龍 江，蔣子琪

(珠海格力電器股份有限公司，珠海 519070)

前言

現(xiàn)有的空調的支承件和結構件中鈑金件占據(jù)了很大的比例，鈑金件的強度質量在空調的安全性和結構性中起著至關重要的作用，所使用原材料(鋼板)強度的提高、性能的改善與空調的使用壽命、安全性能提高、工藝改善、產品質量改進及成本降低都有很大關系。

根據(jù)現(xiàn)有的調查情況，為實現(xiàn)汽車的輕量化，高強度板在汽車的車身中使用相當廣泛[1]。但是在空調行業(yè)的鈑金件制作中卻很難看到低合金高強度鋼的身影。

1 材料介紹及參數(shù)分析

在傳統(tǒng)的方式中，鋼強度的增強方式主要是提高鋼中碳的含量來實現(xiàn)，但是隨著碳含量的增加，鋼板的塑性會降低，焊接性能也會下降。但是低合金高強度鋼卻改變了這一現(xiàn)狀，以低碳和低硫為主要特征，在鋼中添加少量合金元素，通過細化晶粒的方式來提高鋼的強度，并通過連續(xù)退火來獲得良好的綜合力學性能。

1.1 定義

行業(yè)上按力學性能分類，通常將屈服強度大于210MPa小于510MPa，抗拉強度大于270MPa小于700MPa的鋼稱為高強度鋼，低合金高強度鋼(HSLA鋼)屬于其中一種[2]。

低合金高強度鋼(HSLA鋼)是指在低碳鋼中添加少量合金化元素使軋制態(tài)或正火態(tài)的屈服強度超過275MPa的低合金工程結構鋼，它的含合金總量<3%。

一般按強度分為300、350、400和450MPa等4個級別。

1.2 材料參數(shù)

通過對某鋼廠提供350MPa級別的樣件進行實際的分析，得出了該級別低合金高強度鋼化學成分參數(shù)(如表1)，以及1.2mm厚度和0.8mm厚度所對應的力學性能參數(shù)(如表2)。

表1 350MPa級低合金高強度鋼化學成分

表2 350MPa級低合金高強度鋼力學性能

2 性能

對于空調的鈑金件而言，除了要求原材料有較高的強度以外，同樣還需要有較好的加工性，包括：成形性能、點焊性能，同時還要有合適的防腐性。

2.1 強度

使用高強度鋼的目的主要是在不增加重量的情況下而得到強度更高更耐久的結構或者在同樣的結構條件下使用更薄的材料，典型碳素結構鋼的最小屈服點為235MPa。而典型低合金高強度鋼的最小屈服點為345MPa。根據(jù)比例關系，低合金高強度鋼的使用允許應力是碳素結構鋼的1.4倍。與碳素結構鋼相比，使用低合金高強度鋼可以獲得更小尺寸，更輕質量的零件。

2.2 成形性能和點焊性能

2.2.1 成形性能

隨著鋼板材料強度的提高，材料的硬化指數(shù)的延伸率會降低，低合金高強度鋼的整體成形性能要低于碳素結構鋼。

因為表面翹曲度較高，高強度鋼板成形后回彈相對較大，不過，即使低合金高強度鋼的成形操作變形相當劇烈，但同樣可以使用用于碳素結構鋼成形的各種設備。只需在成形模具中加大回彈的修正值，增加折彎的半徑即可保證。

2.2.2 點焊性能

通過使用焊接模擬軟件對低合金高強度鋼進行點焊方面的模擬，低合金高強度鋼能滿足現(xiàn)有點焊的要求。

圖1 低合金高強度鋼點焊模擬圖

2.3 防腐性

按照鋼板的腐蝕機理，鋼板的腐蝕是從外向內逐層腐蝕的?，F(xiàn)有空調鈑金件所使用的鍍鋅板防腐性能都是通過鋼板表面的鍍鋅層或者在表面上增加防腐層(例如表面噴涂)來實現(xiàn)。

圖2 低合金高強度鋼點焊應力云圖

表3 低合金高強度鋼的加工性能可行性

高強鋼可采用鍍鋅防腐工藝，在高強鋼的表面進行適當?shù)墓に囂幚?如耐指紋處理、鈍化處理、噴涂處理等)，可達到出色的防腐效果，可滿足空調器的防腐標準。

通過對某鋼廠提供的樣件進行中性鹽霧試驗，低合金高強度鋼防腐性能滿足空調器鈑金件的防腐要求。

圖3 基板200H鹽霧未出現(xiàn)紅繡

3 應用

以某款電機支架為例進行比較(按年產量1200萬件進行計算)，現(xiàn)有該零件加工使用的碳素合金鋼材料厚度為1.2mm，若按照低合金高強度鋼1.4倍的允許應力比值進行計算，使用0.8mm的料厚即可達到要求，對零件加工過程進行適當處理后，通過做樣進行試驗，試驗結果如下：

圖4 試驗后電機支架狀態(tài)

表4 電機支架樣件試驗結果

以上試驗結果表明，0.8mm厚的低合金高強度板完全能替代1.2mm厚的碳素合金鋼，滿足各種加工和性能的要求，但使用低合金鋼能大大的節(jié)約材料的成本(普通碳素鋼按6000元/噸，低合金高強度鋼按6100元/噸)。

表5 材料成本對比表

4 結論

通過大量的工藝參數(shù)和工藝試驗的分析，不管是在力學性能方面還是加工性能、防腐性方面，低合金高強度鋼都能很好的滿足現(xiàn)有空調器鈑金件原材料所需的要求，在保證零件的各種性能的情況下，所加工的產品能獲得比普通鋼板更薄的截面(厚度)和更低廉的成本。

隨著現(xiàn)代社會消費者對空調器產品的質量要求越來越高，空調器加工的質量管理控制也到了一個近乎嚴苛的地步。更輕的質量、更穩(wěn)定的性能、更低廉的價格都成了消費者和生產者追求的方向。而恰好低合金高強度鋼在空調器的鈑金件加工中能更好的滿足這一要求。

相信在不久的將來，低合金高強度鋼會在空調的鈑金件加工中得到非常廣泛的應用。

[1] 周岱云．高強度鋼板在汽車車身中的應用[J]．汽車工程師，2012，(1)：55-56

[2] 馬鳴圖，Ming F.Shi．先進高強度鋼及其在汽車工業(yè)中的應用[J]．鋼鐵，2004，(7)：68-72