超高強(qiáng)汽車鋼焊接接頭組織性能調(diào)控技術(shù)

所屬學(xué)院：工程技術(shù)研究院

合作方式：?整體轉(zhuǎn)讓 ?技術(shù)許可 ?作價(jià)入股 ?合作開發(fā) ?其它_____

成果簡介：

項(xiàng)目背景：

《中國制造 2025》中將輕量化作為汽車行業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向，并提出要加快促進(jìn)超高強(qiáng)鋼、鋁合金、鎂合金等輕質(zhì)材料在汽車上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)整車減重的目標(biāo)，輕量化已然成為國家的重要戰(zhàn)略，輕量化將是汽車行業(yè)發(fā)展規(guī)劃中的重中之重。鋼鐵材料作為汽車的基本構(gòu)成材料，在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，仍然具有不可替代的作用。其中，超高強(qiáng)鋼在汽車上所占比率已從2009年的7%增加到2019年的30%，不僅具有明顯減重作用，還具備一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，能夠同時(shí)滿足輕量化、安全性、低成本等要求，是汽車用材的主流。焊接是車身制造的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，汽車用鋼焊接性較差，焊接區(qū)易產(chǎn)生氣孔、裂紋以及內(nèi)部殘余應(yīng)力分布不均等缺陷，同時(shí)熱影響區(qū)還存在一定程度的軟化，顯著降低焊接接頭的強(qiáng)度和韌性，對(duì)汽車安全可靠性造成嚴(yán)重?fù)p害。車身焊接質(zhì)量直接決定著后續(xù)涂裝、總裝工序的質(zhì)量，不良的焊接車身，不僅影響整車外觀，還會(huì)導(dǎo)致漏雨、風(fēng)噪、路躁和車門關(guān)閉障礙的發(fā)生。因此，針對(duì)超高強(qiáng)鋼在汽車工業(yè)使用過程中面臨的焊接問題，需要開展針對(duì)超高強(qiáng)汽車鋼焊接接頭組織調(diào)控技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)中超高強(qiáng)鋼在工藝與結(jié)構(gòu)方面的良好配合，更好的促進(jìn)汽車輕量化的發(fā)展。

關(guān)鍵工藝技術(shù)：

項(xiàng)目的關(guān)鍵工藝技術(shù)為：基于組織演變的焊接接頭組織-性能調(diào)控技術(shù)，即基于超高強(qiáng)鋼焊接過程中的組織演變與力學(xué)性能的一致性關(guān)系，提出組織性能的控制技術(shù)。通過分析超高強(qiáng)汽車用鋼在焊接過程中的熱變形行為以及溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的變化，揭示接頭不同區(qū)域的組織演變規(guī)律，分析接頭不同區(qū)域中不同物相的分布特征，并采用熱模擬技術(shù)研究熱影響區(qū)組織和性能的變化規(guī)律，闡明焊接缺陷產(chǎn)生行為及產(chǎn)生機(jī)理，建立系統(tǒng)的焊接工藝-性能評(píng)價(jià)關(guān)聯(lián)性評(píng)估模型。

成熟程度及推廣應(yīng)用情況：

目前處于何種研發(fā)階段：?研發(fā) ?小試 ?中試 ?小批量生產(chǎn) ?產(chǎn)業(yè)化；樣機(jī)：?有 ?無 其他：□如選擇“其他”，請(qǐng)說明：

推廣應(yīng)用情況：

本項(xiàng)目已獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及河鋼集團(tuán)邯鄲鋼鐵公司、山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司的資助，并以邯鄲鋼鐵公司生產(chǎn)的超高強(qiáng)鋼為對(duì)象，開展焊接接頭組織性能調(diào)控研究。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

本技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)在于將焊接接頭顯微組織與力學(xué)性能實(shí)現(xiàn)一致性評(píng)價(jià)，建立了系統(tǒng)的工藝-性能評(píng)價(jià)關(guān)聯(lián)性評(píng)估模型，創(chuàng)造性地采用一系列非破壞性實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了接頭質(zhì)量評(píng)價(jià)及性能預(yù)測(cè)，縮短試驗(yàn)周期。同時(shí)，效益是企業(yè)的生命線，使用本技術(shù)能夠在節(jié)約企業(yè)成本的同時(shí)提高生產(chǎn)效率，符合當(dāng)前的社會(huì)形勢(shì)，且已經(jīng)幫助合作企業(yè)獲得了客觀的經(jīng)濟(jì)效益，成果突出，優(yōu)勢(shì)明顯。

性能指標(biāo)：

已經(jīng)實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)QP980和QP1180鋼激光焊接及電阻點(diǎn)焊接頭制備，能夠穩(wěn)定生產(chǎn)厚度1.0mm~2.0mm，接頭表面平整，正反成形良好，無明顯變形，力學(xué)性能（抗拉強(qiáng)度可達(dá)1000MPa以上，延伸率可達(dá)17%）優(yōu)異，室溫成型性能（室溫下IE可達(dá)5.87mm）良好的超高強(qiáng)汽車鋼焊接接頭，并已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用于白車身連接中。目前已具備超高強(qiáng)汽車鋼焊接結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的全流程工藝技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接接頭實(shí)體模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集，建立了相應(yīng)的接頭強(qiáng)度估算模型和含缺陷接頭的分析計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)含缺陷焊接接頭的組織與強(qiáng)度預(yù)測(cè)，掌握了對(duì)焊接接頭的組織性能控制技術(shù)。

市場(chǎng)分析：

可以推廣到鋼鐵企業(yè)深加工業(yè)務(wù)領(lǐng)域，或汽車零部件及主機(jī)廠在超高強(qiáng)鋼焊接過程中的質(zhì)量控制等方向。

經(jīng)濟(jì)效益分析：

預(yù)期投資150萬元，可解決組織性能優(yōu)化，從而提升焊接質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)焊接產(chǎn)品品質(zhì)提升，年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益500萬元。

成果亮點(diǎn)：

1. 具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，研究成果已申請(qǐng)發(fā)明專利1項(xiàng)。

2. 成果來源：河鋼集團(tuán)邯鄲鋼鐵公司、山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司橫向項(xiàng)目等。

3. 技術(shù)先進(jìn)性：本項(xiàng)目針對(duì)超高強(qiáng)汽車用鋼焊接問題進(jìn)行研究，源于國家汽車行業(yè)的重大需求，突破傳統(tǒng)破壞性試驗(yàn)的局限性，掌握超高強(qiáng)零部件焊接成型與組織性能控制一體化工藝技術(shù)，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的控制技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的推廣應(yīng)用。

團(tuán)隊(duì)簡介：

米振莉研究員，長期從事金屬材料軋制工藝、先進(jìn)汽車用鋼開發(fā)及鋼材深加工等方面的研究。

成果相關(guān)照片：

圖1 不同激光功率下接頭正反成型

圖2 超高強(qiáng)鋼焊接成型過程的組織性能調(diào)控

聯(lián)系方式：

北京科大科技園

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