车身结构高强度钢基础知识豪华品牌S店
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售后服务培训
产品信息
车身结构高强度钢板基础知识
BMW 售后服务
除了工作手册外,产品信息中所包含的信息也是BMW 售后服务培训资料的组成部分。
有关技术数据方面的更改/ 补充情况请参见BMW 售后服务的最新相关信息。
信息状态:2005 年11 月
conceptinfo@bmw.de
©2005 BMW 集团
慕尼黑,德国。
未经 BMW AG(慕尼黑)的书面许可不得翻印本手册的任何部分。
VS-12 售后服务培训
产品信息
车身结构高强度钢板基础知识
从低碳深拉延钢板,到高强度钢板、较高强度钢板,直至最高强度钢板
有关本产品信息的说明
所用符号
为了便于理解内容并突出重要信息,在本产品信息中使用了下列符号:
所包含的信息有助于更好地理解所述系统及其功能。
ƒ表示某项说明内容结束。
产品信息的当前状况
由于BMW 对车辆结构和装备不断进行后续研发和改进,因此本产品信息中
的内容与培训所用车辆情况可能会不一致。
本手册发行时仅针对左侧驾驶型车辆。
右侧驾驶型车辆部分操作元件的布置位
置与本产品信息的图示情况不同。
其它信息来源
有关各主题的其它信息请参见:
- 用户手册
- BMW 诊断系统
- 车间系统文件
- SBT BMW 售后服务技术。
目录
车身结构高强度钢板基础知识目的
1 理论和实践1
简介
3 总体概览3
系统概览9 材料科学9
功能
23 高强度钢板材料在 BMW 白车身上的应用23系统组件
59 高强度钢板的加工59腐蚀和防腐蚀69高强度钢板的碰撞特性77服务信息
83 实际应用83
总结
95 我应当记住什么95
测验问题
99 问题目录99问题答案101
目的
车身结构高强度钢板基础知识理论和实践
这本资料的目的是让读者了解有关高强度钢板的基础知识。
如果读者掌握了这些理论基础知识,就更容易消化吸收实际培训中的学习内容。
因此,这本资料提供了高强度钢板的基本知识,这些高强度钢板在 BMW 车身中应用越来越广泛,与以前的低碳钢板相比其加工处理工艺有许多不同之处。
简介
车身结构高强度钢板基础知识总体概览
行驶动力性、被动安全性、舒适性、质量和造型常常是潜在客户购买车辆的决定性因素,因此有助于该款车辆在市场上获得成功。
正确设计白车身对上述车辆特性影响很大。
选择白车身材料时,首先要满足刚度、耐碰撞和抗振动方面的功能要求。
舒适性和被动安全性要求通常情况下需要提高车辆重量,但是这一点与行驶动力性所要求的高刚度低重量有矛盾。
白车身刚度只能由弹性模量、钢板厚度以及部件的几何设计结构来决定,而耐碰撞和抗振动方面的强度要求则可以通过使用高强度材料实现。
但是,使用高强度钢板降低部件壁厚时则可能导致白车身刚度降低。
为了达到总体特性要求,因此要求所设计的车身具有较高的被动安全性、较好的静态和动态刚度值、较低的重心、均衡的车桥负荷分布和较低的重量。
此外还要考虑车身的使用寿命和噪音特性。
白车身功能要求
被动安全性
(碰撞)
使用寿命噪音刚度正面碰撞抗振动性能隔音能力静态尾部碰撞(追尾)腐蚀车身结构隔音动态侧面碰撞隔绝风噪抗扭其它(翻车,AZT)空腔共振抗弯为实现轻型车身结构而采取的不同措施
最低重量,车桥负荷分布
• 被动安全性
• 舒适性
• 运行安全性
轻型结构设计轻型结构制造轻型结构材料
经过优化的套件
最佳力传输路径(定位于功能)
均匀的结构过渡
经过优化的几何形状(轻型造型结构)特制薄板(轧制、焊接)
