范宣鋒

（中國重汽集團(tuán)濟(jì)南專用車有限公司 250000)

近年來，隨著人們生活水平的提升，人們對(duì)環(huán)保的要求越來越高，對(duì)專用汽車的設(shè)計(jì)也要求越來越合理。為了切實(shí)滿足人們的需求，專用汽車的設(shè)計(jì)應(yīng)朝著輕量化發(fā)展，采用高強(qiáng)度鋼板提升專用汽車的承載力，從而提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

1 專用汽車輕量化設(shè)計(jì)的重要性

車輛自身質(zhì)量的減輕，在一定程度上可以減少能耗量。汽車在行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)消耗的功率與汽車行駛的阻力有很大關(guān)系，汽車行駛中阻力的產(chǎn)生因素主要有空氣阻力、滾動(dòng)阻力、加速阻力和爬坡阻力等。空氣阻力主要與車身的形狀與迎風(fēng)量有關(guān)，在車輛處于高速行駛的狀態(tài)時(shí)，克服空氣阻力所消耗的能量十分可觀。滾動(dòng)阻力、加速阻力和爬坡阻力與汽車的質(zhì)量有很大關(guān)系，所以汽車質(zhì)量的減輕，阻力也會(huì)減小，降低能耗量。專用汽車的輕量化設(shè)計(jì)除了可以降低能耗外，還能使車輛行駛更加穩(wěn)定。在相同的功率下，輕量汽車的負(fù)荷較小，駕駛員在操縱汽車中穩(wěn)定性得到保障[1]。

在汽車輕量化設(shè)計(jì)中，高強(qiáng)度鋼板的強(qiáng)度大，適合進(jìn)行車身的制造，并且密度小，符合專用汽車輕量化設(shè)計(jì)的初衷，在模具加工中也非常便捷，可以制造不同類型的車型。因此，高強(qiáng)鋼的應(yīng)用成為了重要發(fā)展方向。

2 高強(qiáng)度鋼板在專用汽車中應(yīng)用的現(xiàn)狀和問題

對(duì)汽車采用高強(qiáng)度熱軋板的生產(chǎn)情況分析中發(fā)現(xiàn)，在專用汽車生產(chǎn)中，高強(qiáng)度熱軋板應(yīng)用非常多，而且對(duì)鋼板的強(qiáng)度也提出了非常明確的要求。我國在熱軋板的生產(chǎn)上有了很大的突破，熱軋生產(chǎn)線技術(shù)已經(jīng)升級(jí)換代，并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。但是，有個(gè)別的專用汽車采用冷軋板的方式，這些鋼板只有少數(shù)生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼板的企業(yè)可以提供。高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用范圍與國家治理超載的力度有很大聯(lián)系，在一些治理超載成功的地區(qū)，專用汽車的輕量化設(shè)計(jì)也會(huì)更加成功。在一些工程作業(yè)類的專用汽車中，汽車運(yùn)行的環(huán)境非常惡劣，對(duì)高強(qiáng)度鋼板的要求也更加具體。

現(xiàn)在，我國不同的鋼生產(chǎn)企業(yè)可以生產(chǎn)不同類型的高強(qiáng)度鋼板，它們的功能看似相近，但是性能和適用范圍卻不同。小批量生產(chǎn)專用汽車需要的高強(qiáng)度鋼板存在一定的難度，會(huì)導(dǎo)致鋼板生產(chǎn)成本上升。在鋼板材料切割、成型和焊接工藝中，如果缺乏經(jīng)驗(yàn)，會(huì)導(dǎo)致鋼板的強(qiáng)度下降[2]。

3 高強(qiáng)度鋼板在專用汽車輕量化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 切割和沖壓工藝

一般來說，當(dāng)高強(qiáng)度鋼板的厚度不超過5 mm時(shí)，下料方式可以選用冷加工方式。如果高強(qiáng)度鋼板的厚度在5～10 mm之間，下料時(shí)可以選擇冷加工工藝， 也可以結(jié)合熱切割工藝和結(jié)合數(shù)控等離子切割工藝。如果高強(qiáng)度鋼板的厚度超過10 mm，那么下料時(shí)應(yīng)該選擇熱切割工藝。如果對(duì)零部件的平整度要求非常高，還應(yīng)該結(jié)合激光切割工藝。如果高強(qiáng)度鋼板零部件的形狀非常復(fù)雜，可以借助數(shù)控切割工藝。在高強(qiáng)度鋼板加工中，對(duì)剪切工具和折彎工具的強(qiáng)度也提出了更高的要求。在冷加工和熱加工實(shí)施中，一般先進(jìn)行冷加工工序。如果先進(jìn)行熱加工工序，應(yīng)該在切割完成后，將碎屑及時(shí)清理干凈后再進(jìn)行。

