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          汽車“減脂增肌”,鋼材如何站穩C位?


            面對國家對汽車油耗政策的步步收緊,如何在已有技術水平上,進一步節能降耗成了廣大車企亟待解決的難題。目前來看,輕量化是一種行之有效的方法。據權威機構對2016年所有在產車型的工況油耗與裝備質量的關系進行分析,發現當汽車每減重100kg,油耗實際值會下降0.4L/100km,可謂降耗效果顯著。

            因此,近兩年很多車企都在想方設法對整車減重,以應對汽車油耗壓力,譬如優化汽車結構設計,提升制造工藝。而在這兩種路徑之外,一種更為新潮的做法是應用輕量化替代材料,例如鋁合金、鎂合金、碳纖維、以塑代鋼等。作為車身結構件的首選材料,鋼材在此過程中也迎來了新一輪技術革命,通過在過去普通鋼材的基礎上進一步提升性能,朝著先進高強度鋼方向發展,變得比過去更薄、更輕、更安全。那么,在汽車輕量化大潮下,高強鋼究竟有多大的發展空間?未來在汽車上,鋼材還將擁有怎樣的應用前景? 針對這些問題,在日前于上海舉辦的2018中國汽車輕量化產業高峰論壇上,蓋世汽車記者獨家專訪了華菱安賽樂米塔爾汽車板有限公司(VAMA)首席市場營銷官澤爾根先生。

            高強鋼是車企值得發力的重點

            澤爾根認為,與其他汽車材料相比,高強鋼是目前實現汽車輕量化最經濟可行的材料。在汽車上使用高強鋼,不僅可以很好地減重,而且還有助于提升碰撞安全性。因此,在未來五年甚至更長的時間內,高強鋼作為汽車最主要的原材料,仍應是汽車產業鏈值得發力的重點。

            一個極具說服力的點是減重成本,高強度鋼材由于具有更高的屈服強度和抗拉強度,能有效減小構件尺寸和結構重量,從而節約車身鋼材用量,降低鋼結構的加工制作、運輸及安裝成本。從這一點上來講,盡管高強鋼的單價比普通強度鋼材高,但從單位成本來講依然比使用普通鋼材便宜。并且使用高強鋼作為車身材料實現車身減重的同時,還能有效降低油耗和排放,讓汽車擁有更好的燃油經濟性。

            相較于其他輕量化車身材料,高強鋼的減重成本優勢也很明顯。曾有研究數據表明,同樣減重1kg,高強度鋼所需的成本大幅低于鋁合金、鎂合金、碳纖維等輕量化替代材料。故上述新型復合材料雖然相較于高強度鋼質量更輕,但目前鋼材在汽車材料領域依舊占據主導地位,廣泛用于汽車白車身、底盤橫梁加強板、懸架支架、發動機支架等部位。

            “而在未來相當長的時間內,鋼材仍將是汽車最主要的原材料,且隨著車企輕量化發展需求日益迫切,必將對高強鋼產品提出更高的要求,特別對于新能源汽車,高強鋼更是大有可為。”

            高強度鋼在新能源汽車中的應用

            隨著國內外對汽車燃油排放值標準的不斷提高,在傳統汽車節能減排方面,車企對于輕量化無疑有著強烈的需求,然而就新能源汽車而言,這一需求其實更為迫切。因為在新能源汽車時代,車身及電池的輕量化不僅能夠有效提升新能源汽車續航里程,還可以提高能量利用率,而這正是目前新能源汽車亟待提升的地方。

            以特斯拉Model S為例,據了解該車型僅電池重量就有近500公斤,約占整車重量的1/4,言外之意即Model S除了載人,每天還得背著沉甸甸的電池穿街過巷,如此一來必然讓續航里程大打折扣。“更重要的是,新能源汽車由于使用了更大重量的電池代替原來的內燃機,使得車身重量以及平衡性隨之發生改變,由此在抗撞管理方面也給新能源汽車帶來了新的挑戰。”澤爾根進一步補充道。