成型加工技术,IHU 工艺
点焊,
点焊粘接
激光焊接
冲压铆接,冲压铆接粘接
高强度钢板
铝合金,镁合金
复合结构
CFK(碳纤维增强
塑料)
对白车身越来越多的要求可以通过使用高强度
这种钢板正在逐渐取代传统的钢板。
钢板来满足。
1 – 符合 BMW 规范(BMW 集团标准)的板材断裂延伸率和屈服极限
索引说明索引说明
1 特种钢8 IF 钢
2 低碳钢9 微合金钢
3 锰硼合金钢10 磷合金钢
4 烘烤硬化钢11 MS 钢
5 复相钢12 DP 钢
6 TWIP 钢13 铝合金
7 TRIP 钢
车身材料
上图所示为白车身中通常所用的材料以及断裂延伸率和屈服极限。
铝合金材料主要分为硅铝合金(6xxx 合金)和铝镁合金(5xxx 合金)。
5xxx 合金无法通过热处理工艺硬化;相反,
6xxx 在按规定进行热处理时其强度几乎能增
加一倍,在设计部件时可以利用这个特性,但是需要额外使用热处理炉且成本明显提高。
在成形过程中某些应力状态下 5xxx 合金有形成滑移带的趋势,这一点妨碍了其在外部面板部件中使用。
6xxx 合金没有这个缺点。
人们开发了大量各种类型的钢材,通常情况下随着强度的提高这些钢材的断裂延伸率会降低。
特种钢除外;与合金钢 / 非合金钢相比,迄今为止这种材料只在白车身的个别部位中使用。
人们将碳钢分为几类。
第一类是 DC/DX 级深拉延钢板。
第二类是由IF 钢、烘烤硬化钢(BH 钢)、微合金钢和各向同性钢制造的高强度钢板。
第三类是由双相钢、TRIP 钢、上面提到的特种钢和新种类的TWIP 钢制造的现代化较高强度钢板。
第四类是是超高强度钢板,包括 CP 钢、MS 钢和热成形的 MnB 钢。
另一类是带有多相组织结构的钢材。
这类钢材是 DP 钢、TRIP 钢、MS 钢和复相钢(CP 钢)。
钢材可以按以下方式分类:低碳深拉延钢的屈服极限 Rp 0.2 < 180 Mpa。
高强度钢(CHSS High Strength Steel)是指屈服极限为 180 MPa 至 300 Mpa 的钢材。
较高强度钢(Advanced High Strength Steel AHSS)是指屈服极限为 300 MPa 至600 Mpa 的钢材。
最高强度钢(Ultra High Strength Steel UHSS)的屈服极限为 Rp 0.2 大于等于 600 Mpa。
缩写说明
CP 复相钢
DC 由低碳钢制成的冷轧带钢
DP 双相钢
DX 由热镀锌钢板制成的冷轧带钢IS 各向同性钢
IF 无间隙原子钢
MnB 锰硼合金钢
MS 马氏体复相钢
TRIP 相变诱导塑性钢
TWIP 孪晶诱导塑性钢
2 – 白车身中材料的发展过程(材料所占比例 / 最低屈服极限,包括车门、发动机室盖、行李箱盖和附属件)
索引说明索引说明
1 平均最低屈服极限:178 N/mm
2 e 300-340 N/mm2
2 平均最低屈服极限:234 N/mm2 f 380-420 N/mm2
3 平均最低屈服极限:237 N/mm2g 500-680 N/mm2
4 平均最低屈服极限:294 N/mm2h > 900 N/mm2
a 低碳钢i 塑料
b 180 N/mm2k 其它材料
c 200-220 N/mm2l AlMg 铝合金
d 260 N/mm2m AlSi 铝合金
上图所示为过去多年来按最低屈服极限在车身中使用材料的情况。
借助于表示相应最低屈服极限材料占白车身(带有发动机室盖、行李箱盖和附属件)总重百分比的圆形图,以及通过相应颜色表示各部件最低屈服极限的白车身插图,可以看出主要两种发展趋势。
