چکیده
کتابچه مهندسی مواد برای تولید NEV - AHSS، فولاد مهر زنی داغ و انتخاب فولاد گیگاکستینگ
مواد مورد نیاز برای باتری های الکتریکی، هیبریدی پلاگین و EV های با برد زیاد با خودروهای احتراق داخلی بسیار متفاوت است. تقاضا برای طراحی سبک وزن، محافظ الکترومغناطیسی با ولتاژ بالا، محافظت در برابر تصادف باتری و گیگاکستینگ باعث ارتقای مداوم خانواده‌های فولاد، آلومینیوم و آلیاژهای خاص شده است. این راهنما با تکیه بر استانداردهای مواد GB، EN و JIS، به علاوه داده‌های تولید انبوه از OEMها از جمله تسلا، BYD، NIO و فولکس‌واگن، قوانین انتخاب گرید را ارائه می‌کند که پنج بخش اصلی را در بر می‌گیرد: فولاد ساختاری BIW، فلزات سیستم باتری، فولاد الکتریکی موتور کششی، فولاد کوبشی و آهنگری شاسی، و فولاد ابزار مخصوص NEV. تمام جداول درجه، داده های خواص مکانیکی و نمودارهای تطبیق اجزا حفظ می شوند. این محتوا به مهندسین طراحی و تدارکات داخلی در خدمت جستجوی فرامرزی Google است و به عنوان مرجع روزانه برای مشخصات مواد، قیمت‌گذاری کارخانه و کار توسعه قالب عمل می‌کند.
تفاوت انتخاب مواد اصلی بین ICE و NEV + شکست جرم مواد خودرو
چهار متمایز کننده اصلی
NEV ها بسته های باتری ولتاژ بالا را حمل می کنند که در 300-700 ولت کار می کنند. الزامات برای مدیریت وزن محدود، قابلیت تصادف، عملکرد NVH و محافظ EMI آنها را از خودروهای ICE متمایز می کند و انتخاب مناسب درجه فولاد را تعریف می کند:
معماری قدرت: وسایل نقلیه ICE به موتورهای احتراقی متکی هستند، در حالی که NEV ها بسته باتری 400 تا 800 کیلوگرمی دارند. حفاظت در برابر تصادف زیر شاسی به یک اولویت اصلی تبدیل می شود و به حجم زیادی از فولاد بور 1500 مگاپاسکال نیاز دارد.
اهداف سبک وزن: کاهش جرم خودرو به طور مستقیم برد رانندگی را افزایش می دهد، بنابراین استفاده ترکیبی از فولاد با استحکام بالا، آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم همچنان در حال رشد است.
کنترل صدا: بدون سر و صدای موتور برای پوشاندن لرزش بدنه، فولادهای ساختاری باید با طرح های جذب کننده انرژی و لرزش گیر جفت شوند.
محافظ الکترومغناطیسی: محفظه‌های فلزی برای سیم‌کشی ولتاژ بالا، محفظه‌های باتری و لوازم الکترونیکی قدرت، قفس‌های فارادی را برای قطع EMI تشکیل می‌دهند. منطق انتخاب مواد استاندارد در سراسر صنعت: ساخت و ساز سبک وزن برای گسترش دامنه ← متعادل کردن هزینه های مواد بین فولاد، آلومینیوم و کامپوزیت ها ← استقرار فولاد با استحکام فوق العاده بالا برای ایمنی خرابی باتری ← استفاده از آلیاژهای ویژه برای راه حل های مدیریت حرارتی ← استفاده از محفظه های فلزی برای محافظ EMI.
توزیع انبوه مواد BEVs بازار انبوه
داده های مدل های تولید انبوه مانند Tesla Model Y و BYD Seal معیارهای صنعت قابل اعتمادی را برای سهم وزن مواد در هر خودرو ارائه می دهد:
| دسته مواد | جرم در هر وسیله نقلیه | درصد وزن BIW |
|---|---|---|
| AHSS و UHSS | 200-350 کیلوگرم | 25%–35% |
| HSS معمولی و فولاد ملایم | 350-500 کیلوگرم | 40%–50% |
| آلومینیوم (ورق، اکستروژن، ریخته گری HPDC) | 100-250 کیلوگرم | 15%–25% |
| ریخته گری منیزیم | 5-30 کیلوگرم | 1%–3% |
| پلیمر تقویت شده با فیبر کربن (CFRP) | 10-50 کیلوگرم | 1%–5% |
| پلاستیک و مواد کامپوزیت اصلاح شده | 80-150 کیلوگرم | 10%–15% |
مشاهدات صنعت: مجموعه های آلومینیومی گیگا کاست تسلا مدل Y بیش از 70 قطعه فولادی مهر شده را جایگزین کرده و جرم کلی BIW را تقریباً 20 درصد کاهش می دهد.
