔn); (bNO x ,H C,CO 及PM 排放圖3 歐洲汽車能耗和排放的法律限制Fig.3 Legal restrictions of automobile energy consumption and emission inEuropean 圖4 乘用車質(zhì)量與油耗的關(guān)系F

17、ig.4 Relationship between weight and f uel consumption of passenger vehicles根據(jù)日本汽車技術(shù)生產(chǎn)加工部門委員會工作組分析報(bào)告 2020年汽車及其制造技術(shù)的將來 指出,圖5 乘用車車重與二氧化碳排放量的關(guān)系Fig.5 Relationship between weight and C O 2emission of passenger vehicles3鋼 鐵第43卷表3 影響汽車油耗的因素Table 3 Factors influencing the auto fuel consumption因素因素降低量(每車CO 2

18、排放降低量/(g km -1 質(zhì)量100kg 8.810.0*風(fēng)阻系數(shù)0.1cw 3.2滾動阻力1 1.8電耗1amp0.3*10 0包括由于減少的燃油而帶來CO 2在燃油精煉過程中的排放降低量。到了那個(gè)時(shí)代,通過技術(shù)的高度精確化,有可能將乘用車的燃耗(假定2L 車提高到100km/L 。換言之,可將燃料效率提高6倍,其中,發(fā)動機(jī)動力混合化300%;發(fā)動機(jī)效率改善35%;車體輕量化26%;傳動效率改善20%6。3 汽車用鋼面臨的挑戰(zhàn)、輕量化與先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板汽車的減重(輕型化是降低油耗的主要途徑(約占50%以上,因而也是減少二氧化碳廢氣排放量的最有效對策。據(jù)統(tǒng)計(jì),汽車車重每減輕1%,燃料可降低0

19、.6% 1.0%7。另一方面,隨著提高沖撞安全性的標(biāo)準(zhǔn)逐年嚴(yán)格,須提高車體強(qiáng)度、剛度并優(yōu)化結(jié)構(gòu)以提高安全性。針對這樣的社會需求,應(yīng)著眼于利用材料的高強(qiáng)度化,以使汽車的安全性和質(zhì)量保持更好的平衡。各家汽車公司都在努力降低汽車車體的質(zhì)量,他們既采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)技術(shù),也進(jìn)一步優(yōu)化材料設(shè)計(jì)。在這一過程中,傳統(tǒng)的在汽車上采用以鋼鐵材料為主的汽車用材受到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。通過優(yōu)化材料設(shè)計(jì)而降低車體質(zhì)量的工藝方法主要有以下2點(diǎn):(1以低密度材料替代鋼鐵材料,如使用低密度的鋁合金、鎂合金、塑料和復(fù)合材料等;(2使用高強(qiáng)度材料降低鋼板厚度規(guī)格。為了達(dá)到同級別中的汽車性能最好這一總的目標(biāo),目前市場上有多種不同的車

20、身概念。由于客戶對車輛性能有著不同的要求,汽車廠采用了現(xiàn)代復(fù)合材料車身概念、鋁車身概念或者傳統(tǒng)的鋼鐵車身概念(應(yīng)用了先進(jìn)鋼鐵材料。材料和與之相關(guān)技術(shù)的選擇依賴于技術(shù)目標(biāo)和成本結(jié)構(gòu)。為了解決超高強(qiáng)鋼和輕合金、聚合物材料的混合設(shè)計(jì)問題,CRF (菲亞特汽車研究中心和主要?dú)W洲汽車制造商及大規(guī)模的歐洲工程(由EC 發(fā)起的的 超輕型汽車 目標(biāo)是在穩(wěn)定價(jià)格基礎(chǔ)上減輕車重30%。該項(xiàng)目的主要方案便是采用多材料方法制造新車型(圖62。(降低排放的可持續(xù)生產(chǎn)工藝-輕量化設(shè)計(jì)超輕量化車 EC 聯(lián)合工程圖6 采用多材料方法制造新車型的構(gòu)造Fig.6 Structure of new vehicle style fa

21、bricated with mult-i materials為了減輕車重和提高安全性,近年來,汽車用鋼板向高強(qiáng)度化發(fā)展成為一種趨勢。當(dāng)鋼板厚度分別為了應(yīng)對來自非鋼材料的挑戰(zhàn),美國新一代汽車合作組織PN GV 進(jìn)行了34km /L 車的開發(fā),歐洲也進(jìn)行了100km /3L 車的開發(fā),國際鋼鐵協(xié)會(IISI的鋼鐵材料供應(yīng)廠家從1994年至1998年聯(lián)合世界18個(gè)國家的35家鋼鐵企業(yè)共同推進(jìn)超輕型鋼制車體U LSA B(U ltra Lig ht Steel A uto Body、U LSAC(U ltra Lig ht Steel Auto Closure、ULSAS (U ltra Light

