瑞典钢铁公司(Sweden Steel
AB,以下简称SSAB)是北欧地区最大的高强度和超高强度汽车板的主要生产企业。SSAB的冷轧汽车板产能在全球不具备优势,仅为280万吨,但其冷轧高强钢和超高强钢生产实力领先,能生产强度级别最高达到2000MPa的热成形钢(文中强度如无特别说明均指抗拉强度)和1500MPa的马氏体钢;热镀锌板能达到1000MPa,电镀锌板能达到1500MPa级别。目前,SSAB已经成为全球范围内高强汽车板领域的领先企业。
品种体系相对少而清晰
SSAB于1978年由三家瑞典钢铁制造企业合并组建;2007年又收购了北美钢铁公司IPSCO;2014年,SSAB与芬兰领先的高强钢制造商罗奇(RUUKKI)合并,进一步巩固了其在特种钢领域的领先地位。
SSAB对所有产品按照类别都赋予不同的品牌,焊接用高强钢Weldox系列、耐磨钢Hardox系列、工具钢Tooldox系列等,而其冷轧汽车板的品牌则是Docol系列。SSAB生产的高级别高强钢基本都有低屈强比和高屈强比产品,如DP500、DP600和DP800三个强度级别都有高屈强比和低屈强比的产品。
SSAB在向用户提供冷轧汽车板产品的同时,可向用户提供辊压成形钢Docol Roll
800/1000及其应用技术;汽车用高强钢管件,包括圆管、方矩管等,这表明了SSAB在汽车零部件用钢及其加工设计、生产方面的能力。
SSAB还推出针对高强度和超高强度冷轧汽车板的整体解决方案。相对冷轧汽车板的其他企业,瑞典钢铁公司冷轧汽车板总体产能不大,品种体系相对少而清晰。瑞典钢铁围绕汽车用高强钢和超高强钢开展产品研发和应用研究,侧重于为轿车车身提供全面解决方案,进而提升其产品价值。在解决方案体系上,强调的是从汽车用户角度出发,从设计、材料选择、材料的冲压、焊接工艺及工模具选择等方面,全面为汽车用户考虑,提供一揽子解决方案,用户只需根据自身条件进行选择。
完备的冷轧汽车板解决方案体系
为了扩大产品营销以及盈利能力,SSAB在钢材应用方面投入颇多,形成了各种行业用钢的解决方案。在冷轧汽车板解决方案体系建设方面,SSAB从材料选型、概念设计、合作研发、技术支持、使用材料库、用户访问等方面建立了相应的机制,实现了从设计→材料选型→材料应用→技术支持→用户反馈等全方位的解决方案体系。
在材料选型上,SSAB在其官网建设了相应的选材窗口,可从材料行业应用出发,了解SSAB的钢材种类,如汽车、机械等行业大类,再进入相关子类选择不同部件的用材。选定相应的应用行业、部件、零件后,系统列出了不同的钢材品种。具体的钢材品种可以直接点击查看材料特性、成形极限、可供规格等方面的信息。
在概念设计上,针对汽车轻量化的发展要求,SSAB结合自身生产高强度汽车板和超高强度冷轧汽车板的优势,开发出了白车身轻量化设计方案。此外,SSAB对白车身的具体部件提出供材料设计方案。而车身生产企业和深加工企业用户可以直接获取到SSAB提供的车身解决方案,选择不同的部件设计方案和用材。
为了保持在先进高强度汽车板方面的优势,SSAB重视与用户合作开发。在高强度汽车板及其使用技术方面,SSAB基本都是与客户和零部件生产商共同完成。通过参与这些项目,客户可直接使用合作开发成果并从中获益。
开发支持。SSAB客户代表和技术专家可以向用户提供技术支持。通过网络,客户随时可以使用SSAB知识服务中心现有的知识。为了关注客户的产品在市场上是否成功,SSAB的技术专家不仅积极参与解决与材料和生产工艺有关的问题,还可以参与到与应对疲劳、磨损、设计等有关的详细材料应用研究。
实验室测试。SSAB的实验室设备能够进行材料力学、成形等多方面的检测。SSAB技术员对材料进行相应的测试以界定和验证高强度钢材的各种力学、成形性能及潜质。汽车用户则可以通过SSAB知识服务中心的工作实验室参与实验室测试,并使用这些测试的结果。
