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AHSS 和 UHSS 助力开发出更轻和更环保的汽车

本文档来自2014国际汽车技术年会未经允许不得转载

目录

• VAMA介绍

• VAMA高强钢产品目录

• 新型超轻车门解决方案 —成就今天和未来!


©VAMA 2014 – All rights reserved for all countries. Cannot be disclosed, used or reproduced without prior written specific authorization of Valin ArcelorMittal Automotive Steel.

VAMA华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司

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VAMA具有最完备的生产汽车板的设备配置，能够给客户提供综合的解决方案。

华菱钢铁(涟钢) VAMA

酸轧(酸洗和连轧机组)

150万吨(一期)

混合连退线(连续式退火线)

100万吨

镀锌线(连续式镀锌线）

50万吨

热轧基板供应商

8km

为生产汽车板基板投入了20亿美元进行改造升级

一期工程


DP

DPMartTRIP

DP CP

TRIP

FB

DP CPDP

FB FB

DPFB

PH PH

DP

PHDP

DPTRIP

FB

FB FB

DP

CP

安赛乐米塔尔覆盖全球的汽车板产品供应

DP FB

CP

DP FB

FBCP

Mart :马氏体钢

DP :双相钢（复相钢）

FB : 铁素体贝氏体钢

CP: 复相钢

PH: 热冲压成型用钢

TRIP :相变诱导塑性钢

欧洲

南美

北美

EUR: 欧洲

SAM: 南美

NAM: 北美

DP

TRIPFB

PH

中国

Mart


安赛乐米塔尔技术转让

• 设备能力– 设备技术规格说明书由安赛乐米塔尔专家团队制定– 设备升级的便利性，以满足今后产品大纲扩张的需求– 安赛乐米塔尔专家在项目建设和设备调试期间提供指导

• 工艺技术诀窍– 在安赛乐米塔尔工厂对VAMA部分员工进行了培训– 安赛乐米塔尔工艺专家在VAMA达产期间提供支持

• 产品技术诀窍– 冶金路线– 产品判定规则– 质检员、产品判定工程师及金相工程师的培训– 有经验的质检员在达产期间的支持– 表面自动检测系统专家

• 安赛乐米塔尔专家团队长期派驻VAMA提供支持– 工艺专家– 产品开发专家– 质量控制专家

技术转让确保VAMA的产品质量能够与安赛乐米塔尔生产的汽车板产品质量达到同等水平


©VAMA 2014 – All rights reserved for all countries. Cannot be disclosed, used or reproduced without prior written specific authorization of Valin ArcelorMittal Automotive Steel.

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Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2

VAMA 产品开发计划

Unexposed Mild Steel, IFHS (Interstitial Free High Strength) HSLA (High Strength Low Alloy) and BH (Bake Hardening)Grades: Uncoated, Galvanized and Galvannealed

2014 2015 2016 2017

宏伟的产品开发计划

VAMA的产品将是中国本土原材料和进口技术解决方案完美结合的结晶

USIBOR® 1500

DP600:Cold Rolled, Uncoated, Galvanized and Galvannealed



DP1180HY:Cold Rolled Uncoated


新型超轻车门解决方案 – 成就今天和未来!

Olivier Moriau汽车应用 – 安赛乐米塔尔全球研发

VAMA技术日上海，2014年3月18~19日

钢材

减轻重量

节约成本

可持续性

安全

服务

强度

解决方案


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车门模块概述

门内板

~30%门重

腰梁

~10%门重

门外板

~30% 门重

门梁

~10%门重

80%车门重量集中在4个部件模块上：

闭合设计门内板+ 腰梁负载路径

开合设计门内板+ 腰梁负载路径

开合设计门内板

无需此负载路径

闭合设计门内板

无需此负载路径

A,B,C级汽车：

腰梁 = 第3条负载路径

D,E级汽车：

无第3条负载路径


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门下垂

10°和 70°开度

负载： 75daN

要求

风过载

负载： 40daN

要求

腰线刚度

负载： 10daN

要求

门框刚度

负载： 10daN

要求

车门挤压

子系统模型

强制位移

要求

峰值负载 >60kN

侧面碰撞

FMVSS214S

强制位移

碰撞块速率 450 mm/80 ms

要求

152 mm处 >10kN

304 mm处>16kN

457 mm处>37kN

静态负载工况

碰撞负载工况

门模块性能评估


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前车门方案演化

短期：基于材料和技术短期可获取性的前车门方案:

