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秦永薰:千兆钢在新能源汽车中的应用

2018-07-19 07:14:18 来源: 盖世汽车网 举报
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(原标题:浦项秦永薰:POSCO千兆钢在新能源汽车轻量化中的应用)

7月12日-13日,“2018中国汽车轻量化产业高峰论坛”在上海隆重举行,论坛以“新技术、新材料、新工艺“为主题,旨在降低汽车自身重量同时提高输出功率、降低噪声、提升操控性和安全性,并对汽车轻量化政策趋势发展、整车轻量化平台化设计方案、关键零部件轻量化技术开发及汽车轻量化多材料应用及成本控制分析等问题展开探讨。

浦项研究专员永薰

浦项研究专员秦永薰介绍了POSCO千兆钢在新能源汽车轻量化中的应用,以下是演讲实录(有部分删减):

我是浦项中国SMC技术营销中心秦永薰博士,现在要向大家说明的是关于“电动车轻量化能做到多少”方面浦项GIGA级钢的应用情况。

我会对浦项GIGA级钢在车身和底盘方面的应用进行说明。

我们在图上可以看到,汽车尾气占到总温室气体排放量的四分之一,因此关于乘用车二氧化碳排放的规定也越来越严格。

对汽车来说安全性是最重要的。图上是美国高速公路安全保险协会做的一个测试,是用1959年的汽车和2009年的汽车进行正面碰撞测试。从图中可以看到2009年的车对比1959年的车,无论在设计方面还是钢材方面都更优秀。

对电动汽车来说,安全也不能成为例外,特别是对于电动汽车来说它搭载了大容量、高电压的电池,所以电池的保护也非常重要。因此需要应用高强钢,既能降低重量,又能提高安全性。浦项为了车辆的轻量化和安全性,现在正在开发更高强度的钢材。如图,横轴是强度,纵轴是延伸率,一般的钢材强度增加延伸率会降低,蓝色的部分是AHSS(尖端高强钢)浦项已经量产,现在的开发方向是研究更高强度、更高延伸率的钢材。

图中用圆点标注的是浦项已经量产的GIGA级钢。可以看到AHSS的部分有DP钢、CP钢、TRIP????? 钢、Mart钢、HPF钢,在X-AHSS领域有TWIP钢,U-AHSS领域有TWIP钢和XF钢。

首先简单说明一下980DP钢。浦项980DP有三种型号,一种是高延伸率型、高屈服强度性、均衡性。高屈服强度型-折弯(HER)和扩孔性能很好;高延伸率型-拉伸性能很好;以及兼具两种特点的平衡型。高屈服强度型适用在对折弯加工性要求比较高的部件,像座椅导轨等;高延伸率型适用在需要拉伸性能的member类部件。

接下来是980/1180CP钢,CP钢(complex phase)里面包含贝氏体和马氏体,可以增加屈服强度。CP钢屈服强度可以达到850以上,焊接性能非常优秀,主要是用在门槛部位。下面的案例是以前使用1.8T EG 590TRIP钢换成1.2T GA 1180CP钢获得了33%的轻量化。1180CP钢在GIGA当中的销量是比较高的。

接下来说明一下980/1180TRIP钢,这个钢和宝钢的980QP钢类似,右下图可以看到,延伸率对比CP钢、DP钢非常高,延伸率高的原因是因为钢铁组织里面含残留的奥氏体-相变为马氏体的时候延伸率会增加。图表上我们可以看到980TRIP钢延伸率可以达到25%左右,1180TRIP钢的延伸率可以达到15%左右。和相应DP钢对比的话,延伸率都提高了30%以上。图上是一个轻量化的适用案例,把1.4T 780DP改成1.2T 980TRIP。

接下来要说明的是在冷成型钢里面的强度最高的Mart钢。浦项的Mart钢和其他公司的钢材对比,整体的平整度更高,这是由成分和工艺的优化带来的。1300/1500Mpa级别的Mart钢屈服强度达到1100以上,延伸率达到6左右。主要的适用范围是保险杠梁, 车门防撞梁, 门槛,加固材料等。氢脆性能方面我们也做了评价,是按GM的规格做的,结果是没有裂纹。

