aluminiumplåtsrulle konkurrera med stål
Stål har alltid varit huvudmaterialet i biltillverkning. Men med samhällets till miljöskydd och energisparande röst allt högre, tenderar den nationella bränsleförbrukningspolitiken att skärpas, konsumenter ställer också högre krav på fordonssäkerhet, vilket har tvingat biltillverkare att söka starkare och lättare fordonsbyggmaterial. Användningen av höghållfast stål förväntas nå en topp på nästan 15 procent av fordonsvikten år 2020, enligt en rapport från centrum för fordonsforskning. År 2040 kommer den andelen gradvis att minska till nästan 5 procent, när andra lättviktsmaterial kommer att ha en plats i fordonsmaterialbranschen.
Med mindre än hälften av vikten och bättre korrosionsbeständighet än stålråvaran utgjorde aluminium en gång i tiden ett hot mot bilstål. Men på grund av det relativt höga priset på aluminium och svårigheten i tillverknings- och underhållsprocesser föredrar många biltillverkare att byt ut vanligt stål mot höghållfast kolstål. Därför spelas spelet mellan stål och aluminium ut. Vid fordons- och miljöforumet som nyligen hölls, höll experter inom branschen som wang li, chefsforskare för baosteel research institute, zhu qiang, ordförande professor vid södra universitetet för naturvetenskap och teknik, Chen shuming, professor vid universitetet i Jilin, zhang haitao och så vidare diskuterade "stål- och aluminiumtävlingen" i det runda bordet.
Stål har stor användningspotential och kostnadsfördelar
Med den kontinuerliga utvecklingen av fordonsstål, är bilstål inte för några decennier sedan många människors intryck av lågkolstål, nu tunnas bilstålplåten ut, men stålstyrkan och korrosionsbeständigheten har förbättrats avsevärt. För att möta utmaningen med nya material utvecklar många stålproduktionsföretag aktivt lättvikts- och höghållfast stål som kan konkurrera med aluminiumlegeringar och andra material. Enligt siffrorna behövs bara 212 euro extra kostnad per fordon för höghållfast stål för att uppnå viktminskning och bränsle besparingar på cirka 5 %.
Vad är den nuvarande situationen och tillämpningspotentialen för höghållfast stål i Kinas bilmarknad? Wang Li analyserade detta, sade han att det nuvarande fordonsstål i de kontinuerliga ansträngningarna att minska vikten, "som använde mycket teknik, en av de bidraget är höghållfast stål. Under de senaste 20 åren eller så har det funnits ett iisa-projekt där baosteel har deltagit. Om stålverk fortsätter att använda stål genom att utveckla nya material, vad är potentialen för stål? Genom så många år av utveckling, den sista råd eller teknik till bilfabriken, är en att utveckla en mängd olika avancerade höghållfasta stål är fortfarande på vägen, den andra är att utveckla många avancerad tillverkningsteknik, och samtidigt introducerade begreppet full livscykel. Till exempel, den senaste utvecklingen av en elektrisk konceptbil, kroppsviktsminskning med upp till 40%, med höghållfast stål är hållfastheten högre, mer än 1000 mpa på 40%, endast 5% är mjukt stål, stål genom styrkan av denna potential är fortfarande relativt stor.
"Från försäljningsdata för baosteel stod Kinas egenägda varumärken för 41 % av förbrukningen av höghållfast stål 2017, och mer än 28 miljoner europeiska, japanska, amerikanska och koreanska egenägda bilar såldes. Materialen som tillhandahålls av baosteel är av relativt hög kvalitet, och vår nationella genomsnittsnivå kommer att vara lite lägre än denna nivå. Appliceringsförhållandet för höghållfast stål når i genomsnitt 42-45 % från våra uppgifter förra året, vilket borde vara relativt låg, och 60-70% utomlands. Det här gapet är vår potential."
Konkurrensen mellanaluminiumplåtoch stål, aluminiums enastående fördel är låg densitet och att uppnå kroppsviktsminskning, i linje med proportionenav stål, behovet av att gallra stålplåten. Medan vanliga stålplåtar vanligtvis är mellan 0,7 och 0,75 mm tjocka, är dagens superhållfasta plåtar bara 0,65 mm eller tunnare, och den nya opel seferlis motorhuv är 0,6 mm tjock.
