汽车板指的是什么？

优胜设计史勇老师

汽车板是指汽车用钢板。从生产工艺特点划分为热轧钢板、冷轧钢板和涂镀层钢板；从强度角度可划分为：普通钢板（软钢板）、低合金高强度钢板（HSLA）、普通高强度钢板（高强度IF钢、BH钢、含磷钢和IS钢等）和先进高强度钢板（AHSS）等。







种类

汽车用钢板从生产工艺特点划分为热轧钢板、冷轧钢板和涂镀层钢板；从强度角度可划分为：普通钢板（软钢板）、低合金高强度钢板（HSLA）、普通高强度钢板（高强度IF钢、BH钢、含磷钢和IS钢等）和先进高强度钢板（AHSS）等 。







性能

构成车身的部件大致分为面板部件、结构部件、行走部件及增强部件。这些部件对应不同的用途要求，具有不同的性能。例如，面板部件要求板材具有良好的成型性、强度、延伸性、抗凹陷性、耐腐蚀性等；结构部件要求板材具有良好的成型性、强度、碰撞能量吸收能力、疲劳耐久性、耐腐蚀性、焊接性；行走部件要求具有良好的成型性、刚性、疲劳耐久性、耐腐蚀性、焊接性；而优良的碰撞能量吸收能力、焊接性对增强部件来说特别重要。







用途

箱包、医疗器械，摩托车外壳；汽车，大巴内车顶、仪表板；座椅靠板，车门板、窗框等。







深加工技术

激光拼焊板与连续变截面板技术

激光拼焊板(Tailor Welded Blanks, TWB)是采用激光作为焊接热源, 将若干不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材、不锈钢材、铝合金材等进行拼合、焊接成一块整体板材。

采用激光拼焊技术, 可以根据结构零件的受力情况, 把不同厚度尺寸和强度级别的材料进行合理组合, 提高结构刚度的同时减轻了零件重量, 而且还提高了材料的利用率, 减少了部件中的零件量,简化了工序。激光拼焊技术成为汽车轻量化主要技术手段, 在多个厂商的车型上得到应用。目前主要应用在前后车门内板、前后纵梁、侧围、底板、车门内侧的A、B、C 立柱、轮罩及行李箱内板等。

连续变截面板(Tailor Rolling Blanks, TRB)也叫差厚板, 是指钢板在轧制过程中, 通过计算机实时改变辊缝尺寸, 从而使轧制出的薄板在沿着轧制方向上具有预先定制的变截面形状。

目前连续变截面板技术已经广泛应用于制造车身结构零部件, 如引擎盖板、B柱、车身底盘、马达间隔导轨、中间立柱内板、挡泥板和防撞箱等,已成功应用于奥迪、宝马、大众、通用等车型。

激光拼焊与连续变截面技术通过不同的工艺手段, 改变了冲压原料的厚度, 用来解决汽车零部件受载情况下, 不同部位承载能力要求不同的问题。两者相比, 激光拼焊技术的优点在于灵活性强,可以实现任意位置的拼接、不同材料的拼接。连续变截面技术的优点在于没有焊缝, 沿长度方向上的硬度变化较平缓, 具有更好的成形性能, 而且表面质量好, 生产效率高, 成本低。

内高压成形技术

内高压成形技术(Internal High Pressure Forming)是薄板液压成形技术的一种, 是以无缝管件或焊接管件为原料, 通过管件腔内的液体压力与轴向载荷的共同作用, 使其在给定模具内变形, 从而得到所需形状零件的技术。

采用该项技术制造副车架等底盘类零件, 或者进气支管、排气支管等发动机系统零件等, 用封闭的管件代替焊接的空腔类结构件, 避免了焊接带来的性能降低和质量增加, 而且可以用一个零件代替多个冲压零件的焊接组合件, 大幅度减少加工工序,因此在汽车行业得到广泛的应用。

自超轻车体计划ULSAB(Ultra Light Steel Auto-Body)中的样车车顶支架与侧门横梁采用内高压成形技术生产以后, 多款车型采用了该技术生产汽车结构零件。我国虽然该技术起步较晚, 但近年也取得显著的进展。

热冲压成形技术

热冲压成形技术(Hot Stamping)是将添加了提高淬透性元素的热成形钢加热到奥氏体温度以上,保温一段时间, 待钢完全奥氏体化以后, 将其送至热冲压模具, 利用高温下奥氏体良好的成形性进行冲压加工, 冲压完成后, 模具迅速降温, 将钢淬火至200 ℃以下, 零件室温组织为马氏体, 抗拉强度可以达到1 000 MPa 以上, 具有优良的力学性能。