تکامل گریدهای فولادی NEV BIW
در 15 سال گذشته، استحکام کششی فولاد بدنه خودرو برای خودروهای برقی به طور پیوسته افزایش یافته است، با درجه های جدید بیش از 2000 مگاپاسکال:
| نسل | بازه زمانی | مواد غالب | محدوده مقاومت کششی |
|---|---|---|---|
| نسل اول خودروهای برقی اولیه | 2010–2015 | فولاد ملایم + 340–590 HSS معمولی | 270-590MPa |
| نسل دوم خودروهای تولید انبوه | 2016–2020 | پانل های HSS معمولی، AHSS، هود آلومینیومی | 270–980MPa |
| نسل سوم مدل های جریان اصلی فعلی | 2021–2024 | AHSS، UHSS، فولاد بور داغ، قطعات هیبریدی آلومینیوم-منیزیم | 270-1500MPa |
| پلتفرم های جدید نسل چهارم (2025 به بعد) | 2025+ | 2000 مگا پاسکال فولاد بسیار داغ مهر زنی، مجموعه های چند ماده ای | 270–2000 مگاپاسکال |
انتخاب درجه کامل برای فولاد سازه ای BIW (همه جداول مرجع حفظ شده است)
فولاد بدنه با استحکام کششی و ریزساختار متالورژیکی به پنج خانواده تقسیم می‌شود: فولاد ملایم، HSS معمولی، AHSS، UHSS و فولاد بور داغ. درجات جداگانه ای برای اجزای مختلف بدن مشخص شده است.
فولاد ملایم (سری DC برای اجزای کششی کم استرس)
| درجه | ترکیب شیمیایی معمولی | مقاومت کششی (MPa) | برنامه |
|---|---|---|---|
| DC01 | 0.04٪ C، 0.20٪ منگنز | 270–410 | پانل های داخلی بدنه کم استرس |
| DC04 | 0.04٪ C، 0.18٪ منگنز | 270–350 | پانل های داخلی کشش عمیق استاندارد |
| DC06 | 0.02٪ C، 0.15٪ منگنز | 270–350 | طراحی فوق العاده عمیق قطعات داخلی پیچیده |
| SPCE (استاندارد JIS) | با شیمی DC04 مطابقت دارد | 270–350 | ورق های بدنه برای پلتفرم های OEM ژاپنی |
فولاد با مقاومت بالا HSLA معمولی
| درجه | مقاومت کششی (MPa) | برنامه |
|---|---|---|
| HC340LA | 340–460 | تقویت کننده های عمومی بدن |
| HC380LA | 380–480 | اعضای متقاطع شاسی، صفحات داخلی آستانه |
| HC420LA | 420–520 | آرماتورهای ستون داخلی |
| HSLA340 / HSLA590 | 340–590 | اجزای ساختاری جهانی |
| SAPH440 (استاندارد JIS) | 440 | مهرهای شاسی برای خودروهای کره ای و ژاپنی |
AHSS: خانواده های متالورژی DP / TRIP / CP / QP
درجه های اولیه برای جذب انرژی تصادف، تیرهای ضد نفوذ درب و ریل های طولی، استحکام متعادل کننده و شکل پذیری.
فولاد دو فاز (DP).
| درجه | ترکیب درصد وزنی معمولی | مقاومت کششی (MPa) | استفاده از کامپوننت |
|---|---|---|---|
| DP590 | 0.10٪ C، 1.50٪ منگنز، 0.50٪ Si، 0.05٪ Nb | 590 | اعضای متقاطع کف، ریل های طولی پایین |
| DP780 | 0.13٪ C، 1.80٪ منگنز، 0.30٪ Si، 0.03٪ Nb | 780 | ریل های جلو، پانل های بیرونی ستون B |
| DP980 | 0.15٪ C، 2.00٪ منگنز، 0.50٪ Si، 0.05٪ Nb | 980 | تقویت کننده های ضربه جانبی |
| DP1180 | 0.17٪ C، 2.20٪ منگنز، 0.30٪ Si، 0.04٪ Ti | 1180 | تیرهای نفوذی درب |
2 TRIP (پلاستیسیته ناشی از تغییر شکل) فولاد
| درجه | مقاومت کششی (MPa) | مکان برنامه |
|---|---|---|
| TRIP590 | 590 | سازه های جذب انرژی سقوط |
| TRIP780 | 780 | ریل های خرد کننده جلو |
| TRIP980 | 980 | ستون B، آرماتورهای راکر |
فولاد فاز پیچیده (CP) و کوئنچ و پارتیشن (QP).