一种是始终使用较高强度钢板,另一种是高强度钢板的重量百分比越来越高。
其结果是显著降低了传统低碳钢的用量。
这种发展趋势必然会在平均最低屈服极限的特征值上反映出来(参见下图)。
从 1997 年至2004 年,这个数值从 178 N/mm 提高到了294 N/mm。
在上图和下图中这个数值仅用于不带发动机室盖、行李箱盖和附属件的白车身,且表示高强度钢板在白车身中的使用情况。
为了最大限度地降低车重,尤其是高级别车辆的重量,铝合金材料和塑料在车门、发动机室盖、行李箱盖和前部侧围板中得到了越来越广泛的使用。
3 – 在最新 BMW 3 系中通过使用高强度钢和多相钢减轻了重量(从 2005 年起)
索引说明索引说明
1 低碳钢 C E46
2 传统高强度钢 D E90
3 多相钢 E 重量减轻
A白车身重量 F 从 2005 年起在 E90 上通过使用高强
度钢和多相钢减轻了重量
B E36
使用高强度钢和多相钢时重量可以减轻多少。
上图所示为老款BMW 3 系白车身重量以及低碳钢(最高 180 N/mm)所占比例和高强度钢所占比例,以及新款 BMW 3 系的计算参数(与上一代车型相比尺寸增大)。
BMW 还根据 2004 款的要求调整了碰撞、使用寿命等功能,因此根据插图中低碳钢和高强度钢的分配比例得出重量为 296 kg。
这意味着重量增加 12 kg。
由于采用了高强度钢(参见插图“白车身中材料的发展过程”)和新引入多相钢材料方案,因此通过有针对性的重量减轻措施使白车身总重达到 267 kg。
所以白车身重量减轻了 29 kg。
系统概览
车身结构高强度钢板基础知识
材料科学
生铁、铸铁、钢材
生铁是指来自高炉且未经过继续处理的铁。
铸铁通过生铁熔化和清洁处理后得到。
钢是一种C(碳)含量低于 2 % 的铁合金。
钢材所使用的分类方式如下:高强度钢的屈服极限从 180 N/mm2开始,可以分为高强度钢、较高强度钢和超高强度钢。
高强度钢类包括 IF 钢(无间隙原子钢)、BH 钢材(烘烤硬化钢)、微合金钢和各向同性钢。
较高强度钢类包括双相钢(DP)、TRIP 钢(相变诱导塑性钢)、特种钢和新种类TWIP 钢(孪晶诱导塑性钢)。
超高强度钢类包括 CP 钢(复相钢)、MS 钢(马氏体复相钢)和 MnB 钢(锰硼合金钢)。
多相硼钢应划为子类,从 DP 钢、TRIP 钢、CP 钢、MS 钢开始,直至硼钢(屈服极限约250 N/mm2)。
1 – 较高强度钢:强度和延伸率
索引说明索引说明
1 铝合金8 MS 钢
2 深拉延钢9 硼钢
3 传统较高强度钢(BH,IF,IS) A 断裂延伸率(%)
4 DP 钢 B 抗拉强度
5 TRIP 钢 C 屈服极限
6 CP 钢 D 多相钢
7 较高强度奥氏体钢(特种钢) E 较高强度钢
钢材名称(至 2005 年为止)
H 300 X D+Z100
H D MS C T X Y I LA P B 热轧较高强度钢
冷轧
较高强度钢
屈服极限的公差下限(N /m m 2)
马氏体复相钢
复相钢
T R I P 钢
双相钢
I F 钢
各向同性钢
微合金钢
磷合金钢
烘烤硬化钢
热镀锌,涂层厚 100-130 g /m 3
钢材概览(至 2005 年为止)
深拉延钢 DX54,DX56(Rp0.2 > 120 N/mm 2
) 烘烤硬化钢 H180B.....H300B 各向同性钢 H220i.....H300i 较高强度 IF 钢 H180Y.....H260Y 微合金钢 H260LA.....H420LA
