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首鋼車身創(chuàng)新材料應(yīng)用解決方案

 sjw0923cn 2019-06-21

隨著汽車銷售市場(chǎng)的低迷,使得今年汽車主機(jī)廠都面臨著同樣的困難和壓力,而這種壓力也正在轉(zhuǎn)移到材料制造商方面。

為了減輕汽車主機(jī)廠的降本壓力,首鋼集團(tuán)從提質(zhì)、增效和降本三大方面進(jìn)行了有針對(duì)性的產(chǎn)品和服務(wù)升級(jí)

首先在提質(zhì)方面,首鋼針對(duì)汽車先進(jìn)高強(qiáng)鋼用量最高的DP鋼進(jìn)行了產(chǎn)品升級(jí)。為什么是DP鋼?主要是因?yàn)樗?strong>低合金、可制造性好、以及優(yōu)良的成形性能。鐵素體和馬氏體的兩相結(jié)構(gòu)使得其成為強(qiáng)度和韌性完美結(jié)合的一種材料。

DH鋼是在DP鋼的兩相結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,多了一個(gè)殘余奧氏體,其在成型方面可以獲得TRIP效應(yīng)。工藝原理方面,DH鋼與DP鋼基本相同,不需要特殊工藝及產(chǎn)線能力保證,對(duì)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(wěn)定性。DH的性能迎合了現(xiàn)在高強(qiáng)鋼向高延伸這個(gè)方向發(fā)展的趨勢(shì),相同強(qiáng)度級(jí)別的DH鋼的成型能力也優(yōu)于DP鋼,斷裂延伸率提高8%左右,硬化指數(shù)n值提高10%。

我們做了一個(gè)仿真測(cè)試,在優(yōu)化前,傳統(tǒng)的DP590出現(xiàn)了明顯的開裂,而使用DH590并未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。DH鋼的特點(diǎn)也主要體現(xiàn)在一些難成型、易開裂以及成形裕度小的零部件的沖壓制造方面。我們通過幾個(gè)案例來(lái)說明DH鋼的實(shí)際應(yīng)用:某門檻加強(qiáng)梁零件,零件整體拉延量較大且存在較多的局部脹型區(qū)域,前期采用DP590設(shè)計(jì),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(yán)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(qū)域拉延量較大,對(duì)材料延伸率要求很高,采用傳統(tǒng)DP780材料,沖壓開裂率很高,用DH780可完美解決。

那么DH鋼可以應(yīng)用在哪些零件上呢,目前,前縱梁(HC700/980DHD+Z/ZF)、發(fā)罩內(nèi)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(yīng)用DH鋼制造的零部件。

目前對(duì)于590MPa和780MPa兩個(gè)級(jí)別的DH鋼,首鋼可以提供連退、GI和GA要求的產(chǎn)品。對(duì)于980MPa級(jí)別DH鋼,也可以提供低屈服和高屈服要求的兩種CR產(chǎn)品。

在提高性能方面,這里介紹一種新一代防腐產(chǎn)品:鋅鋁鎂(ZM)鍍層鋼板,它相比GI與GA,有很多的優(yōu)良性能和特點(diǎn)。鋅鋁鎂(ZM)鍍層鋼板是以各種強(qiáng)度和厚度規(guī)格的冷軋鋼板為基材,在傳統(tǒng)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。鋅鋁鎂鍍層中的鎂(Mg)成分有利于促進(jìn)生成狀態(tài)非常穩(wěn)定,且組織縝密的細(xì)致保護(hù)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(yōu)異的耐蝕性。在切口防腐上,鋼板經(jīng)過加工的切面部位,上部的鍍層發(fā)生腐蝕并逐步覆蓋切面,促進(jìn)狀態(tài)穩(wěn)定的保護(hù)膜的生成。在初期過程中裸露在外的切面部位會(huì)發(fā)生紅銹,但保護(hù)膜在切面形成膜狀覆蓋物后,將發(fā)揮優(yōu)異的耐蝕作用。

我們?cè)跍y(cè)試鋅鋁鎂平面耐腐蝕能力時(shí)發(fā)現(xiàn),使用鋅鋁鎂的第1周,材料表面并無(wú)出現(xiàn)任何腐蝕現(xiàn)象,而GI鍍層與GA鍍層都出現(xiàn)了不同程度的腐蝕現(xiàn)象。測(cè)試2周后的表面腐蝕情況,我們發(fā)現(xiàn)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(cè)試上,我們發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)11天后,GI鍍層和GA鍍層切口出現(xiàn)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(chǎn)品,到目前為止我們也已經(jīng)研究了七八年左右,當(dāng)然這也是一個(gè)不斷完善的過程。就目前而言,我們無(wú)法預(yù)估,未來(lái)鋅鋁鎂是否可以取代GI與GA鍍層產(chǎn)品,而成為在汽車材料鍍層方面的唯一選擇。但是只要我們?cè)谶@方面做出努力,無(wú)論是GI還是GA,我們都可以根據(jù)汽車廠的需要,做出針對(duì)性的研發(fā)方案,從而滿足所需要的技術(shù)要求。

接下來(lái)我想說的是關(guān)于如何做工藝綠色降本。目前,迫于環(huán)保壓力,汽車涂裝產(chǎn)線正在進(jìn)行變革。與傳統(tǒng)涂裝工藝相比,水性免中涂工藝在綠色環(huán)保以及涂料、能源消耗方面占有很大的優(yōu)勢(shì)。

水性免中涂工藝技術(shù)也存在一些其他問題:傳統(tǒng)的3C2B鍍層,正是因?yàn)橹型科岬拇嬖?,使得鋼板本身?strong>鮮映性(DOI: Distinctness of image)增強(qiáng)。而水性免中涂工藝使得漆膜厚度減薄15%以上,而鮮映性值下降10%以上,使得漆膜對(duì)表面的遮蓋力降低,鋼板表面輪廓和前處理質(zhì)量都會(huì)反應(yīng)到漆膜表面。尤其日系車,針對(duì)汽車鋼板的鮮映性是有固定的標(biāo)準(zhǔn)的,它的表面粗糙度在0.5-1.9μm,而針對(duì)高端外板粗糙度其表面要求達(dá)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(duì)鮮映性的要求?

因此我們?cè)阡摪宓臎_壓、前處理、電泳等方面做了一些改進(jìn)。鋼板表面的粗糙度是軋鋼機(jī)軋輥表面粗糙度在鋼板表面的復(fù)制,但是如何保證粗糙度值,都需要做到表面優(yōu)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(fā)滿足適應(yīng)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(guān)鍵是要控制沖壓過程中波紋度的變化。

首鋼集團(tuán)注冊(cè)了“SmooSurf”外板注冊(cè)商標(biāo),此外板沖壓后波紋度≤0.35μm,目前已實(shí)現(xiàn)外板鋼種全覆蓋??梢钥闯?,普通的外板在沖壓(5%)后粗糙度可以達(dá)到1.01μm,波峰數(shù)達(dá)79/cm,波紋度Wsa1-5=0.47μm;而首鋼的超外觀產(chǎn)品沖壓涂裝后外觀粗糙度達(dá)0.93μm,波峰數(shù)大于89/cm,波紋度大約0.26μm左右,這些性能參數(shù)完全可以滿足汽車外板鍍層的標(biāo)準(zhǔn)。目前首鋼“SmooSurf”外板基本覆蓋包含外板所需要的BF鋼、高強(qiáng)IF鋼、鋅鋁鎂外板應(yīng)用等。

出    品:黨群工作部

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