汽車行業(yè)飛速發(fā)展，對車用材料強度的追求持續(xù)向上。從1000兆帕到1500兆帕，再到2000兆帕，高強鋼特別是熱成形鋼的強度不斷突破。然而，材料的強度等級越高，零件在加工過程中的潛在氫脆及延遲開裂的風(fēng)險越高，這也成為汽車制造行業(yè)的一大難點。那么，強度等級最高達到2000兆帕的鋁硅鍍層熱成形鋼Usibor?不怕開裂的秘訣又是什么呢？

 車身設(shè)計首選之材

鋁硅鍍層熱成形鋼Usibor?自面世以來便受到汽車設(shè)計師的推崇，成為車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的首選。新一代鋁硅鍍層熱成形鋼Usibor?2000強度高達2000兆帕，尤其適用于車身的防侵入零件；與之配套激光拼焊使用的熱成形鋼Ductibor?1000極具延展性，且抗拉強度達到1000兆帕以上，可在高強度和高韌性之間達到完美的平衡，適用于發(fā)生碰撞時需要吸能的部件。

通過Usibor?2000的超高強度來設(shè)計更強更輕的零件，汽車設(shè)計師可去除常規(guī)設(shè)計中的某些加強件，從而減少零件總數(shù)；通過Ductibor?1000來設(shè)計“軟區(qū)”使得車輛在碰撞性能中的表現(xiàn)更為出色；通過激光拼焊技術(shù)，可將不同牌號、不同厚度的Usibor?和Ductibor?結(jié)合起來設(shè)計成特定的強度和韌性要求，讓車身關(guān)鍵部位在實現(xiàn)更安全碰撞性能的同時達到減重的效果。另外，通過熱成形加工工藝，Usibor?2000和Ductibor?1000很容易被加工成具有高度復(fù)雜的幾何形狀，且沖壓出的零件具有更出色的精度。憑借這樣豐富的設(shè)計自由度，汽車設(shè)計師可以進行更具創(chuàng)意、更安全、更輕量化車身結(jié)構(gòu)設(shè)計。

一項關(guān)于中型轎車白車身的研究表明，將Usibor?2000和Ductibor?1000用于被動安全結(jié)構(gòu)件可大幅降低白車身重量。與采用強度1000兆帕的標(biāo)準(zhǔn)先進高強鋼的基準(zhǔn)白車身相比，可在維持同等碰撞性能的基礎(chǔ)上減重30%，與大量使用第一代熱成形鋼Usibor?1500和Ductibor?500的白車身相比減重10%。

 配套精準(zhǔn)的熱成形工藝

Usibor?2000和Ductibor?1000適用于直接熱成形工藝，這種工藝生產(chǎn)過程簡單、成本效益高，生產(chǎn)出來的零件強度高、成型精度好，無回彈。通過安賽樂米塔爾專利加熱工藝窗口加工，可有效降低熱成形鋼的氫致延遲斷裂敏感性，同時焊接性和耐腐蝕性也得到提升，使沖壓時實現(xiàn)靈活、高效、經(jīng)濟生產(chǎn)成為可能。

目前，Usibor?2000和Ductibor?1000已在多款車型上實現(xiàn)本土化應(yīng)用，合規(guī)使用鋁硅鍍層熱成形鋼和熱成形技術(shù)可以帶來高性能的產(chǎn)品，提升整車品質(zhì)。針對沖壓時最為關(guān)心的鋁硅鍍層熱成形鋼的特性及沖壓性能等熱成形工藝問題，我們邀請了安賽樂米塔爾和VAMA的技術(shù)專家來為大家進行解答。

Q1：熱成形材料在沖壓成型過程中容易出現(xiàn)哪些問題？

要實現(xiàn)熱成形材料在零部件上的批量生產(chǎn)并最終得到滿足主機廠技術(shù)規(guī)范要求的各項性能，沖壓時必須根據(jù)零件的實際情況制定相應(yīng)的熱成形工藝窗口。如果加熱工藝窗口不當(dāng)，比如加熱的時間過長或過短，溫度過高或過低，都將引起生產(chǎn)出來的零件后續(xù)無法滿足主機廠對于機械性能、焊接性能、涂裝性能等一系列要求。更進一步來說，如果工藝窗口不適當(dāng)，還將帶來氫脆、延遲開裂等風(fēng)險。

Q2：針對氫脆和延遲開裂的問題，發(fā)生的原因是什么？沖壓過程應(yīng)該注意些什么？

氫脆的發(fā)生需要特定的條件即材料自身超高強度、游離態(tài)氫含量和內(nèi)外應(yīng)力。由于鋁硅鍍層熱成形鋼板在加熱過程中，加熱爐空氣中的水份受熱分解所形成的游離態(tài)氫原子會滲透到鋼材基板中同時被鋁硅涂層束縛，從而加劇材料的氫脆風(fēng)險；其次，熱成形鋼在沖壓之后零件本身具備非常高的強度和一定的內(nèi)應(yīng)力，從而使得氫脆的系統(tǒng)性風(fēng)險進一步提高。

