新重慶-重慶日報記者 佘振芳
今年前三季度,重慶汽車產業增加值同比增長25.9%,為全市工業經濟提供主要支撐。此前,本報聯合兩江新區推出的“重慶重返‘中國汽車第一城’的奧秘”系列報道,講述我市整車企業向“新”而行的故事,引發社會各界熱烈反響。汽車產業發展態勢向好,與全產業鏈的鼎力相助密不可分??v觀重慶,兩江新區擁有完善的汽車產業配套體系,擁有200多家配套企業。今起,本報再次聯合兩江新區,從研發創新、產業配套、人才供給等層面,講述“中國汽車第一城”的新能源汽車產業“鏈事”。敬請關注。
車身輕量化,是每個車企都須攻克的難題,新能源汽車由于電池包帶來的重量增加,更要重視車身輕量化。在這方面,重慶有家企業找到了“新門道”
“以前,這種輕量化材料只有一家國外巨頭能生產,價格高,還必須使用他們的焊接工藝專利。行業大會上,他們在臺上意氣風發地作介紹,我們在臺下就暗暗下決心:一定要實現國產化,不再受制于人。”
近日,在兩江協同創新區,北京理工大學重慶創新中心裝備輕量化技術研究所副所長、重慶數元道科技有限公司(以下簡稱數元道)董事兼副總經理李金龍自豪地告訴記者,為汽車“瘦身”,數元道已成功找到了“新門道”。
“新門道”其實是數元道研發的一款汽車用無涂層、抗氧化熱成形鋼,名叫“LumiSword”,寓意“亮劍”,在輕量化的同時增強了安全性,能與國外涂層產品“叫板”。
目前,這款產品已從實驗室走向生產線,通過與河鋼邯鋼公司、攀鋼西昌鋼釩合作,實現了1000噸左右的試生產,已有多家車企排隊等待合作。
“依托北京理工大學的研發資源和兩江新區的產業基礎,我們有信心能在輕量化這個領域實現更大發展,助力重慶打造世界級智能網聯新能源汽車產業集群。”李金龍說。
汽車“瘦身”,一道“既要又要還要”的難題
產業發展新趨勢,正推動產業鏈變革。近年來,智能網聯新能源汽車的飛速發展,催生了汽車材料輕量化的需求。
在兩江新區,長安汽車、賽力斯汽車等整車企業都在加大輕量化方面的研發。其中,通過材料、工藝、結構等方面改進,問界M9的輕量化指數已經達到2.02,遠超行業平均水平。
“業內在輕量化方面已做了十幾年探索,大家發現一味減重會帶來安全性問題,鋁合金、碳纖維等材料成本又太高?!崩罱瘕堈f,對輕量化的追求,既要安全性越來越強,又要越來越輕,還要成本可控。
經過驗證,業界公認能兼顧輕量化、安全性和經濟性的材料,當屬超高強鋼。超高強鋼的成分如何配比、采用什么工藝,才能實現上述目標?這是材料學專家一直試圖攻克的難題。
第一道難關是成形。鋼的強度越高成形越難,業內一般采取熱沖壓成形方式,將材料加熱后沖壓成形同步進行模具淬火,能夠解決汽車零件超高強度與復雜成形的矛盾。
新的問題隨之出現——鋼加熱后容易和空氣中的氧氣反應,表面產生疏松氧化鐵皮,需要進行拋丸處理,但這會影響零件精度。率先實現技術突破的是全球鋼鐵巨頭安賽樂米塔爾,他們在鋼材表面加上一層鋁硅涂層,解決了鋼的高溫氧化問題。
“產品好,但價格也高,每公斤12元,而普通裸板僅每公斤5元?!边M口產品用不起,國內鋼廠也開發了同等性能的鋁硅涂層板,價格大約在每公斤7元,但受限于國外專利,使用國內鋁硅涂層板的車型不能出口海外市場。
“打怪通關”,超高強鋼領域的“悟空”橫空出世
“便宜的不好用,好用的不便宜?!边@是不少車企的痛點。
瞄準這一痛點,2020年,數元道創始人趙巖博士加盟北理工重慶創新中心,組建二十余人團隊,開始LumiSword熱成形鋼的研發。
“4年來,就像《黑神話》里的悟空一樣,一路‘打怪通關’搞研發?!崩罱瘕埢貞?,一群博士、碩士每年有一半時間在實驗室,另一半時間蹲守在鋼鐵廠生產線旁。
第一步是材料成分體系確定。“超高強鋼成分包括鐵、碳、硅、錳、鋁、鉻、鈮等十余種合金,這是從上百種材料中經過數百次試驗挑選出來的?!崩罱瘕埥榻B。
第二步是確定材料成分配比。煉鋼就像“抓中藥”,差之毫厘,謬以千里。大部分材料成分要精確到千分之一,極個別要精確到萬分之一。
就拿錳來說,錳是脫氧劑,還是保證強度的重要元素?!鞍凑詹煌浔?,我們一次會同步做十余組試驗,從中選出最符合性能的一組數據?!崩罱瘕堈f,確定材料成分配比,就花費了半年左右。成分配比定了,接下來就要確定工藝參數。
鋼鐵制造工藝流程相當復雜,包括煉鋼、連鑄、熱軋、酸洗、冷軋、連退等,整個流程下來幾百個參數,需要反復研究分析。
一次次“通關”下來,數元道研發的無涂層、免拋丸熱成形高強鋼LumiSword,實現了既不需要涂層,又可以免拋丸,同時抗氧化效果最佳,打破了國外專利限制,有助于超高強鋼進一步推廣應用,提升國產新能源汽車品質。
以汽車AB柱為例,冷成形零件的抗拉強度約為900—1000兆帕,熱成形零件則能達到1500—1600兆帕,比前者提高50%—80%。在輕量化方面,熱成形超強鋼零件可減重30%—50%左右,以其在車身中30%的占比來算,整車可減重9%—15%。
離量產僅?!白詈笠还铩保延卸嗉臆嚻笈抨牭群?/p>
“據我了解,國內曾有三四個團隊和我們走在同一條路上,最后只有我們堅持下來了,走得最久,走在了最前面?!崩罱瘕埜袊@道,不過,從試生產到批量生產,還有“最后一公里”需要打通。
目前,他們正在集中火力,攻克熱成形后產品涂裝附著力不夠強的難題?!鞍肽陙?,我們和車廠、零部件廠、涂裝廠等做了上百次試驗,幾乎每天都在‘頭腦風暴’,最近得到了比較好的試驗結果,有望很快解決?!崩罱瘕堈f,爭取2024年底能實現批量生產。
“我們將產品取名為LumiSword,就是表明面對國外強手,我們也敢于亮劍?!崩罱瘕堈f,“LumiSword”系列產品若能順利面市,不僅能將成本較進口產品降低50%左右,還能解決專利問題和出口問題,因此得到頭部車企的極大關注。
“目前已有多家頭部車企都放出話來,希望產品一下線,就啟動他們的產品認證流程?!崩罱瘕堈f。
不只是汽車材料輕量化,數元道還聚焦被西方高度壟斷的汽車產業CAE(計算機輔助工程)問題,打造中國人的材料建模軟件MatFavor,通過材料建模數智化,為主機廠降低人力成本、提升開發效率,快速響應整車開發需求。二手沖床回收
通過“材料+軟件”兩條腿走路,數元道的目標是聚焦汽車輕量化領域,加快形成零件制造、裝備制造、智能產線的產業閉環。