高强度热轧汽车纵梁材料及纵梁制造方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种高强度热轧汽车纵梁材料及纵梁制造方法。

背景技术

汽车车架由纵梁和横梁构成的大梁等部件组成，经由悬挂装置、前桥、后桥支承在车轮 上，必须有足够的强度和刚度以及承受汽车的载荷及各种复杂工况下的冲击。汽车纵梁一般 采用高强度钢板经过冲压或者滚压成型加工而成，随着钢板强度的提高，所需冲压机械的冲 压力增加，冲压后的回弹量也将增大，因此高强度汽车纵梁的成型一般采用滚压成型。由于 汽车车架一般采用冷加工成型，纵梁和横梁之间采用螺栓连接或焊接等连接方式，车架承受 车厢、装载货物重量及外界各种复杂工况下的冲击，因此汽车纵梁用钢板必须具有高强度、 较好的冲击性能和冷弯性能，以适应冷成型加工要求。同时在国家鼓励减重节能的环境下， 充分挖掘汽车零部件的减重和轻量化潜力，是汽车行业材料技术人员面临的长期课题。现有 技术为提高汽车的装载能力，重型汽车车架通常采用双梁，即纵梁内衬副梁的方法，这种结 构存在的缺陷是汽车自身的重量加大，这不仅增加制造成本，也增加了汽车重量和燃油消耗。 汽车纵梁用钢板一般为微合金高强度钢，屈服强度为500-650MPa级别；德国某重型汽车车架 也多为屈服强度500MPa级别钢板，成型工艺多采用滚压成型。该强度级别的车架纵梁存在的 缺陷是，载重汽车车架承载能力不足。

发明内容

本发明的目的就是为了解决高强度汽车纵梁难成型的问题；提供一种高强度热轧汽车纵 梁材料及纵梁制造方法。本发明的热轧汽车纵梁钢板具有强度高，易于成型，适用于700MPa 级别纵梁钢板的成型，所需设备吨位小，纵梁表面质量好，车架纵梁由采用低强度主、副梁 相配的双层车架变成单层车架，单车可实现减重300kg以上，达到减轻汽车自重，降低燃油 消耗的目的，有明显的社会效益。

本发明的还提供一种高强度热轧汽车纵梁的成型方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度热轧汽车纵梁材料，所述纵梁材料的化学成分按重量百分数为：C：0.04～ 0.10%、Si:0.05～0.12%、Mn:1.70～2.10%、P:≤0.025%、S:≤0.010%、V:≤0.020%、Ti:0.08～ 0.15%、Nb:0.04～0.09%、Al:0.015～0.065%、余量为Fe。

一种高强度热轧汽车纵梁制造方法，包括以下步骤：

1）利用分条刀具将大梁钢板进行开卷、矫平、分条；

2）大梁钢板通过成型辊滚压成型；

3）通过切断模具采用45°斜切工艺切断大梁钢板；

4）大梁钢板数控打孔；

所述步骤1）分条采用的分条刀具材料：H13，刀具硬度：58-60HRC，分条刀具间隙：8-10mm。

所述步骤2）采用15套成型辊，每套成型辊分别包括一只主动辊、二只从动辊，每套成 型辊使得大梁钢板的变形角度分别为：1辊0°、2辊15°、3辊25°、4辊35°、5辊43°、 6辊51°、7辊59°、8辊67°、9辊75°、10辊81°、11辊86°、12辊以后均为90°， 每套成型辊之间的距离为1000mm。

所述步骤3）的切断模具包括静刀片，动刀片，材料为H13，硬度58-60HRC，动刀片R 角半径为0-14mm，切断刀具间隙为0.8-1.2mm。

所述大梁钢板力学性能为：R_P0.2≥700MPa，Rm 750～950MPa,A₅≥15%。

本发明工作原理：本发明纵梁的化学成分按重量百分数为：C：0.04～0.10%、Si:0.05～ 0.12%、Mn:1.70～2.10%、P:≤0.025%、S:≤0.010%、V:≤0.020%、Ti:0.08～0.15%、Nb:0.04～ 0.09%、Al:0.015～0.065%、余量为Fe。其力学性能为：R_P0.2≥700MPa，Rm 750～950MPa,A₅≥15%。本发明的纵梁通过以下步骤制造：1）将大梁钢板进行开卷、矫平、分条；2）大梁钢 板通过成型辊滚压成型；3）通过切断模具采用45°斜切工艺切断大梁钢板；4）大梁钢板数 控打孔；数控打孔后，热轧大梁钢板成为预定长度、截面规格的纵梁。步骤2）采用15套成 型辊，每套成型辊分别包括一只主动辊、二只从动辊，每套成型辊使得大梁钢板的变形角度 分别为：1辊0°、2辊15°、3辊25°、4辊35°、5辊43°、6辊51°、7辊59°、8辊 67°、9辊75°、10辊81°、11辊86°、12辊以后均为90°，每套成型辊之间的距离为 1000mm。