22、Steel Auto Suspension的研究開發(fā)項(xiàng)目。U LSAB 的目標(biāo)是在確保車體性能和沖撞安全性能,并且不增加成本的基礎(chǔ)上,通過大量采用高強(qiáng)度鋼板,并應(yīng)用液壓成形技術(shù)、激光拼焊技術(shù)等使汽車車重減輕25%;ULSAC 的目標(biāo)是通過采用液壓成形框架結(jié)構(gòu),汽車內(nèi)板部件最佳化,以及高強(qiáng)鋼板的應(yīng)用,使門窗結(jié)構(gòu)減重25%,車頂棚和前后蓋板減重30%;ULSAS 的目標(biāo)是基于結(jié)構(gòu)分析,對懸掛件(Suspension形式進(jìn)行最佳化設(shè)計(jì),并進(jìn)行強(qiáng)度與成形性的最佳材料選擇,達(dá)到與鋁制超連接懸掛件的質(zhì)量基本相等,使成本降低20%,其他鋼制懸掛件基本不增加成本,車重減輕20%30%。而U LSAB -AVC

23、 (U LSAB -Advanced Vehicle Concept項(xiàng)目則是國際鋼鐵協(xié)會(IISI 從1999年4第6期康永林等:汽車輕量化先進(jìn)高強(qiáng)鋼與節(jié)能減排 開始的委托PES (Po rsche Eng ineering Service Inc.設(shè)計(jì),由世界上33個(gè)鋼鐵公司共同完成的超輕型鋼制車體研究開發(fā)項(xiàng)目。該項(xiàng)目主要是通過靈活運(yùn)用ULSAB U LSAS 的成果以及先進(jìn)鋼鐵材料,不僅在車體,而且包括外板件、車軸和驅(qū)動系統(tǒng)等進(jìn)行整車綜合全面采用輕量化設(shè)計(jì)方案。ULSAB -AVC 是對到2004年達(dá)到實(shí)用化的C -Class(相當(dāng)于1500cc 級別和PNGV -Class(相當(dāng)于250

24、0cc 級別車采用先進(jìn)鋼鐵材料的輕量化設(shè)計(jì)方案,對1999年的2個(gè)級別代表車型實(shí)現(xiàn)整車減重20%30%的目標(biāo)8。ULSAB 車體上的高強(qiáng)度鋼板使用率為:R eL 210M Pa,91%,R eL 280M Pa 達(dá)64%,有3種件使用了R eL 550MPa 的超高強(qiáng)度鋼板。另外,還使用了用厚度0.14mm 鋼板夾厚度0.65m m 樹脂的輕質(zhì)夾層板9。圖7為超輕型鋼制車體ULSAB 和ULSAB -AVC 的材料構(gòu)成8。可見,在U LSAB -AVC 的材料中,雙相鋼DP500、DP600、DP700、DP800、DP1000所占比例最大,超過80%,DP800、DP1000所占比例超過70

25、%。還采用了約4%的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1200MPa 和1520M Pa 超高強(qiáng)度馬氏體鋼(Mart。圖8表示在U LSAB 車體上,當(dāng)采用高強(qiáng)度鋼板的比率提高時(shí)所推算的節(jié)約能量值10。也就是說,采用高強(qiáng)度鋼板達(dá)到汽車輕量化的節(jié)能效果比生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼板所增加的能量大得多。圖7 超輕型鋼制車體ULSAB 和ULSAB -AVC 的材料構(gòu)成Fig.7 Material composition of ultra -light steelauto body ULSAB 和ULSAB -AVC而在實(shí)際車體制造方面,近年來高強(qiáng)鋼板的應(yīng)用也在不斷提高11。圖9為日本汽車公司從1979到2014年采用高強(qiáng)度鋼板的實(shí)際

26、值和預(yù)測值情況12。圖10則為在汽車車體上采用各強(qiáng)度級別鋼板所占比例在2004年實(shí)際值和2014年的預(yù)測值12。由此圖可見,到2014年日本汽車車體上所用高強(qiáng)度鋼板中,抗拉強(qiáng)度590980M Pa 以上級別的高強(qiáng)和超高強(qiáng)度鋼板的比例明顯增加,而抗拉強(qiáng)度260270MPa 級軟鋼所占比例由60%多下降到約40%。表4是日本日產(chǎn)(NISSAN汽車從1995年到2005年汽車材料應(yīng)用的歷史發(fā)展?fàn)顩r2。由此表可見,到2005年在NISSAN 汽車上已經(jīng)采用了980M Pa 級DP 鋼和590MPa 級BH 鋼,并且在門部件上采用了5000和6000系鋁合金板。 圖8 采用高強(qiáng)度鋼板(HSS的節(jié)能效果F

