對汽車用鋼板的介紹

對汽車用鋼板的介紹

對汽車用鋼板的介紹

     就像我們大家都了解的那樣，汽車車身外殼絕大部分是金屬材料，主要用的是鋼板。那現(xiàn)代汽車的鋼板用什么方式防銹？為什么有些轎車聲稱車身防銹蝕年限達10年以上？我們就這個問題，進行一下小小的解釋。
    
     鍍鋅薄鋼板廣泛應(yīng)用在汽車上，這是因為它有良好的抗腐蝕能力。早年人們在試驗中發(fā)現(xiàn)，將鐵和鋅放人鹽水中，二者無任何導(dǎo)線聯(lián)結(jié)時，鐵和鋅都會生銹，鐵生紅銹，鋅生“白銹”；若在二者間用導(dǎo)線聯(lián)結(jié)起來，則鐵不會生銹而鋅生“白銹”，這樣鋅就保護了鐵，這種現(xiàn)象叫犧牲陽極保護。工程師正是將這種現(xiàn)象運用到實際生產(chǎn)中，生產(chǎn)了鍍鋅鋼板。經(jīng)研究，在鍍鋅量350克／平方米（單面）時，鍍鋅鋼板在屋外的壽命（生紅銹），田園地帶約為15一18年，工業(yè)地帶大約3一5年，這比普通鋼板長幾倍甚至十幾倍。
    
     從20世紀70年代開始轎車車身鋼板采用鍍鋅薄鋼板，裝配時鍍鋅面置于汽車內(nèi)側(cè)，提高車身耐蝕性能，非鍍鋅面置于汽車外側(cè)，噴涂油漆。隨著汽車對耐腐蝕性能的要求不斷提高，鍍鋅鋼板不斷增加鍍鋅層重量，還出現(xiàn)了雙層鍍鋅鋼板。但由于增加鍍鋅重量也會使電鍍鋅的電能消耗大幅增加，導(dǎo)致材料成本的上升，因此20世紀70年代末又出現(xiàn)一種采用熱浸鍍鋅工藝生產(chǎn)的鍍鋅鋼板，稱為熱鍍鋅鋼板。這種鍍鋅鋼板用連續(xù)熱鍍鋅工藝：冷軋板（注*）→加熱→冷卻至鍍鋅溫度→鍍鋅→冷卻→矯直。為了滿足汽車對鍍鋅鋼板的各種要求，一些生產(chǎn)廠家在鍍鋅生產(chǎn)線上對鍍鋅鋼板進行擴散退火等特殊處理，以使鋼板表面形成一種“鋅－鐵”合金鍍層，其特點是涂漆后的焊接性和耐腐蝕性比純鋅鍍層板要好。以后還出現(xiàn)了諸如“鋅－鋁－硅”、“鋅－鋁－錸”等合金化熱鍍鋅鋼板，使得熱鍍鋅鋼板的耐腐蝕性成倍提高，與油漆間的結(jié)合性能長期穩(wěn)定。
   
     目前轎車已經(jīng)廣泛使用鍍鋅鋼板，采用的鍍鋅鋼板厚度從0.5至3.0毫米，其中車身復(fù)蓋件多用0.6至0.8毫米的鍍鋅鋼板。德國奧迪轎車的車身部件絕大部分采用鍍鋅鋼板（部分用鋁合金板），美國別克轎車采用的鋼板80%以上是雙面熱鍍鋅鋼板，上海帕薩特車身的外復(fù)蓋件采用電鍍鋅工藝，內(nèi)復(fù)蓋件內(nèi)部采用熱鍍鋅工藝，可以使車身防銹蝕保質(zhì)期長達11年。
   
     材料是影響汽車質(zhì)量的重要因素。在現(xiàn)代汽車中，車身材料占全車材料的很大部分。為了提高汽車行駛的經(jīng)濟性，減輕汽車重量是世界各大車廠的目標，近年來汽車上越來越多使用了鋁或塑料等非鋼鐵材料做車身部件，例如奧迪A2全鋁制車身，日產(chǎn)SUV“奇駿”用塑料做前翼子板，更多的乘用車保險杠用塑料制成。在日益廣泛使用非鋼鐵材料做車身部件的形勢下，高度依賴汽車制造業(yè)的鋼鐵企業(yè)將面臨直接的威脅。因此，研制和發(fā)展輕質(zhì)、高強度的汽車鋼板成為多年來鋼鐵企業(yè)的一個熱點。
     
     目前汽車生產(chǎn)中，使用得最多的是普通低碳鋼板。低碳鋼板具有很好的塑性加工性能，強度和剛度也能滿足汽車車身的要求，同時能滿足車身拼焊的要求，因此在汽車車身上應(yīng)用很廣。為了滿足汽車制造業(yè)追求輕量化的要求，鋼鐵企業(yè)推出高強度汽車鋼材系列鋼板。這種高強度鋼板是在低碳鋼板的基礎(chǔ)上采用強化方法得到的，抗拉強度得到大幅增強。利用高強度特性，可以在厚度減薄的情況下依然保持汽車車身的機械性能要求，從而減輕了汽車重量。例如BH鋼板是在低強度的條件下，經(jīng)過沖壓成形之后，進行烤漆加工熱處理，以提高其抗拉強度。對比之下，以往生產(chǎn)的強度在440MPa的鋼板，在采用這種加工技術(shù)以后強度可增加到500MPa。