另外，我們說到材料的強度越高，氫脆的風(fēng)險性也隨之增加。在對熱成形鋼尤其是第二代熱成形鋼Usibor?2000進行沖壓的時候，為了有效降低氫脆的系統(tǒng)性風(fēng)險，我們建議客戶嚴(yán)格按照安賽樂米塔爾規(guī)定的工藝窗口進行加熱，并對爐內(nèi)的露點進行監(jiān)控。根據(jù)安賽樂米塔爾的經(jīng)驗，爐內(nèi)的露點一般要控制在-5℃以下。安賽樂米塔爾和VAMA大量的實驗數(shù)據(jù)證明，由此條件下生產(chǎn)的Usibor?2000零件其氫脆風(fēng)險可以有效控制在非常低的水平。

Q3：鋁硅鍍層在熱沖壓及后續(xù)加工工序中有什么作用？

與其它熱成形硼鋼尤其是裸板相比較，鋁硅鍍層熱成形鋼非常適合高溫加熱沖壓工藝，零件的抗腐蝕性能能有一個質(zhì)的提升。另外，鋁硅鍍層熱成形鋼相對于裸板而言熱成形工藝更加便捷，在加熱爐中無需加入任何保護氣體，熱成形后的零件表面不會形成氧化皮和脫碳，后續(xù)也省去了拋丸處理工序，零件的機械性能和最終尺寸也能得到有效保障。

Q4：針對復(fù)雜熱成形零件沖壓后的回彈問題，安賽樂米塔爾在沖壓成型工藝設(shè)計上有什么獨門訣竅？

相較于冷成型高強鋼而言，熱成形零件的回彈問題已經(jīng)能夠得到有效解決。針對特別復(fù)雜的熱成形零件，可以通過分析成型性能和回彈量來做好回彈補償設(shè)計，安賽樂米塔爾中國EVI團隊可以提供專業(yè)、定制化的回彈補償解決方案來幫助客戶在開模階段攻克這一難題。

Q5：在熱成形加工過程中，有哪些方法可以更好的實現(xiàn)Usibor?2000的設(shè)計性能？

在Usibor?2000進行產(chǎn)品開發(fā)時，我們的設(shè)計思路就是它能夠完全與第一代鋁硅鍍層熱成形鋼Usibor?1500的熱成形生產(chǎn)線相兼容，沖壓時無需進行額外的產(chǎn)線升級和調(diào)整壓機噸位。

在熱成形加工工藝中需要注意以下三點：首先，要對加熱爐內(nèi)的露點進行監(jiān)控；第二，采用模具冷卻，而不能直接水冷；第三，零件切割必須用激光切割的方式，而不能采用機械切割。

Q6：在傳統(tǒng)的認知中，強度與韌性往往成反比，強度級別高達2000兆帕的Usibor?2000是如何實現(xiàn)兩者兼顧的？

安賽樂米塔爾在進行Usibor?2000化學(xué)成分和超微晶組織開發(fā)設(shè)計時就已經(jīng)充分考慮到這個矛盾點，因而在設(shè)計時使用了特定的技術(shù)訣竅，并充分利用了主機廠的油漆烘烤工藝過程，用以保證Usibor?2000強度和韌性的平衡。

即使Usibor?2000在強度上相對于第一代鋼種Usibor?1500有大幅提升，但是通過機械性能分析，Usibor?1500的冷彎角度大于50°，而Usibor?2000則大于45°，在韌性方面并沒有明顯的損失。

Q7：先進高強鋼應(yīng)用在白車身上已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，Usibor?2000在白車身的應(yīng)用中有哪些不可替代性呢？

熱成形材料Usibor?2000能夠在主機廠大規(guī)模的使用有其必然性：在目前汽車熱成形用鋼品類中，Usibor?2000的強度級別最高，這意味著它能帶來無與倫比的輕量化效果。當(dāng)前市場上能夠大批量商業(yè)化生產(chǎn)并得到絕大部分客戶認可的材料也只有安賽樂米塔爾和VAMA的Usibor?2000。

針對熱成形鋼，安賽樂米塔爾積累了30多年的技術(shù)經(jīng)驗，可以給使用Usibor?系列產(chǎn)品的客戶提供全方位的技術(shù)支持，并協(xié)助解決加工工藝中出現(xiàn)的疑難問題。

安賽樂米塔爾和VAMA也將持續(xù)對新一代熱成形鋼的基層和鍍層進行研發(fā)，以進一步發(fā)掘熱成形鋼輕量化潛能，同時提升安全碰撞性能、防銹蝕性能和工藝效率，為車身設(shè)計優(yōu)化創(chuàng)造更大的空間。

返回第一電動網(wǎng)首頁 >