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热成形——车身轻量化的秘籍

作者:朱学哲 陆伟时间:2020-06-09 阅读:509次

你知道什么是金属热成形吗?

金属热成形,就是将一种特殊钢板经过950°C的高温加热后,进行一次液压成形,在成形的同时迅速冷却,得到一种超高强度零件的工艺技术。

经热成形处理的材料,一平方厘米大小,就能承受10吨以上的重力,是目前国际各大整车企业达到欧洲NCAP五星级碰撞测试标准的核心手段,而且零件轻量化贡献能达到30%以上。这样的关键技术曾长期被国外垄断。

无惧困难!东风(武汉)实业有限公司从热成形工艺突破开始以高强度、轻量化为发展方向走出了一条从无到有、从弱到强的持续突破之路

 

 
 

 从零起步,自主攻关打破技术垄断

当前,汽车产业轻量化、电动化、智能化、网联化和共享化的“五化”趋势不可阻挡,h事业部正是东风集团旗下的高端能源汽车项目,将在2020年发布其备受关注的第一款高端电动车H97。据悉,东风(武汉)实业获得了此款高端车热成形供货单元的绝大多数订单。

 5月25日,h事业部相关领导在参观完东风(武汉)实业热成形生产现场后,表示双方建立稳定深入的长期战略合作关系。

 
2013年东风武汉实业首条热成形生产线投产 
 

那么,为什么承载着东风高飞梦想的新事业平台如此看重热成形工艺产品呢?

研究数据显示,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%。而热成形工艺与传统的冷冲压相比,零部件强度提高3倍多,而减重能力则可以达到30%-35%,是实现车身轻量化的一条绝佳途径。对于电动车而言,车身的轻量化能够大大延长续航里程,提高实用性。

要知道,在十年前,金属热成形技术还被外资企业垄断。当时的东风(武汉)实业就已经敏锐地意识到,必须跳出传统冷冲压的束缚,走轻量化的创新道路。

在东风实业公司的领导下,东风(武汉)实业开始启动金属热成形自主攻关。从进口设备的选型集成,到专用模具的开发设计、材料的选择应用……几乎所有技术研发,都经历了从零到有的过程。

 
激光切割机 
 

2013年,东风(武汉)实业首条热成形生产线顺利投产,成功地打破了外资垄断局面,且在短期内迅速开拓众多优质客户。国外资本的在热成形领域的技术封锁,从此成为历史。

2015年6月,东风(武汉)实业的汽车高强度钢板热成形生产线项目,作为全国唯一的汽车行业金属热成形技术专项,获得国家专项资金支持。

 
 

 0.2mm+35%——为轻量化找出关键方案

“2015年,客户要求我们生产0.8mm厚度的侧围内上板。”技术人员说到这里还有些后怕,他说,最初在做基础热成形产品时,产品厚度仅能维持在1.06mm到2.36mm之间。因为材料越薄散热越快,散热过快会导致材料温度分布不均,无法达到热成形的技术要求,导致产品强度不足,可以说难度大,风险更大。

 
热成形冲压 
 

东风(武汉)实业决定冒险攻关。“为了万无一失,我们将所有加热和搬运动作参数从头至尾调整了两遍,力求做到极致,尤其对冷却系统进行大胆优化处理,使冷却效率大幅提升,终于攻克了这个难题。”最后经过客户检验,产品完全合格,减重能力达到30%以上。大家心里的石头终于落了地!

 
加热炉保证了产品的入模温度 
 

技术人员介绍说,“之后,我们建立了更规范的热成形生产体系,关键是产品厚度由1.0mm-2.3mm扩大至0.8mm-3.0mm,大大拓展了产品范围,让我们在这条突破和创新的道路上走得更加自信。”

据了解,目前,东风(武汉)实业热成形业务已布局武汉、广州、成都、天津、郑州等五大城市,在工艺仿真、工装设计、产品验证能力等方面都处于国内领先水平。

 
 

 2300MPa——不断挑战强度极限

2019年5月19日,一辆雪铁龙C4世嘉车行驶在杭瑞高速遵义市湄潭路段,因为路滑,加上速度太快,车辆失控,发动机舱被撞得面目全非,但车辆A、B、C柱完好无损,完整空间有效保护了人员的生命安全。而世嘉车驾驶舱关键部位的B柱,正是东风(武汉)实业超高强钢热成形工艺的杰作,其强度是普通钢板的3-5倍,无论是轿厢顶部受压,还是侧面遭受猛烈撞击,都确保了驾乘人员安全坚固的生存空间。

据相关人员介绍,热成形产品之所以有如此优秀的性能,主要得益于东风(武汉)实业热成形产品强度可达2000MPa。目前除A B柱等传统的热成形产品外,中央通道、前后围挡板、天窗加强梁等产品,均已实现热成形替代技术的突破。

 
热成形钢在车身的广泛应用 
 

2016年10月,东风(武汉)实业聘请中国工程院院士、东北大学教授王国栋担任“首席科学家”,建立了“院士专家工作站”,在热冲压成形工艺技术、焊接、新型高强韧热冲压成形用钢等方面取得了一系列科技创新成果。

2018年11月23日,在武汉市科技创新大会的主席台上,东风(武汉)实业党委书记、总经理雷涛与王国栋院士现场签约了《最强装甲钢东风军车产业化》项目,要将院士团队成功开发的抗拉强度达到2300MPa的世界高强韧钢铁材料,在东风军车的制造上实现科技成果工业转化。

 
 

凭借对此项技术的不断探索,东风(武汉)实业已经参与编写了多项国家行业标准。

目前,东风(武汉)实业已获得国家专利99项,其中发明专利9项,先后与多家业内先进企业开展技术合作,与多家院校进行产学研合作。

从无到有,从弱到强,从自主起步跟随,到书写行业标准。东风(武汉)实业勇立潮头,敢为人先,坚定地行进在“高强度 轻量化”的科技创新道路上。