| درجه | مقاومت کششی (MPa) | برنامه |
|---|---|---|
| CP800 | 800 | رینگ چرخ، تقویت سپر |
| CP1000 | 1000 | ستون B وسط، راکرهای جانبی |
| QP980 | 980 | قطعات ایمنی بحرانی در هنگام تصادف |
| QP1180 | 1180 | تیرهای ضد نفوذ درب |
UHSS: فولاد بور مارتنزیتی و داغ
انگلیسی: اجباری برای محافظ محیط باتری و اجزای قفس ایمنی هسته، استحکام کششی خاموش تا 2500MPa:
| خانواده درجه | مقاومت کششی خاموش (MPa) | تطبیق مولفه ها |
|---|---|---|
| فولاد مارتنزیتی MS1180 | 1180 | تیرهای برخورد جانبی |
| فولاد مارتنزیتی MS1300 | 1300 | تقویت کننده های راکر |
| فولاد مارتنزیتی MS1500 | 1500 | اجزای سنگین ضد نفوذ |
| فولاد داغ 22MnB5 | 1500 | ستون های A/B/C، راکرها، ضربه گیرها، محافظ باتری |
| فولاد داغ 27MnCrB5 | 1700 | قطعات قفس ایمنی خودرو درجه یک |
| فولاد مهر داغ 30MnB5 | 1800 | اجزای اسکلت بیرونی تسلا Cybertruck |
| تسلا گیگا استیل سفارشی | 2500+ | سازه های بدنه باربر فوق العاده سبک |
تمام ستون‌های A/B/C، ریل‌های سقف و راکرها از فولاد 22MnB5 داغ استفاده می‌کنند. ریل های جلوی بالایی از TRIP980 استفاده می کنند، در حالی که ریل های جلوی پایینی از 22MnB5 استفاده می کنند. تیرهای نفوذی در و تیرهای سپر از فولاد بور 1500 مگاپاسکال تشکیل شده اند. پانل های هود و درب بیرونی از آلیاژ آلومینیوم 6016 / 6022 استفاده می کنند. سپرهای پایین باتری پروفیل های آلومینیومی اکسترود شده را با صفحات فولادی محافظ 22MnB5 ترکیب می کنند.
3 انتخاب مواد فلزی برای سیستم های باتری (محفظه های فولادی، آلومینیوم، فلزات رسانای داخلی)
بسته های باتری مؤلفه اصلی ایمنی NEV ها را نشان می دهند. مواد انتخاب شده باید چهار شرط کلیدی را به طور همزمان برآورده کنند: طراحی سبک وزن، مقاومت در برابر ضربه، اتلاف حرارتی و محافظ EMI. این بخش محفظه های بسته، سخت افزار داخلی ماژول و صفحات خنک کننده را به طور جداگانه پوشش می دهد.
جدول مقایسه مواد محفظه باتری
| مواد محفظه | رتبه بندی سبک وزن | سطح هزینه | محافظت در برابر تصادف | عملکرد حرارتی | محافظ EMI | پذیرش OEM |
|---|---|---|---|---|---|---|
| آلومینیوم اکسترود شده + ورق آلومینیوم | ★★★★★ | میانه بالا | خوب | بهترین | متوسط | تسلا، BYD، NIO |
| محفظه فولادی مهر | ★★★ | پایین ترین | عالی | میانگین | خودروهای الکتریکی اولیه، سری VW ID | |
| مسکن آلومینیومی Gigacast | ★★★★ | بالا | خوب | عالی | متوسط | مدل های جدید تسلا، شیائومی SU7، NIO |
| SMC کامپوزیت | ★★ | بالا | منصفانه | فقیر | ضعیف | وسایل نقلیه کم حجم |
| کامپوزیت CFRP | ★★★★★ | بسیار بالا | منصفانه | فقیر | ضعیف | نسخه های محدود فوق لوکس |
نمرات فولادی برای محفظه باتری
| درجه فولاد | خانواده مادی | محل نصب |
|---|---|---|
| DC04 / DC06 | فولاد نرم کشش عمیق | پوشش بالای باتری، پشتیبانی های داخلی |
| HSLA340 / HSLA380 | HSS کم آلیاژ | قاب پایین را بسته بندی کنید |
| DP590 / DP780 | AHSS | دنده های تقویت کننده تصادف جانبی |
| فولاد داغ 22MnB5 | فولاد بور UHSS | محافظ های تصادف سمت باتری |
آلیاژهای متداول آلومینیوم برای محفظه باتری