27、ig.8 Energy saving ef fect by high strength steel (HSS56 鋼 鐵 第 43 卷 在現(xiàn)實(shí)中, 在先進(jìn)高強(qiáng)度鋼( A H SS 的 開發(fā)和 應(yīng)用上, 還存在著來自客戶和加工制造方面的挑戰(zhàn)。 ( 1 AH SS 的開發(fā)應(yīng)用 面臨客戶的挑戰(zhàn) 從保證駕乘人員安全出發(fā), 近年對車輛碰撞性 能的要求在不斷提高, 從而促使車輛的質(zhì)量在不斷 地增加而白車身的質(zhì)量在不斷地減輕。這主要是汽 車附加系統(tǒng)的應(yīng)用和車輛尺寸的增加。為了在市場 上更具競爭性, 只減重而不同時(shí)改善碰撞性能、 駕駛 性能和噪聲振動是不可能的。 在最近 10 年中, 鋼鐵工業(yè)開發(fā)了大量的先進(jìn)

28、高 強(qiáng)鋼來支持汽車工業(yè)的需求。一方面, 零部件有了 非常廣泛的選材范圍, 使其獲得最佳的鋼材力學(xué)性 能。另一方面, 每一級別的鋼種都需要測試和詳細(xì)說 明。例如, 對于 DP780( 圖 11 , 全球市場上不同的 供應(yīng)商有著不同設(shè)計(jì)理念。不同的合金成分會導(dǎo)致 不同的成形和連接性能, 這些差別將導(dǎo)致大量的測試 工作和成本增加, 盡管它們屬于同樣的材料并有著同 2 樣的命名方式。除了通常的工作外, 對汽車廠和鋼鐵 測試每個(gè)級別的鋼種需要耗費(fèi)大量的成本和時(shí)間 圖 11 對某個(gè)強(qiáng)度級別的 鋼種進(jìn)行測試和 詳細(xì)說明以區(qū)別于其他鋼 種 Fig. 11 Test and detailed illustrat

29、ion of one grade level steel to distinguish from the other grade level steels 第6期 康永林等: 汽車輕量化先進(jìn)高強(qiáng)鋼與節(jié)能減 排 7 2 工業(yè)的測試小組而言, 節(jié)省測試時(shí)間和費(fèi)用、 減少車 輛中所使用的鋼種將成為他們的一個(gè)目標(biāo) 2 。 正確使用先進(jìn)鋼材的思想反映在不同的材料使 用中。使用軟鋼或傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼會便于車身制造。而 隨之而來的挑戰(zhàn)是如何減輕不斷增加的車身質(zhì)量, 車身越重耗能越多。因此, 使用先進(jìn)高強(qiáng)鋼將解決 部分問題( 與最終客戶有關(guān)的 , 但是會給制造帶來 很大的挑戰(zhàn), 挑戰(zhàn)是零件數(shù)目( 零件制造周期 和更

30、 高的成本。選擇正確的材料級別用在正確的位置是 滿足客戶和公司要求的最佳辦法 。 ( 2 AH SS 在成形加工方面的挑戰(zhàn) 為了應(yīng)用好先進(jìn)高強(qiáng)鋼, 對于材料的力學(xué)性能、 回彈行為、 所要求的沖壓力、 微觀結(jié)構(gòu)、 焊接特性和 應(yīng)變速率行為等方面的信息和測試結(jié)果的了解是非 常必要的 13 。對于冷沖壓成形工藝, 沖壓零件的公 差精度是制造時(shí)的一個(gè)焦點(diǎn)。相對于軟鋼和傳統(tǒng)高 強(qiáng)鋼, 先進(jìn)高強(qiáng)鋼的回彈更大, 這需要 恰當(dāng)?shù)亟鉀Q ( 圖 12 2 。 圖 12 Fig. 12 軟鋼和先進(jìn)高強(qiáng)鋼回彈量的對比 Springback comparison of mild steel and advanced h

31、igh strength steel 由于零件復(fù)雜的幾何形狀, 精確計(jì)算沖壓力是 很困難的。對于不同鋼種的研究顯示, 沖壓力與抗 拉強(qiáng)度之間有著很好的一致性。因此, 對具有高沖 壓力及小的沖壓工作臺和精確的沖壓力的計(jì)算變得 更加重要。為了選擇正確的沖壓線, 零件的尺寸, 生 產(chǎn)單個(gè)還是一對零件和沖壓線中的傳輸系統(tǒng)都需要 進(jìn)行考慮。 先進(jìn)高強(qiáng)鋼應(yīng)用中所遇到的一個(gè)新問題是成形 件的起皺和開裂問題。開裂往往起于邊部, 在對邊 部處理后, 例如, 打磨或者拋光, 情況可以得到改善。 開裂敏感性受到切邊質(zhì)量( 間隙優(yōu)化、 刀具和沖頭邊 部質(zhì)量 的影響。起皺則需要合理控制壓邊力和成 形條件。對于大規(guī)模生產(chǎn)時(shí), 起皺和開裂都是不能 接受的, 需要更詳細(xì)地進(jìn)行沖壓成形工藝優(yōu)化。 一代鋼鐵材料的成形和連接等應(yīng)用控