鋁硅鍍層熱成形鋼自上世紀(jì)90年代末發(fā)明以來，經(jīng)歷了多年飛速發(fā)展。2006年，在歐洲某車企率先應(yīng)用，隨后在歐美市場得以廣泛使用，至2011年使用量達(dá)到50萬噸。隨著中國汽車市場的崛起，其使用量迅猛增長，2018年已突破300萬噸。隨后，汽車行業(yè)向輕量化、電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，鋁硅鍍層熱成形鋼需求持續(xù)增長。

2024年4月26日，在2024第四屆車身大會(huì)上，華菱安賽樂米塔爾汽車板有限公司資深客戶技術(shù)支持工程師李久茂談到，為應(yīng)對汽車行業(yè)對鋁硅鍍層熱成形鋼不斷增長的需求，安賽樂米塔爾在不同地區(qū)的工廠對鋁硅鍍層熱成形鋼生產(chǎn)產(chǎn)線進(jìn)行了布局，并在不同地區(qū)配套鋁硅鍍層熱成型鋼材料加工服務(wù)，包括落料和激光拼焊服務(wù)。

在過去半年多款新車型發(fā)布會(huì)上，我們所能聽到的全球最高強(qiáng)度的高強(qiáng)鋼、核潛艇級高強(qiáng)鋼，基本指的都是第二代鋁硅鍍層熱成形鋼Usibor?2000，這個(gè)產(chǎn)品能夠給客戶新車型在產(chǎn)品競爭力上帶來實(shí)實(shí)在在的好處。Usibor?從第一代Usibor?1500進(jìn)化到第二代Usibor?2000，強(qiáng)度有500MPa提升，材料韌性下降幅度非常小，進(jìn)行替代應(yīng)用還能帶來10%的減重。對應(yīng)軟區(qū)材料Ductibor?系列，從第一代Ductibor?500進(jìn)化到第二代Ductibor?1000，強(qiáng)度有翻倍提升，但是碰撞韌性、折彎角還是保留非常高的水平。用Ductibor?1000去替代Ductibor?500的話，能夠讓零件減重超過25%。

華萎安賽樂米塔爾汽車板有限公司資深客戶技術(shù)支持工程師

華安鋼寶利投資有限公司產(chǎn)品經(jīng)理劉帥對鋁硅鍍層熱成形鋼激光拼焊多零件集成方案進(jìn)行了介紹。劉帥談到，之所以引入鋁硅鍍層熱成形激拼焊技術(shù)，是基于主機(jī)廠的普遍需求，一是提升碰撞性；二是降低材料車身結(jié)構(gòu)應(yīng)用的厚度，降低重量；三是降低材料廢料，從而降低成本。

華安鋼寶利 產(chǎn)品經(jīng)理

以下為演講內(nèi)容整理:

鋁硅鍍層熱成形鋼發(fā)展歷程

李久茂:鋁硅鍍層熱成形鋼自上世紀(jì)90年代末發(fā)明以來，經(jīng)歷了多年飛速發(fā)展。2006年，在歐洲某車企率先應(yīng)用，隨后在歐美市場得以廣泛使用，至2011年使用量達(dá)到50萬噸。隨著中國汽車市場的崛起，其使用量迅猛增長，2018年已突破300萬噸。隨后，汽車行業(yè)向輕量化、電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，鋁硅鍍層熱成形鋼需求持續(xù)增長。尤其值得注意的是，我國自主品牌汽車銷量與熱成形鋼使用量均呈快速增長態(tài)勢。

安賽樂米塔爾作為領(lǐng)先的全球化鋼廠，為滿足汽車行業(yè)對鋁硅鍍層熱成形鋼的強(qiáng)勁需求，已在多地布局生產(chǎn)線并擴(kuò)大產(chǎn)能，同時(shí)配套材料加工服務(wù)。去年四月，VAMA新增了鋁硅鍍層熱成形鋼產(chǎn)線，進(jìn)一步提升了產(chǎn)能。

在產(chǎn)品研發(fā)方面，我們不斷創(chuàng)新。第一代鋁硅鍍層熱成形鋼Usibor?1500已取得成功，而第二代產(chǎn)品的研發(fā)也早在十幾年前就已啟動(dòng)。通過聯(lián)合歐洲和北美研發(fā)中心，以及多地工廠的試制，將技術(shù)方案固化引入VAMA，并快速實(shí)現(xiàn)本土化。

新一代熱成形鋼的開發(fā)目標(biāo)是在保留原有前一代鋁硅鍍層熱成形鋼優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升強(qiáng)度，減輕汽車零件重量，同時(shí)確保材料碰撞韌性和抗氫脆性能，并適配現(xiàn)有熱沖壓工藝和產(chǎn)線。

