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图1 轧制差厚板在汽车上的应用

二、轧制差厚板冲压件的开发

    轧制差厚板技术在欧美车型上有所应用, 但在国内自主车型上无应用先例, 一汽集团骏派A70是国内第1款搭载轧制差厚板冲压件的自主品牌车型, 通轧制差厚板技术的批量搭载, 实现了零件制造成本的降低, 为国内轧制差厚板技术的应用积累了经验。

1.工艺要求

    应用轧制差厚板技术的零件为骏派A70左前纵梁内板, 原产品结构为激光拼焊板, 由3段不同厚度的材料拼焊而成, 材料厚度为1.35, 2.85和2.0 mm, 材料牌号为LA260/350, 屈服强度为260 MPa, 抗拉强度为350 MPa, 如图2所示。
    轧制差厚板与激光拼焊板产品结构的不同之处在于TRB板不同板厚之间存在较长的过渡区, 过渡区的长度主要取决于以下两个因素:
    (1)板料差厚比, 为了确保TRB板轧制效率与质量, 过渡区长度与料厚差的比例一般为100∶1;
 

图2 原激光拼焊产品结构

    (2)最大焊接间隙, 由于差厚板不同料厚间为平滑过渡, 如果在过渡区存在匹配搭接, 势必会产生焊接间隙, 汽车白车身冷轧板焊接间隙最大不宜超过0.5 mm。

    由此可知, 过渡区过短及过长都存在弊端, 过短影响轧制效率及质量, 过长影响匹配搭接间隙。根据产品焊点位置, 本产品最终确定过渡区长度及产品结构如图3所示。
 

图3 轧制差厚板产品结构

2.工序分析

    由于存在较长的过渡区, TRB板在实际冲压成形时过渡区材料流动阻力较大, 轧制差厚板产品在进行冲压CAE分析时, 需要采用分区变压边力技术进行模拟, 过渡区压边力比前述激光拼焊结构要大1.1倍, 产品CAE模拟分析结果如图4所示。
 

图4 全工序CAE分析

    根据CAE分析结果, 最终确定产品工序如表1所示。板料展开尺寸如图5所示。
 

表1 工序内容

图5 板料展开尺寸

三、轧制差厚板冲压件的整车搭载试验

    为了验证轧制差厚板的质量稳定性及结构合理性, 本研究对轧制差厚板搭载整车开展了质保路试等相应试验。

1.轧制差厚板性能检测

    根据轧制差厚板轧制技术特点及一汽集团Q/CAM-23.14—2015技术要求, 对轧制差厚板板料性能进行了拉伸性能检测, 取样位置如图6所示, 检测结果显示轧制差厚板符合板料性能要求, 如表2所示。
 

图6 TRB板取样位置示意图

表2 检测结果

2.碰撞试验

     为了验证轧制差厚板左前纵梁的碰撞安全性, 项目分别进行了轧制差厚板和激光拼焊板的碰撞模拟分析及实车碰撞, 如图7所示。
 

图7 实车碰撞(a) 激光拼焊板 (b) 轧制差厚板
 

   碰撞结果显示TRB结构左前纵梁内板与TWB结构整车变形、车体加速度波动及地板变形相似, 耐撞性能总体相当, 但TRB结构整车刚度略大, 吸能效果增加3.4%。

3.质保路试

    为了综合验证轧制差厚板冲压件在各种极限环境和复杂路况条件的可靠性, 项目搭载了3台质保路试车进行了总计18万公里的质保路试, 试验参考了《汽车道路试验方法通则》、《汽车可靠性行驶试验方法》、《汽车整车产品质量检验评定方法》等标准。
    轧制差厚板冲压件质保路试主要关注点如下: (1) 轧制差厚板冲压件安装区域在行驶过程中是否存在异响; (2) 每1万公里重点检查轧制差厚板零件状态, 观察外观有无锈蚀、裂纹等; (3) 试验完成后进行拆车检查, 重点检查TRB板是否存在变形、开焊等问题。
    经过18万公里的质保路试, 通过整车拆解对TRB左前纵梁内板进行了检查, 未出现裂纹、变形、锈蚀、开焊等异常现象, 并且路试过程中安装区域无明显异响。本次试验说明轧制差厚板完全符合整车耐久性要求, 证明了轧制差厚板冲压件的批量搭载具有可行性。

四、结语

    本文以骏派A70左前纵梁内板为应用载体, 通过轧制差厚板产品的开发、整车的试验等, 系统地验证了汽车冲压件应用轧制差厚板技术的可行性, 并总结积累了TRB产品、模具的开发经验, 形成了TRB产品质量检验标准, 为轧制差厚板在国内汽车白车身冲压件上的应用探明了道路。

作者：赵宝岩  张晓胜  张铁顺  常绍祥  朱学武   来源：锻压技术
 

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