双相钢 H300X ,H340X ;.....H700X (DOGAL ) TRIP 钢 H380T ,H400T ,H420T 复相钢
D680C (720)
马氏体复相钢 D750MS.....D1050MS
超高强度特种钢 HyTens 800.....HyTens 2000
粗体表示的文本 = 非标准化产品
钢材名称(从 2006 年起)
H 300 X D+Z100
D C MS C T X Y I LA P B 热轧较高强度钢
冷轧较高强度钢
屈服极限的公差下限
(N /m m 2)
马氏体复相钢
复相钢
T R I P 钢
双相钢
I F 钢
各向同性钢
微合金钢
磷合金钢
烘烤硬化钢
热镀锌,涂层厚 100-130 g /m 3
钢材概览(从 2006 年起)
深拉延钢 DX54,DX56(Rp0.2 > 120 N/mm 2
) 烘烤硬化钢 HD180B.....HD300B 各向同性钢 HD220i.....HD300i 较高强度 IF 钢 HD180Y.....HD260Y 微合金钢 HD260LA.....HD420LA
双相钢 HD300X ,HD340X ;.....HD700X (DOGAL ) TRIP 钢 HD380T ,HD400T ,HD420T 复相钢
DC680C.....DC720C
马氏体复相钢 DC750MS.....DC1050MS
超高强度特种钢 HyTens 800.....HyTens 2000
粗体表示的文本 = 非标准化产品
车身板材概览
等级
强度等级 N/mm 2
(最低屈服极限)
主要应用
120
140
180
220
260
300
340
380
400
420
680
900 1200
深拉延钢 X X 复杂部件
无间隙原子钢 X X X 深拉延和拉延部件 各向同性钢 X X X 拉延部件 烘烤硬化钢 X X X X 提高强度 微合金钢 X X X X X 高强度 双相钢 X X X X X X X 高强度且 TRIP X X X 吸收能量 复相钢
X
马氏体复相钢 X 高强度, 硼钢
X
碰撞加强部件
用于汽车工业的多相钢
双相钢(DP 钢) 分类标准例如 H300X
其结构组织主要由低碳铁素体基质相(75-90 %)及内嵌的硬马氏体团(5-20 %)组成。
化学分析(物质含量 %)
焊接条件必须满足材料要求。
喷漆工作:与传统钢板相同。
机械性能:
l 高抗拉强度
l 变形较小时即可获得较高的硬度 l 强度较高时具有较好的变形特性 l 较高的能量吸收能力(碰撞) l 较好的抗弯能力
l 预成形后具有较高的烘烤硬化潜力。
C Si Mn Cr 0.12
0.15
1.4
0.4
应用:DP 钢适用于制造复杂的高强度结构件。
由于具有较高的部件强度和较好的动力学特性,因此这种材料可以用于制造与碰撞相关的部件。
DP 钢通常适用于制造高拉延率的部件,尤其是车身中面积较大的成形部件。
TRIP 钢(残余奥氏体钢,相变诱导塑性钢) 分类标准例如 H400T
其结构组织由铁素体和贝氏体基质(70-85 %)及内嵌的残余奥氏体团(10- 20 %)组成。
残余奥氏体在部件成形期间转化为硬马氏体。
化学分析(物质含量 %): 必须通过相对较高的 C 、Al 和 / 或 Si 含量来实现较好的机械性能,但是这会影响焊接特性。
焊接条件必须满足材料要求。
TRIP 钢与马氏体钢之间的焊接连接性能受到了限制,与 DP 钢以及与 CP 钢的焊接连接可以在有限的条件下进行。
与碰撞相关的 TRIP/TWIP 连接无法采用传统的 TRIP 方案。