| درجه آلومینیوم | فرآیند شکل گیری | منطقه کاربردی |
|---|---|---|
| 6005 / 6063 | اکستروژن | بسته اصلی ریل های طولی و متقاطع |
| 6082 / 7003 | اکستروژن با استحکام بالا | نمایه های سمت تصادف |
| 5182 / 5754 | ورق مهر شده | سینی های یکپارچه خنک کننده پایین |
| A380 / C611 | ریخته گری فشار بالا | سینی باتری تسلا gigacast |
| 6061-T6 | ورق مهر شده | پوشش بالایی را بسته بندی کنید |
قطعات فلزی داخلی برای ماژول های باتری
| جزء | مواد استاندارد | یادداشت تکمیلی |
|---|---|---|
| قاب پشتیبانی سلول | PA66+پلاستیک پر از شیشه GF35 | قاب قالب گیری تزریقی عایق |
| فوم سلولی اسپیسر | فوم PP / PE | بافر حرارتی و جذب شوک |
| شینه فشار قوی | مس T2 / T3؛ جایگزین آلومینیوم 6061 | مس رسانایی عالی را ارائه می دهد، آلومینیوم جرم و هزینه را کاهش می دهد |
| صفحه انتهایی فشرده سازی ماژول | ورق آلومینیوم 6061 / 6082 | فشرده سازی انباشته یکنواخت |
| صفحه خنک کننده مایع | آلومینیوم 3003 لحیم کاری شده | بستر خنک کننده مایع استاندارد |
بسترهای فلزی هسته سلولی
در حالی که فولاد ساختاری نیست، کلکتور جریان و فلزات پوشش اجزای حیاتی باتری را تشکیل می دهند: کلکتور جریان کاتدی: فویل آلومینیومی 15-20μm. کلکتور جریان آند: فویل مس 8-15μm 4680 سلول استوانه ای: پوشش آلومینیومی با پایه فولادی. سلول های منشوری تیغه ای BYD: محفظه آلومینیومی. سلول های کیسه ای: فیلم کامپوزیتی چند لایه آلومینیومی
فولاد و آلیاژهای سیستم‌های E-Drive (موتور، اینورتر، کاهنده)
آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری برای محفظه موتورهای کششی
| درجه آلیاژ | فرآیند شکل گیری | تناسب بخش خودرو |
|---|---|---|
| A380 / A383 | ریخته گری فشار بالا | فروش انبوه خودروهای سواری ICE و BEV |
| A356 | ریخته گری قالب / ریخته گری نیمه جامد | خودروهای با کارایی برتر |
| 6061-T6 | آهنگری + ماشینکاری پایان | ابرخودروها، خودروهای برقی با عملکرد بالا |
| AZ91D | دایکستینگ | خودروهای مفهومی سبک وزن |
ترکیب شیمیایی استاندارد A380: تعادل Al، 7.5-9.5٪ Si، 3.0-4.0٪ مس، 0.05-0.50٪ Mg، 0.7-1.1٪ آهن، 0.20-0.50٪ منگنز، 0.5-1.5٪ روی
فولاد الکتریکی غیر جهت‌دار برای هسته‌های موتور (مواد تعیین‌کننده برد)
| گرید فولاد برق | ضخامت ورق | کاهش هسته (W/kg @1.5T، 50Hz) | بخش کاربرد موتور |
|---|---|---|---|
| 50W470 | 0.50mm | کمتر یا مساوی 4.7 | موتورهای ارزان قیمت پایه |
| 35W440 | 0.35mm | کمتر یا مساوی 4.4 | موتورهای کششی معمولی استاندارد |
| 30W360 | 0.30mm | کمتر یا مساوی 3.6 | خودروهای الکتریکی برد بلند متوسط تا بالا |
| 25W300 | 0.25mm | کمتر یا مساوی 3.0 | پلتفرم های 800 ولتی با کارایی بالا |
| 20W250 | 0.20mm | کمتر یا مساوی 2.5 | موتورهای شاخص با راندمان بالا |
| 50JN800 / 35JN300 | لمینیت غیر جهت دار | کمتر یا مساوی 8.0 / کمتر یا مساوی 3.0 | لمینیت های روتور اختصاصی |
ترکیب پایه فولاد الکتریکی غیر جهت دار: 2.0-3.5٪ Si، 0.2-0.8٪ Al، کمتر یا مساوی 0.005٪ C، 0.10-0.30٪ منگنز، کمتر یا مساوی 0.003٪ S، تعادل Fe.