            因此,如何為新能源汽車“減負”也是廣大車企迫切需要解決的問題。在澤爾根看來,高強鋼和超高強鋼恰恰可以滿足新能源汽車的這些需求。特別在電池以及電池盒方面,先進高強鋼可以給予新能源汽車更強的安全和抗撞防護,同時實現整車輕量化。

            “在這個領域,安賽樂米塔爾全球研發部門和VAMA一直在針對中國市場開發電動車專用S-in-motion?解決方案,并已經開發出大量通用鋼鐵白車身解決方案(安賽樂米塔爾S-in-motion?),包括C級白車身、插電式混合動力電動汽車白車身、開閉件、底盤零件和汽車座椅等等,助力車企減重。”

            譬如VAMA最新的S-in-Motion?插電式混合動力電動汽車白車身,通過將先進高強鋼和熱成形鋼的比例從35%增加到57%——包括31%的熱沖壓零部件和16個激光拼焊部件的沖壓件,最終讓白車身的重量降低到259kg,與基準白車身的309kg相比,實現了50kg的減重,而成本幾乎無增加。

            輕量化雖好安全必須同時兼顧

            毋庸置疑,鋼鐵的強度很大程度上決定了汽車車身結構性能,尤其是安全性,因此很多車企都將先進高強度鋼、超高強度鋼鐵作為達到安全標準的首選材料。基于這一市場需求,VAMA也開展了很多先進高強鋼、超高強鋼方面的研發,通過聯合下游汽車用鋼先進技術服務中心GONVVAMA,使用激光拼焊技術整合汽車安全部件,為車身輕量化提供更優化的解決方案,在實現車身減重的同時提升車輛安全性能。

            目前,VAMA最新的突破是即將于年底進入供樣測試階段的第二代帶鋁硅涂層的熱成形鋼產品Ductibor?1000和將在年底進入量產的Usibor?2000,相比現有熱成形白車身方案,這兩種技術方案可進一步減重10%~20%,并具備優良的延展性、吸能性和屈服強度。值得一提的是Usibor? 2000, 強度最高可達2000兆帕,該產品很快將進入中國市場。

            而在高強鋼、超高強鋼產品方面,VAMA還供應雙相鋼DP980、DP1180HY和復相鋼CP1000。其中CP1000作為一種汽車用先進高強度復相鋼,材料的抗拉強度可到達1000MPa以上,常用于防撞梁、座椅導軌等安全件或結構件,目前該產品已具備批量穩定供貨能力。

            澤爾根透露VAMA在中國市場不僅可以向客戶供應具有安賽樂米塔爾專利的熱沖壓成形鋼系列產品,包括高端汽車用鋼產品Usibor?1500和Ductibor?500等,得益于安賽樂米塔爾的技術支持,VAMA還可以為主機廠量身定制滿足車企對于碰撞吸能要求的車身方案,并提供從全系列車身用鋼原材料到激光拼焊的先進技術服務,一方面迎合客戶的整車輕量化需求,另一方面提升熱成形鋼的強度,進而提升車輛的安全性能。

            “例如已在本田謳歌、克萊斯勒等車型上成功使用并達到量產的一體成形門環技術,通過運用GONVVAMA激光拼焊和熱成形技術,可以一次成型,用一個零件替代多個零件,實現門環的減重幅度相對基準比對數據達到20%。”更重要的是,澤爾根指出通過引入供應商先期介入服務(EVI)機制,VAMA在早期就可以參與到車企的整車設計環節中,幫助車企縮短研發時間、降低白車身重量和成本,進而提高產品市場競爭力。

            談及未來,澤爾根表示VAMA將進一步依托自身優勢,積極應對汽車電動化、智能化所帶來的新挑戰,研發更多的先進高強鋼解決方案,滿足汽車產業的節能降耗需求。除此之外,VAMA還將優化本地化供應鏈網絡,以高效響應客戶需要。目前,VAMA在中國主要汽車產業集群如常熟、沈陽、重慶、婁底等地,均建立了先進的技術解決方案中心,通過提供全系列鋼種供應和激光拼焊板坯技術,為中國市場供應終端的鋼材解決方案。下一階段,VAMA會繼續強化本地化服務,加強與本地汽車制造商的合作,從而更好地滿足中國對輕質、高強度汽車鋼日益增長的需求。


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