1.2.6 差厚板

1.2.6.1 差厚板简介

20世纪90年代，继激光拼焊板（Tailor Welded Blank，TWB）之后，基于新材料加工技术，德国亚琛工业大学金属成形研究所（IBF）开发出了差厚板（Tailor Rolled Blank，TRB），如图1-67所示。柔性轧制技术是生产TRB的核心技术，它能够实现间隙在轧制过程中实时的监测、控制和调整，进而获取沿轧制方向上预先定制的变截面形状。由TRB加工而成的零部件具有更好的承载能力，并且能够显著减轻重量。

轧制差厚板与激光拼焊板相比具有以下明显的优点：

1）省去了焊接及其相关的一系列工序，可降低生产成本，减少能耗和过程损耗。

2）在连续性生产时，其生产效率高、操作容易、可靠性好。

3）没有焊缝，其表面质量好、组织性能均匀性好，连接强度大幅度提高。

4）可方便地获得不同厚度，易于生产出2种以上厚度组合的板材。

5）厚度过渡区的长度和形状可以控制，可根据冲压件服役时的受力状况设计过渡曲线。

TRB不能完全取代TWB，原因是轧制差厚板也有其局限性，如不能把成分和性能不同、宽度不同的板材连接在一起，不能实现曲线拼接、三维拼接和扩宽拼接等。当前的发展趋势是用轧制差厚板替代宽度相同、材质相同、厚度不同的激光拼焊板。

1.2.6.2 差厚板材制备工艺

工业生产中用轧制单张板材的方法获得差厚板是不经济的，而经济、有效、实用的方法是，首先轧制出周期性变厚度带材（Periodic Longitude Profile Strip，PLP带材），再分段切断成长度为L的差厚板，如图1-68所示。

PLP带材可用带有前后卷取机的冷轧机轧制，如图1-69所示。在轧制过程中，由安装在轧机牌坊内的液压缸按照设定的程序对带材实施动态变厚度压下。利用水平方向的轧制速度与垂直方向的压下速度的合理匹配，来保证不同厚度区间的长度和过渡区的形状尺寸。由安装在轧机和卷取机之间的测厚仪来实测轧件的厚度，根据厚度实测值与设定值的偏差来实现对轧件目标厚度的自动控制，以保证厚度精度。上述轧制过程周期性、连续不断地进行，直到完成一卷带材的轧制，进而生产出PLP带材。

将成卷的PLP带材按照后续成形过程的要求进行（或不进行）退火，不需退火的直接移送到后部处理机组进行后续处理，如图1-70所示。首先，经开卷机开卷，然后经矫直机矫平，最后按照确定的尺寸精确剪切成为TRB板。将剪切后的板材收集起来，作为汽车冲压件的坯料。TRB板材的材料目前主要是钢，也可以是铝合金或其他金属材料。

由于轧制差厚板的厚度是连续变化的，其成形性能与厚度突变的激光拼板和局部加强板有很大不同，因此必须重新研究其成形性能，并依据其成形性能进行成形工艺和模具的设计。

1.2.6.3 国内外差厚板技术及产业发展

20世纪90年代后，德国亚琛工业大学金属成形研究所（IBF）开始研究轧制差厚板，同期国内的东北大学也开展了对变厚度轧制技术的系列研究。

2000年，德国亚琛工业大学金属成形研究所在德国Mubea公司的轧机上首次实现了连续变厚度钢板的轧制，并于2004年正式投产。该机组年产7万t，所生产的TRB最大宽度为750mm，其生产的TRB板料主要供货给奥迪、奔驰、宝马、大众等汽车制造集团。

我国沈阳东宝海星公司是国内第一家差厚板生产企业，经过小批量试制和验证，于2013年实现了差厚板的大批量生产，生产的差厚板目前广泛应用于车身的各种梁、柱、板、管类等20余款零部件，全球主流汽车主机厂如大众、通用、福特、沃尔沃等都在大范围使用。

1.2.6.4 小结

差厚板可部分替代激光拼焊板及局部补强板，是实现汽车轻量化的重要技术。然而，差厚板技术发展时间尚短，差厚板轧制工艺和成形工艺仍需要继续研究。差厚板是一种定制板材，在冲压成形过程中钢板的厚度又会发生变化，因此为使最终零件的厚度符合最佳承载要求，必须综合考虑整个流程的优化分析。

未来差厚板成形领域的主要研究课题如下：

1）研究更高强度的差厚板轧制工艺及热冲压技术，获得更高强度的变厚度零件，以更好地实现轻量化。

2）建立针对整个流程的数值模拟和优化分析方法，考虑轧制生产和冲压成形对最终零件的厚度和性能影响，以获得服役性能最佳的实际零件。

3）目前差厚板的应用受到卷宽和材料限制，需深入研究差厚板轧制工艺，以拓展材料范围及卷宽，从而拓展应用范围。