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李彦波:多材料融合是新能源汽车轻量化发展的必然选择

来源:中国汽车材料网 浏览次数:284 发布日期:2018-08-27
    
    中国汽车材料及零部件领域知名专家——凌云工业股份有限公司总工程师李彦波,此前与行业同仁交流分享如何通过创新产业链技术合作模式,来推动行业轻量化技术的发展。
    “布局技术前瞻 引领国内行业发展”
    凌云工业股份有限公司是国内最早开发高强钢辊压保险杠、高强度铝合金保险杠、高强钢侧门防撞梁、车门窗框等汽车安全结构部件的企业,也是国内最早有能力与汽车厂进行同步设计的自主零部件企业。目前已具备了较为全面的仿真分析能力,是国内最早研究热成形技术的企业之一,目前已掌握了热成形零件软区、变厚度板热成形、激光拼焊板热成形零件的设计和制造技术,达到国际先进水平,引领国内汽车零部件轻量化的发展。凌云工业股份有限公司也是中国汽车轻量化技术创新战略联盟成员单位,是国内最大的汽车塑料管路系统供应商,等速万向节驱动轴技术也已处于国际先进水平。

    提到凌云的轻量化汽车零部件产品开发情况时,李总介绍道:凌云轻量化部件主要涉及包括车身安全结构件,以及新能源汽车电池包等部件。车身安全结构件有前后保险杠防撞梁、车门防撞梁、门槛、A柱、B柱、中央通道等,材料有高强度钢、高强度铝合金,工艺有高强度钢辊压成形、冷冲压成形、热冲压成形等。高强度铝合金主要是挤压型材,材料有6000系和7000系,抗拉强度最高超过440MPa。新能源汽车部件主要有电池盒、动力总成支架等,材料主要是铝合金和长玻纤复合材料,其中铝合金电池包的开发和产业化效果非常好。

    凌云依托国家级技术中心的优势和国际领先的现代化生产线,实现了汽车高强度、轻量化安全防撞系列,热成形系列、门槛件系列等产品自主研发由追赶到超越的转变;实现了汽车尼龙管路系统和橡胶管路系统的低渗透、低排放国际化标准;提升了汽车等速万向节前驱动轴、装饰密封件等系列产品的核心技术地位;先后获得600多项技术专利,制订了40多项国家和行业标准。同时,联合国内产学研机构集智攻关,在激光焊接装备制造领域荣获国家科技进步一等奖。
    “多材料融合是轻量化发展的必然选择”
    多年来,在汽车轻量化领域凌云股份公司紧盯国际汽车行业发展趋势和客户需求,除了发展辊压成形技术,还有高强钢冷冲压技术、热冲压技术、铝合金冲压成形技术、复合材料模压成形技术等。
    随着新能源汽车快速发展,目前轻量化车身的发展趋势是高强钢、铝合金、复合材料共存的复合多材料车身的技术路线。因此,需将合适的材料用在合适的部位,这样即实现了轻量化,又不至于成本过高,用户也可以接受。凌云也是在沿着这个方向,不断地开发新技术、新材料的应用,满足客户的各种需求。
    凌云在高强钢辊压方面,已有1500MPa级别材料的产品批量生产,1700MPa级别材料的产品正在开发;7000系的铝合金做到了440MPa以上;热冲压成形产品做到了1900MPa级别的材料。在非金属材料应用方面,可以生产热塑性长玻纤复合材料GMT、LFT-D的产品和热固性SMC材料的产品,这些都是在新能源车上应用的产品。此外,还承担了某个新能源车的100多个铝合金零件的冲压及模块化供货。
    “冷/热成形技术路线并存将是汽车用高强度钢成形技术的发展趋势”

    凌云08年开始热成形技术的研究,目前拥有的8个热成形生产基地,14条生产线,在冷成形和热成形方面都在快速发展。李总认为,热成形具备强度高、成形精度高、尺寸稳定性好的优势,适合做车身骨架类产品,并且随着软区热成形技术、门环技术的不断开发和突破,热成形产品的应用范围还在扩大。国产热成形产品成本的降低,也是热成形产品用量稳步增长的一个原因。

    高强钢冷成形在某些部件上具备自己的优势,也是热成形不能替代的。比如高强钢辊压门槛、保险杠防撞梁和地板梁等产品,强度可以做到1500MPa,甚至1700MPa,不低于热成形,并且辊压可以使部件做到平台化,即用一套辊压模具可以为多个车型生产零件,只要产品的断面尺寸相同即可,长短、弧形可以任意改变,凌云在这方面给主机厂用户提供过很多成功的平台化设计案例,帮助用户实现了轻量化并降低了成本。这些高强钢冷辊压产品都有很好的性能、成本优势。因此热成形和高强钢冷成形两种技术路线应该是并存发展的趋势,谁也不能完全取代谁。行业需要用好冷/热成形技术路线的特点,用其所长,才能实现效益的最大化。这方面,凌云积累了大量的经验,也愿意与客户共同协作开发。
    “延迟断裂和抗冷弯成为超高强度钢汽车零部件研究的热点”
    对于高强度钢和超高强度钢(抗拉强度800MPa及以上)无论是冷成形还是热成形,对于超高强度钢汽车零部件都可能存在延迟断裂倾向的问题,李总就这一回答道:延迟开裂主要存在于超高强度钢中,强度越高,延迟开裂的倾向越大。延迟开裂一般与以下几个因素有关,一是材料中含有氢,且请的浓度超过临界值,二是在环境中存在过量的氢,第三是在受力的状态下。凌云作为零部件企业中的翘楚,对汽车零部件产品的技术和质量是高度重视的。对于超高强度钢零部件,首先是选择好材料供应商,凌云选择的材料供应商都是经过主机厂认可的、技术实力和质量保证能力都很强很规范的材料供应商。其次凌云对于零件的加工工序做到了严格控制,工艺参数的制定都是经过严格的试验后确定的,确保产品性能稳定、可靠。对相关的关键设备是闭环控制的,比如对露点的控制,有效地预防了热成形延迟开裂的产生。另外,据研究Nb、V、Ti等元素可细化晶粒,提高材料的韧性,减少偏析,而且所形成的细小析出物有利于形成氢的捕获陷阱,从而降低材料的延迟断裂敏感性,希望材料厂家不断地改进优化材料性能,这样工艺控制可以更简单。
    同时凌云与国外知名汽车主机厂合作多年,在超高强度钢抗冷弯和延迟断裂的评价手段、以及预测措施上都有系统的研究。目前国内也开始重视该类高强轻量化汽车零部件性能的评价,这也体现了国内汽车零部件技术水平的进步。
    “新时代的凌云 走向全球化”
    凌云集团紧扣高质量发展要求,坚持把科技创新作为增强全球竞争力的核心和调结构、转方式的重要抓手,逐步走向世界,目前在全球有80多家分子公司,先后收购了德国的KKT公司和WAG公司。在上海建立了中央研究院,在德国、日本、美国建立了海外研发办事处,以更好地贴近客户,提供及时的服务。
    李总在采访时谈到:在上海建立凌云中央研究院是为了利用上海的区位优势和人才高地优势,吸纳更多的优秀的高端人才,提升公司的科研能力,为客户提供更多、更好的科研成果和服务。全面整合科技创新资源,聚焦长纤维新技术、新能源电池壳、高强度轻量化安全防撞系统、低渗透低排放汽车管路系统等领域,开展战略性、引领性、前瞻性重大技术项目协同创新与研究,将是上海研究院的主要定位和职能。同时也会有相当的人员投入在客户产品的开发服务上,将前瞻技术研发,与企业的产品开发深度融合。
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