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汽车“减脂增肌”,钢材如何站稳C位?


  面对国家对汽车油耗政策的步步收紧,如何在已有技术水平上,进一步节能降耗成了广大车企亟待解决的难题。目前来看,轻量化是一种行之有效的方法。据权威机构对2016年所有在产车型的工况油耗与装备质量的关系进行分析,发现当汽车每减重100kg,油耗实际值会下降0.4L/100km,可谓降耗效果显著。

  因此,近两年很多车企都在想方设法对整车减重,以应对汽车油耗压力,譬如优化汽车结构设计,提升制造工艺。而在这两种路径之外,一种更为新潮的做法是应用轻量化替代材料,例如铝合金、镁合金、碳纤维、以塑代钢等。作为车身结构件的首选材料,钢材在此过程中也迎来了新一轮技术革命,通过在过去普通钢材的基础上进一步提升性能,朝着先进高强度钢方向发展,变得比过去更薄、更轻、更安全。那么,在汽车轻量化大潮下,高强钢究竟有多大的发展空间?未来在汽车上,钢材还将拥有怎样的应用前景? 针对这些问题,在日前于上海举办的2018中国汽车轻量化产业高峰论坛上,盖世汽车记者独家专访了华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司(VAMA)首席市场营销官泽尔根先生。

  高强钢是车企值得发力的重点

  泽尔根认为,与其他汽车材料相比,高强钢是目前实现汽车轻量化最经济可行的材料。在汽车上使用高强钢,不仅可以很好地减重,而且还有助于提升碰撞安全性。因此,在未来五年甚至更长的时间内,高强钢作为汽车最主要的原材料,仍应是汽车产业链值得发力的重点。

  一个极具说服力的点是减重成本,高强度钢材由于具有更高的屈服强度和抗拉强度,能有效减小构件尺寸和结构重量,从而节约车身钢材用量,降低钢结构的加工制作、运输及安装成本。从这一点上来讲,尽管高强钢的单价比普通强度钢材高,但从单位成本来讲依然比使用普通钢材便宜。并且使用高强钢作为车身材料实现车身减重的同时,还能有效降低油耗和排放,让汽车拥有更好的燃油经济性。

  相较于其他轻量化车身材料,高强钢的减重成本优势也很明显。曾有研究数据表明,同样减重1kg,高强度钢所需的成本大幅低于铝合金、镁合金、碳纤维等轻量化替代材料。故上述新型复合材料虽然相较于高强度钢质量更轻,但目前钢材在汽车材料领域依旧占据主导地位,广泛用于汽车白车身、底盘横梁加强板、悬架支架、发动机支架等部位。

  “而在未来相当长的时间内,钢材仍将是汽车最主要的原材料,且随着车企轻量化发展需求日益迫切,必将对高强钢产品提出更高的要求,特别对于新能源汽车,高强钢更是大有可为。”

  高强度钢在新能源汽车中的应用

  随着国内外对汽车燃油排放值标准的不断提高,在传统汽车节能减排方面,车企对于轻量化无疑有着强烈的需求,然而就新能源汽车而言,这一需求其实更为迫切。因为在新能源汽车时代,车身及电池的轻量化不仅能够有效提升新能源汽车续航里程,还可以提高能量利用率,而这正是目前新能源汽车亟待提升的地方。

  以特斯拉Model S为例,据了解该车型仅电池重量就有近500公斤,约占整车重量的1/4,言外之意即Model S除了载人,每天还得背着沉甸甸的电池穿街过巷,如此一来必然让续航里程大打折扣。“更重要的是,新能源汽车由于使用了更大重量的电池代替原来的内燃机,使得车身重量以及平衡性随之发生改变,由此在抗撞管理方面也给新能源汽车带来了新的挑战。”泽尔根进一步补充道。

  因此,如何为新能源汽车“减负”也是广大车企迫切需要解决的问题。在泽尔根看来,高强钢和超高强钢恰恰可以满足新能源汽车的这些需求。特别在电池以及电池盒方面,先进高强钢可以给予新能源汽车更强的安全和抗撞防护,同时实现整车轻量化。

