鍍鋅螺旋管得知：鋼材地位不易撼動，材料輕量化

日期 : 2019-09-29標(biāo)簽: 鍍鋅螺旋管|鍍鋅螺旋管廠家

　　鍍鋅螺旋管得知：憑借持續(xù)創(chuàng)新和協(xié)作開發(fā)模式，鋼鐵作為交通行業(yè)的“主力”材料，地位仍不易撼動。
　　2014年，福特（Ford）隆重推出F-150鋁質(zhì)皮卡，整個汽車行業(yè)為之一震。在這之前不久，DuckerWorldwide也曾發(fā)布了一項針對國際鋁業(yè)的研究，預(yù)測這種輕質(zhì)金屬材料將在下一個新車開發(fā)周期中在北美輕型卡車細分領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位，并表示屆時近七成新皮卡均將大量采用鋁材料。多重信號似乎均表明，一場鋁業(yè)革命正在汽車行業(yè)中醞釀。
　　然而，事情并未向預(yù)計的方向發(fā)展。五年過去了，全球市場中仍沒有任何一輛量產(chǎn)皮卡真正在駕駛室和底盤等主要位置大量采用鋁材。這種趨勢在全球主流車廠的新車發(fā)布中可見一斑：福特為全新2018款全尺寸SUV配備了鋁質(zhì)車身結(jié)構(gòu)，但2019款福特Ranger的主要架構(gòu)仍是鋼材；通用汽車(GeneralMotors)2019款雪佛蘭（Chevrolet）、GMCSilverado、Sierra1500及一些高配車型均毫無例外地延續(xù)了公司專為皮卡和SUV車型打造的“混合材料戰(zhàn)略”；FCA集團旗下的Ram和Jeep品牌卡車也繼續(xù)采用鋼結(jié)構(gòu)。不過，新款JL系列Jeep牧馬人則改用鋁質(zhì)車門（和鉸鏈）、發(fā)動機罩、擋泥板和擋風(fēng)玻璃架（盡管仍不涉及駕駛室和底盤等主要位置），具體鋁材型號包括美鋁（Alcoa）新型C6A1高合金、6022號合金和A951號合金。
　　事實上，牧馬人可以成功減重200磅（91公斤）的一個原因，是采用了鎂材料的后擺門，也就是說FCA為牧馬人重新啟用了Pacifica休旅車搭配的鎂材料升降門（成本并不低）。此外，這些卡車還有一個共同點，即全部采用了鋼質(zhì)梯形框架搭配部分鋁質(zhì)橫梁的設(shè)計，這也同時體現(xiàn)了經(jīng)過有限元方法優(yōu)化的高強度鋼材的極致性能。
　　對此，密歇根大學(xué)材料科學(xué)與工程系教授AlanTaub博士觀察到：“我們已經(jīng)從‘密集使用單一材料’的傳統(tǒng)材料觀轉(zhuǎn)變?yōu)椤畬⒑线m的材料，用合適的方法，應(yīng)用至合適的位置’的新思路?！?/span>
　　對此，初創(chuàng)公司Rivian的創(chuàng)新R1T電動皮卡就是一個很好的例子。據(jù)了解，這款電動皮卡預(yù)計將于2021年問世，其主駕駛室經(jīng)過專門設(shè)計，采用了多種高強度鋼材搭配鋁質(zhì)封裝的設(shè)計，可顯著降低重量并優(yōu)化防撞性能。
　　事實上，除了一些經(jīng)濟型車型，這種混合材料應(yīng)用的思路也得到了眾多豪車制造商的認(rèn)可。幾個例子：特斯拉Model3和ModelY均未延續(xù)ModelS和ModelX密集使用鋁制材料的設(shè)計，反而應(yīng)用了相當(dāng)大比例的鋼材；奧迪（Audi）也不再一味推廣“鋁材料”戰(zhàn)略，轉(zhuǎn)而向“混合材料”的設(shè)計思路轉(zhuǎn)型（包括公司最新的eTron電動車也是如此），而這種轉(zhuǎn)型在汽車行業(yè)中并不少見。
　　鍍鋅螺旋管鋼鐵市場發(fā)展研究所（SteelMarketDevelopmentInstitute）汽車市場副總裁JodyHall博士表示，“如今，一提到’汽車減重’，大環(huán)境追求的已經(jīng)不再是’密集使用鋁材料’，而是’靈活采用多種材料組合’——這就是汽車廠商向我們傳達的信息?！贝送?，Hall和Taub博士均認(rèn)為，首先，鋼材較其他輕金屬和碳復(fù)合材料擁有得天獨厚的優(yōu)勢；其次，鋼鐵行業(yè)近年來也在積極研發(fā)更加結(jié)實的汽車專用鋼材。在此背景下，鋼材作為汽車車身結(jié)構(gòu)和底盤系統(tǒng)“主力”材料的地位無法撼動，至少未來十年的情況不會變化。
　　此外，我們也可以從圖片上看到，近些年來，強度更大、延展率更高的鋼種層出不窮，從大約200MPa到2000MPa不等，選擇范圍遠遠超過其他任何一種單一金屬材料?！耙氆@得與新型鋼材類似的強度范圍，你只能選擇增強復(fù)合材料。”Hall博士斷言，“但增強復(fù)合材料的成本卻是其他基礎(chǔ)材料的很多倍。事實上，從性價比來說，沒有任何滿足汽車行業(yè)要求的其他材料能夠與鋼材媲美?！?/span>