• 使用MS1500和Usibor®1500钢种

• 使用新型LWB激光拼焊内板设计

• 使用局部增强而不是整体增强，从而减轻重量

中期：基于材料和技术中期可获取性的前车门方案:

• 使用 MS1500和Usibor®1500 & 2000钢种

• 使用新型LWB激光拼焊薄内板设计

基准前车门 S-in motion S1 最新钢车门方案

14.5kg18.3kg中期短期

铝车门

10.5kg

结构性能 (%目标):


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超轻钢车门“短期”方案


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超轻钢车门“短期”方案说明

设计特点：

新型激光拼焊车门内板门框刚度性能提高

热冲压局部铰链增强

• 改善门下垂和门超拉性能

• 热冲压能带来更佳的几何公差

辊压腰梁

良好正面冲击性能

热压门梁

良好的侧面冲击性能

高屈服强度低塑性应变

门超拉性能

0.8 mm

0.6 mm


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超轻钢车门“短期”方案说明

重量明细

13.3 kg

5. 正面增强

上铰链增强件：Usibor® 1500 1.5mm下铰链增强件：Usibor® 1500 2mm

后视镜增强件：HSLA380 1.1mm

2. 腰梁

梁： MS1500 0.9mm

封板： DP780 0.65mm

3. 增强件和门梁

腰线增强件： HSLA300 0.7mm

门梁： Usibor® 1500 1.2mm

4. 门外板

外板：FF280DP (490DP) 0.6mm

1. 门内板

内板：激光拼焊板AM05 0.8mm / AM05 0.6mm

前框增强件：DP450 1.1mm

后框增强件：DP450 0.6mm

抗拉强度值

重量: - 4.9 kg (- 27%)


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静态

门下垂 10°

门下垂 70°

门超拉

刚度

前框刚度

后框刚度

腰线刚度

碰撞正面碰撞

FMVSS214S 侧面碰撞

超轻钢车门“短期”方案性能小结

重量: 13.3 kg

减重: 4.9 kg / 27%

性能 (%目标):

性能标准

超过目标

接近/达到目标

接近/低于目标

未达目标


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曲线拼焊示例(2012年5月生产SOP)

安赛乐米塔尔激光拼焊(德国不来梅)工厂生产的曲线拼焊板(比利时根特工厂也可生产)

~21%工程废料

~9%工程废料

0.8mm AM05

0.6mm AM05

LWB布局和排料

超轻钢车门“短期”方案激光拼焊内板


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设计重点：外板

钢种 YS(MPa)

UTS(MPa)

El(%)

n BH2 WH2 + BH2

(MPa)

Dir

FF280DP (490DP) GI 300-380 >490 25 0.15 30 >80 TD


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超轻钢车门“短期”方案抗凹陷方法概述

目标：针对不同钢种和厚度对钢板抗凹陷性的影响进行测量、比较和建模，评估使用薄钢板可能性。

不同钢种测试组合

• 220BH 0.67mm

• 260BH 0.63mm

• DP500 0.62mm

• FF280DP 0.58mm

• AM 04 0.5mm冲压成形

激光切边

内侧结构

卷边/ 结合凹陷仿真

凹陷试验

等级评估

烘烤


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250

300

350

400

450

500

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 25

零件

屈服

强度

(MPa

)

kF0.1 (N)

