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横向对比零跑C11高强度白车身
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日前,在由中国汽车安全大会/中国车身大会举办的十佳车身评选中,零跑C11荣获最佳结构奖。

资料显示零跑C11的白车身结构中,高强度钢占比达到76.2%(图中蓝色及粉色部分),热成型钢占比达到17.4%(粉色部分)。A、 B柱、车门防撞梁、横梁等关键部位均采用热成型钢材质,屈服强度达到1300Mpa以上。

钢材强度定义

在材料学领域一般将屈服强度600Mpa(兆帕)的钢材定义为高强度,反之低于这一标准的则是普通强度钢。超高强度钢是用于制造承受较高应力结构件的一类合金钢。一般屈服强度大于1180MPa,抗拉强大于1380MPa这类钢一般具有足够的韧性及较高的比强度和屈强比, 还有良好的焊接性和成形性。

高强度铝合金一直是优秀的减重材料。但是从屈服强度上看超高强度铝合金也仅在800MPa左右,可以替换高强度钢材,还不能代替超高强度钢材的地位。

超高强度热成型钢

汽车工业需要把钢材制作成不同型形制的钣金件,超高强度钢(屈服强度大于1180MPa)的高强度既是安全保障的基础,又是加工工艺的难题。为了平衡加工性能和强度,汽车工业往往使用热成型材钢材作为加工基材。热成形钢是指将钢板经过950°C的高温加热之后一次成形,然后又迅速冷却,全面提升了钢板强度,经过这样处理的钢材称之为热成钢,把这种材料用在车身上,在车身重量几乎没有太大变化情况下,承受力提高了30%。

热成型钢加工工艺

热成型钢的的超高强度同时也是生产工艺的挑战,需要综合使用多种高成本加工工艺和设备。

不同于普通钢材的常温直接冲压成型,热成型钢需要在高温条件下完成强化和冲压成型。加工时使用电加热等工艺将特殊级别的硼钢加热到880~950 ℃, 使坯料均匀奥氏体化, 然后送入内部带有冷却系统的模具内冲压成型,冲压的同时快速冷却至200°C左右,将奥氏体转变为马氏体,使冲压件得到硬化, 大幅度提高成品强度。

热成型钢零件在制造过程中,存在将加热好的硼钢转移到热冲压机的模具中的步骤,这个过程中,高温状态的原材料会接触空气,需要采取措施应对表面氧化,因此耐高温的铝硅涂层是最常用的选项。正是由于铝硅涂层的存在,热成型钢往往呈现深色,使其相比于普通钢材有些显著的色彩标识。

不同于普通钢由于热成型件强度硬度大,使用传统的冷冲压模具进行修边冲孔的话,模具部件磨损严重、寿命严重缩短。目前的解决方案是在热成型线尾配备3-4台激光切割机器人进行修边冲孔加工。

为了平衡轻量化和强度,往往要在白车身不同区域使用多种型号钢材拼接。除了使用普通的焊接外,还需要使用激光拼焊工艺,笔者在参观零跑汽车和工厂是也有幸亲眼见到了激光焊接机器设备。

综合分析

白车身强度尤其是关键位置的强度是汽车被动安全最重要的一环,C11到白车身成员舱部分几乎全部使用高强度钢和超高强度钢形成笼式结构,为车辆被动提供了物质基础。下面捡选了几款市场上与C11近期轴距/同价位的车型进行了车身钢材数据对比(数据源自互联网,仅限于材料用量对比)。

通过数据对比可以看出在节选的车型中C11高强度钢使用比例最高,热成型钢使用比例位于第二名。

在与轴距同级别的两款车型对比中,高强度钢和热成型钢比例更高,价格却是最低。

在与同价位某款车型对比中,虽然热成型钢比例落后1.6%,但是高强度钢比例却领先14.2%,同时轴距相比于同价位车型有150mm以上的优势。

从白车身材料的角度看,C11依然并坚持了其产品设计逻辑:堆料配置不输同级别水准、价位降维。没有因为价位而降低车辆的物料标准。

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