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不锈钢轿车车架——奥氏体不锈钢使单个部件重量减轻20%

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“任何客户可以拥有一辆能够漆成他所希望颜色的小汽车,” 曾经很著名的汽车先驱者亨利·福特开玩笑说。“只要它是黑色的。”

同样,今天的汽车制造商可以很快生产客户需要的任何车架的轿车和卡车,只要它含有大量的不锈钢。欧洲汽车制造商和不锈钢生产商的一个联合体已经花了三年时间测试用于门柱和车架其他构件的不锈钢。结果表明,不锈钢尤其是含镍奥氏体不锈钢在它们成型或变形时强度增大,可以代替碳钢,在减轻重量的同时不损失碰撞时保护乘员所需要的性能。

随着汽油价格的剧烈波动,对混合动力车和减少温室气体排放量的节能车辆需求不断增长,北美汽车制造商似乎急于改变方向。

“简单地说,重量需要多花钱,它要损失效率和耗费燃料,” 联合体的被称为下一代汽车(NGV)研究项目的负责人 Roland Gustafsson说 。“你减少的每公升油料都会延长汽车的寿命。当重量降低后,你可以重新设计轿车的其他系统。它的好处是螺旋上升的:你可以减小发动机尺寸,还可以减小变速箱。”“

NGV项目是于2005年由提供研究和试验设施的九家公司推出的,该项目聚集了150多名工程师、科学家和软件开发商共同探讨增加不锈钢汽车零部件的方法。奥迪、宝马、菲亚特、克莱斯勒、萨博汽车和沃尔沃汽车公司与奥托昆普、安赛乐米塔尔欧洲不锈钢公司( Ugine & ALZ )、德国蒂森克虏伯通力合作。合作伙伴除了贡献出研究时间和设施,迄今已在项目中投入500万欧元,Gustafsson说。

项目的结果于2007年下半年在德国法兰克福国际汽车展上展出。试验了四个不锈钢钢种,根据力学性能、耐腐蚀性、可成形性、机加工性和与其他材料的连接确定它们在汽车制造中的适应性。三种奥氏体钢为: 1.4376( S20100 ),1.4318 ( S30153 )和1.4310( S30100 ),第四种是一种双相不锈钢 1.4162 ( S32101 )。

“目标是向世界展示这类应用有可能使用不锈钢,” 芬兰不锈钢生产商奥托昆普公司的一个部门、奥托昆普汽车研究和发展部的经理Eric S.rqvist说。这四个钢种的结果都非常好。

“不锈钢本身可以加工成复杂的部件或局部要求高强度的部件,”他说。“我们知道不锈钢不能取代所有材料,但在某些部位和某些特定的应用中还是有优势的。”

一个主要的优点是重量轻。NGV项目证实车框用不锈钢更换的部分重量减轻20%。全职负责瑞典哥德堡沃尔沃技术公司的Gustafsson说,重要的是,伴随下一代汽车而来的所有额外增加的重量都有抵消的办法。当行业转入生产混合动力汽车时,采用不锈钢所减轻的重量抵消了电动马达和提供第二电源的电池所增加的重量。

奥氏体不锈钢尤其适合于汽车制造业。因为不锈钢在液压成型或冷轧成型过程中强度变得更高,这种强度对于满足碰撞安全标准是必需的。同时,生产过程产生的废钢不多,可节约材料和降低成本。

NGV项目表明,不锈钢可与目前汽车框架使用的碳钢焊接 。因此,汽车制造商可以继续使用传统的金属,同时在最需要的部位增加不锈钢。试验的钢种与其他类型的钢基本上都很容易连接, S.rqvist补充说说,采用粘合剂和蜡来防止连接处发生腐蚀。

项目工程师使用含镍不锈钢制作一辆沃尔沃S40轿车的门柱(称为B柱),证实该材料可成形,并能与传统的钢连接,能经受碰撞试验。但是S.rqvist说,该项目的最引人注目的突破应该是开发出了模拟各个生产阶段的软件程序,金属通过成形和焊接的每个步骤。该程序使工程师能够了解到替代的钢种和制造工艺如何提高成品部件的性能。

“没有软件,不可能真正以合适方式来模拟,考虑到变形硬化和发生这种情况的方式,”他说。“这向前迈了一大步,”能使汽车制造商和其他制造商不必制造和试验部件就可确定最佳材料和用途。“这对于奥氏体不锈钢在任何用途中的使用都是非常重要的。”

就汽车而言, S.rqvist和 Gustafsson都说,不锈钢较轻的重量和奥氏体不锈钢在成形过程中强度更高的事实意味着现在完全有可能设计不锈钢汽车。

下一阶段是生产一个使用不锈钢部件的完整车架的样车。为此,NGV项目正在寻求北美的汽车制造商作为合作伙伴。Gustafsson说,通用汽车已表示有兴趣,它们正在努力应对全球经济危机并增加对高燃料效率汽车的需求。

“我们的目标是将下一代汽车项目扩大到北美,”他补充说。“我愿意在2010年底特律汽车展上展示用这些材料制造的一个完整的车辆结构。”