  “在这个领域,安赛乐米塔尔全球研发部门和VAMA一直在针对中国市场开发电动车专用S-in-motion?解决方案,并已经开发出大量通用钢铁白车身解决方案(安赛乐米塔尔S-in-motion?),包括C级白车身、插电式混合动力电动汽车白车身、开闭件、底盘零件和汽车座椅等等,助力车企减重。”

  譬如VAMA最新的S-in-Motion?插电式混合动力电动汽车白车身,通过将先进高强钢和热成形钢的比例从35%增加到57%——包括31%的热冲压零部件和16个激光拼焊部件的冲压件,最终让白车身的重量降低到259kg,与基准白车身的309kg相比,实现了50kg的减重,而成本几乎无增加。

  轻量化虽好安全必须同时兼顾

  毋庸置疑,钢铁的强度很大程度上决定了汽车车身结构性能,尤其是安全性,因此很多车企都将先进高强度钢、超高强度钢铁作为达到安全标准的首选材料。基于这一市场需求,VAMA也开展了很多先进高强钢、超高强钢方面的研发,通过联合下游汽车用钢先进技术服务中心GONVVAMA,使用激光拼焊技术整合汽车安全部件,为车身轻量化提供更优化的解决方案,在实现车身减重的同时提升车辆安全性能。

  目前,VAMA最新的突破是即将于年底进入供样测试阶段的第二代带铝硅涂层的热成形钢产品Ductibor?1000和将在年底进入量产的Usibor?2000,相比现有热成形白车身方案,这两种技术方案可进一步减重10%~20%,并具备优良的延展性、吸能性和屈服强度。值得一提的是Usibor? 2000, 强度最高可达2000兆帕,该产品很快将进入中国市场。

  而在高强钢、超高强钢产品方面,VAMA还供应双相钢DP980、DP1180HY和复相钢CP1000。其中CP1000作为一种汽车用先进高强度复相钢,材料的抗拉强度可到达1000MPa以上,常用于防撞梁、座椅导轨等安全件或结构件,目前该产品已具备批量稳定供货能力。

  泽尔根透露VAMA在中国市场不仅可以向客户供应具有安赛乐米塔尔专利的热冲压成形钢系列产品,包括高端汽车用钢产品Usibor?1500和Ductibor?500等,得益于安赛乐米塔尔的技术支持,VAMA还可以为主机厂量身定制满足车企对于碰撞吸能要求的车身方案,并提供从全系列车身用钢原材料到激光拼焊的先进技术服务,一方面迎合客户的整车轻量化需求,另一方面提升热成形钢的强度,进而提升车辆的安全性能。

  “例如已在本田讴歌、克莱斯勒等车型上成功使用并达到量产的一体成形门环技术,通过运用GONVVAMA激光拼焊和热成形技术,可以一次成型,用一个零件替代多个零件,实现门环的减重幅度相对基准比对数据达到20%。”更重要的是,泽尔根指出通过引入供应商先期介入服务(EVI)机制,VAMA在早期就可以参与到车企的整车设计环节中,帮助车企缩短研发时间、降低白车身重量和成本,进而提高产品市场竞争力。

  谈及未来,泽尔根表示VAMA将进一步依托自身优势,积极应对汽车电动化、智能化所带来的新挑战,研发更多的先进高强钢解决方案,满足汽车产业的节能降耗需求。除此之外,VAMA还将优化本地化供应链网络,以高效响应客户需要。目前,VAMA在中国主要汽车产业集群如常熟、沈阳、重庆、娄底等地,均建立了先进的技术解决方案中心,通过提供全系列钢种供应和激光拼焊板坯技术,为中国市场供应终端的钢材解决方案。下一阶段,VAMA会继续强化本地化服务,加强与本地汽车制造商的合作,从而更好地满足中国对轻质、高强度汽车钢日益增长的需求。


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