蒂森克虏伯公司推出全新轻型钢材 依然是轻量化重要材料

据外媒报道,在德国维尔茨堡举行的轻量化设计峰会上,蒂森克虏伯钢铁欧洲公司(Thyssenkrupp Steel Europe)的Lothar Patberg表示,“在汽车设计中,钢依然是最有用的轻量化材料。”因此他们公司开发出新钢种,不仅具有更高的强度和刚度,而且更容易成形,重量更轻。

Lothar Patberg说,2018年,几乎四分之三的新车都采用钢制车身。混合结构和纯铝车身分别仅占15%和12%。这是因为钢的强度高,制造和加工方法稳定,并且具有成本优势,是非常可靠的材料。

然而,电动汽车的框架条件有所改变。实现电池续航里程最大化这一首要目标,主要通过优化汽车的电气和电子部件。根据蒂森克虏伯钢铁公司的计算,减少100公斤的重量,仅能增加8公里的里程。此外,未来电动汽车的车身将采用弯曲性能最佳的简单几何形状部件,减少使用具有理想深冲性能的复杂几何形状材料。电力驱动对车身安全提出新的要求,重量增加导致能耗更高,重量和驱动力的增加也将提升底盘的负载。基于这些新情况,蒂森克虏伯钢铁公司得出结论,与汽车的材料相比,客户将更重视功能,同时,由于电动交通成本高,造价低的轻型钢结构将得到更广泛的应用。

蒂森克虏伯公司有针对性地补充钢材等级和成形工艺。例如,一种新型热成形钢,具有特殊的氧化层,可将热成形过程中的氢吸收率降低40%以上。 Patberg表示,这不仅减少材料损坏的风险,而且实现“成本的可持续性并节能”。

另一项创新是高强度冷成型钢的新制造工艺,强度可达1200兆帕。第一步是通过简单的工具,制成预制件,不考虑回弹变形。然后使用标定工具,通过抗压应力叠加精准测定回弹,最终将预制件打造成尺寸精确的几何形状。根据零部件的不同,这种多阶段成形工艺,将原材料使用量减少15%,且重复性好,不需要后续处理。

该公司使用这种新钢材开发出虚拟的电动汽车车身,既能满足安全需求,又符合成本要求,包括附属装置和电池托盘在内,重量只有430公斤。超过三分之二的壳体由高强度冷成型钢制成,强度约600 ~ 1200兆帕,只有大约11%是高温复杂成型的高强度钢。另外,蒂森克虏伯公司使用强度非常高的混合钢材,生产电池托盘。

对于其他电池托盘项目,该公司开发了一种加强型深拉钢盘,其成本约为同类铝材的一半,重量仅增加7%。Patberg认为,这些例子证明钢材在轻量化设计方面仍然具有潜力。更重要的是,可以在优化成本的情况下,获得完美的车体结构。

蒂森克虏伯股份公司由蒂森股份公司和克虏伯股份公司于1999年3月合并而成。蒂森股份公司和克虏伯股份公司均始建于上世纪初期,曾为欧洲钢铁工业和机器制造业作出杰出的贡献,是德国重工业的缩影。 蒂森克虏伯集团为德国工业巨头, 雇员超过193,000人,销售额达380亿欧元。 集团下属的蒂森克虏伯电梯集团是全球三大电梯和自动扶梯生产商之一。 雇员约28,500人,销售额约为35亿欧元,经营业务遍及世界各地。 蒂森克虏伯股份公司目前的产品范围涉及钢铁、汽车技术,机器制造、工程设计及贸易等领域。