虽然热冲压成形技术的生产效率低, 模具设计和加工难度大, 成本高, 但由于其克服了高强钢冷冲压时容易开裂且回弹严重的缺点, 而且成品零件强度在1 000 MPa 以上, 保证了车身结构的高刚度,因此该技术自开发成功后, 在欧美一些车型的车身承载零件, 如前、后门左右防撞杆(梁)、前、后保险杠、A 柱加强板、B 柱加强板、C 柱加强板、地板中通道、车顶加强梁等得到广泛应用。

冷弯成形技术

冷弯型钢是经济断面型钢的一种, 冷弯成形技术(Roll Forming)是将冷带或热带通过顺序排列的多个装配有一定孔型的轧辊组成的成形机组, 连续地进行小角度弯折变形, 最终加工成特定几何断面型材的塑性加工工艺。冷弯型钢具有高效、节能、截面经济合理、节省材料等优点。在汽车行业中, 冷弯型钢主要用在载重汽车及大型客车的车厢边框、墙板、底板、车体框架、底部大梁及车门窗框等零件中, 数量较大。小型客车及轿车的各种导轨、构件及装饰件等零件也使用冷弯型钢, 但数量较小。近几年来, 随着汽车轻量化的发展, 高强度钢板应用在车辆的承载零件中的比例逐渐增加, 高强钢冲压成形具有载荷大、易开裂、回弹量大的缺点, 而采用冷弯成形工艺, 由于折弯变形量小, 更容易加工成形,因此在汽车领域得到更为广泛的推广应用。

客车用薄规格(1.25-3.00 mm)、高强(ReL≥700 MPa)冷弯方矩管产品, 目前已成功用于比亚迪客车、宇通客车、中通客车、黄海客车等国内客车制造, 为客车实现轻量化提供了一个有效的解决途径。

3D冷弯成形技术主要是通过计算机控制冷弯成形每个道次的辊子位置, 生产出变截面形状的冷弯型钢产品, 也称为柔性冷弯成形。与传统冷弯成形产品不同, 在纵向上横断面形状的改变, 使整个零件的受力更加合理, 如果采用高强钢材料, 可以在保证使用性能不变的情况下,实现减重25%的目标

发展趋势特点

多种成形技术的协同应用

为了更好地利用材料强度, 减轻车身重量,降低生产成本, 在汽车板深加工领域开发并应用了多种成形技术。随着汽车轻量化的发展, 这些技术在汽车零部件的制造工艺路线上, 更多地呈现出协同应用的趋势。以世界汽车板组织牵头的未来钢质汽车(Future Steel Vehicle, FSV)项目为例, 在这个项目的第2 阶段, 主要是完成车型的设计方案,其中包括不同的零部件优化的多种解决方案。该零件的原料可以选用普通等厚钢板、激光拼焊板或者预裁激光拼焊板, 在加工工艺方面, 既可以采用传统的冲压工艺生产, 也可以采用热冲压、辊压(冷弯成形)、液压(内高压成形)工艺生产。选择不同的生产方案, 减重效果、结构强度刚度、生产成本, 甚至温室气体排放量都会有所不同。汽车板生产厂家, 也应该积极介入到深加工领域, 将材料与成形工艺相结合, 为汽车生产企业提供全面的解决方案。

多种材料的协同应用

虽然目前钢铁材料仍然是汽车的主要原料, 但是随着材料技术的发展, 更多轻型结构材料在汽车上的使用量正在逐年增加, 未来汽车板的深加工,必然涉及到多种材料的协同应用。目的是将组件重量降低一半, 并且降低成本20%。在混合底盘方案中, 引入了先进纤维增强塑料。在车顶、顶盖外板采用刚度增强型三明治材料,该材料是0.20、0.30 mm 厚的外板加0.4 mm 厚的高分子聚合物中间层, 使用该材料较使用0.9 mm 的BHZ180 钢板减重38%, 成本高33%, 二氧化碳排放量减少31%。

汽车板深加工与钢铁主业的协同发展

过去仅局限于汽车板生产为主的钢铁企业, 近年来在汽车板深加工领域逐渐增加投入力度。比如宝钢基本已经完成了全国范围的汽车板剪切配送布点, 并且比较早就开始着手热冲压成形、内高压成形等先进的深加工工艺的研究。再如武钢通过收购蒂森克虏伯激光拼焊集团, 实现了汽车板深加工生产的跳跃式发展。

汽车板本身属于长流程产品, 每个工艺环节都会对最终产品质量有影响。如果汽车板生产企业逐渐关注产品的延伸加工, 不仅可以发挥钢铁企业原有的材料优势, 还可以使材料生产与应用技术协同发展, 形成上下游联动, 建立更加顺畅的沟通渠道,将材料应用过程中的问题及时反馈到钢铁生产的主流程中, 从而促进汽车板材料本身的质量改进和升级换代, 实现两者的协同发展。