     原來用厚度1毫米鋼板做側(cè)面板，用高強度鋼板只需厚度0.8毫米。采用高強度鋼板還可以有效地提高汽車車身的抗沖擊性能，防止在行駛中由于路面的砂石飛濺碰撞產(chǎn)生凹痕，延長了汽車的使用壽命。
   
     車用高強度鋼板應(yīng)具有高強度和延塑性好的特點。目前高強度鋼有BH鋼（烤漆硬化鋼板）、雙相DP鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼（TRIP）、微合金M鋼、高強度無間隙固熔IF鋼等。它們一般用于需高強度、高抗碰撞吸收能、成形要求嚴格的零件，例如輪圈、加強構(gòu)件、保險杠、防撞杠，隨著性能及成型技術(shù)的進步，高強度鋼板被用于汽車的內(nèi)外板件，例如車頂板、車門內(nèi)外板、發(fā)動機艙蓋、行李艙蓋等上。現(xiàn)在許多中高檔轎車都采用高強度鋼板。

     高強度鋼板的發(fā)展與應(yīng)用跟成型、涂裝和焊接等有關(guān)技術(shù)是密切相關(guān)。沖壓成型是汽車制造中最主要的成形方式，車身構(gòu)件、門板、翼子板等等都是通過沖壓成型制造出來，有些構(gòu)件具有相當復(fù)雜的形狀。例如高強度無間隙固熔IF鋼具有極為良好的深沖和拉延能力，用來沖壓制造各種復(fù)雜形狀的汽車沖壓件，它內(nèi)部的鐵素體不存在任何間隙固熔的碳和氮原子，這樣鋼材在冷軋和連續(xù)退火后可獲得低屈強比和高延伸率，也就是說有極高的“韌性”，不會輕易斷裂，能夠承受各種模具的沖壓變形。
    
     高強度鋼板經(jīng)過發(fā)達國家20多年的開發(fā)與生產(chǎn)，大都巳有標準化和常規(guī)生產(chǎn)的系列產(chǎn)品，并廣泛用于許多汽車的構(gòu)件制作中。日本汽車高強度鋼板的平均使用率在1993年為25％，2000年為36％。美國鋼鐵協(xié)會AISI組織世界13家鋼鐵公司研究開發(fā)“超輕車身研究”（ULSAB），于1998年3月在美國密執(zhí)安展出了高強度鋼車身，車身使用的高強度鋼大約為86％，其平均重量比普通鋼結(jié)構(gòu)車身減輕了25％，這對汽車制造廠家很有吸引力。1999年1月，全世界34家大鋼鐵企業(yè)又共同出資啟動了高強度鋼車身的研發(fā)項目ULSAB-AVC，通過使用高質(zhì)量鋼材和新制造技術(shù)，減輕汽車重量，提高經(jīng)濟性，以滿足2004年更為嚴格的碰撞標準和2005年實施的歐洲Ⅳ號排放標準。

     從這里可以看出，發(fā)展車用高強度鋼板巳經(jīng)不是單純車身材料更新的問題，它還涉及到能否令汽車達到新的環(huán)保和安全標準的問題。
    
     近年流行一種“拼焊”技術(shù)，就是將不同厚度和不同性能的鋼板剪裁后拼焊起來的一種鋼板，這種拼焊鋼板可以沖壓加工。采用拼焊鋼板可以按照汽車的不同部位對應(yīng)于不同的板材，更好地發(fā)揮其作用，例如在負荷大的地方采用較厚的高強度鋼板，而在其他部位則使用較薄的高強度鋼板。拼焊鋼板的應(yīng)用，簡化了生產(chǎn)工藝、改善了構(gòu)件性能和減輕了重量。汽車構(gòu)件上采用 “拼焊”的部件常有側(cè)面框架、車門內(nèi)板、車身底板、側(cè)面橫檔、檔風玻璃窗框、中立柱等。因此，對高強度鋼板的焊接也有高要求。
   
     涂裝是汽車制造過程中的重要工序，包括鍍鋅鋼板。目前中高檔轎車白車身一般使用鍍鋅板，鍍鋅板能夠保證汽車車身使用10年不會腐銹。但是鋼廠生產(chǎn)的汽車鋼板在軋制過程中的表面粗糙度和清潔度將直接影響到鍍鋅的鋅層附著力。同時，鋼板的板厚精度控制也將影響現(xiàn)代化汽車生產(chǎn)線的工作準確性，因為現(xiàn)代化的汽車生產(chǎn)線是用機器人點焊，板厚誤差大將導(dǎo)致虛焊。所以，現(xiàn)代化的汽車制造對鋼板的要求是十分嚴格的，例如對寬1.5米長3000米的厚0.8毫米鋼板，厚度公差不能超出20微米。
   
    注：汽車車廂蒙皮板、車門、頂蓋、底板等復(fù)蓋件用薄鋼板均是冷軋板，大梁、橫粱、保險桿等均是熱軋鋼。