乘用车车身零部件轻量化设计典型案例
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2.2 热冲压B柱结构对标分析

2.2.1 材料对标

目前,热冲压钢板从成分上可分为:Mn-B、Mn-Mo-B、Mn-Cr-B、Mn-Cr和Mn-W-Ti-B系列,其中,Mn-B系硼钢系列钢板的使用量最大,技术也最成熟,Mn-Mo-B系列钢板主要是北美、欧洲等车企所用的热冲压用钢,Mn-Cr-B为高淬透性热冲压用钢,Mn-Cr为部分马氏体热冲压用钢,Mn-W-Ti-B系列为韩国浦项(Posco)开发的高烘烤硬化的细晶粒热冲压用钢。目前,我国各大钢厂研发仍以Mn-B系硼钢系列钢板为主,热冲压用Mn-B钢材料化学成分如表2-2所示。

表2-2 材料化学成分(质量分数)

从总体上讲,我国热冲压材料市场上主要有:宝钢B1500HS材料、安赛乐米塔尔公司以22MnB5作为基板的Al-Si镀层板(USIBORl500P)、SSAB公司的Docol Boron 02/Domex 024B和Docol Boron 04/Domex044B等裸板材料、韩国POSCO开发的PCT1470裸板及纳米镀层材料、蒂森克虏伯开发的Mn-B合金钢、新日铁的含硼钢等材料。从总体的用量来看,热冲压裸板材料(22MnB5类似)及Al-Si镀层占据了90%的热冲压材料市场。

案例 B柱冷冲压方案:HC420LA、t=1.5mm(B柱外板);HC420LA、t=2.0mm(B柱加强板)。当B柱外板采用冷轧板时,其内部一般设计有上下贯通的B柱加强板,二者配合才能满足碰撞性能要求。

热冲压材料选择一般原则如表2-3所示。

表2-3 热冲压材料选择原则

热冲压与冷冲压零件结构设计基本一致,但热冲压零件为一次成形,也会出现开裂和起皱的现象,因此热冲压零件型面高度差不要过大,R角尽量放大。

2.2.2 结构对标

冷冲压和热冲压的B柱,截面结构尺寸上基本一致,如图2-4所示。

图2-4 B柱截面结构尺寸

热冲压B柱条件下,铰链加强板结构尺寸减小,如图2-5所示。

图2-5 B柱铰链加强板结构

2.2.3 表面处理

1.带涂层

铝硅镀层板在成形时,形成氮化铝保护层可以阻止铁向镀层扩散,因此铝硅镀层在加热、冲压过程中无氧化皮生成,后续无需抛丸、涂油处理,且零件在储存过程中不生锈,耐腐蚀性能好,但原材料价格较贵且供应商单一。

2.不带涂层

不带涂层即裸板,在加热时必须添加保护气体(惰性气体),加热过程中有氧化皮生成,需抛丸处理清除氧化皮,再进行涂油,以防止储存过程中生锈,但其原材料价格较低,具有成本优势。