首钢集团高永生——首钢车身创新材料应用解决方案

2019-6-18 15:12 238 0 来自: 汽车材料网
简介
【汽车轻量化在线】由中国汽车材料网主办的“2019(首届)车身新材料新工艺应用解决方案高峰论坛”于5月23—24日在常州成功召开,现场邀请了首钢集团首席技术专家高永生针对首钢车身创新材料应用解决方案做报告分享 ...

【汽车轻量化在线】由中国汽车材料网主办的“2019(首届)车身新材料新工艺应用解决方案高峰论坛”于5月23—24日在常州成功召开,现场邀请了首钢集团首席技术专家高永生针对首钢车身创新材料应用解决方案做报告分享,以下为小编现场报告内容整理(内容未经专家审核)

演讲人:高永生 首席技术专家 首钢集团

演讲主题:首钢车身创新材料应用解决方案

随着汽车销售市场的低迷,使得今年汽车主机厂都面临着同样的压力,而这种压力也正在转移到材料制造商。目前,首钢集团针对车身材料主要考虑三大方面:提质、增效和降本。

首先提质方面。大家都知道,DP钢也是车用先进高强钢的应用比例最高的品种。为什么是DP钢?主要是因为它的低合金、可制造性好、以及优良的成形性能。铁素体和马氏体的两相结构使得其成为强度和韧性完美结合的一种材料。

DH钢在两相结构基础上,多了一个残余奥氏体,其在成型方面可以获得TRIP效应。工艺原理方面,DH钢与DP钢基本相同,不需要特殊工艺及产线能力保证,对冷却速度要求不高,不需要额外加热,可以保证良好的性能稳定性。DH的性能迎合了现在高强钢向高延伸这个方向发展的趋势,相同强度级别的DH钢的成型能力也优于DP钢。

因此我们做了一个仿真测试,在优化前,传统的DP590出现了明显的开裂,而使用DH590并未出现开裂现象。当然DH钢的特点也主要体现在一些难成型的、易出现开裂的大零部件的制造上。我们通过几个案例来说明DH钢的实际应用:某门槛加强梁零件,零件整体拉延量较大且存在较多的局部胀型区域,前期采用DP590设计,但在试模过程中存在造型特征差及起皱问题,增加压边力后起皱消失但开裂严重。后采用DH590,成形效果良好,目前已完全切换为DH590。

此外,某前纵梁类零件,在S型过渡区域拉延量较大,对材料延伸率要求很高,采用传统DP780材料,冲压开裂率很高,用DH780可完美解决。

那么DH钢可以应用在哪些零件上呢,目前,前纵梁(HC700/980DHD+Z/ZF)、发罩内外板(HC330/590DHD+Z/ZF)、门槛梁(HC700/980DHD+Z/ZF)、顶盖横梁(HC440/780DHD+Z/ZF)、门外板(HC330/590DHD +Z/ZF)等都是可以应用DH钢制造的零部件。

对于提高性能方面,这里介绍一种新一代防腐产品:锌铝镁(ZM)镀层钢板,它相比GI与GA,有很多的性能和特点。锌铝镁(ZM)镀层钢板是以各种强度和厚度规格的冷轧钢板为基材,在传统纯锌镀层(GI)中添加一定量的铝和镁,形成锌铝镁镀层(ZM)。镀层中由于形成含有铝和镁的共晶组织,提高了镀层的耐蚀性、耐摩性和加工性等。锌铝镁针对表面防腐的镀层中的镁(Mg)成分有利于促进生成状态非常稳定,且组织缜密的细致保护膜-水锌矿(Zn 5(OH)8 Cl2·H2O)。在镀层表面生成并维持膜状的覆盖层,从而保证优异的耐蚀性。在切口防腐上,钢板经过加工的切面部位,上部的镀层发生腐蚀并逐步覆盖切面,促进状态稳定的保护膜的生成。在初期过程中裸露在外的切面部位会发生红锈,但保护膜在切面形成膜状覆盖物后,将发挥优异的耐蚀作用。

