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2019車身新材料新工藝

首鋼集團高永生——首鋼車身創新材料應用解決方案

2019-6-18 15:12 111 0 來自: 汽車材料網
簡介
【汽車輕量化在線】由中國汽車材料網主辦的“2019(首屆)車身新材料新工藝應用解決方案高峰論壇”于5月23—24日在常州成功召開,現場邀請了首鋼集團首席技術專家高永生針對首鋼車身創新材料應用解決方案做報告分享 ...

【汽車輕量化在線】由中國汽車材料網主辦的“2019(首屆)車身新材料新工藝應用解決方案高峰論壇”于5月23—24日在常州成功召開,現場邀請了首鋼集團首席技術專家高永生針對首鋼車身創新材料應用解決方案做報告分享,以下為小編現場報告內容整理(內容未經專家審核)

演講人:高永生 首席技術專家 首鋼集團

演講主題:首鋼車身創新材料應用解決方案

隨著汽車銷售市場的低迷,使得今年汽車主機廠都面臨著同樣的壓力,而這種壓力也正在轉移到材料制造商。目前,首鋼集團針對車身材料主要考慮三大方面:提質、增效和降本。

首先提質方面。大家都知道,DP鋼也是車用先進高強鋼的應用比例最高的品種。為什么是DP鋼?主要是因為它的低合金、可制造性好、以及優良的成形性能。鐵素體和馬氏體的兩相結構使得其成為強度和韌性完美結合的一種材料。

DH鋼在兩相結構基礎上,多了一個殘余奧氏體,其在成型方面可以獲得TRIP效應。工藝原理方面,DH鋼與DP鋼基本相同,不需要特殊工藝及產線能力保證,對冷卻速度要求不高,不需要額外加熱,可以保證良好的性能穩定性。DH的性能迎合了現在高強鋼向高延伸這個方向發展的趨勢,相同強度級別的DH鋼的成型能力也優于DP鋼。

因此我們做了一個仿真測試,在優化前,傳統的DP590出現了明顯的開裂,而使用DH590并未出現開裂現象。當然DH鋼的特點也主要體現在一些難成型的、易出現開裂的大零部件的制造上。我們通過幾個案例來說明DH鋼的實際應用:某門檻加強梁零件,零件整體拉延量較大且存在較多的局部脹型區域,前期采用DP590設計,但在試模過程中存在造型特征差及起皺問題,增加壓邊力后起皺消失但開裂嚴重。后采用DH590,成形效果良好,目前已完全切換為DH590。

此外,某前縱梁類零件,在S型過渡區域拉延量較大,對材料延伸率要求很高,采用傳統DP780材料,沖壓開裂率很高,用DH780可完美解決。

那么DH鋼可以應用在哪些零件上呢,目前,前縱梁(HC700/980DHD+Z/ZF)、發罩內外板(HC330/590DHD+Z/ZF)、門檻梁(HC700/980DHD+Z/ZF)、頂蓋橫梁(HC440/780DHD+Z/ZF)、門外板(HC330/590DHD +Z/ZF)等都是可以應用DH鋼制造的零部件。

對于提高性能方面,這里介紹一種新一代防腐產品:鋅鋁鎂(ZM)鍍層鋼板,它相比GI與GA,有很多的性能和特點。鋅鋁鎂(ZM)鍍層鋼板是以各種強度和厚度規格的冷軋鋼板為基材,在傳統純鋅鍍層(GI)中添加一定量的鋁和鎂,形成鋅鋁鎂鍍層(ZM)。鍍層中由于形成含有鋁和鎂的共晶組織,提高了鍍層的耐蝕性、耐摩性和加工性等。鋅鋁鎂針對表面防腐的鍍層中的鎂(Mg)成分有利于促進生成狀態非常穩定,且組織縝密的細致保護膜-水鋅礦(Zn 5(OH)8 Cl2·H2O)。在鍍層表面生成并維持膜狀的覆蓋層,從而保證優異的耐蝕性。在切口防腐上,鋼板經過加工的切面部位,上部的鍍層發生腐蝕并逐步覆蓋切面,促進狀態穩定的保護膜的生成。在初期過程中裸露在外的切面部位會發生紅銹,但保護膜在切面形成膜狀覆蓋物后,將發揮優異的耐蝕作用。

