Ahss сталь для автомобилей
Обновлено: 19.04.2024
Прогрессивные стали повышенной прочности используются во многих новых авто – SMDI
Автопроизводители разных стран активно использовали прогрессивные стали повышенной прочности (AHSS) при конструировании новинок модельного ряда на 2019 год.
Об этом свидетельствует исследование Института развития рынка стали Американского института чугуна и стали (Steel Market Development Institute, или SMDI), пишет Steelguru .
Джоди Н. Холл , вице-президент по автомобильному рынку SMDI, отмечает, что в уходящем году производители представили как минимум 65 новых моделей, в конструкции которых применяется AHSS.
Прочную сталь сегодня используют в автомобилях всех сегментов и размеров, включая кроссоверы и «паркетные» внедорожники, грузовики и не только.
«Высокопрочные марки стали в критических конструкциях автомобиля, таких как рама и кузов, гарантируют безопасность пассажиров. Сталь – это проверенный, надежный и экономически эффективный материал для автопроизводителей и потребителей», – полагает Джоди Холл.
По данным недавнего опроса SMDI, 90% потребителей считают сталь прочнее и долговечнее других автоматериалов. 75% потребителей именно безопасность считают определяющим фактором при выборе авто.
SMDI перечислил часть новинок 2019 года с применением AHSS:
- Пикап Ram 1500, выпуск 2019-го, финалист конкурса «Североамериканский грузовик года – 2019».
Рама пикапа на 98% состоит из низколегированной конструкционной стали с повышенным сопротивлением атмосферной коррозии. Конструкция повышенной долговечностb. Пикап может тянуть 3,5 т груза и вмещает более 800 кг полезной нагрузки.
- Volkswagen Jetta 2019 года, (номинант на автомобиль года в США).
35% стали горячей штамповки сверхвысокой прочности, 12% военной сверхвысокопрочной стали и 39% сверхпрочной стали.
- Kia Forte 2019 года (номинант на автомобиль 2019 года в США).
54% прогрессивной стали повышенной прочности.
- Hyundai Santa Fe 2019 года (номинант на внедорожник 2019 года в США).
Корпус состоит из 67%-ной высокопрочной стали для дополнительной прочности и снижения массы.
Применение сверхпрочной при растяжении стали в конструкции позволило усилить жесткость корпуса и усилить безопасность пассажиров. Показатель жесткости на кручение вырос на 60% по сравнению с предыдущей моделью.
- Chevrolet Silverado 2019 года (финалист конкурса на грузовик 2019 года в США).
Стальная рама в сборе на 40 кг легче, чем у модели предыдущего года, при этом на 10% жестче к кручению. Гнутый высокопрочный стальной пол. Рама на 80% состоит из низколегированной конструкционной стали с повышенным сопротивлением атмосферной коррозии.
- Acura RDX 2019 года (финалист конкурса на внедорожник года в США).
Кузов более чем на 50% состоит из высокопрочной стали, которая дает повышенную жесткость и хорошую звукоизоляцию салона.
Чтобы облегчить конструкцию, для кузова использована 65%-ная горячекатаная высокопрочная и сверхвысокопрочная сталь.
Новинка стала легче на 170 кг, в том числе и благодаря высоко- и сверхвысокопрочным сталям в корпусе. При этом у авто усиленная жесткость и повышенные несущие функции.
Конструкция базируется на платформе Subaru Global. Высококачественная высокопрочная сталь обеспечивает долговечность, качество, повышенную безопасность при столкновении и хорошую звукоизоляцию.
Высокопрочные стали AHSS — ОСНОВА АВТОМОБИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
На протяжении десятилетий в сталелитейной промышленности мира постоянно идет работа над новым классом материалов, которые на 50 % прочнее своих предшественников. В основе этой инновации лежит семейство постоянно совершенствуемых высокопрочных сталей — AHSS (Advanced High Strength Steels). Ни один другой материал, используемый в автомобилестроении, не сравнится по многовариантности прочностных характеристик с данной сталью. Это означает, что стальной лист можно сделать тоньше, но при этом деталь из него сохранит необходимые для конструкции автомобиля безопасность и прочность.
Уменьшение толщины листового проката, предназначенного для производства автомобильных компонентов, позволяет экономить сталь и, следовательно, облегчать компоненты, что способствует снижению веса автомобиля в целом и сокращению выбросов в окружающую среду.
Эти свойства сталей марок AHSS являются результатом их уникального сочетания прочности и пластичности. AHSS — это сложные сплавы с тщательно подобранным химическим составом и многофазной микроструктурой, полученные в результате точно контролируемых процессов нагрева и охлаждения.
Различные методы упрочнения используются для достижения необходимого и достаточного диапазона прочности, пластичности, ударной вязкости и усталостных свойств.