接下来介绍的是高强钢中的热成形钢(HPF),热成形钢原素材的强度达到550Mpa左右,经过成型&热处理后强度可以达到1500Mpa。这个钢种主要是为了“需求高强度但成型性不足”的情况下使用的。1800/2000Mpa级的热成形钢已经开发完成,热成形钢可以用在抗冲撞部件上,右下图是应用热成形钢A柱、B柱事例。

到目前说明的是AHSS(尖端高强钢),接下来要说明的是U-AHSS钢,是图中浅蓝色圆点标注的。以950TWIP和1180TWIP为例,简单说明一下,如右边的图我们可以看到强度是1000Mpa级别的,延伸率可以达到40%。名称TWIP钢(TWinning Induced Plasticity)由来是因为它里面含有双晶(孪晶)。左图是现在适用在菲亚特上的案例。以前是用两种钢材叠加使用的,现在是用一种钢材一体成型,通过使用TWIP钢轻量化可以达到28%,成本可以降低22%。

接下来简单说明一下980XF和1180XF钢。这个钢种的特点是晶相组织很微细、里面含有残留的奥氏体组织。我们可以看到,980XF钢延伸率可以达到28%,1180XF钢延伸率可以达到27%。下图是一个应用案例,原来用590DP钢的模具,直接用980XF钢进行冲压,无任何问题。

应用之前介绍的素材,浦项制作了浦项的电动车概念车身,其中AHSS钢的使用率达到65%,GIGA级钢的使用率达到45.5%,它的参照白车身的基准重量是296公斤,浦项实际做出来的重量是218公斤,达到26.4%的减重效果,浦项的开发目标是达到30%的减重。

这一车身通过了ENCAP的五星评价,和IIHS的GOOD Rating评价。

接下来介绍一下能够在底盘部件中使用的GIGA级钢材,图中右下角红点标注的PHT后热处理钢以及980DP和1.5Mart钢。首先说明一下后热处理钢,这种钢材和热成形钢材类似,但是是成型后进行热处理的。这个是主要的适用部品,1500、1800PHT可以用在CTBA、平衡杆,还可以用在车门的防撞梁上。

我们应用GIGA级钢还制作了底盘部件,PSC-EV指的浦项电动车悬挂概念,我们制作两种类型的悬挂,一种是CTBA型的后悬,另一种是多连杆型的后悬,前悬挂都是麦弗逊型。用CTBA型的可以达到20%的轻量化,用多连杆可以达到17%的轻量化。底盘方面AHSS钢的使用率达到了88%以上。

浦项除了销售钢材之外,还提供钢材的使用解决方案,可以根据客户的生产阶段进行相应的技术支援。概念设计阶段我们可以提供拆解分析、钢种提案、结构提案;具体设计方面可以提供FE模拟、性能分析;生产阶段可以提供样品测试、部件测试,材料认证;量产阶段可以在量产出现问题的时候现场指导、模具有问题可以提供技术支持。

浦项提供钢材的时候一并提供解决方案,可以让客户在实际生产阶段避免发生很多问题。浦项主要提供材料解决方案和应用解决方案,材料方面浦项提供白车身使用的GIGA级钢材,前面说到的DP、CP、TRIP、Mart、HPF、TWIP、XF steels我们都会提供,还有底盘用钢,车身外板用钢我们也提供;应用方面浦项可以提供成形性分析、焊接和接合技术以及涂装和防锈技术。浦项在解决方案方面是材料选择和相应的应用技术都会提供的。如果你们需要高强度钢材或者在应用高强度钢材的时候有什么问题可以联系浦项,谢谢。

主持人:感谢秦先生,大家对POSCO的钢铁有什么样的问题?

提问:请问你最好的钢材的抗拉强度是多少?延伸率是多少?

秦永薰:您问的是热成形还是冷成型。

提问:热成形。

秦永薰:现在量产中的最高强度的是热成形1500Mpa,延伸率达到6%。

主持人:还有其他问题吗?

提问:想请教一个问题,过千兆以后的钢材回弹蛮明显的,你们跟客户的合作,他们分析后一定会做软模趋势验证,需要重新雕刻,也许回弹重新再补偿再雕刻,这样的现象这种做法还常见吗?是经常发生的事情吗?

秦永薰:回答方面我们在和客户一起进行研究,把回弹最小化,因为回弹方面最重要的是模具,模具设计初期我们会提供最佳的解决方案,如果需要的话我们可以从韩国总部那边派专家进行技术指导。

侯杰 本文来源:盖世汽车网 责任编辑:侯杰_NA3556
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