工艺特性改进。当用户选材从一般汽车板升级到高强度汽车板甚至是超高强度汽车板时,在材料加工工艺方面不可避免需要更新。SSAB
客户在更改生产流程之前可以从SSAB技术支持部门的区域技术经理那里快速获得短期或长期的技术支持和建议。
在用户服务方面,SSAB建设有试用材料库,并在全球建立了仓库,通过分销中心和加工中心保证物流;定期或不定期走访用户需求;每年组织用户培训,以提高他们对高强度钢材及其应用技术的认识。
冷轧汽车板解决方案支持体系
SSAB在强化整体解决方案的同时,对汽车制造过程中的关键流程形成相对独立的技术专家团队,提供技术支持。为此,SSAB成立了技术服务中心,下设设计专家组、成形专家组和焊接专家组向汽车用户提供技术服务和支持。
设计专家组(Structural
Technology)。设计专家组可提供有关如何使用高强度钢进行产品设计的知识以及SSAB对汽车车身设计方案。
设计专家通过参与客户的研发项目以及专业技术研讨会掌握行业发展趋势;在技术服务中心,设计专家组也可进行各项测试。对材料和部件的测试SSAB的设计专家们特别关注的是疲劳特性测试。
成形专家组(Forming
Technology)。成形专家组负责处理有关高强度钢的成形和裁剪问题。向用户提供有关如何基于应用几何尺寸和特定材料对工艺进行优化的技术支持。此外,在实验室进行实际成形测试等。
焊接专家组(Joining
Technology)。专家组的任务是为新客户开始使用SSAB产品提供技术支持和指导,包括焊接和热切割技术支持,帮助客户解决焊接问题。该专家组由工程师和测试技术员组成,可提供理论和实践方面的知识技术。如针对先进高强钢(AHSS)的焊接,Docol
AHSS钢材熔焊的最常用方法是气体保护焊(GMAW),推荐使用氩气(Ar)和二氧化碳(CO2)混合气体作为保护气体(M21),同时给出了推荐的焊接材料。
此外,SSAB还设立了知识服务中心,SSAB根据冷轧汽车板的应用特点从冷轧汽车板的产品、成形、焊接三个方面编制了用户手册,便于用户随时获取。
轻量化及高强钢应用解决方案案例
克莱斯勒轻量化解决方案。Iroquois Industries Inc.是美国一家生产冲压汽车部件制造商。克莱斯勒欲改善全尺寸皮卡
Dodge Ram 燃料经济性,措施之一是将该皮卡纳入大规模轻量化计划之中。轻量化的前提是不得降低Dodge
Ram皮卡的载重量,降低前悬挂控制臂的质量。
Iroquois Industries选中的钢材是SSAB生产的Domex 700MC。Domex
700MC是屈服强度为700MPa热轧超高强度低合金高强钢(HSLA钢),它的屈服强度是目前使用的HSLA钢(屈服强度为340MPa)的2倍。SSAB与Iroquois
Industries共同研发设计了前悬挂上控制臂,减重量达到1.36kg,实现了克莱斯勒根据杆状臂设计方案制成的臂的重量目标。使用Domex
700MC钢材制造的钢冲压件可设计成与锻铝或铸铝控制臂相同的重量。虽然Domex
700MC比较低强度级别产品更贵,但比铝制控制臂仍然便宜大约20%。
超高强度保险杠。SSAB与美国Shape
Corporation公司合作利用辊压成形和冷冲压成形生产保险杠。保险杠包括两个构件,一个构件为辊轧成形(生成B形后部支撑件);另一个构件为冲压成形(前端),所用材料为SSAB的1300MPa级别马氏体钢。两个构件连接在一起,形成一个封闭轮廓。
该方案由用户提出防撞梁的尺寸,以及碰撞过程对吸能的要求。SSAB随即进行不同形式防撞梁的数值模拟、各种材料和生产方式下的成本和轻量化分析,通过方案对比满足用户需求。通过翻边、套层等工艺增强样件强度的可行性分析和调查,进而改进设计,随之在瑞典实验室的成形性测试,焊接方法的比较、讨论生产工艺并选择模具。当汽车用户及其指定的零部件生产商对设计满意后,开始生产原型产品。