Семейство AHSS включает в себя двухфазные стали (DP), многофазные стали (CP), феррито-бейнитные стали (FB), мартенситные стали (MS), стали с пластичностью, наведенной превращением (TRIP), горячештамповочные и закаленные стали (HF), а также стали повышенной пластичности, инициируемые двойникованием (TWIP).
AHSS — стали с пределом прочности от 500 до 2000 МПа, которые предназначены для замены стандартных сталей и в основном используются для изготовления конструкционных элементов автомобиля. Это позволяет производителям выдерживать международные нормы по безопасности автомобиля при существенном снижении его веса — как для снижения энергопотребления, так и для уменьшения количества выбросов, загрязняющих окружающую среду.
В настоящее время идет работа над сплавами 3‑го поколения AHSS. Это стали со специальными условиями легирования и термомеханической обработки, у которых улучшено соотношение прочностных и пластических свойств по сравнению с уже известными сплавами. Кроме того, использование этих сталей в автомобилестроении позволяет снизить стоимость изготавливаемых из них деталей транспортных средств.
Например, стали DP и TRIP, благодаря их способности поглощать энергию, отлично подходят для производства элементов, которые могут деформироваться при столкновении автомобиля.
Для конструктивных элементов салона используются особо высокопрочные стали, такие как мартенситная и борсодержащая упрочненная сталь (PHS), которая обеспечивает повышенные показатели безопасности.
В США программа, спонсируемая Министерством энергетики, способствовала разработке марок стали с пределом прочности 1200 МПа и трехкратным повышением пластичности. Широкий спектр свойств инновационных сталей лучше всего иллюстрирует знаменитая диаграмма прочности и пластичности стали, представленная на рис. 1.
Ожидается, что данные марки сталей позволят создавать еще более легкие, но, в то же время, более прочные конструкции, тем самым еще больше снижая углеродный след автомобиля.
Высокая прочность, пригодность для вторичного использования и гибкость дают преимущества стали как материалу, наиболее подходящему для следующего поколения автомобилей. К числу таких преимуществ относится соответствие требованиям к массе автомобиля, к безопасности эксплуатации и к улучшению экологической ситуации в мире. И всё это при небольших дополнительных затратах или даже без них.
Разработчики конструкции автомобиля должны учитывать многочисленные и сложные условия нагрузки, жизненно важные для управляемости автомобиля, а также экстремальные требования к прочности. Есть множество примеров, когда автопроизводители использовали AHSS для достижения более высокой прочности и надежности автомобилей. Вот краткое описание некоторых из них.
В Jeep Compass 2017 года было реализовано инженерное решение «каркас безопасности», который более чем на 65 % состоял из высокопрочной стали (AHSS).
В 2016 году автомобиль Шевроле Malibu был представлен с более прочным, но при этом более легким кузовом, что повысило его эффективность и динамику вождения. Более широкое использование высокопрочных сталей позволило инженерам разработать конструкцию кузова, в котором некоторые элементы были выполнены из более тонкой стали, что, тем не менее, обеспечило сопоставимые с более тяжелыми моделями свойства. Например, такие как поглощение энергии при столкновении.
В конструкции Kia Forte 2019 года после редизайна 54 % компонентов выполнено из усовершенствованной высокопрочной стали (AHSS), повышающей безопасность и жесткость на кручение на 16 %.
Honda Accord 2018 года, победившая в номинации «Автомобиль года 2018», имеет более легкую и жесткую конструкцию кузова, которая на 29 % состоит из сверхвысокопрочной стали, что является наиболее широким применением этого материала для снижения веса в любом серийном автомобиле Honda. В целом в новом Accord используется 54,2 % высокопрочной стали (выше 440 МПа).
Внедорожник Volvo XC40–2018 установил новый стандарт безопасности. Его каркас разработан для максимальной защиты пассажиров во всех типах аварийных ситуаций. 20 % конструкции от общей массы автомобиля изготовлено из горячеформованной борсодержащей стали (AHSS).
Сталелитейная промышленность продолжает идти в ногу с задачами, которые ставит перед нею автомобилестроители, инвестируя в исследования и разработки значительные силы и средства, чтобы использовать на благо человечества удивительные свойства стали.
Прогрессивная высокопрочная сталь, рекомендуемая для автомобилестроения
С помощью стали Docol® разных марок, которая присутствует в деталях и узлах миллионов автотранспортных средств по всему миру, проектировщики решают самые различные задачи во множестве сфер применения.
Несущие элементы кузова
Такие кузовные элементы, как брусья жёсткости или поперечины, должны иметь высокую энергопоглощающую способность при малом весе. Жёсткость обеспечивается за счёт оптимальной формы.
Подходящие марки стали
Рассмотрите возможность использования двухфазной (DP), мартенситной (М), или закаляемой под прессом (PHS) стали Docol ® .