目前，安賽樂米塔爾已推出兩代鋁硅鍍層熱成形鋼產(chǎn)品，第三代也即將面世。這兩代產(chǎn)品從用途上區(qū)分包括Ductibor?和Usibor?兩個(gè)系列，分別應(yīng)用于車身的不同區(qū)域。新一代材料在強(qiáng)度和韌性方面均有顯著提升，為汽車輕量化提供了有力支持。

Ductibor?與Usibor?系列產(chǎn)品介紹

Usibor?2000的強(qiáng)度達(dá)到核潛艇級別。在研發(fā)過程中精心調(diào)配成分，力求在提高強(qiáng)度的同時(shí)，保持材料的韌性、抗氫脆性能的平衡。最終，我們選擇了高碳低錳、微合金成分較高的體系。經(jīng)過熱沖壓和涂裝后，其屈服強(qiáng)度可超1400兆帕以上，抗拉強(qiáng)度更達(dá)1800兆帕以上，折彎角可達(dá)40度以上。

圖源:演講嘉賓素材

Usibor? 2000已在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，國內(nèi)VAMA工廠在2019年完成工業(yè)化生產(chǎn)并于2020年初開始了批量供貨。在追求高強(qiáng)度的同時(shí)，我們也注意到高碳含量可能帶來的焊接問題，如焊接性能下降、延遲開裂風(fēng)險(xiǎn)增加、韌性性能下降等。但Usibor?2000在綜合性能上表現(xiàn)卓越，已成功解決了這些難題。

對于材料的韌性評估，我們通過烘烤前后的折彎角測試得出，Usibor?2000烘烤后韌性進(jìn)一步提升，滿足車身對材料的高要求。同時(shí)，我們對其抗氫脆性能進(jìn)行了深入研究，通過4點(diǎn)彎評估方法，測試結(jié)果表明Usibor?2000AS熱壓后材料基體中的自由氫含量低于0.5 PPM，即可通過四點(diǎn)彎氫脆測試，滿足車身零件的使用要求。

在熱成形鋼產(chǎn)業(yè)中，我們始終走在前列。自2017年推出第二代產(chǎn)品以來，國內(nèi)同行迅速跟進(jìn)，但我們的Usibor?2000以其明顯的抗氫脆性能優(yōu)勢獲得了市場的廣泛認(rèn)可。

另一款值得介紹的產(chǎn)品是Ductibor?1000，這款新一代軟區(qū)材料強(qiáng)度達(dá)到1000兆帕以上，韌性極佳。它可與Usibor?系列搭配使用，也可單片沖壓使用。經(jīng)過熱沖壓和烤漆后，其屈服強(qiáng)度可達(dá)800兆帕以上，抗拉強(qiáng)度可達(dá)1000兆帕以上，折彎角可達(dá)80度以上。VAMA在2018年完成工業(yè)化生產(chǎn)，并于2019年實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定批量供貨。

Ductibor?1000的高強(qiáng)高韌優(yōu)勢尤為突出。從拉伸曲線對比圖可見，其斷后延伸率與Usibor?1500相近，但在三點(diǎn)彎測試中，Usibor?1500在下壓90毫米時(shí)出現(xiàn)開裂，而Ductibor?1000在下壓120毫米時(shí)仍未發(fā)生開裂。這充分證明了Ductibor?1000的材料韌性遠(yuǎn)優(yōu)于Usibor?1500。這也提示我們，在評估熱成形鋼材料時(shí)，不應(yīng)僅關(guān)注拉伸性能，同時(shí)也應(yīng)關(guān)注能反映零件使用性能的折彎角參數(shù)。

圖源:演講嘉賓素材

自2017年起，我們與國內(nèi)客戶緊密合作，針對這兩款材料進(jìn)行了深入的研究與應(yīng)用。我們提供了材料供客戶測試，并分享了豐富的性能數(shù)據(jù)、沖壓仿真曲線卡片及碰撞安全失效卡片，支持客戶從原材料到整車級別的全方位驗(yàn)證與認(rèn)證。同時(shí)，我們積極參與客戶新車型開發(fā)中的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及多零件集成方案設(shè)計(jì)，提供多維度技術(shù)支持。

經(jīng)過不懈努力，第二代產(chǎn)品于2019年在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)首次批量應(yīng)用，并逐漸被更多新車型采納。如今，采用第二代鋁硅鍍層熱成形鋼的車型正集中陸續(xù)上市。

在材料應(yīng)用解決方案領(lǐng)域，安賽樂米塔爾同樣走在前列。安賽樂米塔爾自2010年起，每年推出不同車型的整車級別S-in motion?鋼材概念解決方案，涵蓋轎車、SUV、輕卡、皮卡等多種車型。這些方案將先進(jìn)的高強(qiáng)鋼材料和應(yīng)用方案融入車身設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)輕量化和安全性的極致平衡。隨著汽車行業(yè)的電動(dòng)化趨勢，我們還推出了針對插混、純電等車型的解決方案。

