超高強汽車鋼焊接接頭組織性能調控技術

所屬學院：工程技術研究院

合作方式：?整體轉讓 ?技術許可 ?作價入股 ?合作開發 ?其它_____

成果簡介：

項目背景：

《中國制造 2025》中將輕量化作為汽車行業的重點發展方向，并提出要加快促進超高強鋼、鋁合金、鎂合金等輕質材料在汽車上的應用，實現整車減重的目標，輕量化已然成為國家的重要戰略，輕量化將是汽車行業發展規劃中的重中之重。鋼鐵材料作為汽車的基本構成材料，在相當一段時間內，仍然具有不可替代的作用。其中，超高強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，還具備一定的價格優勢，能夠同時滿足輕量化、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鍵技術環節，汽車用鋼焊接性較差，焊接區易產生氣孔、裂紋以及內部殘余應力分布不均等缺陷，同時熱影響區還存在一定程度的軟化，顯著降低焊接接頭的強度和韌性，對汽車安全可靠性造成嚴重損害。車身焊接質量直接決定著后續涂裝、總裝工序的質量，不良的焊接車身，不僅影響整車外觀，還會導致漏雨、風噪、路躁和車門關閉障礙的發生。因此，針對超高強鋼在汽車工業使用過程中面臨的焊接問題，需要開展針對超高強汽車鋼焊接接頭組織調控技術的研究，實現汽車工業中超高強鋼在工藝與結構方面的良好配合，更好的促進汽車輕量化的發展。

關鍵工藝技術：

項目的關鍵工藝技術為：基于組織演變的焊接接頭組織-性能調控技術，即基于超高強鋼焊接過程中的組織演變與力學性能的一致性關系，提出組織性能的控制技術。通過分析超高強汽車用鋼在焊接過程中的熱變形行為以及溫度場和應力場的變化，揭示接頭不同區域的組織演變規律，分析接頭不同區域中不同物相的分布特征，并采用熱模擬技術研究熱影響區組織和性能的變化規律，闡明焊接缺陷產生行為及產生機理，建立系統的焊接工藝-性能評價關聯性評估模型。

成熟程度及推廣應用情況：

目前處于何種研發階段：?研發 ?小試 ?中試 ?小批量生產 ?產業化；樣機：?有 ?無 其他：□如選擇“其他”，請說明：

推廣應用情況：

本項目已獲得國家重點研發計劃及河鋼集團邯鄲鋼鐵公司、山東鋼鐵集團日照有限公司的資助，并以邯鄲鋼鐵公司生產的超高強鋼為對象，開展焊接接頭組織性能調控研究。

技術優勢：

本技術創新點在于將焊接接頭顯微組織與力學性能實現一致性評價，建立了系統的工藝-性能評價關聯性評估模型，創造性地采用一系列非破壞性實驗實現了接頭質量評價及性能預測，縮短試驗周期。同時，效益是企業的生命線，使用本技術能夠在節約企業成本的同時提高生產效率，符合當前的社會形勢，且已經幫助合作企業獲得了客觀的經濟效益，成果突出，優勢明顯。

性能指標：

已經實現超高強QP980和QP1180鋼激光焊接及電阻點焊接頭制備，能夠穩定生產厚度1.0mm~2.0mm，接頭表面平整，正反成形良好，無明顯變形，力學性能（抗拉強度可達1000MPa以上，延伸率可達17%）優異，室溫成型性能（室溫下IE可達5.87mm）良好的超高強汽車鋼焊接接頭，并已經實際應用于白車身連接中。目前已具備超高強汽車鋼焊接結構件生產的全流程工藝技術，并實現對焊接接頭實體模型的基礎數據采集，建立了相應的接頭強度估算模型和含缺陷接頭的分析計算模型，實現了對含缺陷焊接接頭的組織與強度預測，掌握了對焊接接頭的組織性能控制技術。

市場分析：

可以推廣到鋼鐵企業深加工業務領域，或汽車零部件及主機廠在超高強鋼焊接過程中的質量控制等方向。

經濟效益分析：

預期投資150萬元，可解決組織性能優化，從而提升焊接質量，實現焊接產品品質提升，年創造經濟效益500萬元。

成果亮點：

1. 具有自主知識產權，研究成果已申請發明專利1項。

2. 成果來源：河鋼集團邯鄲鋼鐵公司、山東鋼鐵集團日照有限公司橫向項目等。

3. 技術先進性：本項目針對超高強汽車用鋼焊接問題進行研究，源于國家汽車行業的重大需求，突破傳統破壞性試驗的局限性，掌握超高強零部件焊接成型與組織性能控制一體化工藝技術，形成了具有自主知識產權的控制技術，并實現了該技術在行業內的推廣應用。

團隊簡介：

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

成果相關照片：

圖1 不同激光功率下接頭正反成型

圖2 超高強鋼焊接成型過程的組織性能調控

聯系方式：

北京科大科技園

010-62333830,62335841,62335665,62333626