Enligt wang li, "om den specifika vikten hos stål inte ändras kan vikten bara minskas till tunnare, men densiteten kan justeras. Nu har vi en ny idé att göra, som är att justera densiteten av stål. Fördelen med aluminium är den låga densiteten, konkurrensen till viss del kan jag använda dina fördelar för att justera min densitet. Vi höjde elasticitetsmodulen för stål , och nu är det i labbet. En poäng jag vill påpeka är att eftersom stålet i sig förblir oförändrat på grundval av den befintliga industriindustrin, finns det fortfarande mycket utrymme för innovation. Ur detta perspektiv har stål fortfarande en viss vitalitet, liksom dess marknadsandel. Om bilen säljs för mer än 200 000 yuan kommer den att använda mer material. Om bilen säljs för 100 000 yuan kommer den fortfarande att använda stål.”
Men kostnadsproblemet blir också andra material för att ersätta huvudkroppen position av stål hårt skäl. Shu-ming Chen sa, "under trenden av fordonsindustrin lättviktare, även om nu alla gör lätta material, såsom aluminiumlegering, magnesiumlegering och andra lättviktskompositmaterial, höghållfast stål eller i huvudkroppspositionen, men jag tror att de viktigaste faktorerna är kostnaden, jag tror att om kostnaden för kolfiber kommer kolfiber att ersätta det troliga, det är inte omöjligt, nyckeln nu är kostnaden för högt har stål för närvarande också mycket stora kostnadsfördelar.”
Utöver kostnaden, inom hållfasthetsintervallet för att möta efterfrågan, blir den goda och lätta formningsprocessen också anledningen till att stål är svårt att ersätta.” Ur utvecklingssynpunkt är hållfastheten i stålet för bilen. inte särskilt hög. 1000 mpa är tillräckligt. Höghållfast stål är nu huvudsakligen kol för att stärka, många har gjort 2200 mpa, men över 2200 mpa, kommer att producera en mutation, eller 2200-2500 mpa kol för att stärka i princip omöjligt.” Jag tror att detta stål definitivt kommer att ha andra material för att ersätta kol, hållfastheten blir högre och högre, men den används inte nödvändigtvis i bilen, den kan användas i andra områden med hög hållfasthet. För bilar har vi ett brett urval av stål under 1000 mpa, låg kostnad och mycket bra formningsprocess, så det kommer att bli mycket svårt att ersätta stål i vårt land ett tag.”
Och utifrån de strukturella egenskaperna hos själva stålet har det en bra reparation. Zhu qiang påpekade att stål i sig med fasövergång har vissa fördelar i vissa applikationer." För bilstål, eftersom stålet har fasövergångar, om det träffar en grop, det kan lätt repareras, vilket är relativt svårt för kompositer eller aluminium. Till exempel aluminiumlegeringskompositmaterial, om ett hål är brutet, är den grundläggande reparationen en hel del av ersättningen, kostnaden är också hög, detta är svagheten hos aluminium i sig jämfört med stål.
Aluminiumlegeringutvecklingsperiod påträffade innan vargen efter tigern
Siffror visar att det krävs 725 kg stål och gjutjärn och 350 kg stansat stål för att göra en medelstor bil. Däremot ökade vikten av aluminium i en europeisk bil från 50 kg 1990 till 131,5 kg 2005, med mest används fortfarande i motorns inre delar och cylinderblock och stigande.Aluminium är också populärt i bilar eftersom det väger mindre än hälften av järn, materialet som används för att tillverka stål, och har bättre korrosionsbeständighet än stål.
För närvarande har användningen av aluminiumlegering för att tillverka modellens kaross varit en hel del. Sedan dess födelse 1994 har audi A8 antagit karossen med rymdram helt i aluminium och Model S utvecklad och tillverkad av tesla antar också karossen helt i aluminium. Efter produktionslinjen för chery jaguar landrover i changshu, provinsen Jiangsu, togs i produktion,den första inrikesbilen, den nya jaguar XFL-material av aluminiumlegering nådde 75%. Nobelis RC5754 höghållfasta aluminiumlegering som används i många av jaguar XFL:s karossdelar har ett utbyte på 105-145 Mpa, en draghållfasthet på 220 Mpa , och en bra prestanda i styrka, korrosionsbeständighet, anslutningsmöjligheter och formningshastighet.