我們在測試鋅鋁鎂平面耐腐蝕能力時發現,使用鋅鋁鎂的第1周,材料表面并無出現任何腐蝕現象,而GI鍍層與GA鍍層也都出現了不同程度的腐蝕現象。由此我們得出鋅鋁鎂鍍層平面耐蝕性能大約是純鋅鍍層和合金化鍍層的4倍。在切口耐腐蝕能力測試上,我們發現試驗11天后,GI鍍層和GA鍍層切口出現大面積紅銹,而ZM鍍層切口只有零星紅銹。

鋅鋁鎂作為一種新產品,到目前為止我們也已經研究了七八年左右,當然這個過程也是一個不斷完善的過程。就目前而言,我們無法預估,未來鋅鋁鎂是否可以取代GI與GA,成為在汽車材料鍍層方面的唯一選擇。但是只要我們在這方面做出努力,無論是GI還是GA,我們都可以根據汽車廠的需要,做出針對性的研發方案,從而滿足所需要的技術要求。

接下來我想說的是關于如何做綠色降本。目前,迫于環保壓力,汽車涂裝產線正在進行變革。與傳統涂裝工藝相比,水性免中涂工藝在綠色環保以及涂料、能源消耗方面占有很大的優勢。

水性免中涂工藝技術也存在一些其他問題:傳統的3C2B鍍層,正是因為中涂漆的存在,使得鋼板本身的鮮映性(DOI: Distinctness of image)增強,水性免中涂工藝使得漆膜厚度減薄15%以上,鮮映性值下降10%以上,漆膜對表面的遮蓋力降低,鋼板表面輪廓和前處理質量都會反應到漆膜表面。尤其日系車,針對汽車鋼板的鮮映性是有固定的標準的,它的表面粗糙度在0.5-1.9μm,而針對高端性外板粗糙度達0.8-1.5μm。那么我們由此想到,水性免中涂工藝如何才能滿足車企針對鮮映性的要求?

因此我們在鋼板的沖壓、前處理、電泳等方面做了一些改進。鋼板表面的粗糙度是軋鋼機輥表面粗糙的復制,但是如何保證粗糙度值,都需要做到表面優化。此外,粗糙度在沖壓的過程中所起到的傳遞作用,以及如何開發滿足適應車企所需的鮮映性粗糙要求顯得十分重要。因此我們研究出控制沖壓后波紋度的關鍵是要控制沖壓過程中波紋度的變化。

首鋼集團自身注冊了“SmooSurf”外板注冊商標,此外板沖壓后波紋度≤0.35μm,目前已實現外板鋼種全覆蓋。與IF鋼、電池鋼、高強鋼等相比,沖壓成形后的鋼板波紋度增大。可以看出,普通的外板在沖壓(5%)后粗糙度可以達到1.01μm,波峰數達79/cm,波紋度Wsa1-5=0.47μm;而超外觀產品沖壓涂裝后外觀粗糙度達0.93μm,波峰數大于89/cm,波紋度大約0.26μm左右,這些參數完全可以滿足鍍層的標準。目前首鋼基本覆蓋外板應用,包含外板所需要的BF鋼、高強鋼、鋅鋁鎂等,其中有的還在持續開發研究中。

以上就是我今天所報告的內容,謝謝大家。

首鋼集團:

我國第一個由中心城市搬遷調整向沿海發展的鋼鐵企業,并跨地區聯合重組水鋼公司、貴鋼公司、長鋼公司、通鋼公司、伊鋼公司,產業布局拓展到沿海和資源富集地區,鋼鐵業形成3000萬噸以上生產能力,產品結構實現向高端板材為主轉變。深入貫徹新發展理念,確立“通過打造全新的資本運營平臺,實現鋼鐵和城市綜合服務商兩大主導產業并重和協同發展”的戰略定位,走好新長征,邁向新時代。

首鋼鋼鐵業瞄準世界一流不斷提升“制造+服務”綜合競爭力,形成汽車板、電工鋼、鍍錫板等十大高端產品系列,硅鋼產品躋身世界第一梯隊。

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