目前仅对低碳型号进行处理。
喷漆工作:与传统钢板相同。
机械性能:
l 高抗拉强度
l 变形较大时可获得较高的硬度 l 强度较高时具有非常好的变形特性 l 较高的能量吸收能力(碰撞) l 预成形后具有较高的烘烤硬化潜力。
应用:TRIP 钢适用于成形技术要求及拉延和深拉延要求较高的部件,尤其适用于制造车身中复杂的高强度结构件。
这种材料具有较高的部件强度和较好的动力学特性,因此可以用于制造与碰撞相关的部件;由于这种部件的外形比较复杂,因此无法与其它类型的钢板焊接在一起,或者采用深拉延方法制造时比较困难。
C
Si+Al Mn 0.23
1.8
1.7
复相钢(CP 钢) 分类标准例如 D680C
CP 钢具有复杂的细粒状热轧组织结构,由带有内嵌铁素体团和马氏体团的不同类型贝氏体
组成。
此外还有非常细小的碳化物和亚硝酸盐均匀分布在这种钢材中。
化学分析(物质含量 %):
焊接参数必须满足材料要求。
CP 钢与 MS 钢之间的点焊连接性能受限了限制,与 DP 钢以及与 TRIP 钢的焊接连接可以在有限的条件下进行。
喷漆工作:与传统钢板相同。
机械性能:
l 高抗拉强度
l 可接受的断裂延伸率 l 可冷变形加工
l 有限的变形性能(简单的部件几何形状) l 较高的硬化性能
l 预成形后具有较高的烘烤硬化潜力。
应用:CP 钢特别适用于制造车身中的结构件,例如底盘部件、车身加强件。
0.11
0.7
1.77
0.33
局部马氏体冷轧带钢(PMK ) 分类标准例如 HT800C
局部马氏体钢是马氏体含量相对较高的双相钢。
此外还有非常细小的碳化物和亚硝酸盐均匀分布在这种钢材中。
化学分析(物质含量 %):
焊接参数必须满足材料要求。
喷漆工作:与传统钢板相同。
机械性能:
l 与 DP 钢相比屈服极限比率有所降低 l 可冷变形加工
l 有限的变形性能(简单的部件几何形状) l 预成形后具有较高的烘烤硬化潜力。
应用:PM 钢特别适用于制造车身中的防撞梁、保险杠或车身加强件等。
由于具有较高的部件强度和较好的动力学特性,因此这种材料可以用于制造与碰撞相关的部件。
C Si Mn Cr 0.11
0.6
1.7
0.34
马氏体复相钢(MS 钢) 分类标准例如 D900MS
这种钢材主要由非常细小的粒状组织结构组成。
这种材料几乎全部由马氏体组成,除此之外可能包含少量铁素体成分。
化学分析(物质含量 %):
马氏体锈钢的基本硬度较高,根据焊接方法和焊接条件可以进一步硬化。
无法采用点焊方式与 TRIP 钢或 CP 钢连接,只能在有限条件下与其它多相钢进行焊接。
喷漆工作:与传统钢板相同。
机械性能:
l 抗拉强度非常高
l 变形较小时即可获得较高的硬度 l 冷变形加工能力强
l 有限的变形性能(简单的部件几何形状) l 耐磨
l 预成形后具有较高的烘烤硬化潜力。
应用:车身中的冷成形部件(例如车门防撞梁、保险杠和车身加强件)以及用于有磨损趋势的部件,可以仅通过冷成形方式替代通常需要热 / 冷成形、随后进行调质处理的部件。
0.16
0.4
1.6
0.6
多相钢组织结构
2 - 多相钢组织结构
索引说明索引说明
1 铁素体 3 贝氏体
2 奥氏体 4 马氏体
较高强度烘烤硬化钢
这种材料的特点是热处理时屈服极限可提高
40 N/mm2。
如果对这种钢材进行热处理、成形加工或不成形加工,那么释放出来的碳原子将扩散到其优先选择的析出位置,即产生位移。
因此限制了其移动性并提高了钢材的屈服极限。
这种后续硬化特性的代价是断裂延伸率略微降低,因此对变形能力有不利影响。