فولاد خاموش و خنثی شده / کربن دار برای شفت موتور
| درجه فولاد | مسیر عملیات حرارتی | باند گشتاور قابل اجرا |
|---|---|---|
| 20CrMnTi / SCM415 | کربور کننده و خاموش کننده | موتورهای با گشتاور کم تا متوسط |
| 42CrMo / SCM440 | خاموش کردن و مزاج | موتورهای کششی با گشتاور بالا |
| 40Cr / SCr440 | خاموش کردن و مزاج | موتورهای استاندارد خودروهای سواری |
| 316 لیتر ضد زنگ | راه حل درمان | موتورهای تخصصی مقاوم در برابر خوردگی |
ترکیب استاندارد 42CrMo: 0.38-0.45٪ C، 0.17-0.37٪ Si، 0.50-0.80٪ منگنز، 0.90-1.20٪ کروم، 0.15-0.25٪ مو، تعادل Fe.
محفظه مبدل اینورتر و DC-DC
آلومینیوم دایکاست A380 به عنوان مواد استاندارد بدنه عمل می کند. واحدهای پرقدرت از آلومینیوم پره دار 6063 اکسترود شده برای اتلاف حرارت بیشتر استفاده می کنند. قالب های ریخته گری منیزیم برای طرح های سبک وزن به کار گرفته می شوند.
فولاد شاسی و آلیاژهای آهنگری (زیرفریم، سیستم تعلیق، ترمز، فرمان)
گزینه های مواد فریم فریم
| ترکیب مواد | روش شکل دهی | برنامه های کاربردی فیلد OEM |
|---|---|---|
| فولاد HSLA / DP780 / 22MnB5 | مهر و جوش داده شده | مدل های بازار انبوه BYD، XPeng، Li Auto |
| 6061 + 6082 گره های اتصال اکستروژن + ریخته گری | مونتاژ اکستروژن | وسایل نقلیه پیشرفته تسلا و NIO |
| ساخت مخلوط فولاد و آلومینیوم | مهر زنی + آهنگری آلومینیوم | پلتفرم های مقرون به صرفه سطح متوسط |
لیست مواد اجزای تعلیق
| جزء شاسی | مواد اولیه | جایگزین کم هزینه |
|---|---|---|
| بازوی کنترل | آلومینیوم فورج شده 6061-T6 | فولاد DP780 مهر شده، چدن داکتیل GGG60 |
| بند انگشت فرمان | آلومینیوم فورج شده 6061-T6 | فولاد آهنگری 40Cr / 42CrMo، چدن GGG70 |
| فنر مارپیچ تعلیق | فولاد فنر 55 CrMn | 60Si2Mn |
| نوار تثبیت کننده ضد غلت | فولاد فنر 55 CrMn | خمش داغ 60Si2Mn |
| میله پیستون ضربه گیر | 20CrMnTi کربوره شده | فولاد با کربن کم |
مواد ترمز، فرمان و چرخ
دیسک های ترمز عمدتا از چدن خاکستری HT250 استفاده می کنند. دیسک های کامپوزیت ماتریس آلومینیوم و دیسک های کربن-سرامیک بر روی خودروهای با کارایی بالا نصب می شوند. کالیپرهای ترمز از جنس آلومینیوم ریخته گری استاندارد A380 هستند. سیستم فرمان: لوله های ستون فرمان از 20CrMnTi استفاده می کنند. میله های قفسه ای 40Cr را اتخاذ می کنند. چرخ دنده های پینیون 20CrMnTi کربن دار شده اند. چرخ ها: وسایل نقلیه انبوه از آلومینیوم ریخته گری A356-T6 استفاده می کنند. مدل های پریمیوم از آلومینیوم فورج شده 6061-T6 استفاده می کنند. اتومبیل های سطح ورودی از چرخ های فولادی مهر شده استفاده می کنند. ابرخودروهای پرچمدار از چرخ های منیزیمی یا فیبر کربنی استفاده می کنند.
فولاد ابزار ویژه NEV (Gigacasting، Hot Stamping، Stamping، قالب های تزریق)
خطوط تولید NEV پرس‌های 9000 تنی گیگاکستینگ را معرفی می‌کنند و تقاضای بسیار بالاتری برای قالب‌های داغ 22MnB5 دارند. انتخاب فولاد ابزار به طور قابل توجهی با برنامه های خودرو ICE متفاوت است. جداول سختی کامل و کاربرد در زیر حفظ شده است.