本发明的有益效果：

1.与冲压成型相比，滚压成型高强度热轧纵梁，所需设备吨位小，纵梁表面质量好；

2.采用屈服强度700MPa级以上的纵梁，材料强度提高40%以上，车架纵梁由采用低强度主、 副梁相配的双层车架变成单层车架，单车可实现减重300kg以上，达到减轻汽车自重，降低 燃油消耗的目的，有明显的社会效益。

附图说明

图1为成型辊结构示意图；

图2为切断模具结构示意图；

图3是图2的左视图；

图中，1.主动辊，2.大梁钢板，3.从动辊，4.静刀片，5.动刀片。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

以6750mm长、300×90×8截面规格的纵梁为例进行说明。

结合图1至图3，一种高强度热轧汽车纵梁材料，所述纵梁材料的化学成分按重量百分 数为：C：0.063%、Si：0.10%、Mn：1.85%、P：0.008%、S：0.002%、Ti：0.11%、Nb： 0.054%、Al：0.043%，余量为Fe。所述纵梁的力学性能为：R_P0.2=815MPa，Rm=885MPa,A₅=20%， 采用8mm厚度热轧大梁钢板2。

一种高强度热轧汽车纵梁的成型方法，包括以下步骤：

1）利用分条刀具将大梁钢板2进行开卷、矫平、分条；分条刀具材料：H13，刀具硬度：58-60HRC， 分条刀具间隙：8-10mm。

2）大梁钢板2通过成型辊滚压成型；采用15套成型辊，每套成型辊分别包括一只主动辊1、 二只从动辊3，每套成型辊使得大梁钢板2的变形角度分别为：1辊0°、2辊15°、3辊25°、 4辊35°、5辊43°、6辊51°、7辊59°、8辊67°、9辊75°、10辊81°、11辊86°、 12辊以后均为90°，每套成型辊之间的距离为1000mm。图1中表示出第5套成型辊的结构 使得大梁钢板2的变形角度与水平呈43°。

3）通过切断模具采用45°斜切工艺切断大梁钢板；切断模具包括静刀片4，动刀片5，其材料 为H13，硬度58-60HRC，切断动刀R角半径为12mm，切断刀具间隙L为1.0mm。

4）滚压成纵梁后，采用02M305数控冲孔机打孔。

热轧大梁钢板成为预定长度、截面规格的纵梁。经过上述步骤将钢板制成6750mm长、300 ×90×8截面规格的纵梁。

实施例2

以6750mm长、300×90×8截面规格的纵梁为例进行说明。高强度热轧汽车纵梁材料的 化学成分按重量百分数为：C：0.065%、Si:0.15%、Mn:1.85%、P:0.009%、S:0.0015%、V:0.010%、 Ti:0.10%、Nb:0.05%、Al:0.041、余量为Fe。钢板的力学性能为：R_P0.2=798MPa，Rm=859 MPa,A₅=22%。

实施例3

以6750mm长、300×90×8截面规格的纵梁为例进行说明。高强度热轧汽车纵梁材料的 化学成分按重量百分数为：C：0.075%、Si:0.07%、Mn:1.84%、P:0.01%、S:0.0029%、V:0.010%、 Ti:0.11%、Nb:0.053%、Al:0.038%、余量为Fe。钢板的力学性能为：R_P0.2=813MPa，Rm=875 MPa,A₅=23%。

实施例4

以6750mm长、300×90×8截面规格的纵梁为例进行说明。高强度热轧汽车纵梁材料的 化学成分按重量百分数为：C：0.076%、Si:0.10%、Mn:1.86%、P:0.012%、S:0.0028%、V:0.001%、 Ti:0.10%、Nb:0.058%、Al:0.030%、余量为Fe。钢板的力学性能为：R_P0.2=751MPa，Rm=823 MPa,A₅=20%。

实施例2到实施例4所述的高强度热轧汽车纵梁的成型方法，参照实施例1的步骤，在 此不再赘述。

采用8mm厚度热轧大梁钢板2滚压成型高强度热轧纵梁，力学性能达到了：R_P0.2:751～815 MPa，Rm：823～885MPa,A₅：20～23%，相比屈服强度500MPa级主、副梁用钢板，材料强度 提高40%以上，屈服强度高，而且纵梁表面质量好；单车可实现减重300kg以上，达到减轻 汽车自重，降低燃油消耗的目的，有明显的社会效益。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限 制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付 出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。