这种钢材供货时具有普通深拉延钢板的材料特性。
因此可以降低深拉延时的变形能。
由于具有较好的变形能力,因此也可以用于制造半径较小且拉延深度较大的复杂部件。
在现代车身制造中,提高烘烤硬化钢的屈服极限通过两种方式来实现。
深拉延过程中的冷拉硬化和喷漆过程中产生的碳时效化(温度与时间的比例通常为 180 °C/20 min)。
烘烤硬化钢主要用于仅有微小变形的大面积外面板部件,例如发动机室盖、行李箱盖、车门、车顶和侧围板。
硬化后比普通深拉延钢板高得多的抗弯曲刚度对这些应用情况非常有利。
较高强度 IF 钢(无间隙原子钢)
与普通钢材相比,IF 钢在保持较高强度的同时通常具有出色的成形特性。
为了达到这些特性,在此加入了使混合晶体硬化的合金元素(P,Mn)。
此外还通过真空处理使碳含量降低到0.005 % 以下。
由于采用了真空处理,因此 IF 钢的材料成本明显高于普通钢材和各向同性钢的成本。
各向同性钢
在按照 DIN 1623 标准利用 St 14 号钢的成分进行试验时,通过加入 0.01 – 0.04 % 的钛合金(通常不在薄板板材中使用)以及采用规定的热轧和冷轧工艺参数体现出其特殊的材料特性。
这样,在保持较好的成形能力的同时提高了其屈服极限。
在此达到的数值明显高于其它普通薄板板材的数值。
其原因是,这种新型细粒材料具有准各向同性成形特性。
各向同性的含义是,材料在成形过程中可以向所有方向均匀流动。
这种材料主要用于大面积的车身部件和形状复杂的内部部件。
由于几何形状复杂且壁厚较大以前采用 IF 钢或 St 14 加工的与安全有关
的部件,现在可以利用各向同性钢冲压制造。
在此可以根据不同的目的加工部件:或者通过保证屈服极限为 220、250 或 280 N/mm2
来使重量减轻约 20 %,或者在保持重量不变的情况下进一步提高安全性。
其另一项优点是成形时能量吸收比率较高。
对于由这种材料制成的、厚度为 0.6 mm 的部件来说,其成形所需要的能耗与厚度为 0.7 mm、比该件重 17 % 的普通工件相同。
其关键数据中主要是有利于深拉延的断裂延伸率,因此各向同性钢特别适合用于白车身的碰撞优化或提高刚度方面。
内部高压成形(IHU)
自 90 年代末以来,BMW 开始生产 IHU 部件。
IHU 利用封闭空腔内部压力液体的能量进行
成形加工,同时将辅助材料推移到成形区域内,以便抵消工件壁厚的减小。
这种新型加工方法所需要的压力机必须能从各个侧面进行操纵,且必须能够达到大约数万
kN 的合型力。
此外还必须快速控制和调节压力和成形行程以及高压产生装置,以便压缩液压介质。
利用这种方法可以通过管材或焊接牢固的板材制造带有不同横截面和直线或弯曲形纵轴的复杂空心成型部件。
由于没有焊接凸缘,因此可以降低重量和减小密封工作量。
在车身方面,IHU 用于生产空心车身部件和底盘部件,例如横梁、A 柱、B 柱和车顶框架。
与薄板材料不同,在此未规定管形原材料的表面特性参数,因为到目前为止还未制定针对这种管材的相关要求。
此外,其表面吸附润滑剂的能力也很低。
这种特性有利于成形过程中进行冷焊接。
为了不必在后续工序中加工导线束孔和油漆排出孔,在此需要将孔加工工序融入IHU 工艺过程中。
特制薄板
特制薄板加工是如今汽车工业中广泛使用的设计原理。
“特制薄板”是针对指定应用情况按需冲切割的部件。
为此,成形加工前将不同厚度和材料标号的钢板以滚压电阻缝焊的方式彼此连接在一起(用于车内部件),或者以激光焊接或滚压电阻缝焊的方式将其连接在一起(用于毛刺较少的外部面板部件)。