نمرات فولادی قالب گیری Gigacasting
| کامپوننت دای | درجه توصیه شده | سختی کار (HRC) | دلیل انتخاب |
|---|---|---|---|
| بلوک قالب اصلی | QRO90 Supreme / DH2F | 44–48 | مقاومت در برابر خستگی حرارتی عالی برای قالب های بزرگ 80-120 تنی |
| گزینه تولید انبوه مقرون به صرفه | ESR H13 / 1.2344 | 44–48 | متوازن هزینه مواد اولیه و عمر خدمات |
| درج حفره | H13 تصفیه شده با ESR | 46–50 | تمیزی بالا برای از بین بردن حفره های سطح ریخته گری |
| بوش و پین اجکتور | H13 / SKD61 | 48–54 | مقاومت در برابر فرسایش آلومینیوم مذاب |
| بلوک پشتیبانی پایه قالب | فولاد کربنی S50C / S55C | 28–32 | پشتوانه سازه ای کم هزینه |
فولاد ابزار برای قالب های مهر زنی داغ 22MnB5
| کامپوننت دای | درجه فولاد | محدوده سختی (HRC) | توجه به شرایط کاری |
|---|---|---|---|
| بدنه قالب داغ | ESR H13 (1.2344) | 46–50 | چرخه حرارتی مداوم در 800-950 درجه |
| افزایش عمر مفید ارتقاء | QRO90 | 46–50 | کاهش فرکانس پرداخت ترک حرارتی |
| قالب های پس از مهر زنی داغ | فولاد کار سرد DC53 / D2 | 58–62 | قطعات فولادی بور 1500 مگاپاسکال خاموش شده را برش دهید |
فولاد ابزار مهر زنی برای آلومینیوم و UHSS
| مهر زنی مواد خالی | درج درجه فولاد | پوشش همسان |
|---|---|---|
| پانل های بیرونی آلومینیومی 6016 / 5754 | DC53 | پوشش ضد گال CrN / DLC |
| DP / QP 1180 UHSS | فولاد V4 / ASP2060 PM | پوشش سایش دما بالا TiAlN |
| قالب کشی هود آلومینیومی کلاس A | پایه چدن داکتیل GGG70L + درج DC53 | پوشش پایان آینه DLC |
فولاد قالب تزریق برای قطعات پلاستیکی باتری
بدنه های قالب محفظه باتری بزرگ از 1.2738HH (38-40HRC) از پیش سخت شده استفاده می کنند که دانه بندی شیمیایی را بدون عملیات حرارتی ثانویه می پذیرد. درج های پلاستیکی خورنده نوری و ضد شعله آینه از فولاد ضد زنگ ESR S136 برای مقاومت در برابر گازهای تجزیه اسیدی آزاد شده در طول قالب گیری استفاده می کنند. درج‌های H13 با عملیات نیتریدینگ در مناطق با ساییدگی بالا برای مواد الیاف شیشه{10}PA برای کند کردن خراش الیاف نصب می‌شوند. اسلایدها و هسته های کوچک از DC53 / SKD11 برای چقرمگی ضربه متعادل و مقاومت در برابر سایش استفاده می کنند.
فولاد هدینگ سرد برای اتصال دهنده های باتری با ولتاژ بالا
فولاد پرسرعت M2 / SKH-9 برای قالب های تولید انبوه برای ساخت پیچ و مهره های ولتاژ بالا درجه 10.9 / 12.9 EV استاندارد است. برای خطوطی که سالانه بیش از یک میلیون اتصال دهنده تولید می کنند، فولاد پرسرعت ASP2060 PM حوادث شکستگی پانچ را کاهش می دهد.