"Nu används mer och mer aluminium för bilar, speciellt för chassidelar, förutom karossen, nu fortsätter många bilar att gå den här vägen. Det finns några problem med ramen helt i aluminium, men de håller på att utarbetas "Zhang haitao, en forskare vid Soochow University, sa, "varför använda ramar helt i aluminium? Den första kostnaden är relativt låg, kostnaden för en liten bil kan vara några tusen yuan per ram, den viktigaste är sektionsdesignen är mycket komplex, och aluminiumböjning och vridstyvhet är bättre än stål.
Dessutom har aluminium bättre resursåtervinning och längre livscykel än stål. Zhu qiang sa, "återvinningsförlusten för aluminium är bara 5 till 10 procent. Om stål är rostigt är det mycket svårt att återhämta sig. Aluminiumlegeringar har fördelar i det långa loppet. Om hjulen med aluminium, nu har vi en konsensus om att aluminiumlegeringsfälgar måste vara bättre än stål, eftersom stål är lätt att röra rost, aluminiumlegering skrapning spelar ingen roll, detta prestanda stål är ingen sätt att jämföra, aluminiumlegeringskompositprestanda i detta avseende har en unik fördel.” Dessutom är den långa livscykeln också viktig för fordonsindustrin, och varje produkt måste utformas med den långa livscykeln i åtanke. Aluminium har också en fördel i detta avseende.”
Zhu qiang påpekade också att sammansättningen av aluminiumlegering är relativt komplex, hur man återvinner klassificeringen är också ett problem." separerade, det tar mycket ansträngning att koppla ihop dem, och det tar mycket ansträngning att separera dem. Å ena sidan är återvinningseffektiviteten inte hög, och å andra sidan är den inte lätt att hantera. Dessutom finns det många frågor inblandade i aluminiumåtervinning, såsom minskad användning, bra aluminiumåtervinning kan användas att göra något som inte är viktigt, det som skulle ha varit bra slutar med ett lågt värde.”
När det gäller materialens utmattningsegenskaper är aluminium mer riskabelt än stål, och bearbetningen är begränsad.” Utmattningsprestandan hos nyckelkomponenter i fordon styrs inte bara av själva materialens egenskaper utan också av defekterna i material.Aluminiumoxidationskapaciteten är mycket stark, dessa defekter har en relativt stor inverkan på utmattningsprestandan hos komponenter, mycket lätt att gå fel.Stål oxiderar inte lika mycket och dess defekter har en relativt låg inverkan på utmattningsprestandan.”Zhu qiang sade, "endast med smide kan inte vara komplexa komponenter, smide måste bearbetas, annars kan det inte möta behoven hos strukturell design. Generellt sett finns det två typer av smide, antingen ge upp den strukturella optimeringen eller upparbetning. Men när ytan på aluminiumlegeringen är skadad kommer utmattningsprestandan att minska och kostnaden kommer att stiga igen. Det här är de problem som aluminiumlegeringar behöver övervinna, och det är möjligt att ersätta stål efter att ha löst dessa problem.”
I bilchassiet har aluminium ersatt en del stål, men under de senaste åren med utvecklingen av stålteknologi har chassistål introducerat nya lösningar. Zhu qiang sa: "nu chassi med stål har vi utvecklat flera tekniker, en är armen, vi nu till 780 mpa kan nu göra ståltriangelarm, den är mindre än 10 procent tyngre än aluminium, mycket lägre kostnad. Det finns också en länk mellan de två hjulen som är väldigt tung, och nu har vi utvecklat en ny teknik som minskar vikten med 40 procent och löser korrosionsproblemet genom att använda beläggningar, och ståleti sig själv förbättras. Nu tävlar stål och aluminium om att främja varandra, så det finns fler alternativ för bilföretag, och därmed utveckling.”
