基本信息
- 项目名称：
- 高强度冲焊桥壳钢板应用技术开发
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 桥壳是汽车重要的安全件和功能件，它的形状及其结构特点决定了桥壳件对其作用材料要求强度高，冷弯及拉延成形性好并具有优良的焊接性能。 国内桥壳专用钢种尚属空白。在国内卡车制造领域，桥壳的生产工艺正由冲焊桥壳逐步代替铸造桥壳，而目前国内没有生产桥壳的专用钢板。 此项目首次提出并开发了使用σs≥390Mpa级钢板生产重型卡车冲焊桥壳的应用技术，组装总成后的桥壳本体疲劳强度达到日产柴标准要求，并实现高强度桥壳钢板在重型卡车冲焊桥上的批量应用。实现了相关吉林省科技发展计划重点攻关项目合同书所规定的各项要求，填补了国内空白。
- 详细介绍：
- 桥壳是汽车重要的安全件和功能件，它支撑车架及车架以后的各总成重量，同时它保护传动系统的各部件。在使用方面，桥壳的形状及其结构特点决定了桥壳件对其作用材料要求强度高，冷弯及拉延成形性好并具有优良的焊接性能。 目前，桥壳专用钢有日本SAPH440，SHP45，GW3300等，德国TL-VW1114Ti，TL-vw1128等牌号。在日本，бs≥390MPa级别的16mm厚钢板正处于试制阶段。 而国内桥壳专用钢种尚属空白。在国内卡车制造领域，桥壳的生产工艺正由冲焊桥壳逐步代替铸造桥壳，而目前国内没有生产桥壳的专用钢板。 此项目主要通过对钢种的成分、静态、机加、热冲压、疲劳和焊接等性能的研究并制定其加工工艺，确保其热成形后的屈服强度达到390MPa以上，组装总成后的桥壳本体疲劳强度达到日产柴标准要求，并实现高强度桥壳钢板在重型卡车冲焊桥上的批量应用。实现了相关吉林省科技发展计划重点攻关项目合同书所规定的各项要求。此技术填补了国内空白。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计目的与思路：主要通过对钢种的成分、静态、机加、热冲压、疲劳和焊接等性能的研究并制定其加工工艺，确保其热成形后的屈服强度达到390MPa以上。创新点：1、在国内现有冶金条件下，首次提出并开发了使用σs≥390Mpa级钢板生产重型卡车冲焊桥壳的应用技术；2、对390Q钢板热冲压成型性能和焊接性能进行了深入的分析研究，确定了热冲压成型和焊接的最佳工艺参数，为冲焊桥壳的生产和推广应用奠定了基础；3、在国内率先采用390Mpa级高强度钢板试制"换代卡车"等新车型后桥，组装总成后的桥壳本体疲劳寿命达到日产柴标准要求。 技术关键:1、对高强度钢板390Q的成分与工艺、加热温度与加热时间及冷却速度等参数对其组织和性能的影响进行了深入的分析研究，确定了将390Q钢板应用于重卡冲焊桥壳的最佳热冲压工艺参数。2、对高强度钢板390Q主要焊接参数对其焊接性能及焊后钢板组织和性能的影响规律进行了深入的理论分析和试验研究，确定了最佳焊接工艺参数。3、通过对一汽解放公司车桥分公司试制的φ440，φ475冲焊桥壳作疲劳试验进行断口宏观检验、金相、扫描断口、能谱分析和X射线衍射等失效分析，得出了失效原因和机理，并给出了合理建议。主要技术指标：成形桥壳钢板的屈服强度指标бs≥390Mpa，热冲压成形桥壳钢板延伸率≥22%，抗拉强度бb≥540Mpa，475、440型桥台架疲劳寿命综合指标B5=22.7万次，并将其批量应用于一汽开发的中、重型卡车。
科学性、先进性
- 科学性：1、通过对国内外热冲压成形桥壳用钢的化学成分和性能指标进行对比分析，并对钢板390Q和原用大梁钢16MnL进行了疲劳，冲击，弯曲和拉伸等各项性能测试和对比分析，确定可行性；2、对成形后390Q的化学成分、加热温度和加热时间等指标对其组织和性能的影响进行了深入的研究，确定了最佳热冲压工艺参数；3、对其焊接性能及焊后钢板组织和性能的影响规律进行了深入的理论分析和试验研究，确定了最佳焊接工艺参数；4、通过桥壳本体总成检测和道路试验确定了成品桥壳的总成各项性能指标要求。先进性：此项技术于2008年2月通过了省科技厅鉴定，属于国内领先水平。在日本бs≥390MPa级别的16mm厚钢板正处于试制阶段。而国内重型卡车桥壳专用钢种尚属空白。在国内卡车制造领域，桥壳制造多采用铸造方式或用大梁钢替代但是采用大梁钢替代受钢板成形性所限，成形性能差，产品质量不稳定，废品率较高。一汽生产的457桥壳级次的台架寿命几乎都不能通过。此技术填补了国内空白。
