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汽車用高強鋼發展趨勢

2019-11-04234人次瀏覽
??如今的車身用鋼已由過去的普通軟鋼變為高強鋼。據不完全統計,目前多數車企在車身板材中高強鋼的應用比例在35%左右,而超高強鋼已超5%。?

??直至2019年3月,中國乘用車市場已從過去長時間的大幅增長之后出現了增速放緩的狀態。?

??2018年中國乘用車全年銷量為2250萬輛,累計銷量同比下降6.3%。而從2019年第一季度對比來看,銷量跌幅達到兩位數。其主要原因在于經濟下行、油價上漲以及各種貿易摩擦因素影響,導致市場活躍度低迷,即眾人口中的“寒冬”已出現。?

??那么如何在市場低迷的情況下給予一定的激勵空間,其實與汽車用高強鋼的發展有著密不可分的聯系。?

??眾所周知,目前階段中國乘用車車身采用以鋼材鋁材為主,兼有鎂合金碳纖維的材料選擇路線。?

??如今的車身用鋼已由過去的普通軟鋼變為高強鋼。據不完全統計,目前多數車企在車身板材中高強鋼的應用比例在35%左右,而超高強鋼已超5%。?

??隨著法律法規的不斷更新完善以及日益嚴苛的市場競爭環境,各個車企以及次級供應商對乘用車的輕量化設計、安全性與成本控制都面臨著非常大的挑戰。在此過程中,國內外各大鋼鐵公司也在逐步完善以及更新產品來應對將來的市場環境。?

??在此我們不妨普及一下關于超高強鋼的定義范圍:?

??? 汽車用超高強鋼主要有馬氏體鋼、模壓淬火鋼、復相鋼、雙相鋼、高強度低合金鋼以及鐵素體-貝氏體鋼等產品?

??? 強度可由780MPa至最高1700MPa和2000MPa?

??? 可用于制造整車的保險杠、門梁、車身結構件、底盤件、懸掛系統零件、座椅以及新能源汽車中的各種防護結構。?

??就先進高強度鋼而言,其可以通過提高強度降低厚度來提高汽車碰撞時的吸能效果以及達到輕量化的目的。?

??如今各大整車廠以及零部件供應商將成本控制作為了最為重要的指標之一,在面對車市寒冬的這一階段中,鋼材無疑是從設計至整車量產過程中進行整體成本控制的最優方案。?

??在此我們可以引入“使用價值”的概念。使用價值可以用于解釋在生產過程中采用正確的材料所帶來的好處,在汽車行業中,采購材料操作復雜,有許多重要的因素需要考慮。?

??例如,材料本身成本,加工工藝成本,時間節拍成本,材料利用率以及制造環境管理成本。除原材料價格外,一輛汽車上的應用所造成的最終單位成本取決于生產。?

??生產率由許多因素決定,其中包括運行時間、故障率和停機時間等等,不一而足。但從全方位來看,我們需要考慮到初始設置或后處理操作的時間,以及能耗和潛在浪費。?

??不論是對次級供應商還是對汽車公司,所有這些因素決定了汽車上的一項應用的最終成本,進而決定其盈利能力。?

??當每公斤原材料的價格轉化為制造零件所需的單位成本時,材料的選用在其間發揮了至關重要的作用。只有選擇一種生產能耗低的材料,才可以幫助企業提高盈利能力。?

??從上述幾個成本指標中不難得出,鋼材在整體成本控制方面的優勢相比其他材料要高得多。所以縱觀將來的車身用材料發展,冷成型先進高強度鋼仍然有著很大的降本潛力。?

??聊完了成本,就不得不提輕量化。?

??輕量化主旨是為了讓乘用車達到節能減排的目的,減少能源的浪費。同時,我國也在大力推廣新能源汽車的發展,如何將車重減輕從而增加行駛里程也成了一個重要的課題。?

??在輕量化材料使用角度,市場一直對于鋼鐵有著一定的誤解,認為鋼材在輕量化上不比鋁鎂來得效果好。其實,先進高強鋼也是考慮輕量化的可選材料之一。?

??從材料密度上看,鋼材的確比其他材料要來得重一些,但是先進高強鋼可以通過減薄與結構設計減少耗材,從而減少使用體積達到減重。?

??從成本角度,雖然先進高強鋼比普通軟鋼要昂貴一些,但是同樣配合減薄后的耗材量,也可以達到控制甚至降本的可能。?

??同時鋼材有著其他材料無可比擬的強度特性,可以通過使用最少的材料達到最終目的。?

??其中最典型的案例,我們可以從特斯拉的用材趨勢中看到從其原本的全鋁車身到如今Model 3的鋼鋁混合車身的變革。?

??當然,我們可以看到汽車鋼材的應用發展也到了更新換代的階段,各大鋼廠目前都已開發及規模性生產第三代高強鋼來對應日益增長的強度、成型性和可用性的需求。?

??如今的第三代高強鋼旨在定義強度不變的情況下增加其延伸率,使產品有更好的成型性能。當部件成型復雜且極具挑戰性時,兼具強度和良好成型性的第三代鋼的優勢不言而喻。?

??第一代鋼適用于廣泛的領域,在未來汽車設計上依舊發揮著重要的作用,但無疑受制于成型性不足。?

??第二代鋼因合金含量高、生產成本高,所以可用性較差。?

??第三代鋼可以解決許多問題,因為它們與現有產品的強度旗鼓相當,而其優異的成型性在白車身上的應用可以滿足安全和結構要求。?

??北歐知名鋼廠瑞典鋼鐵(SSAB)也在此推出了Docol DH(VDA標準下第三代高強鋼)以及Docol HE(熱軋高擴孔性高強度鋼)可供客戶使用。?

??最后有一點想要指出的是,車用高強鋼的發展不單單是所謂的高強鋼品種的增加和更新,更在于日益發展的成型方式,比如冷沖壓、輥壓以及熱成型技術。?

??配合鋼材的強度,1000MPa以下可采用冷沖壓;1000MPa以上在有一定量的情況想采用輥壓技術更為經濟高效;在1000MPa復雜形狀的情況下可采用熱成型技術。?

??在將來的發展上,目前冷成型3D輥壓、3D輥彎以及不等厚板(TRB)技術也在逐步發展中,相信將來也會有很大的市場前景。?

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