CN106222550A - 一种高强度汽车防撞梁及其制备方法 - Google Patents

一种高强度汽车防撞梁及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强度汽车防撞梁及其制备方法。所述汽车防撞梁的主梁体材料为细晶双相钢，其成分按质量百分比包括：C＝0.15‑0.25％，Si＝0.60‑0.80％，Mn＝2.20‑2.50％，P≤0.03％，S≤0.015％，Cr+Nb+V+Mo≤1.50％，余量是铁和不可避免的杂质。所述制备方法包括：选取能够进行冷塑性成形的细晶双相冷轧钢板，经多道次滚压变形后焊接成细长形状，滚弯成形、定长切断后组装其他附件，得到高强度汽车防撞梁。本发明选择细晶高强度钢为主梁体材料，经常温滚压成型方法制造的汽车防撞梁能有效防止或避免在冲压过程中出现开裂和扭曲，工件回弹小，设备成本小，生产效率高。

Description

一种高强度汽车防撞梁及其制备方法
技术领域
本发明属于汽车零部件及其制备领域，特别涉及一种高强度汽车防撞梁及其制备方法。
背景技术
全球环境问题和能源危机日益严重，成为了摆在汽车工业面前的重要命题，为解决这些问题，有效办法之一是开发与应用汽车轻量化技术。研究数据表明，如果汽车的整车质量降低10％，燃油效率可提高6～8％，同时显著减少CO2的排放量。由于汽车减重后碰撞安全性不能降低，一些高强度钢开始成为汽车结构件的首选材料。防撞梁是汽车最为重要的安全部件之一，也是高强度钢应用的主要部位。但由于防撞梁的强度高，其材料及成型工艺的选择都非常关健。目前普遍做法是采用热成型材料及热成型工艺来制造防撞梁，但由于热成型设备投入大，而且需要解决高温防氧化和模具冷却系统设计的问题，实施难度大，因此选择合适材料及相应成形工艺是生产汽车防撞梁客观存在的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度汽车防撞梁及其制备方法，该方法采用冷塑性成形工艺得到工艺简单的高强度钢汽车防撞梁，它不仅能满足汽车防撞梁的强度要求，而且能使制造成本大大降低。
本发明的一种高强度汽车防撞梁，所述汽车防撞梁的主梁体材料为细晶双相钢，其成分按质量百分比包括：C＝0.15-0.25％，Si＝0.60-0.80％，Mn＝2.20-2.50％，P≤0.03％，S≤0.015％，Cr+Nb+V+Mo≤1.50％，余量是铁和不可避免的杂质。
所述细晶双相钢为马氏体、铁素体双相细晶高强度钢；晶粒度为6-8级，屈服强度不小于780MPa，断后延伸率不小于10％。
所述成分按质量百分比包括：C＝0.15-0.25％，Si＝0.60-0.80％，Mn＝2.20-2.50％，P≤0.03％，S≤0.015％，Cr+Nb+V+Mo≤1.50％，余量是铁和不可避免的杂质。
所述防撞梁的主梁体的横截面呈“凹”或“C”字形。
本发明的一种高强度汽车防撞梁的制备方法，包括：
(1)选取能够进行冷塑性成形的细晶双相冷轧钢板，板厚1.2-2.0mm；
(2)步骤(1)中的细晶双相冷轧钢板经多道次滚压变形后(滚压设备轴径φ＝80mm，成型速度＞5m/min，可进行在线孔位预成型，精确送料，精确测量切断)由电阻缝焊机焊接(焊接总功率200-660KVA，焊接电流＞10000A，焊接点间距20-50mm，熔核直径＞5mm，焊点强度大于本体强度)成细长形状，滚弯成形、定长切断后组装其他附件(吸能盒、连接板、安装支架、拖车螺管)，得到高强度汽车防撞梁。
所述步骤(2)中细晶双相高强度冷轧钢板经18-35道次的滚压工序获得所需截面形状，每次滚压变形量量1.5-2.5mm。
所述细长形状防撞梁主梁体滚压成型后，用电阻缝焊机在“凹”字形背面封口(“C”字形防撞梁主梁体不用封口)，焊接参数根据防撞所选板材的成分及厚度确定。
有益效果
(1)本发明中所选材料为低碳钢中添加少量的合金元素，使其得到主要是铁素体为基体、马氏体为硬质相的显微组织，较高含量的马氏体用于提高强度，适量的铁素体用于保持延伸率；由于晶粒高度细化、成份控制精确，杂质含量极少，相较于普通高强度钢相比，机械性能更稳定均匀；
(2)本发明中高强度钢板在滚压过程中属于多道次小变形，能有效地防止或避免在一次冲压过程中由于变形量太大出现的开裂和扭曲缺陷，工件回弹小、表面精度高；
(3)本发明中的多道次滚压变形减少了成型设备吨位，成形工具用多个滚轮替代冲压模具，设备成本小；
(4)本发明中多道次滚压变形可以无间断连续生产，自动化程度高，生产效率高。
附图说明
图1为实施例1中动态响应分析图；
图2为实施例1中碰撞中的能量分析图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本发明所述的高强度钢汽车后防撞梁的梁体横断面呈“凹”字形，主梁体的材质为马氏体、铁素体双相细晶高强度钢，主要成分C＝0.20％，Si＝0.80％，Mn＝2.50％，P＝0.025％，S＝0.012％，Cr+Nb+V+Mo＝1.35％，余量是铁和不可避免的杂质。微观组织晶粒度7级，抗拉强度980MPa，断后延伸率13％，板厚2.0mm。主梁体先在滚压机上经过33道次连续滚压(滚压设备轴径φ＝80mm，成型速度6m/min)成细长形状，每道次的变形量为1.5mm，然后用电阻缝焊机在“凹”字形背面焊接封口(焊接总功率400-450KVA，焊接电流15000A，焊接点间距30mm，熔核直径6mm，焊点抗拉强度1100MPa)，最后滚弯成形、定长、切断并组装吸能盒、连接板、安装支架、拖车螺管等部件，得到高强度汽车防撞梁。
参照欧洲标准ECE R42及美国Part 581进行碰撞试验，该方法制造的汽车防撞梁满足了汽车安全法规测试要求，分析过程如下：
将碰撞设置为刚体，碰撞的有效质量分布到刚体的各个节点上，并施加v＝4km/h，同时约束其他5个自由度，分析防撞梁的相应特性。动态响应分析如图1所示，从图中可知，碰撞块在0.07s左右速度方向发生了变化，加速度幅度先增大后减小，并与碰撞力时间曲线趋势一致；碰撞块在0.135s左右与防撞梁脱离接触。碰撞中的能量分析如图2所示，从能量时间曲线图中可知，系统整体能量基本守恒(动能+内能+滑移能＝总能量)，并且吸能盒吸收了大部分能量；左图是系统的沙漏能与内能之比，从中可以看到稳定状态下沙漏能控制在内能的2％以内，沙漏能控制的很好。
实施例2
本发明所述的高强度钢汽车后防撞梁的梁体横断面呈“凹”形，主梁体的材质为马氏体、铁素体双相细晶高强度钢，主要成分C＝0.18％，Si＝0.60％，Mn＝2.20％，P＝0.03％，S＝0.015％，Cr+Nb+V+Mo＝1.20％，余量是铁和不可避免的杂质。微观组织晶粒度7级，屈服强度800MPa，断后延伸率16％，板厚1.2mm。主梁体先在滚压机上经过20道次连续滚压(滚压设备轴径φ＝80mm，成型速度10m/min)成细长形状，每道次的变形量为2.2mm，然后用电阻缝焊机在凹字形背面焊接封口(焊接总功率300-350KVA，焊接电流11000A，焊接点间距40mm，熔核直径7mm，焊点抗拉强度850MPa)，最后滚弯成形、定长、切断并组装吸能盒、连接板、安装支架、拖车螺管等部件，得到高强度汽车防撞梁。
参照欧洲标准ECE R42及美国Part 581进行碰撞试验，该方法制造的汽车防撞梁满足了汽车安全法规测试要求。
实施例3
高强度钢汽车后防撞梁的梁体横断面有呈“C”字形，主梁体的材质为马氏体、铁素体双相细晶高强度钢，主要成分C＝0.25％，Si＝0.80％，Mn＝2.20％，P＝0.02％，S＝0.015％，Cr+Nb+V+Mo＝1.50％，余量是铁和不可避免的杂质。微观组织晶粒度8级，抗拉强度≥1180MPa，断后延伸率10％，板厚2.0mm。主梁体先在滚压机上经过24道次连续滚压(滚压设备轴径φ＝80mm，成型速度8m/min)成细长形状，每道次的变形量为1.8mm，最后滚弯成形、定长、切断并组装吸能盒、连接板、安装支架、拖车螺管等部件，得到高强度汽车防撞梁。

