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專訪丨長安汽車 劉波博士:高強輕質零部件關鍵技術研發及應用

   日期:2019-11-14     來源:汽車材料網    評論:0       [ 進入汽車材料社區 ] [ 汽車材料館 ]
核心提示:近期,2019年度“中國汽車工業科學技術獎”頒獎典禮于SAE-China年會期間在上海隆重舉行,4項材料領域技術獲得“中國汽車工業科學技術獎”。
   【中國汽車材料網】近期,2019年度“中國汽車工業科學技術獎”頒獎典禮于SAE-China年會期間在上海隆重舉行,4項材料領域技術獲得“中國汽車工業科學技術獎”。
  
  其中“汽車高強輕質典型零部件關鍵技術研發及產業化應用”項目獲得2019年中國汽車工業科技進步二等獎,項目由重慶長安汽車股份有限公司、凌云工業股份有限公司及鄭州大學等三家單位聯合完成。
  
  二等獎獲獎證書
  
  中國汽車材料網邀請到該項目的第一完成人--長安歐尚汽車研究院劉波博士,給大家談談汽車高強輕質典型零部件關鍵技術研發及產業化應用情況。據劉波介紹,此次獲獎是對前幾年長安汽車持續加強汽車輕量化技術研發和量產應用的肯定。在當前,能夠真正實現輕量化零部件的大批量、多個車型的量產應用、并產生價值,其開發與產業化實施的過程還是相當艱難的!此次獲獎,得益于國家科技經費的支持做了一些應用性的研發,同時也得到公司內外的大力支持,尤其是新車型項目組的大膽嘗試,產品獲得了量產應用并生了較大經濟效益,使得長安汽車在輕量化技術上取得了進步,能力上也得到了提升。
  
  汽車高強輕質典型零部件關鍵技術的開發與應用
  
  劉波博士表示“汽車高強輕質典型零部件關鍵技術研發及產業化應用”項目主要在工信部工業強基工程輕量化專項項目的支持下,系統突破超高強鋼冷成型輥壓、超高強鋼熱沖壓鋁合金塑料復合材料零部件的設計制造及集成應用技術,實現關鍵零部件的大批量應用,帶動輕量化零部件產業鏈的升級,該項目開發的主要技術內容:
  
  (1)開發了超高強鋼輥壓-激光焊-3D彎曲自動成型工藝,并應用于1700MPA級別A柱加強件。
  
  (2)建立了基于溫度場、應力場、相變耦合和高溫材料參數驅動的熱沖壓成型精益仿真技術,以熱沖壓車身門環零件為代表開發了我國變厚度高集成的熱沖壓量產生產線。
  
  (3)開發了不同尺度鋁型材變形控制技術、焊接熱變形補償工藝、變形鋁合金零件CMT焊接智能制造系統,建立了適用于鋁合金動力電池下殼體的焊接自動化生產線。
  
  (4)采用有限體積法和LEVEL SET界面追蹤技術,實現了注塑成型過程的混雜纖維取向動態模擬和變形預測,建立了綜合考慮成本和性能的復合材料零件設計方法。
  
  項目實施帶來巨大社會、經濟效益
  
  通過對“汽車高強輕質典型零部件關鍵技術研發及產業化應用”項目的實施,掌握汽車輕量化零部件設計應用的關鍵技術,促進了輕量化零部件的大批量應用,推動了汽車新型原材料行業、零部件供應商、裝備制造行業的產業升級和持續健康發展,帶動重慶地區新建熱沖壓、鋁合金前碰撞橫梁、塑料前端模塊等輕量化關鍵零部件生產線的運營,對促進重慶等區域經濟的發展產生較大的影響力和示范作用,同時給相關產業帶來巨大的經濟效益。
  
  在項目研究期間,各單位之間齊心并力,其中,長安汽車主要負責整個項目的技術研發管理,負責高強鋼熱沖壓、輥壓、鋁合金前碰橫梁、鋁合金轉向支撐、塑料前端模塊等零部件設計、試驗驗證和集成應用。負責量產車型應用過程中的質量、成本總體把控,負責內外協調、重大技術問題和風險問題的決策和解決等等,確保各項開發工作順利開展以及任務達成。
  