我们在测试锌铝镁平面耐腐蚀能力时发现,使用锌铝镁的第1周,材料表面并无出现任何腐蚀现象,而GI镀层与GA镀层也都出现了不同程度的腐蚀现象。由此我们得出锌铝镁镀层平面耐蚀性能大约是纯锌镀层和合金化镀层的4倍。在切口耐腐蚀能力测试上,我们发现试验11天后,GI镀层和GA镀层切口出现大面积红锈,而ZM镀层切口只有零星红锈。

锌铝镁作为一种新产品,到目前为止我们也已经研究了七八年左右,当然这个过程也是一个不断完善的过程。就目前而言,我们无法预估,未来锌铝镁是否可以取代GI与GA,成为在汽车材料镀层方面的唯一选择。但是只要我们在这方面做出努力,无论是GI还是GA,我们都可以根据汽车厂的需要,做出针对性的研发方案,从而满足所需要的技术要求。

接下来我想说的是关于如何做绿色降本。目前,迫于环保压力,汽车涂装产线正在进行变革。与传统涂装工艺相比,水性免中涂工艺在绿色环保以及涂料、能源消耗方面占有很大的优势。

水性免中涂工艺技术也存在一些其他问题:传统的3C2B镀层,正是因为中涂漆的存在,使得钢板本身的鲜映性(DOI: Distinctness of image)增强,水性免中涂工艺使得漆膜厚度减薄15%以上,鲜映性值下降10%以上,漆膜对表面的遮盖力降低,钢板表面轮廓和前处理质量都会反应到漆膜表面。尤其日系车,针对汽车钢板的鲜映性是有固定的标准的,它的表面粗糙度在0.5-1.9μm,而针对高端性外板粗糙度达0.8-1.5μm。那么我们由此想到,水性免中涂工艺如何才能满足车企针对鲜映性的要求?

因此我们在钢板的冲压、前处理、电泳等方面做了一些改进。钢板表面的粗糙度是轧钢机辊表面粗糙的复制,但是如何保证粗糙度值,都需要做到表面优化。此外,粗糙度在冲压的过程中所起到的传递作用,以及如何开发满足适应车企所需的鲜映性粗糙要求显得十分重要。因此我们研究出控制冲压后波纹度的关键是要控制冲压过程中波纹度的变化。

首钢集团自身注册了“SmooSurf”外板注册商标,此外板冲压后波纹度≤0.35μm,目前已实现外板钢种全覆盖。与IF钢、电池钢、高强钢等相比,冲压成形后的钢板波纹度增大。可以看出,普通的外板在冲压(5%)后粗糙度可以达到1.01μm,波峰数达79/cm,波纹度Wsa1-5=0.47μm;而超外观产品冲压涂装后外观粗糙度达0.93μm,波峰数大于89/cm,波纹度大约0.26μm左右,这些参数完全可以满足镀层的标准。目前首钢基本覆盖外板应用,包含外板所需要的BF钢、高强钢、锌铝镁等,其中有的还在持续开发研究中。

以上就是我今天所报告的内容,谢谢大家。

首钢集团:

我国第一个由中心城市搬迁调整向沿海发展的钢铁企业,并跨地区联合重组水钢公司、贵钢公司、长钢公司、通钢公司、伊钢公司,产业布局拓展到沿海和资源富集地区,钢铁业形成3000万吨以上生产能力,产品结构实现向高端板材为主转变。深入贯彻新发展理念,确立“通过打造全新的资本运营平台,实现钢铁和城市综合服务商两大主导产业并重和协同发展”的战略定位,走好新长征,迈向新时代。

首钢钢铁业瞄准世界一流不断提升“制造+服务”综合竞争力,形成汽车板、电工钢、镀锡板等十大高端产品系列,硅钢产品跻身世界第一梯队。


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