获奖情况及鉴定结果
- 2008年2月通过吉林省科技厅鉴定，属于国内领先水平 2009年吉林省“挑战杯”课外学术科技作品竞赛一等奖 2008年吉林省科技进步三等奖 2008年长春市科技进步二等奖 发表相关论文3篇
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 委托开发
作品可展示的形式
- 图纸、图片、产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 390Mpa级高强度冲焊桥壳钢板，目前已在一汽车桥公司5个车型的车桥上得到批量应用。与铸造桥壳相比，按每车装配双桥计算，采用高强度冲焊桥可实现单车减重20公斤，并使单车生产成本降低约300元。至2008年底，累计装车达11.5万辆，共使用390Mpa钢板近24530吨，降低生产成本3450万元。按年产汽车10万辆计算，一汽年节约成本3000万元。同时，冶金企业每吨可获利1000元，应用钢板20000吨，钢厂年获利2000万元。而且，每年可为国家节省油耗420～700吨，节省资金229.3～382.2万元（汽车重量降低1％，可节省燃料消耗0.6～1.0%。重卡车自重8000kg左右，100公里耗油28kg。按年行驶1万公里计算，每年可节省油耗420～700吨，节省资金229.3～382.2万，而且随每年投入市场的汽车量而倍增）同时也减少了环境污染。而且，此技术推广应用到其它桥型，可提高国内汽车产业的国际竞争力，为一汽、其它汽车生产厂家、钢厂和车桥制造企业创造更大的经济效益和社会效益。
同类课题研究水平概述
- 此项技术于2008年2月2日通过了省科技厅鉴定，属于国内领先水平。目前，桥壳专用钢有日本SAPH440，SHP45，GW3300等，德国TL-VW1114Ti，TL-vw1128等牌号。在日本，бs≥390MPa级别的16mm厚钢板正处于试制阶段。而国内桥壳专用钢种尚属空白。在国内卡车制造领域，桥壳的生产工艺正由冲焊桥壳逐步代替铸造桥壳，而目前国内没有生产桥壳的专用钢板。桥壳制造多采用铸造方式或用大梁钢临时替代。铸造桥壳重量大，较为笨重；国内自主开发的冲焊桥壳，到目前为止，轻中型汽车桥壳主要采用厚度小于6mm的16MnL钢板冷冲压成型，重型汽车桥壳由厚度10mm以上的汽车大梁用钢板（16MnL，бs≥355Mpa）或20A钢板热冲压成形。但是铸造桥壳和采用大梁钢替代都存在着成形性能差，废品率高，产品质量不稳定等相应问题。高强度钢板的开发应用已成必然趋势，一汽引进的日产柴桥的系列产品（400桥）要求бs≥390MPa级别的高强度钢板；一汽与英国合作的咨询项目中桥壳用钢板要求бs≥460MPa，强度级别更高。同时，近期国内限载的强制措施也将大大推进高强度桥壳钢板的应用。北京科技大学科学与工程学院和东北大学分别研制开发了440Mpa和570Mpa热轧冲压桥壳专用钢板，但未提及钢板的实际应用技术的系统研究；山东大学采用计算机数值模拟的方法，对驱动桥壳的成型工艺及关键技术进行了研究。以板料成形过程中的真实流动规律和变形力学特征，作为工艺参数分析和模具结构优化的参考，减低设计费用和时间，提高设计的精度和可靠性，最终形成一套可靠的数值仿真分析方案。该篇文献为驱动桥壳的成型工艺提供了理论依据。区别是本项目通过试验对390Q钢板的热冲压成型性能和焊接性能进行了分析和研究，并确定了最佳热冲压工艺参数和最佳焊接工艺参数。交通部重庆公路科学研究所、大连客车厂的研究成果“JT1118H型后置柴油机大客车”采用单片离合器、单机减速后桥及冲焊桥壳。柳州五菱汽车联合发展有限公司冲焊件厂在微型汽车后桥采用的是冲压焊接结构。首先钢板经冲压成半桥壳，由两个半桥壳对焊形成后桥壳，然后再由后桥壳与半轴套管焊接成桥壳体。中国第一汽车集团公司的实用新型“新型冲焊桥壳”。以上研究仅报导了加工成型工艺，未提及钢板的型号以及所使用的材质。经过对国内科技资料库的检索，此项目研究达到国内先进水平。