I själva verket har den nuvarande fordonsindustrin aluminium gått in i scenen före vargen efter tigern.De tidigare ståltillverkarna genom kontinuerlig förbättring av prestanda, nu stål utan nickel kan uppnå rost, medan den senare magnesiumlegering, kolfiber och andra material med lägre kostnader och förbättrad prestanda, har haft en inverkan på aluminiummarknaden. Zhu qiang påpekade, "aluminiumlegering att göra bra kan bara vara snabb utveckling, eftersom stål har gjort i så många år för att ersätta det är svårt, aluminium måste vara industrialisering som snart som möjligt, kommer inte att lätt ersättas av senare, de nuvarande utmaningarna och möjligheterna för fordonsaluminium samexisterar.
Stål – aluminiumhybridkarossstruktur är trenden
För närvarande ägnar fler och fler ingenjörer inom biltillverkning mer uppmärksamhet åt hybridapplikationen av lättviktsmaterial. Deras forsknings- och utvecklingsfokus ligger inte bara på det specifika förhållandet mellan fordonsstål och aluminium, utan också på hur man blandar olika material på rätt sätt. Förra året på motormässan i Frankfurt på nya Audi A8 har alla varit av Audis rymdramstyp i aluminium. kaross struktur teknik innovation och uppgradering, övergiven audi har alltid varit stolt över hela aluminium kropp, aluminiumlegering av lutning till 58%, förutom identiteten av, i kroppen materialet lagt till mer kompositmaterial, kroppen är nästan 51 kilogram tyngre än kontantmodellen, av kontanta A8-modellerna på 236 kg "kontravikt till 282 kg.
Den nya generationen av audi A8 använder en aluminiumlegering för att bygga den övergripande ramen av karossen. För att säkerställa den strukturella hållfastheten används aluminiumgjutgods i nyckelskarvar och plåtdelar används på karossytan. I karossens kabinburstruktur finns ett stort antal varmformande superhöghållfast legerat stål, mycket mer än nuvarande A8 höghållfast stål endast i tillämpningen av B-kolonn, höghållfast stålmaterial och för 20 år sedan jämfört med stålet, ökade styvheten 5 gånger, vikten minskade med 40%. Magnesiumlegering läggs till kroppsstrukturen och CFRP kolfiber kompositmaterial används i bilens bakdel, vilket minskar karossens vikt från sådana detaljer som bakpanelen.
”I framtiden kommer aluminium att användas mer och mer i hela bilkarossen, och det kommer att finnas många hybridkarosser. Till exempel börjar audi A8 aluminiumkaross också tillverka hybridkarosser, och nu följer många inhemska bilföretag efter. Det största problemet med stål- och aluminiumanslutningar är korrosionsbeständighet, med limning, med tjuder, utan svetsning. Överkroppen är gjord av stål och underkroppen är gjord av aluminium. Till exempel är fönsterramen på Beijings bil gjord av stål på toppen och aluminium på botten. Inte för att stål är dåligt, men jag tycker att det är mer lovande att blanda stål med aluminium. ” sa Zhang haitao.
I detta avseende påpekade wang li också att faktiskt redan på 1940-talet när det fanns stål- och aluminiumkonkurrens, efter många års utveckling, nu har fordonsmaterialen nått viss konsensus, är det rätt material som används på rätt plats .Och stålet i sig utvecklas snabbt, med både konkurrens och samarbete. Och denna konkurrens är mer fördelaktigt för utvecklingen av bilföretag, eftersom förekomsten av konkurrens bilföretag kan ha fler valmöjligheter.När man ser in i framtiden, kan nya energifordon ha högre krav på lättvikt.
Strategin för "oberoende varumärken måste vara lätta, bra stål med dess potential är fortfarande inte liten, med hjälp av joint venture varumärken med andelen höghållfast stål och det är mycket lätt att uppnå 10% av den vita kroppsviktsminskningen, genom ansträngningar av andra fordon minska 7% 8% är genomförbart, identitetenav andelen av den avancerade tekniken kan uppnå kropp utan förändring på mer än 10 %.""Med vissa nya teknologier och tekniker kan mer än 20 procent viktminskning uppnås. Vi har analyserat många modeller av våra egna varumärken, och potentialen är fortfarande bra. Gapet är vår motivation