不同厚度的材料连接时,滚压电阻缝焊的焊缝几何形状表现为钢板两侧错位,其结果是导致制造深拉延工具时费用较高。
为了只使焊缝单侧凸起,可能需要进行轧制(滚压)。
此外也只能利用最多两个彼此重叠的钢板构成直线形焊缝。
将来也可以制造形状较复杂的工件。
镀锌钢板只能利用特殊操作方法进行焊接。
另一个缺点是可能在所谓的滚压缝穴内形成腐蚀性夹杂物。
采用激光焊接时,激光束借助反射镜光学系统以非接触方式发射到待焊接的材料内。
在保持必要的间隙尺寸的情况下(约为较薄钢板厚度的 10 %),可以加工几乎所有几何形状的焊缝。
焊缝宽度约为 1 mm,由于采用对接焊方法,因此仅钢板单侧出现错位。
钢板在厚度、钢号、薄板形状或涂层方面可能不同。
因为在汽车制造行业中使用镀锌钢板的比例越来越高且钢板单侧错位的后续加工成本较低,所以这种先进的激光焊接方法正在逐步取代滚压电阻缝焊。
选择各种钢板时首先考虑的是所要求的部件特性。
因此,部件较大时可以根据较高的局部应力调整钢板厚度或强度特性。
特殊轧制薄板
利用特殊轧制薄板制造的部件具有三个主要优点:
l可以根据应力在每个部位将部件厚度调整到最佳状态,因此可以显著降低部件重量
(轻型结构的潜力最高可达 40 %)
l通过有针对性地连续改变钢板厚度可以优化部件的功能
l钢板厚度连续变化为部件成形提供了更多的可能性。
许多部件需进行防腐保护。
因此带钢进行镀锌处理。
然后矫直并切割到规定尺寸。
最后对薄板进行成形加工。
在这些加工过程中,必须考虑钢板厚度的变化,如果对未退火的薄板进行成形加工,还必须考虑不同的强度。
车身和底盘的许多部件都是采用特殊轧制薄板成形方式制造的,如今已经进行批量生产。
炼钢
人们将生铁继续加工为钢称为“脱碳”。
碳(C)和铁中的其它元素,例如硅、锰、磷(Si,Mn,P)等通过氧化(燃烧)绝大部分从生铁中脱离。
在此主要采用氧气顶吹转炉炼钢法。
利用废料炼钢时也采用西门子-马丁炼钢法(平炉炼钢法)。
钢材生产过程
从顶部向高炉内加入铁矿石(例如四氧化三铁Fe3O4)、烧结球和石灰石以及作为燃料的焦炭和还原剂。
从下部吹入热风,以便使其开始熔化。
这些化学反应将产生 3 种产物:液态生铁、液态炉渣和高炉煤气。
每隔2-3 个小时从高炉中排出生铁和炉渣一次(出铁)。
按此方式生产的生铁中含碳约 4.5-4.7 %,含硅约 0.5 %,含锰为 0.85 %,含硫为 0.04 %。
由于需要消耗氧气,因此这种方法称为还原法。
生铁通过铁水罐(鱼雷罐)运送至脱硫设备处,然后通过吹入碳化钙(CaC2)使硫含量降低到约 0.01 %。
随后在氧气顶吹转炉内加入经过分类的废钢材并使原钢熔化。
因为在此会使不需要的伴生元素燃烧氧化,所以这种方法称为氧化法。
通过浇铸或真空处理可以利用原钢生产碳含量< 0.003 % 的钢材以及在原钢中加入合金元素。
(二次冶炼)。
成品钢可以采用连铸法铸造成板坯,或者铸造成最终成形铸件。
最大尺寸约 300 x 2000 x 17000 mm 的板坯已具有较好的表面质量和均匀的材料特性。
板坯在连续式加热炉内加热并经过多次轧制。
随后将板坯卷成钢板卷,或切割成薄板。
然后对钢板卷进行酸洗处理,以便清除热轧过程中产生的氧化皮。
因为轧制过程中造成带钢冷硬化,所以必须进行再结晶退火处理。
然后分几次进行冷轧制,直至基本上达到最终厚度(冷轧带钢)。
此后再次略微轧制这些带钢(平整,每道压下量通常为 0.4-0.8 %),以便在成形加工时不会出现滑移带(打制出 Rp0.2)。
在这个加工工序中会在钢板上形成纹理(粗糙度)。
这个加工工序仅用于冷扎带钢。