0.6mm

0.75mm

0.7mm

0.55mm

0.65mm

0.5mm

FF280DP 2%+BHmin

BH220 2%+BHmin

抗凹陷性要求取决于OEM

超轻钢车门“短期”方案抗凹陷结果概述

凹陷试验

凹陷试验位置

基于位置1、2、3处试验结果

提高钢板屈服强度可减小零件厚度而不损失抗凹陷性能

钢板厚度


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超轻钢车门“中期”方案


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门结构梁

通过提高钢种强度实现显著减重

使用 MS1500和Usibor® 2000

A柱和铰链

通过对车门上铰链区域局部增强，实现显著减重。

使用Usibor® 1500进行铰链增强

内板

采用LWB激光拼焊0.8mm/0.5mm材料,显著效果减重

厚度从0.6 mm 0.55 mm 0.5 mm

超轻钢车门“中期”方案材料与设计方法

外板

采用0.5mm钢板+局部多层增强贴片，显著效果减重

重量: 12kg

减重潜力: 34%


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超轻钢车门“中期”方案

5. 正面增强

上铰链增强：Usibor® 1500 1.5mm下铰链增强：Usibor® 1500 2mm

后视镜增强: HSLA380 1.1mm

2. 腰梁

梁： MS1500 0.9mm

封板： DP780 0.5mm3. 增强件和门梁

腰线增强件：HSLA300 0.8mm

门梁：Usibor® 2000 1.1mm

4. 门外板

外板：0.5mm 490DP或更高屈服强度钢板*

*根据抗凹陷性要求。

1. 门内板

内板：激光拼焊板 0.8mm / 0.5mm AM05

前框增强：DP450 1.1mm

后框增强：DP450 0.6mm

12.0 kg

抗拉强度值

重量: - 6.3 kg (- 34%)


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静态

门下垂 10°

门下垂 70°

门超拉

刚度

前框刚度

后框刚度

腰线刚度

碰撞

正面碰撞

FMVSS214S 侧面碰撞

超轻钢车门“中期”方案性能小结

重量: 12.0 kg

减重潜力: 6.2 kg / 34%

性能 (%目标):

性能标准

超过目标

接近/达到目标

接近/低于目标

未达目标


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设计重点：外板


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减小厚度需要采用局部增强（刚度贴片）来满足最薄弱处的刚度要求。

试验和仿真均表明0.5mm外板上加局部贴片能提高零件整体刚度

0.5mm外板 + 4.1mm贴片超过 0.67mm外板的刚度

超轻钢车门“中期”方案0.5mm外板刚度/凹陷

有限元

试验

0.5mm (1.8mm 贴片)

0.5mm (4.1mm 贴片)0.67mm 基准 (无贴片)

0.5mm (无贴片)

贴片表层: 玻璃纤维 (0.2 mm)

橡胶-环氧泡沫 (厚达3.9 mm)

0.5 mm 外板


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超轻钢车门“中期”方案车门样件目测穿透缺陷研究法

目标：评估贴片对门外板外观的影响

不同钢种测试组合

• 490DP 0.58mm

• AM 04 0.5mm

激光切边贴片结合

目测评估

光学评估

烘烤

冲压成形步骤1:目测穿透缺陷评估

步骤 2:

测量外表质量

方形圆形条形

贴片厚度:膨胀前1,2mm

膨胀后3mm (20mn， 180°c)


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评估由

完成

+/- 0.05m-1 曲率变化

示例: 0.5mm + 贴片

+/- 0.2m-1 曲率变化

缺陷分析

高度

斜率

曲率

缺陷识别

缺陷

贴片对外板影响

门板上测量得到的与贴片有关的曲率变化较小 (<0.06 m-1)

表面分析

肉眼可见曲率变化阈值： +/- 0.2 m-1

贴片不会带来肉眼可见的缺陷

超轻钢车门“中期”方案目测穿透缺陷研究结果


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结论


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钢基准

S in motion S1

短期/外板 0,6mm

中期/外板 0,55mm

中期/外板 0,5mm

铝基准

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

30 35 40 45 50 55 60 65 70

Cost(€)

重量

(kg)

短期和中期钢车门解决方案概述重量、成本对比

铝车门基准前车门 S-in motion 最终钢车门方案

14.5kg18.3kg 12kg中期短期

13.3kg

已做好上市准备未做好上市准备

10.5kg

铝减重成本增加 ~8 €/ kg

减重成本增加 ~1 €/ kg

减重成本 ~0 €/ kg

成本假设:钢:

钢材基价： 645€/t

钢废价格：150€/t

铝:

铝5xxx: 3000€/t

铝6xxx: 3800€/t

铝废料：1800€/t


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新型超轻车门解决方案

高分辨率图片可登录 http://automotive.arcelormittal.com 下载


http://automotive.arcelormittal.com/�

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© 安赛乐米塔尔 2011 29

问题解答


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