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汽车稳定杆用高强度钢管的开发

2026-04-07 16:29:45

来源:世界金属导报精华版

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为了减轻汽车重量以提高燃油效率,作为使汽车轻量化的手段,一直以来使用钢棒等实心产品的零部件正在向中空化发展,更为廉价且尺寸精度优良的电阻焊钢管的应用正在扩大。与普通电阻焊钢管相比,HISTORY钢管的口径更小,管壁更厚,而且具有很高的成型性。作为钢棒的中空化项目,特别是在汽车稳定杆上的应用得到了扩大。为了使稳定杆进一步轻量化,在高强度化以及薄壁化的过程中,需要疲劳性能更优的钢管。本文重点介绍了高强度稳定杆用HISTORY钢管。


HISTORY钢管的制造工艺

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HISTORY钢管的制造方法是以大口径的电阻焊钢管为母管,通过缩径轧制制造出细径钢管。

高强度HISTORY钢管的化学成分如表1所示。以前的HISTORY钢管的碳含量为0.23%C左右,为了高强度化,采用碳含量更高的0.26%C钢、0.34%C钢进行制造。

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产品特点

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随着钢管壁厚减薄,用作中空稳定杆时内外表面的应力差也越来越小,与经过喷丸处理的外表面相比,内表面更容易成为疲劳破坏的起点。此外,材料强度越高,开裂的可能性就越大,因此,内表面的表面质量变得更加重要。

与疲劳特性相关的主要表面质量主要包括:1)影响退火硬度的脱碳,2)影响应力集中的粗糙度。

为了达到优秀的疲劳特性,在高强度稳定杆用HISTORY钢管中,为了降低脱碳深度和表面粗糙度,采取了以下措施:

1)脱碳深度:热轧工序中表面脱碳的工序是卷取,通过降低卷取温度可以减小表面脱碳深度。研究分析卷取温度对淬火和回火后表面碳浓度和硬度分布的影响,结果发现,降低卷取温度可以显著减少脱碳现象。

2)表面粗糙度:较低的卷取温度也会降低表面粗糙度,这被认为与晶粒细化有关。

为了证实降低卷取温度的效果,假定粗糙度呈指数分布函数,对各自的粗糙度进行了整理,表2列出了以90%的概率估算最大高度Ry的结果。除了降低卷取温度,还通过大压下进行了平整处理,这也有效地降低了表面粗糙度。通过采用上述措施,表面粗糙度降低到传统粗糙度的一半左右。

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稳定杆在弯曲与扭转复合载荷作用下,弯曲部位易发生失效。因此,本研究不仅进行了简单的弯曲和扭转试验,还使用L形弯曲试验机进行了L形弯曲组合疲劳试验。经证实,该试验中的应力分布与模拟稳定杆弯曲部分的有限元分析中计算的应力分布相当。

L形弯曲疲劳试验结果如图1所示。通过采取以上降低脱碳深度和表面粗糙度的措施,疲劳寿命得到了延长。

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