針對(duì)應(yīng)力承受集中或者承受高強(qiáng)度荷載的部分，不能直接布置接頭，要進(jìn)行多次加工，防止對(duì)這個(gè)部位造成疲勞失效問題，有效防止連接強(qiáng)度不夠的問題發(fā)生。輥壓成型的效果非常理想，而且零部件的表面非常光滑，不會(huì)產(chǎn)生變形，生產(chǎn)效率也能得到保障。所以，在高強(qiáng)度鋼板零部件加工時(shí)，可以充分采用輥壓成形的方式，一般都是采用熱輥壓成形的方式。輥壓成形工藝已經(jīng)發(fā)展的很成熟了，可以進(jìn)行封閉截面和變截面的生產(chǎn)[3]。

3.2 焊接工藝

對(duì)高強(qiáng)度鋼板的焊接要求比普通鋼板更高，在焊接中要對(duì)溫度進(jìn)行合理控制，也要合理選擇焊材。高強(qiáng)度鋼板在焊接前，應(yīng)將鋼板上異物清理干凈，保持鋼板表面干燥和清潔。高強(qiáng)度鋼板在切割前要進(jìn)行預(yù)熱，防止切割過程中鋼板開裂。由于鋼板的原材料存在一定的差異，所以鋼板中碳元素含量越高，那么預(yù)熱的溫度也應(yīng)該越高。在高強(qiáng)度鋼板切割時(shí)，應(yīng)加大預(yù)熱面積，并且預(yù)熱要均勻，防止接觸熱源出現(xiàn)局部過熱的情況。焊接中要嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行，焊接完成后要進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)。

在鋼板焊接和切割手冊(cè)中，高強(qiáng)度鋼板要適度預(yù)熱，并有效控制焊接層的溫度，防止鋼板在預(yù)熱中發(fā)生裂縫。高強(qiáng)度鋼板的合金元素

由于規(guī)格不同，會(huì)產(chǎn)生很大的差別，如鋼板中碳含量越高，其所需要的預(yù)熱和層間溫度也就越高。隨著高強(qiáng)度鋼板強(qiáng)度和厚度的提升，在切割中出現(xiàn)裂縫的風(fēng)險(xiǎn)也就越大。高強(qiáng)度鋼板在切割時(shí)，應(yīng)采用不同的預(yù)熱方式，增加預(yù)熱面積，使截面受熱均勻，防止接觸面發(fā)生局部過熱的情況。高強(qiáng)度鋼板焊接工藝要嚴(yán)格遵循焊接工藝流程，針對(duì)強(qiáng)度不同的鋼板，應(yīng)該進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)后再進(jìn)行施工。

3.3 涂裝工藝

高強(qiáng)度鋼板在進(jìn)行噴涂前，應(yīng)先將表面污物清理干凈，消除殘余應(yīng)力。在進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合噴涂工藝，采用噴槍噴涂，確保噴槍可以伸入零部件的縫隙中。同時(shí)分析鋼板的沖壓強(qiáng)度和硬度，結(jié)合焊接參數(shù)進(jìn)行涂裝。

3.4 沖壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高強(qiáng)度鋼板強(qiáng)度和硬度的升高，會(huì)導(dǎo)致其延伸率下降，高強(qiáng)度鋼板的剪切力隨著強(qiáng)度的增加而增加，所以高強(qiáng)度鋼板應(yīng)該減小剪切，否則鋼板在實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)斷裂風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在焊縫布置環(huán)節(jié)中，應(yīng)該有效避開應(yīng)力集中部分。在高強(qiáng)度鋼板自卸車廂設(shè)計(jì)中，應(yīng)該節(jié)省加強(qiáng)筋的使用，車廂截面設(shè)計(jì)成圓滑的曲線，盡量避免棱角產(chǎn)生。為了有效防止設(shè)計(jì)缺陷，要減少或防止焊縫產(chǎn)生。在一些鵝頸縱梁和主縱梁過度部位設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該借助帶狀加強(qiáng)版和大量下翼板進(jìn)行連續(xù)焊接，在帶狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，端部也可以設(shè)計(jì)成直線狀。如果鋼板的強(qiáng)度不夠大，可以將端部設(shè)計(jì)成斜線或圓弧狀，有效防止斷裂情況的發(fā)生。

4 結(jié)束語

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，專用汽車市場(chǎng)已經(jīng)非常完善，相關(guān)的技術(shù)也趨于成熟。面對(duì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，我國專用汽車應(yīng)該不斷發(fā)展，創(chuàng)新理念，勇于嘗試新技術(shù)，開發(fā)新工藝，將高強(qiáng)度鋼板輕量化材料應(yīng)用到專用車輛的設(shè)計(jì)中，從而為我國專用汽車樹立良好的產(chǎn)品形象，提升我國專用汽車在國際上的競(jìng)爭(zhēng)力。