مرجع هزینه مواد 2024-2026 EXW چین، USD/kg
قیمت گذاری ورق فولادی سازه
| مواد فولادی | فرم | نوار قیمت (دلار/کیلوگرم) |
|---|---|---|
| فولاد نورد سرد DC04 | کویل | 0.7–1.0 |
| HSLA340 / HSLA590 | کویل | 0.8–1.2 |
| فولاد دوفاز DP780 | کویل | 1.0–1.4 |
| DP980 UHSS | کویل | 1.2–1.6 |
| فولاد مارتنزیتی DP1180 | کویل | 1.4–2.0 |
| 22MnB5 خالی با مهر داغ | ورق برش لیزری | 1.3–1.8 |
| فولاد فوق داغ 30MnB5 | ورق | 1.8–2.5 |
| ورق مهر زنی آلومینیومی 5182 | ورق مهر زنی | 2.5–3.5 |
| ورق پانل خارجی آلومینیومی 6016-T4 | ورق مهر زنی | 3.0–4.5 |
| پروفیل اکستروژن آلومینیوم 6061-T6 | پروفیل اکسترود شده | 3.5–5.0 |
| شمش دایکاست A380 | شمش ریخته گری | 3.0–4.0 |
| شمش منیزیم AZ91D | مواد اولیه ریخته گری دایکاست | 4.0–6.0 |
| فولاد برق 30W360 | کویل | 3.0–4.5 |
| فولاد الکتریکی فوق نازک 20W250 | کویل | 6.0–10.0 |
هزینه BIW در هر کیلوگرم با ترکیب مواد
| طرح مونتاژ مواد | هزینه هر کیلوگرم (دلار آمریکا) | تطبیق خطوط خودرو |
|---|---|---|
| فولاد نرم کامل + HSS معمولی | 0.9–1.3 | ورود خودروهای برقی ارزان قیمت |
| HSS مختلط + AHSS محدود | 1.2–1.8 | BYD Dolphin، Li Auto سری L |
| AHSS / UHSS + بسته های آلومینیومی | 1.8–2.8 | تسلا مدل Y، NIO ET5 / ET7 |
| بدنه آلومینیومی گیگاکست گسترده | 2.8–4.5 | شیائومی SU7، خودروهای برقی پریمیوم Lucid |
| چند متریال با CFRP | 5.0–15.0 | تولید محدود خودروهای اسپرت پرچمدار |
روندهای مواد صنعتی پس از 2025
فناوری Gigacasting با نصب رو به رشد پرس های 9000 تنی به سرعت در حال گسترش است. تعداد قطعات فولادی مهر و موم شده به ازای هر وسیله نقلیه 30 تا 50 درصد کاهش می یابد، تقاضا برای فولاد ابزار کار داغ مانند QRO90 و ESR H13. 2000فولاد بور گرم مهره شده با درجه MPa وارد تولید انبوه می شود و گیگا استیل سفارشی تسلا برای کاهش جرم و در عین حال افزایش حفاظت در برابر تصادف از سمت باتری استفاده می شود. طرح‌های BIW چند ماده‌ای استاندارد می‌شوند و کارخانه‌های فولاد مواد مصرفی اختصاصی را برای جوشکاری فولاد و آلومینیوم غیرمشابه منتشر می‌کنند. ادغام CTC و CTP باطری-شاسی پانل های کف مهر شده معمولی را حذف می کند و آنها را با آلومینیوم اکسترود شده جفت شده با فولاد محافظ داغ جایگزین می کند. تقاضا برای فولاد الکتریکی بسیار نازک 0.20 میلی‌متری و 0.25 میلی‌متری کم هسته برای پلت‌فرم‌های ولتاژ بالا 800 ولت افزایش می‌یابد و بهبود دامنه متوسطی را در هر بار شارژ ارائه می‌کند. OEM ها حجم بیشتری از HSS خودروهای بازیافتی EAF را به منظور کاهش ردپای کربن تامین می کنند. نفوذ فولاد ابزار PM در مهر زنی UHSS و خطوط سرد بست با حجم بالا افزایش می یابد.
