汽車結構用高強度鋼管件成形製程與模具技術研究

摘要：隨著全球節能的腳步，輕量化在汽車產業中是未來關注的議題。高強度鋼材料以及管件液壓製程提供輕量化一個很好的方案。本文利用懸吊系統之管件液壓扭力樑，材料由590 MPa以下等級之鋼材提高至780 MPa，並改變其截面形狀及厚度，針對此一變更作一說明，並對此製作高強度鋼扭力樑製程問題及後續驗證加以描述，以供有興趣往這方面發展之業界做為參考。

Abstract: One issue in the global development of energy-saving technology is reducing weight in future vehicles. The use of high-strength steel and tube hydrofoming technology applied a good way for Lightweight. This study developed a tube hydroforming torsion beam for a suspension system via increasing the steel grade from 590 MPa to 780 MPa, and changing shape and thickness of steel parts.. For industry reference, some problems and precautions in the process are described, including the subsequent verification process.

關鍵詞：高強度鋼、管液壓成形、扭力樑

Keywords：High Strength Steel, Tube Hydroforming, Torsion Beam

前言
隨著全球節能的腳步，輕量化在汽車產業中是未來關注的議題。高強度鋼材料以及管件液壓製程提供輕量化一個很好的方案。本文利用懸吊系統之管件液壓扭力樑，材料由590 MPa以下等級之鋼材提高至780 MPa，並改變其截面形狀及厚度，針對此一變更作一說明，並對此製作高強度鋼扭力樑製程問題及後續驗證加以描述，以供有興趣往這方面發展之業界做為參考。

在汽車零件可用到主流金屬材質，有鋁、鎂、鋼，其中鋁（比重2.7 g/cm3）、鎂（比重1.7 g/cm3）雖然每單位重量比鋼材（比重7.9 g/cm3）還要輕，但材料成本較鋼材高約2倍以上，再加上製造成汽車零件所需成形技術的成本也較高，目前僅適合於高性能要求的高價車種，如賽車、跑車、豪華轎車...等。而一般房車如國民車主要以鋼材為主，因此汽車產業使用高強度鋼的比例越來越多[1-3]。

高強度鋼材的製程目前有一般的冷沖壓及滾壓簡單之結構件，近年來為解決較複雜曲面破裂及回彈等問題，熱沖壓製程是一個不錯的方法，且強度可達到1500 MPa左右。而配合液壓成型做中空汽車結構件在輕量化議題上也一直被拿出來討論，但是在一般汽車上使用高強度鋼的液壓成形結構件還是有特定零件，原因在於製程週期時間及設備成本上的考量，另外，能否將新設計的液壓成型件導入到車體系統，如何焊接或搭接其他零組件，甚至需要整個子系統的設計變更皆是需要在導入時考量的。而以中空液壓件取代原有設計之效益又是多少，是不是只要將鋼材強度提高，厚度減薄，就能大幅度的降低重量?而液壓製程是否只是將材料放入模具中脹出就可以簡單的成形出模穴形狀。本文利用懸吊系統之管件液壓扭力樑，由590 MPa以下等級之鋼材，提高等級至780 MPa，並改變其截面形狀及厚度，針對此一變更作一簡易說明，並對此製作高強度鋼扭力樑製程問題及後續驗證加以描述，以供有興趣往這方面發展之業界做為參考。