目前諸多的汽車工業(yè)發(fā)達國家致力于減輕汽車用鋼鐵材料的重量,以期達到汽車輕量化目的。由于性能不斷改進以及新制造技術(shù)和加工工藝開發(fā),至少在今后一段時間內(nèi)鋼材仍然是大批量生產(chǎn)汽車車身主要材料。作為車身主要部分,近年來鋼材品質(zhì)和性能大大提高,預(yù)計到2017年新型鋼材的使用將超過80%。當(dāng)前車身用新型鋼板主要有:冷軋鋼板、高強度鋼板、表面處理鋼板、高強度拼焊鋼板、夾層鋼板、耐磨板等。
冷軋鋼板:表面質(zhì)量好,多用于車身沖壓件。冷軋鋼板厚度在0.15—3.2mm之間,汽車車身多采用0.6—0.8mm的薄鋼板。這種薄板尺寸精度非常高,表面光滑具有良好的力學(xué)性能、加工性能、成形性能和焊接性能。主要用于車身側(cè)圍板、頂蓋、發(fā)動機罩、翼子板、行李箱蓋、車門板和儀表板等覆蓋件。
高強度鋼板:拉伸強度在350MPa以上。主要包括含磷高強度鋼板、微合金高強度鋼板、雙相鋼板及烘烤硬化鋼板等。一般用于需高強度、高抗碰撞吸收能且成形要求也較嚴格的汽車零件。應(yīng)用于車輪、保險杠、懸掛系統(tǒng)及其加強件、車門防撞桿、保險杠和B立柱等零件。
表面處理鋼板:防止腐蝕提高車身材料的抗高溫抗氧化能力。表面處理鋼板常見的有鍍鋅鋼板、鍍鋁鋼板、鍍鉛錫合金鋼板和復(fù)層鋼板。目前車身底盤零件采用的表面處理鋼板主要是鍍鋅鋼板。采用鍍鋅鋼板的車身有底板、門檻、發(fā)動機罩內(nèi)板等。
高強度拼焊鋼板:在沖壓前 按車型設(shè)計將不同厚度和不同性能的鋼板裁剪后拼焊起來的一種鋼板。拼焊鋼板部件能夠進行優(yōu)質(zhì)組裝,能減輕車身質(zhì)量,提高機械強度,實現(xiàn)抗扭剛性、抗沖撞性與提高材料收縮率和降低生產(chǎn)成本的最佳組合。主要應(yīng)用于車身側(cè)圍等沖壓成形件。
夾層鋼板:分鋼夾層板和鋁夾層板兩種。共同特點是質(zhì)量小、吸收噪聲,可提高強度和剛度。采用這種鋼板制造將使零件自身質(zhì)量減輕25%—30%。隨著成形工藝發(fā)展,超輕超薄高強度鋼板應(yīng)用正在向汽車附件(如車門、發(fā)動機罩、尾箱蓋板等)延伸。
耐磨板:具有良好耐磨性和韌性,比普通鋼制得更加壁薄和小型化。開始時多為汽車外部裝飾材料,隨著輕量化技術(shù)發(fā)展,擴大了其在汽車上的應(yīng)用范圍。
在上個世紀的最后30年,汽車工業(yè)在高強度鋼板等方面,為實現(xiàn)汽車輕量化已取得了顯著的成績。汽車用鋼逐步向高強度化方向發(fā)展,當(dāng)鋼板厚度分別減少0.05mm、0.10mm、0.15mm時,車身減重分別為6%、12%和18%??梢姡黾愉摪鍙姸仁菧p少鋼板厚度減輕車重的重要途徑。此外,高強度鋼車身骨架結(jié)構(gòu),在保證車身強度和剛度的同時,可以實現(xiàn)減輕重量目的。
目前,日、美、歐轎車采用的車身結(jié)構(gòu),主要有獨立式鋼質(zhì)車身、組合式鋼質(zhì)車身、鋼質(zhì)立體框架和鋁質(zhì)立體框架等幾種型式,車身骨架件多用鋼板沖壓而成。各大汽車生產(chǎn)廠商都致力于車身骨架結(jié)構(gòu)改造。日本三菱公司帕杰羅(SPORT)為該公司最新SUV型車設(shè)計了全新車身結(jié)構(gòu),車身70%構(gòu)件由高強度鋼板制成,邊梁厚度比吉普系列其它車型增加了20%,因此整車扭轉(zhuǎn)剛度甚至比大切諾基還要高45%,車身承載能力達2噸以上。韓國現(xiàn)代公司SONATA車身結(jié)構(gòu)也用高強度鋼板,橫梁和立柱全部使用800MPa高強度鋼。奔馳公司在SLK車身骨架中大量使用高強度鋼使扭轉(zhuǎn)剛度增加70%,安全性大大提高的同時也減少了車身重量。福特的Windstar車身骨架中60%為高強度鋼。TOYOTA最新車型Vitz車身結(jié)構(gòu)中高強度鋼占了48%,比該公司生產(chǎn)的Starlet車減重17kg。美洲豹X-Type2.5在車身結(jié)構(gòu)上采用了整片式車艙結(jié)構(gòu)(MonocogueBody),實現(xiàn)輕量化。