استراتژی های استاندارد مواد OEM های اصلی
| نام تجاری OEM | نقشه راه مواد اصلی | درجات اولیه فولاد و آلیاژ |
|---|---|---|
| تسلا | آلومینیوم Gigacast + فولاد بور با استحکام فوق العاده بالا | 30MnB5، اکستروژن 6005 / 6082، ورق 6016 |
| BYD | سبک‌وزن آلومینیومی غالب بر فولاد | دایکاست DP980، 22MnB5، A380 |
| NIO | هیبرید فولاد-آلومینیوم ممتاز | اکستروژن DP980، 22MnB5، 6005 |
| XPeng | معماری HSS متمرکز بر هزینه | نمرات اولیه HSLA590، DP780 |
| Li Auto (افزایش دهنده برد) | فولاد سنگین با قطعات آلومینیومی جزئی | HSLA590، 22MnB5 مهر داغ |
| شیائومی SU7 | تمام آلومینیوم ممتاز + فولاد با مقاومت بالا محلی | اکستروژن 22MnB5، 6016، 6082 |
| پلتفرم VW MEB | فولاد و آلومینیوم متعادل | اکستروژن DP780، 22MnB5، 6005 |
| BMW سری i | CFRP + آلومینیوم فشرده | ریخته گری CFRP، 6005، A380 |
مقایسه تقاضای مواد: ICE در مقابل BEV
| مونتاژ خودرو | وسیله نقلیه معمولی ICE | خودروی برقی باطری | روند تغییر صنعت |
|---|---|---|---|
| بلوک موتور | چدن / آلومینیوم | حذف شده (بدون موتور احتراقی) | کاهش 80 درصدی مصرف چدن |
| محفظه انتقال | چدن / آلومینیوم | محفظه آلومینیومی کاهنده تک سرعته | کاهش 70 درصدی مصرف چدن |
| بسته باتری | حاضر نیست | محفظه های محافظ آلومینیوم / فولاد (جزء جدید) | تقاضای جدید برای آلومینیوم، مس، فولاد تخصصی |
| موتور کششی | مجهز نیست | لمینت های فولادی برقی، محفظه آلومینیومی | افزایش تقاضا برای فولاد الکتریکی بسیار نازک کم تلفات |
| سیستم اگزوز | لوله ضد زنگ 409 | به طور کامل حذف شده است | تقاضای صفر برای لوله ضد زنگ اگزوز |
| مخزن سوخت | فولاد مهر شده روکش شده | حذف شد | کاهش مصرف فولاد ملایم کشش عمیق |
| ساختار اصلی BIW | بیش از 80 درصد فولاد | 50-70٪ فولاد، افزایش نسبت آلومینیوم | افزایش حجم اکستروژن HSS و آلومینیوم |
| سیم کشی خودرو | مس ولتاژ پایین 12 ولت | باسبارهای مسی و آلومینیومی 12 ولت + 400 / 800 ولت | مصرف مس و آلومینیوم رسانا بیشتر |
| ابزار تولید | مهر زنی + قالب های استاندارد HPDC | قالب های گیگاکستینگ بزرگ اضافی | جذب بالاتر فولاد کار گرم H13 تصفیه شده ESR |
سوالات متداول انتخاب
س: کدام گریدهای فولادی برای سازه‌های محافظ در برابر تصادف باتری NEV استفاده می‌شود؟
پاسخ: فولاد داغ 1500 مگا پاسکال 22MnB5 انتخاب اصلی برای محافظ‌های تصادف باتری جانبی و پایینی است. پلتفرم های سبک وزن این را با اکستروژن های آلومینیومی 6082 با استحکام بالا جفت می کنند تا کاهش جرم و قابلیت ضربه را متعادل کنند. خطوط خودروهای ارزان قیمت مجموعه های جوش داده شده چند لایه DP780 را می پذیرند.
س: آیا فولاد کار داغ متالورژی پودر برای قالب های ریخته گری گیگا اجباری است؟
A: هیچ مشخصات اجباری وجود ندارد. ESR H13 خروجی پایداری را برای اجرای نمونه اولیه با حجم کم تا متوسط ارائه می دهد. خطوطی که سالانه بیش از 100000 شات پخش می‌شوند می‌توانند به QRO90 Supreme برای افزایش فواصل نگهداری ارتقا یابند. فولاد PM Hot Work در حال حاضر فقط به عنوان درج های موضعی برای مناطق فرسودگی شدید استفاده می شود.
س: کدام فولاد الکتریکی برای موتورهای کششی 800 ولتی بهتر عمل می کند؟
پاسخ: فولاد الکتریکی بدون جهت بسیار نازک 20W250 و 25W300 ترجیح داده می شود که تلفات هسته کمتری را در فرکانس های بالا و افزایش برد ملایم 5 تا 10 کیلومتر در هر بار شارژ ارائه می دهد. 30W360 را می توان برای موتورهای با سرعت متوسط/پایین با هزینه مواد 12000 RPM تعیین کرد.
س: چرا DC53 با پوشش DLC را برای قالب های مهر زنی پانل بیرونی آلومینیومی مشخص کنید؟
الف: آلیاژهای آلومینیوم سری 6000 در طول شکل‌گیری به شدت گاز می‌گیرند. DC53 چقرمگی بهتری نسبت به D2 استاندارد ارائه می دهد. جفت شدن با پوشش کربنی شبیه الماس DLC، پیکاپ آلومینیوم تا حد زیادی کاهش یافته است، سطح سطح کلاس A را حفظ می کند و زمان توقف برای پرداخت قالب را کاهش می دهد.