【汽车材料网】随着人们对汽车的舒适、安全、信息、智能等需求的日益增长,汽车的重量在不断攀升,轻量化的任务更加艰巨。此外,随着国家“双碳”战略目标的出台,汽车企业对原材料的要求也逐步走向绿色环保、低碳排放的路线。在原材料生产环节,钢的碳排放要远远低于其他材料,且高强度钢因其强度高、成本低,一直是汽车轻量化的首选材料之一。随着轻量化及性能要求的不断完善,汽车钢板的综合性能也日益提高。高强度钢板在国内外已受到越来越多的重视,自主品牌乘用车的高强度钢板用量与强度级别均在显著提高。
近年来,在市场需求的推动下,汽车高强度钢的技术也在快速发展,一些新材料新工艺不断涌现。通用汽车中国联合国内众多高校,提出了以单一钢铁合金成分取代已有繁多的汽车钢种成分体系,即UniSteel概念,以差异化的工艺来得到不同性能的钢种。SSAB与沃尔沃合作开发全球首款非化石能源钢制造的概念车及零部件。首钢MCCR-DUE全面达产,创国内低碳汽车钢板里程碑。冷冲压成形、温成形、热成形、辊压、激光拼焊板和变厚度轧制板等汽车用钢板材料的成形工艺也得到了快速发展。随着新能源汽车的兴起、“双碳”目标的确立,汽车零件的设计及材料的选用也发生了巨大的变化。面对汽车行业新的要求、新的挑战,汽车用钢板将如何应对汽车工业的快速发展?基于此,中国汽车材料网产业研究团队针对汽车钢板类型、应用现状、生产流程、成形工艺、研究与开发进展等方面展开调研,组织编制了《汽车用钢板年度发展报告(2022版)》。以下是部分年度报告的内容:
(1)电池壳用钢
电池壳作为电动汽车上的重要零件,除了可以容纳电池,在防止电池碰撞、防水防尘以及防止电池老化等方面也起到至关重要的作用。宝钢电池壳钢BDCK宝钢电池壳钢是为冲制碱性或二次电池壳用途专门设计的。BDCK是“宝钢电池壳专用冷轧钢带”的牌号,目前宝钢向市场供货的电池钢有BDCK-B和BDCK-D二个牌号。

图1宝钢两种牌号BDCK电池壳钢用途及钢种
(2)硅钢
硅钢片又称矽钢片,它是在铁中加硅而得名。含硅为1.0~4.5%,含碳量小于0.08%的硅合金钢叫做硅钢。
新能源汽车是汽车未来发展的必然趋势,驱动电机系统是新能源车三大核心部件之一。无取向硅钢片作为驱动电机的关键材料,其性能影响驱动电机的驱动特性和服役表现。
驱动电机的功率(转矩)、效率和寿命都与所用的无取向电工钢片有很大关系。无取向硅钢既是要求磁性能的功能材料,也是要求强度和疲劳性能的结构材料,因此是具有高技术附加值的、结构性能和功能性能复合的钢铁材料。
目前国内综合势力较强的宝钢无取向硅钢产品具有低铁损、高磁感和高强度的特点,满足各类电机设计和制造需求。
(1)DH钢
DH钢是首钢首发的高强度高延伸汽车用钢。DH钢的基本金相构成有铁素体、马氏体和少量残余奥氏体三部分,是在DP钢高强高延伸性能的基础上,利用少量的残余奥氏体,通过相变诱导塑性的TRIP相应,引入相变强化和塑性增长机制,提高了钢板的强度和韧性,是DP钢的升级版。DH高强钢在应用方面表现出更好的成形能力,对于复杂零部件的稳定生产和避免冲压开裂,与DP钢相比具有明显优势。同时,还可保证良好的钢板焊接性能和焊接接头的静载、高速拉伸与疲劳特性。DH高强钢可用于制造中通道加强板、扭力盒等零件,可为实现车身减重10%以上的目标起到重要的支撑作用。下图为DH钢的典型应用案例。

图2DH钢的典型应用案例
(2)锌铝镁镀层钢板
锌铝镁镀层材料是指通过在镀层里添加适量的铝、镁元素,改变镀层的物理化学特性,从而获得更优的耐腐蚀性能及冲压性能。在汽车领域,锌铝镁镀层钢板耐膜下腐蚀性好、具有自愈性,可以降低封蜡、涂漆等二次防腐的要求或省却二次防腐,降低二次防腐成本并提高生产效率;锌铝镁镀层钢板成形性能优于热镀锌钢板(GI)、合金化镀层钢板(GA)板,适合深冲压零件制造,减少模具清理次数;焊接和可磷化性能与GI板相当,综合性能优于GA板。因此,锌铝镁镀层钢板可以替代GI、GA板,具有较好的推广应用前景。可应用在汽车雨刮器连杆、过滤器壳体、散热器风扇马达罩、等速万向节罩、新能源汽车电池包壳体等。

图3宝钢热镀锌铝镁BZM在电池包上盖和下盖中的应用
2021年下半年,GONVVAMA推出了全新升级的热成型激光拼焊应用技术,即热成形激光拼焊一体式双门环。

图4双门环零件示意图
双门环方案是在上一代门环的基础上合并了更多的零件,并且提升了局部零件用材强度。相较于传统多零件点焊的总成零件,一体式热成型双门环可以实现32%的减重。除此之外,由于仅需一套冲压模具、一次冲压操作、几乎不需要后续组装,因此工艺流程得到大大简化,工艺成本也相应降低。
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