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蒂森克虏伯公司推出全新轻型钢材 依然是轻量化重要材料

发表时间:2019-08-08 12:05来源:新材料在线

据外媒报道,在德国维尔茨堡举行的轻量化设计峰会上,蒂森克虏伯钢铁欧洲公司(Thyssenkrupp Steel Europe)的Lothar Patberg表示,“在汽车设计中,钢依然是最有用的轻量化材料。”因此他们公司开发出新钢种,不仅具有更高的强度和刚度,而且更容易成形,重量更轻。

Lothar Patberg说,2018年,几乎四分之三的新车都采用钢制车身。混合结构和纯铝车身分别仅占15%和12%。这是因为钢的强度高,制造和加工方法稳定,并且具有成本优势,是非常可靠的材料。

然而,电动汽车的框架条件有所改变。实现电池续航里程最大化这一首要目标,主要通过优化汽车的电气和电子部件。根据蒂森克虏伯钢铁公司的计算,减少100公斤的重量,仅能增加8公里的里程。此外,未来电动汽车的车身将采用弯曲性能最佳的简单几何形状部件,减少使用具有理想深冲性能的复杂几何形状材料。电力驱动对车身安全提出新的要求,重量增加导致能耗更高,重量和驱动力的增加也将提升底盘的负载。基于这些新情况,蒂森克虏伯钢铁公司得出结论,与汽车的材料相比,客户将更重视功能,同时,由于电动交通成本高,造价低的轻型钢结构将得到更广泛的应用。

蒂森克虏伯公司有针对性地补充钢材等级和成形工艺。例如,一种新型热成形钢,具有特殊的氧化层,可将热成形过程中的氢吸收率降低40%以上。Patberg表示,这不仅减少材料损坏的风险,而且实现“成本的可持续性并节能”。

另一项创新是高强度冷成型钢的新制造工艺,强度可达1200兆帕。第一步是通过简单的工具,制成预制件,不考虑回弹变形。然后使用标定工具,通过抗压应力叠加精准测定回弹,最终将预制件打造成尺寸精确的几何形状。根据零部件的不同,这种多阶段成形工艺,将原材料使用量减少15%,且重复性好,不需要后续处理。

该公司使用这种新钢材开发出虚拟的电动汽车车身,既能满足安全需求,又符合成本要求,包括附属装置和电池托盘在内,重量只有430公斤。超过三分之二的壳体由高强度冷成型钢制成,强度约600~1200兆帕,只有大约11%是高温复杂成型的高强度钢。另外,蒂森克虏伯公司使用强度非常高的混合钢材,生产电池托盘。

对于其他电池托盘项目,该公司开发了一种加强型深拉钢盘,其成本约为同类铝材的一半,重量仅增加7%。Patberg认为,这些例子证明钢材在轻量化设计方面仍然具有潜力。更重要的是,可以在优化成本的情况下,获得完美的车体结构。



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