　　“第三代”材料閃電戰(zhàn)
　　對很多開發(fā)工程師而言，鋼材行業(yè)的吸引力在于這個行業(yè)不斷推陳出新的創(chuàng)新合作模式。事實上，這種合作創(chuàng)新始于20世紀(jì)80年代，當(dāng)時的鋼鐵制造商不得不聯(lián)合抵御塑料行業(yè)對汽車皮革的沖擊?！拔覀兊暮献魇桥c整個鋼鐵行業(yè)展開的，而非某一家鋼鐵公司。”Hall博士解釋說：“鋼鐵行業(yè)向我們展示他們的設(shè)計，而我們的作用是幫助他們以更具成本效益的方式讓這些設(shè)計成為現(xiàn)實?！?/span>
　　“當(dāng)然，這并不是說鋼鐵公司不會單獨與汽車制造商合作以滿足它們的特殊需求，只是說整個行業(yè)的廣泛參與已經(jīng)得到了汽車客戶的肯定，”Hall博士表示，“我們都希望利用更少的資源，完成更大的目標(biāo)。因此，從調(diào)配資源和保證時效方面，行業(yè)合作是一種非常有效的方式。幾十年來，我們一直堅持這種工作方式，并從中持續(xù)受益?！?/span>
　　目前，市面上最先進的高強度（AHSS）和超高強度（UHSS）鋼種可以提供2000MPa的拉伸性能。這種所謂的“第三代”高強度鋼在2018年正式問世，主要供應(yīng)商包括ArcelorMittal、AKSteel和Nucor。事實上，當(dāng)時，有一些原始設(shè)備制造商需要一種在保證同等強度的前提下，延展性更高的鋼材，第三代鋼種應(yīng)運而生。
　　“廠商這么要求部分是希望減少沖壓硬化鋼的用量?！盚all博士解釋說，“具體來說，他們希望可以在不升級生產(chǎn)設(shè)施的前提下，在室溫環(huán)境將鋼材加工為一些幾何形狀更為復(fù)雜的零部件，這是目前的高強度鋼種無法滿足的。這些廠商希望降低沖壓生產(chǎn)線的成本?！?/span>
　　任何新材料在進入汽車行業(yè)前均需等待一定的驗證和交付時間，因此第三代鋼種在汽車行業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用預(yù)計將在2023年左右實現(xiàn)。專家指出，在未來，沖壓硬化鋼將允許車身工程師在保證高強度的前提下，打造幾何形狀更為復(fù)雜的零部件，因此并不會從汽車行業(yè)退出歷史舞臺。舉個例子，本田（Honda）已將這種沖壓硬化鋼應(yīng)用至旗下NSX超級跑車的A柱中，從而最大限度地縮小A柱的橫截面，為駕駛員提供不受遮擋的開闊視野。此外，RDX車型的內(nèi)外門環(huán)中也采用了1500-MPa鋼。
　　在保證同等強度的前提下，鋁合金零部件的成型更加困難。Hall博士表示，“事實上，零部件的幾何形狀對車輛性能有很大影響，而且也與車輛的整體減重息息相關(guān)，也就是說一種材料可以支持的幾何形狀越多，則降低材料用量的幾率就更大，因此也更容易實現(xiàn)減重。很顯然，這是鋁合金材料的弊端之一?！?/span>
　　許多人可能認(rèn)為，未來的汽車行業(yè)將是電動汽車的天下，且無論自動駕駛汽車還是非自動駕駛汽車均將主要采用鋁材和碳纖維材料，但事實上鋼材仍將在推進汽車行業(yè)革新中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。與同等尺寸的內(nèi)燃機車輛相比，電動汽車減重帶來的實際效益相對較小。
　　“傳統(tǒng)內(nèi)燃機車型的車身和底盤幾乎占車輛總重的一半，因此針對這些部位減重可以給車輛帶來相當(dāng)可觀的收益，比如大約0.2mpg的燃油經(jīng)濟性提升。”Hall博士解釋道，“但減重對純電動汽車的幫助要小很多，收益完全無法覆蓋為減重本身支付的成本?！比欢恍┮患壒?yīng)商向《汽車工程》分享，未來，鋁材料在電動汽車領(lǐng)域應(yīng)用的主要增長點將集中在電池組部分。
　　Hall博士打趣到，“鋼材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)超過100年了，所以大家可能都以為我們已經(jīng)沒什么可以繼續(xù)創(chuàng)新的地方了?！笔聦嵣?，這種想法錯得離譜，這點工作在第一線的車身機構(gòu)工程師是最了解的。鍍鋅螺旋管廠家會一直關(guān)注此事！

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