Claims (10)

1.一种高强度汽车防撞梁，其特征在于，所述汽车防撞梁的主梁体材料为细晶双相钢，其成分按质量百分比包括：C＝0.15-0.25％，Si＝0.60-0.80％，Mn＝2.20-2.50％，P≤0.03％，S≤0.015％，Cr+Nb+V+Mo≤1.50％，余量是铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高强度汽车防撞梁，其特征在于，所述细晶双相钢为马氏体、铁素体双相细晶高强度钢；晶粒度为6-8级，抗拉强度不小于780MPa，断后延伸率不小于10％。
3.根据权利要求1所述的一种高强度汽车防撞梁，其特征在于，所述成分按质量百分比包括：C＝0.20％，Si＝0.80％，Mn＝2.50％，P≤0.03％，S≤0.015％，Cr+Nb+V+Mo＝1.35％，余量是铁和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种高强度汽车防撞梁，其特征在于，所述防撞梁的主梁体的横截面呈“凹”或“C”字形。
5.一种如权利要求1所述的高强度汽车防撞梁的制备方法，包括：
(1)选取能够进行冷塑性成形的细晶双相冷轧钢板；
(2)步骤(1)中的细晶双相冷轧钢板经多道次滚压变形后由电阻缝焊机焊接成细长形状，滚弯成形、定长切断后组装其他附件，得到高强度汽车防撞梁。
6.根据权利要求5所述的一种高强度汽车防撞梁的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中钢板的板厚为1.2-2.0mm。
7.根据权利要求5所述的一种高强度汽车防撞梁的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中细晶双相高强度冷轧钢板经18-35道次的滚压工序获得所需截面形状，每次滚压变形量量为1.5-2.5mm。
8.根据权利要求5所述的一种高强度汽车防撞梁的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中滚压变形的过程中：滚压设备轴径φ＝80mm，成型速度＞5m/min。
9.根据权利要求5所述的一种高强度汽车防撞梁的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中焊接的条件为：焊接总功率200-500KVA，焊接电流＞10000A，焊接点间距20-50mm，熔核直径＞5mm，焊点强度大于本体强度。
10.根据权利要求5所述的一种高强度汽车防撞梁的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中其他附件为吸能盒、连接板、安装支架和拖车螺管。
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