  凌云工業股份有限公司負責1700MPA級別的馬氏體超高強鋼3D輥彎成型工藝及生產設備的研發與制作,負責開發我國首條變厚度高集成的熱沖壓量產生產線和變厚度激光拼焊熱沖壓車身門環零件。負責開發不同尺度鋁型材變形控制技術、焊接熱變形補償工藝、鋁擠壓型材零件CMT焊接智能制造系統,實現了變形鋁合金零部件設計制造一體化。
  
  鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心主要負責碳玻混雜纖維增強復合材料注塑成型數值仿真、成型工藝優化及模具優化設計研究。主要針對碳玻混雜纖維增強復合材料注塑成型,建立了耦合氣、液、固,且能直接追蹤短纖維運動過程的三相模型及相應的數值方法,實現了碳玻混雜短纖維增強復合材料注塑成型充模流動中混雜纖維取向結構和纖維取向分布的預測。
  
  “汽車高強輕質典型零部件關鍵技術研發及產業化應用”項目,未來所帶來的效益也是非常顯著的。劉波博士表示,一方面,應用輕量化零部件的整車近3年累計共實現銷量約84.2萬輛,實現整車銷售收入872.96億元,供應商的輕量化零部件銷售收入27.07億元,具有較大的經濟效益。另一方面,由于新技術帶來的新生產線的投資帶動了傳統企業的轉型升級,帶動企業新的高附加值產品的增長,帶動了裝備制造、新材料等相關產業的發展,同時也培養了一批輕量化的人才,也產生了巨大的社會效益。
  
  高成本制約高強輕質材料的推廣應用
  
  當前,高強輕質材料推廣應用,一直受到成本等問題的制約,推廣應用過程中也是遇到各種困難。針對平衡應用過程中所出現的一系列問題,劉波博士也給出了應對方案和建議,劉博士認為:成本是制約量產應用的關鍵問題,首先要通過優化結構設計減少重量,從而減少材料成本;其次優化制造工藝,通過工藝仿真分析,預測成型缺陷,制定改進方案,使得材料利用率、零件良品率等大幅提升;最后利用國撥項目部分經費支持輕量化新材料零部件的工裝費用,減少零件工裝分攤,降低零件供貨價格。通過以上措施,大幅度促進了多個車型多種輕量化零部件的量產應用。
  
  未來汽車材料技術將在汽車工業發展中發揮重要的價值作用。劉波表示,材料是基礎科學,是決定產品工藝、結構設計的關鍵因素。很多產品的質量失效問題最后往往都會歸于材料上。因此企業應該重視并持續投入,加大材料基礎數據庫、應用規范的建立,加強與產品工程師、CAE工程師、工藝工程師、質量工程師的協同。材料工程師時刻記得如何發揮材料的優勢給產品帶來價值,堅持對材料性能的不斷認識和理解,建設材料數據庫,關注新材料新工藝的進展,積極參與新材料應用的產品開發全過程,盡最大的努力去推動新材料的應用,提高汽車產品的性能或附加值,才能更好體現汽車材料工程的價值。
  
  專家信息:
  
  劉波,吉林大學車身工程博士,研究員級高級工程師,現任重慶長安汽車股份有限公司歐尚汽車研究院材料與輕量化高級副總工,國家“萬人計劃”科技領軍人才,全國優秀科技工作者,中國兵器裝備集團公司“科技帶頭人”,中國汽車工業優秀科技青年人才,科技部重點研發計劃“新能源汽車”總體專家組成員,汽車輕量化技術創新戰略聯盟專家委員會副主任,重慶市材料學會副理事長,重慶市杰出青年基金項目獲得者,重慶市產業技術帶頭人。
  
  劉波專家具有汽車輕量化技術研究開發的豐富經驗,研究方向主要為車身結構拓撲優化、新型材料和先進工藝的應用研究。獲10余項省部級科技獎勵,其中特等獎1項,一等獎3項,二等獎8項。發表論文20余篇,其中以第1作者或通訊作者發表論文8篇(SCI檢索2篇,EI檢索6篇)。
 
 
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