客第６期 车技术与研究 ＢＵＳ＆Ｃ０ＡＣＨ ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ ＡＮＤ ＲＥＳＥＡＲＣＨ 超高强度钢在全承载客车上的应用分析 熊成林，王华，王孝来 ２３００５１） （安徽安凯汽车股份有限公司，合肥摘要：介绍超高强度钢在全承载客车上的应用，通过对ＨＣ７００与Ｑ３４５的基本力学性能和管型规格的分 析，论述超高强度钢在全承载客车上的替换应用范围和方法，并通过实例进一步说明具体措施和效果。 关键词：全承载客车；车身骨架；超高强度钢；轻量化 中图分类号：Ｕ４６３．８３ １；Ｕ４６２．２ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００６—３３３１（２０１６）０６—００４１—０３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｓｔｅｅｌ ｔｏ Ｍｏｎｏｃｏｑｕｅ Ｃｏａｃｈｅｓ Ｘｉｏｎｇ Ｃｈｅｎｇｌｉｎ，Ｗａｎｇ ｈｕａ，Ｗａｎｇ Ｘｉａｏｌａｉ （Ａｎｈｕｉ Ａｎｋａｉ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｈｅｆｅｉ ２３００５ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｔｏ ｍｏｎｏｃｏｑｕｅ ｃｏａｃｈｅｓ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｙ ｅｌａｂｏｒａｔｅ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｃｏｐｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｕｈｒａ ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｔｏ ｍｏｎｏｃｏｑｕｅ ｃｏａｃｈｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ａｎｄ ｔｕｂｅ ｔｙｐｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＨＣ７００ ａｎｄ Ｑ３４５，ａｎｄ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｏｎｏｅｏｑｕｅ ｃｏａｃｈ；ｂｏｄｙ Ｃａｍｅ；ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ；ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ 材料在汽车工业中起着非常重要的作用，汽车各部 表１ 。 表１基本力学性能对比 ～＼ 件功（性）能的提高必须通过材料的适当应用来实现【】】。 目前汽车工业正努力提高产品的安全性和燃油经济 ＼ Ｑ３４５ ＼ ３４５ ＨＣ７００ ≥７００ 性，因此需要解决车身轻量化和提高整车强度之间的 矛盾［２１。在这种情况下，材料的适当选择和应用就显得更 为重要。 性能屈服强度／ＭＰａ 抗拉强度／ＭＰａ ４７０－６３０ ７５０￣９５０ 我司现有客车产品车身材料主要是屈服强度为 ３４５ ＭＰａ的１６Ｍｎ钢矩形管（钢牌号为Ｑ３４５），按国际钢 铁协会在超轻钢汽车车身ＵＬＳＡＢ项目中关于高强度钢 的定义（屈服强度在２１０～５５０ ＭＰａ、抗拉强度在２７０～７００ 延伸率／％ ≥２Ｏ ≥１２ 从表１中可以看到，ＨＣ７００材料的屈服强度是 Ｑ３４５材料的两倍多，ＨＣ７００材料的抗拉强度是Ｑ３４５材 料的１．５倍左右，因此从材料强度看，ＨＣ７００的力学性 能大大优于Ｑ３４５。针对两种材料的抗破坏能力，笔者做 ＭＰａ的钢为高强度钢，屈服强度大于５５０ ＭＰａ、抗拉强 度大于７００ ＭＰａ的钢为超高强度钢）［３１，我司的客车车身 为高强度钢车身。与国内某大型钢铁企业对接，了解到 其有屈服强度大于７００ ＭＰａ的超高强度钢矩形管（钢牌 了抗冲击变形仿真分析，分析结果如图１所示，从图中 可明显看出，在承受相同冲击力的情况下，Ｑ３４５的变形 远远大于ＨＣ７００。 号为ＨＣ７００）的供应，该材料的合理引用可以为全承载 客车的轻量化进一步贡献力量。 虽然在材料的屈服强度和抗拉强度上ＨＣ７００都有 明显优势，但依然有一些不可回避的问题。从表１中可 以发现，ＨＣ７００的延伸率只有Ｑ３４５的一半左右。受限 １ ＨＣ７００与Ｑ３４５对比分析 １．１ 材料的基本力学性能对比 于ＨＣ７００较低的延伸率，在制作大曲率的弯管过程中 容易造成弯曲开裂，图２为在做ＨＣＴ００矩形管弯曲实 验时发生开裂的现象。这在很大程度上影响ＨＣ７００在 ＨＣ７００与Ｑ３４５两种材料的基本力学性能对比见 作者简介：熊成林（１９８９一），男，助理工程师；主要从事客车总体布置和骨架设计工作。 体 技 术 ｊ研究 个，Ｒ戕 乍¨ 、 川范 ： 『１闩＝Ｈ（１７００的 姒度、 （）３４５ ＩＩ（：７（１０ ｌ ５ 表３壁厚替换对照表 ３ ２／２．５ ｍｍ ＾ 低 ｆＩｌｌ率的饥做 能，』 住制造他川过程Ｉ ｆ Ｉ成肜｝１ｔｘ￣Ｉ＃ｉ 难， ■玖修ｉｌ ：ｑ一裂纹的饥率 会加火， Ｉ：牛Ｊ ： 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ｋｇ；原整车骨 架所有管件部分重量约２ ２５０ ｋｇ，相对减重１４％，客车运 行油耗预计降低１．５％；Ｑ３４５矩形管材料价格约６ ６５０ 元／吨、ＨＣ７００矩形管材料价格约７ ５００元／吨网，原整 车骨架合计原材料成本１４ ８００元，替换后合计原材料 成本１４ ０００元，单台车可降低原材料成本约８００元。 ３结束语 目前超高强度钢在国内客车行业还处于试应用阶 段，批量应用超高强度刚还存在一些困难和风险，且在 设计、工艺、生产上还需要做出一些相应的改变和调整。 高强度、轻量化的车身是汽车发展的大趋势，因而高强 度、轻质材料的应用也是必然选择 。就目前客车行业现 状而言，可以考虑在对整车质量减轻需求比较迫切，同 时对车身强度也有较高要求的车型（如电动客车、燃气 客车）上进行超高强度钢材料的替代应用，并进行试验 验证，待各方面条件成熟后批量应用。 参考文献： 【１］王冬梅，段京华．汽车材料【Ｍ】．合肥：安徽科学出版社，２００９． ［２】胡霞东．客车骨架结构强度分析与设计研究【ＪＪ．客车技术， ２０１６（１）：１４—１７． 【３］马鸣图，易红亮．高强度钢在汽车制造中的应用『Ｊ１．热处理， ２０１１（６）． 【４］全国钢标准化技术委员会．冷拔异型钢管：ＧＢ／Ｔ ３０９４—２０１２ ［ｓ】．北京：中国标准出版社，２０１２：５． ［５】晏培杰．宝钢商用车延伸加工服务介绍［Ｒ】．上海：上海宝钢 型钢有限公司，２０１４，７． ｆ６刘鸿文．６］材料力学（Ｉ）［ＭＩ．４版．北京：高等教育出版社，２００４． 【７】陈家瑞．汽车构造【Ｄ】．北京：机械工业出版社，２０１５． 【８］全国汽车标准化技术委员会．客车上部结构强度要求：ＧＢ １７５７８—２０１３［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２０１３：９． 『９］燕战秋，华润兰．论汽车轻量化【Ｄ］．武汉：武汉工学院，１９９３． 修改稿日期：２０１６—０７—１１