三年前，我們推出了一款純電SUV的整車鋼材概念解決方案。該車大量使用先進(jìn)高強(qiáng)鋼，鋁硅鍍層熱成形鋼使用比例高達(dá)33%，其中第二代Usibor?2000和Ductibor?1000占比達(dá)24%。這些先進(jìn)材料和激光拼焊技術(shù)的應(yīng)用，使車身在輕量化和安全性方面達(dá)到極高水平，同時(shí)提升了經(jīng)濟(jì)性。

激光拼焊白車身結(jié)構(gòu)件一體化解決方案

劉帥:接下來，為大家介紹基于鋁硅鍍層熱成形材料的激光拼焊白車身結(jié)構(gòu)件一體化解決方案。當(dāng)前，鋁硅鍍層熱成形材料市場正面臨技術(shù)與價(jià)格的雙重競爭，同樣，激光拼焊集成化方案也在市場上不斷演進(jìn)。然而，這種競爭也帶來了機(jī)遇。在國內(nèi)，我們已經(jīng)看到主機(jī)廠在初期集成化解決方案，如門環(huán)應(yīng)用上的創(chuàng)新步伐超過了國外同行。同時(shí)，在更先進(jìn)的集成化方案如雙門環(huán)或下車體一體化集成方面，我們也在積極研究試制，努力縮小與國際領(lǐng)先車企的差距。接下來將詳細(xì)闡述集成化方案的概念及其常見應(yīng)用。

熱成形激光拼焊解決方案自1984年誕生，歷經(jīng)近40年發(fā)展，于2016年由我們公司引入鋁硅鍍層熱成形激光拼焊技術(shù)，被主機(jī)廠廣泛接受。其優(yōu)勢在于滿足主機(jī)廠的多方面需求:提升碰撞性能，通過連續(xù)對接焊，實(shí)現(xiàn)更順暢的力傳導(dǎo)；降低車身重量，采用先進(jìn)熱成形材料提高材料強(qiáng)度，減少結(jié)構(gòu)厚度；節(jié)省成本，激光拼焊優(yōu)化材料利用率，減少廢料。該方案已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外主機(jī)廠的車身結(jié)構(gòu)件，如上車AB柱、下車前后縱梁等，特別是激光拼焊門環(huán)方案廣受認(rèn)可。

MPI車身一體化解決方案基于三個(gè)核心點(diǎn):鋁硅鍍層熱成形材料、熱成形激光拼焊工藝及熱沖壓成型工藝。通過熱成形材料避免復(fù)雜形狀件成型難題，激光拼焊實(shí)現(xiàn)成型前連接，節(jié)省后續(xù)組裝工序。我們在2016年首次引入熱成形激光拼焊門環(huán)概念，并成功實(shí)施多個(gè)本土化項(xiàng)目。門環(huán)解決方案能實(shí)現(xiàn)多部件一體化沖壓成型，降低重量，提升碰撞性能，節(jié)省模具投入。

圖源:演講嘉賓素材

我們以RDX項(xiàng)目為例，展示激光拼焊熱成形門環(huán)的量產(chǎn)應(yīng)用，該項(xiàng)目全生命周期內(nèi)無質(zhì)量問題，碰撞效果優(yōu)異。該車型采用激光拼焊雙門環(huán)設(shè)計(jì)，形成雙環(huán)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)門檻區(qū)域的剛性和安全性。這一設(shè)計(jì)與國際電動(dòng)車廠的先進(jìn)理念相契合，展現(xiàn)了我們在熱成形激光拼焊領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

國內(nèi)嵐圖夢想家的門環(huán)技術(shù)目前領(lǐng)先，尤其在B柱上采用Ductibor?1000和Usibor?2000材料方面表現(xiàn)突出。我們與主機(jī)廠、供應(yīng)商共同探索，成功將2000兆帕材料引入門環(huán)本體，解決了連接問題，并通過了多層級驗(yàn)證。預(yù)計(jì)2025至2026年，采用此材料的門環(huán)將量產(chǎn)。

去年，北美電動(dòng)車廠公開了內(nèi)外雙門環(huán)的量產(chǎn)應(yīng)用，我們亦供應(yīng)了相關(guān)激光片雙門環(huán)。其優(yōu)點(diǎn)在于整合零件，減重約10公斤，并顯著減少焊裝環(huán)節(jié)，節(jié)省近250個(gè)焊點(diǎn)。

此外，我們還探索了下車體集成化方案，采用沖焊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一體化和集成化，形成H型或類似結(jié)構(gòu)。整體流程簡單高效，無需調(diào)整熱沖壓供應(yīng)鏈，降低成本和運(yùn)費(fèi)。