在由上海有色网信息科技股份有限公司(SMM)、上海有色金属行业协会、苏州市压铸技术协会主办,广东鸿劲新材料集团股份有限公司冠名,沃尔沃,蔚来特邀支持,上海嘉朗实业有限公司协办的2024SMM汽车供应链大会暨汽车新材料应用高峰论坛-汽车轻量化及底盘系统论坛上,宝山钢铁股份有限公司主任研究员郭运分享了轻盈出行,高强钢承载新可能——宝钢汽车板轻量化解决方案。其首先对宝钢白车身系列进行了阐述,随后其对宝钢汽车板、吉帕钢® X-GPa®开发进展、轻量化先进成形工艺、宝钢新能源车整体解决方案等进行了分享。
宝钢汽车板
宝钢企业发展
宝钢是全球碳钢品种最为齐全的钢铁企业之一、宝钢汽车板生产规模和综合能力处于全球领先水平。
宝钢汽车板产销量
2023年宝钢冷轧、热轧和酸洗汽车板销量超1330万吨。其中,冷轧汽车板销量906.7万吨,全球销量第一。铝硅热成形钢销量达17.3万吨,同比增长11.7%。宝钢从2021年起成为全球最大汽车板供应商。
宝钢汽车板生产规模和综合能力处于全球领先水平
宝钢是全球碳钢品种最为齐全的钢铁企业之一,是世界首家能够同时批量供应三代先进超高强钢的企业。
★ 经验:超过30年汽车板、25年高强钢、20年超高强钢研发、生产、应用技术
★ 品种:热轧、酸洗、冷轧、热镀锌、热镀锌铁、电镀锌、锌铝镁,国内唯一全品种
★ 等级:普冷1700MPa,热镀锌1200MPa,电镀锌980MPa,锌铁1180MPa
★ 能力:世界首家能同时批量生产第一、二、三代先进超高强钢的企业
其还对宝钢汽车板碳中和路径进行了介绍。
吉帕钢® X-GPa®开发进展
过去三十多年,宝钢汽车板实现了与中国汽车工业同步高速发展
产品经历了IF钢、镀锌/外板、先进高强钢三个重要阶段、吉帕钢®系列产品是现阶段的重点开发品种之一。
使用吉帕钢®X-GPa®是实现汽车轻量化的重要途径之一
轻量化、安全性、低成本。
其还介绍了宝钢吉帕钢®产品开发的几个重点方向。
DP钢:车身结构和安全件最常用的材料,应用成熟,综合性能好
组织:铁素体+马氏体;性能:具有良好的强塑性,较好的拉延性能。
DP1310、DP1470典型零件应用
应用:加工方式以辊压为主,可用于门防撞梁、门槛、前后保险杠、电池包边框加强筋等零件。
MS钢:最高强度冷成形吉帕钢®,最高强度达到1700 MPa
组织:马氏体;性能:碳当量较低,延伸率低、超高强度。
MS钢:最高强度冷成形吉帕钢
应用:常结合辊压工艺,用于防撞梁、门槛加强件、座椅横梁等车身加强件和安全件;闭口件建议用到MS1500,MS1700建议开口应用,保证延迟开裂安全;2024年宝钢超高强度矫直产线上线后,可提供高板形要求马氏体钢。
BaoQP®:具有出色的全局成形能力,特别适用于有较高拉延要求的复杂成形零件
组织:铁素体+马氏体+残余奥氏体(10-15%);性能:更高的断裂延伸率、加工硬化能力与成形极限。
BaoQP®:具有出色的全局成形能力,特别适用于有较高拉延要求的复杂成形零件
应用:A/B柱内板、门槛加强板、纵梁加强板、座椅横梁、门防撞梁/杆、座椅系统(管件、边板、侧板)等。
酸洗及酸镀CP钢:厚规格高扩孔型底盘用钢,最高强度已拓展至CP1000
组织:贝氏体基体+微合金析出为主,有少量MA+铁素体;性能:具有优异的扩孔性能和疲劳性能。
酸洗及酸镀CP钢典型应用
应用:适合汽车底盘控制臂、扭力梁等高扩孔、高疲劳等零件;同时也应用于副车架,前后保险杠等。
镀锌吉帕钢®:目前GI、EG镀层的吉帕钢占比偏低,未来将有较大增长空间
应用:980MPa、1180MPa已批量应用,部分更高强度级别热镀锌产品已开发成功。
已制订中长期减碳路线,并开展低碳排放钢铁产品设计和制造技术研究
路径:全废钢+电炉、高炉/转炉+废钢、氢还原铁+电炉、富氢碳循环高炉+CCUS。
轻量化先进成形工艺
►热冲压
与传统冷冲压相比优势
得到超高强度的车身零件(功能提升);减轻车身重量(零件减薄和加强板数量减少);提高车身安全性(特别是侧碰性能)、舒适性;控制回弹,提高零件尺寸精度;改善冲压成形性;零件外形设计简单;降低压机吨位要求。
关键技术一:一体化零件材料;关键技术二:铝硅激光拼焊技术;关键技术三:热成形工艺。
一体化热成形解决方案
一体式热成形双门洞大门环,减少零件7个;超薄规格(0.8mm)、超高强度(2000MPa/2GPa+1500MPa),轻量化>10%;应用宝钢自主知识产权铝硅激光填丝焊技术BaoFWW®。
►热辊弯
高强度管件冷弯的技术难点:
内壁起皱:工艺窗口小:截面高度、弯曲半径。大曲率管件弯曲
外壁开裂: 材料塑性是影响外壁开裂的主要因素;高强度管件弯曲。
管件回弹:材料强度越高,回弹控制难度越大;复杂管件尺寸精度。
常规辊压/冷成形技术只适用于小曲率简单管件,不适用于复杂高强管件。
热辊弯防撞梁解决方案
实现传统矩形、圆形截面梁极限弯曲,可媲美铝合金拉弯成形半径(大曲率、小弯弧);可加工B字形、日字形、目字形等复杂截面,性能均一;可实现变强度管梁制造,软区强度为500-1300MPa,可根据需求自由适配;最高强度可达2000MPa,结合封闭截面优势,可实现极致轻量化。
►热气胀
技术原理:在传统的超塑性成形(SPF)和吹塑成形(HBF)的基础上发展而来。在热态下利用高压气体实现快速胀形。
成形过程:热气胀成形时,先通过感应加热将管材或板材加热到一定温度,使材料的变形能力提高,同时变形抗力显著降低,然后利用高压气体的压力使坯料发生变形。
特点:高温、高压、高速。
技术优势:成形小圆角、复杂截面;成形大截面差零件;成形厚壁管;适用于包括高强钢的所有金属;设备较小(合模力小);效率高。
►先进性制造工艺
最后,其对宝钢新能源车整体解决方案进行了阐述。