Шасси
Высокопрочная сталь, отличающаяся исключительной пригодностью к формованию и устойчивостьк к усталостным нагрузкам.
Подходящие марки стали
Рассмотрите возможность использования сложнофазной стали Docol ® (CP).
Бамперы
За счёт использования прогрессивной высокопрочной стали облегчённые элементы усиления бампера обеспечивают превосходное поглощение сил.
Подходящие марки стали
Рассмотрите возможность использования мартенситной стали Docol ® (M).
Усилители дверей
За счёт исключительных характеристик прогрессивная высокопрочная сталь позволяет значительно снизить вес конструкции при модернизации усилителей боковой двери.
Автомобильные сиденья
Конструкция автокресел является критически важным аспектом для безопасности пассажиров. Прогрессивная высокопрочная сталь может быть использована для производства всех элементов рамы сиденья, что значительно уменьшит его вес без ухудшения или даже улучшив характеристики безопасности.
Подходящие марки стали
Рассмотрите возможность использования мартенситной (М), сложнофазной (CP) или двухфазной (DP) стали Docol ® .
Защита аккумуляторов электромобиля
Аккумуляторы электромобиля имеют высокую стоимость и могут представлять опасность при повреждении в случае аварии. Кроме того, снизу они должны быть защищены от дорожной грязи и иметь кожух, способный сдержать аккумуляторную жидкость в случае столкновения. Прогрессивная высокопрочная сталь Docol гарантирует надёжную защиту аккумуляторных батарей электромобиля при минимальном весе конструкции.
Подходящие марки стали
Рассмотрите возможность использования мартенситной стали Docol ® (M).
Применение прогрессивной высокопрочной и сверхпрочной стали в конструкции большегрузных автомобилей
Производители компонентов для большегрузных и коммерческих автомобилей могут воспользоваться многолетним опытом в области прогрессивной высокопрочной и сверхпрочной стали для оптимизации своих разработок. Из прогрессивной высокопрочной стали можно изготовить более лёгкие, прочные и безопасные компоненты для всей конструкции автомобиля.
Ассортимент продукции из всех предлагаемых нами марок автомобильной стали
Благодаря улучшенному составу новые марки высокопрочной стали Docol® используются для производства более лёгких, прочных и энергоэффективных автомобилей.
Подробнее о нашей стали
Уменьшение веса компонентов грузового автомобиля за счёт применения прогрессивной высокопрочной стали
Для многих владельцев грузовых автомобилей преимущества снижения веса не ограничивается экономией топлива – эксплуатация более лёгких автомобилей позволяет сократить общие затраты и повысить эффективность за счёт перевозки большего количества груза, не нарушая установленные законом ограничения по весу. Некоторые компоненты грузового автомобиля, для производства которых вместо традиционной углеродистой стали стал использоваться алюминий или армированные углеродным волокном полимеры, являются кандидатами для перехода на более экономичный и долговечный материал – прогрессивную сталь повышенной прочности.
Компания Shape Corp. использовала сталь Docol®, чтобы усовершенствовать конструкцию кузова легковых автомобилей
Несмотря на то, что базовая форма автомобиля в целом остаётся без изменений на протяжении столетия, конструкция кузова в значительной степени подверглась эволюции. Благодаря применению прогрессивной высокопрочной стали производства SSAB, компания Shape Corp. смогла оптимизировать конструкцию кузова автомобилей, повысив безопасность и уменьшив вес.
Применение прогрессивной высокопрочной и сверхпрочной стали в конструкции коммерческих и грузовых автомобилей
Уменьшение массы грузовых и легковых автомобилей приводит не только к снижению выбросов, экономии топлива или увеличению запаса хода от аккумуляторных батарей, но также повышается рентабельность перевозок: перевозить больше, чтобы больше заработать. Решением может стать прогрессивная высокопрочная и сверхпрочная сталь.
Повышение полезной нагрузки, долговечности и рентабельности грузовых и коммерческих автомобилей
От внедорожников и пикапов до фургонов и большегрузных автомобилей – производители, перешедшие с традиционной углеродистой стали на алюминий или даже на армированные углеродным волокном полимеры, теперь являются кандидатами для использования более экономичной и долговечной прогрессивной высокопрочной и сверхпрочной стали.
Производители грузовых и коммерческих автомобилей стремятся использовать опыт производства внедорожников и пикапов, где прогрессивная высокопрочная и сверхпрочная сталь на протяжении многих лет применяется для производства более лёгких и безопасных автомобилей с длительным сроком службы. Ниже приводится краткий обзор доступных в настоящее время многочисленных областей применения прогрессивной высокопрочной и сверхпрочной стали для производства большегрузных и малотоннажных грузовых автомобилей, фургонов и других коммерческих автомобилей «городского» типа.
