「MFC推荐」车身零部件轻量化成形工艺发展趋势

《节能与新能源汽车技术路线图2.0》发布了车身轻量化技术路线图，根据政策导向及发展路线，新材料、新工艺的应用刻不容缓。

图1 轻量化材料路线图

图2 统计了2020 年欧洲年会上12 款车型高强钢、铝合金的应用比例，12 款车型中，高强钢的比例在34.7% ～70.2% 之间，7 款车型应用了铝合金，应用比例在0.5% ～11.3% 之间，可见高强钢及铝合金的应用趋势与轻量化材料路线图规划方向是一致的。

图2 2020 年欧洲年会12 款车型高强钢、铝合金应用比例统计

2.0GPa 热成形钢

1.5GPa 热成形钢已广泛应用，2.0GPa 热成形钢是新一代热成形钢。

与1.5GPa 热成形钢相比，2.0GPa 热成形钢提高了C 含量，增加V 元素。C 元素是固溶强化元素和奥氏体稳定元素，在马氏体中起到间隙固溶强化的作用，对马氏体强化效果远大于其余置换固溶强化合金元素。增加V 元素机理是VC 的析出强化和细晶强化，提高了强度和塑性。

热气胀成形

热气胀成形工艺是通过感应加热将管材或板材加热到一定温度，使材料的变形能力提高，同时变形抗力显著降低，然后利用高压气体的压力使坯料发生变形，随后增加气压进行整形的过程，如图3 所示。

图3 热气胀成形工艺过程

图4 牧马人车型热气胀成形零件

图5 福克斯车型热气胀成形零件

3D 辊压成形

3D 辊压成形最高可实现1700MPa 马氏体钢零件生产，孔加工需要用激光切割，其主要生产工序包括在线冲孔→辊压→高频焊接→整形→切断→3D 弯曲→激光切割。

液压成形 工艺介绍

液压成形技术是将预处理(端头倒角、去毛刺、弯管或弯管+预成形)过的定尺管材置于模具型腔内，往管件内注入高压液体的同时在管件两端进行加力补料，使管件在模具型腔约束下进行充模胀形，直至其外壁与模具型腔贴合，成形出所需的各种中空零件，工艺过程如图6 所示。

铝合金挤压成形 工艺介绍

挤压是从挤压用铝铸棒开始，铝铸棒在挤压前必须加热使其软化，随后将加热好的铝铸棒放入挤压机的盛锭筒内，由大功率的油压推动挤压杆，挤压杆的前端有挤压垫，这样被加热变软的铝合金在挤压垫强大压力的作用下从模具精密成形孔挤出，得到最终的产品。根据挤压方向不同，挤压工艺可分为：正向挤压、反向挤压、侧向挤压。

高真空压铸成形 工艺介绍

压铸工艺是将压铸机、压铸模和压铸合金三大要素有机组合而加以综合运用的过程。它是一种少无切削的特种铸造方法，将熔融金属在高压高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固形成铸件的过程。

铝合金冷冲压成形

铝合金冷冲压零件的制造过程主要包括板材生产、自然时效处理、冲压、人工时效等过程，如图7所示。

图7 铝合金冷冲压工艺过程

铝合金热冲压成形

近两年来发展的新技术与高强钢板热成形技术相似，将热处理与热成形相结合，是针对铝合金材料的热溶成形——冷模淬火(Solution-Heat-Treatment-Forming-Quenching, HFQ)工艺，以期获得形状复杂、强度高的铝合金零件。

总体而言，2.0GPa 热成形、液压成形、挤压铝、压铸铝、冲压铝技术成熟，未来应用趋势较为明显。热气胀成形、铝合金热冲压成形处于起步推广阶段，具备远期应用趋势。3D 辊压成形由于技术特点及供应商资源少，应用趋势不明显。

应用方面，华人运通高合汽车与拓普集团联合在国内首个基于7200吨巨型压铸机正向开发的一体化超大压铸车身后舱正式量产下线。即此前，华人运通高合汽车去年年底与上海交通大学轻合金国家工程中心全球首发的TechCastTM超大铸件用低碳铝合金材料的量产应用。

一体化超大压铸车身后舱

此次下线标志着华人运通高合汽车成为国内首个量产落地该技术的汽车厂商。

在汽车制造中，铝合金件替换钢制结构一般可达到 20%~30% 的减重，从而实现轻量化，降低能耗，提高车辆续航里程；一体压铸技术相比于传统的车身工艺，具有高效集成、设计灵活的特点；一体式压铸成型，没有先冲压后焊接的复杂过程，实现了零部件数量的减少及连接工序的简化。并且，一体铸型材料回收再利用率接近100%，更为低碳环保。

一体化超大压铸车身后舱结构件的量产，将成为提升生产效率、实现高度轻量化的“创新密码”，推动产业链中整车一体化零件的集成设计、变革性材料的自主研发，及巨型压铸装备的迭代升级等产业的全方位变革。

此次下线的一体化超大压铸车身后舱，是基于华人运通高合汽车去年年底与上海交通大学轻合金国家工程中心全球首发的TechCastTM超大铸件用低碳铝合金材料打造而成。TechCastTM超大铸件用低碳铝合金材料，是一种免热处理的合金材料，是汽车产业制造端低碳合金技术的重大突破，为产业带来开拓性车端应用。该材料流动性高于同级别材料15%以上、强塑积高出30%以上，保证了整车碰撞等性能达到更高维度。

但是，为什么说一体化压铸会是车身制造的革命呢？

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