Лонжероны грузовых и коммерческих автомобилей
За счёт перехода с традиционной стали (например, 827 МПа) на мартенситную сталь с пределом текучести 1100 МПа вес грузового автомобиля можно уменьшить на 90 кг. Для компонентов из алюминия из-за низкого (по сравнению со сталью) модуля упругости прогиб является частой проблемой, что исключает возможность использования алюминиевых лонжеронов в конструкции целого ряда грузовых автомобилей, для которых вес имеет особое значение (например, автоцистерн). Помимо большегрузных автомобилей, лонжероны из прогрессивной высокопрочной стали Docol ® способны обеспечить жёсткость и долговечность конструкции более лёгких транспортных средств, в том числе коммерческих автомобилей, фургонов, пикапов и даже внедорожников.
Подходящие марки стали
Мы с радостью поделимся своими знаниями по облегчению конструкции автомобилей с одновременным повышением её безопасности, однако мы можем сделать это только при взаимодействии с вами – производителем грузовых и коммерческих автомобилей. Рассмотрите возможность использования мартенситной (М), сложнофазной (CP) и высокопрочной низколегированной (HSLA) стали Docol ® с металлическим покрытием (МС).
Поперечины грузовых и коммерческих автомобилей
По сравнению с алюминием, прогрессивная высокопрочная сталь Docol отличается большей экономичностью в изготовлении облегчённых поперечин для грузовых и коммерческих автомобилей, а также повышенной жёсткостью, стойкостью к крутящей и усталостной нагрузке.
Кабины грузовых автомобилей
Небольшой вес и максимальный комфорт – ключевые ориентиры для производителей кабин со спальным местом, предназначенных для дальних перевозок. Прогрессивная высокопрочная и сверхпрочная сталь идеально подходит для производства облегчённых кабин грузовых автомобилей, в том числе с применением методов формовки, которые используются большинством автопроизводителей.
Бамперы для грузовых и коммерческих автомобилей
ОЕМ-производители уже используют облегчённые, экономичные бамперы и элементы усиления бамперов из гигапаскальной стали. Теперь производители грузовых и коммерческих автомобилей могут применять эти прочные и лёгкие материалы для эффективной защиты от столкновений.
Подходящие марки стали
Рассмотрите возможность использования мартенситной (М), сложнофазной (CP), двухфазной (DP) или закаляемой под прессом (PHS) стали Docol ® .
Выполненный из сверхпрочной стали облегчённый корпус аккумуляторной батареи не только защищает компоненты грузовых и коммерческих электромобилей – он повышает также жёсткость конструкции при кручении. Концепция дизайна электромобиля Docol включает энергопоглощающие балки порога, передающие энергию поперечины пола и изготовленную методом трёхмерного роликового профилирования несущую конструкцию аккумуляторной батареи.
Применение прогрессивной высокопрочной и сверхпрочной стали в конструкции малотоннажных и легковых автомобилей
Вебинар и статья
Производители компонентов для грузовых автомобилей могут повысить рентабельность своей деятельности за счёт экологически устойчивого развития
Посмотрите доступную по запросу запись вебинара или прочтите статью, посвящённую применению прогрессивной и сверхпрочной стали для повышения эффективности грузовых и легковых автомобилей.
Облегчённые компоненты грузовых автомобилей по привлекательным ценам
Зачастую компоненты из прогрессивной высокопрочной и сверхпрочной стали могут быть изготовлены с помощью оборудования для холодной штамповки, которое уже используется производителями грузовых и легковых автомобилей (с минимальной адаптацией оснастки к высокопрочным материалам). Кроме того, в отношении выбросов CO2, сталь Docol не менее экологична, чем переработанная сталь.
Владельцы грузовых автомобилей и производители компонентов могут повысить рентабельность своей деятельности за счёт экологически устойчивого развития
На этом 30-минутном вебинаре Йонас Адольфссон (Jonas Adolfsson) продемонстрирует, как за счёт использования прогрессивной и сверхпрочной стали увеличить эффективность и рентабельность большегрузного транспорта.
Снижение веса и повышение прочности
Факторы, благодаря которым перспективы применения стали AHSS и UHSS выглядят блестяще.
Выпуск инновационных, высокоэффективных марок стали расширяется стремительными темпами. Наряду с высокой прочностью и свойствами, способствующими повышению безопасности в целом ряде сфер применения, по сравнению с мягкой сталью, эти новые марки облегчают вес стальных конструкций, что, в свою очередь, ведет к снижению расхода топлива и, в конечном итоге, к оздоровлению окружающей среды в глобальных масштабах.
Применение прогрессивных высокопрочных (AHSS) и сверхпрочных (UHSS) сортов стали способствует радикальному преобразованию автомобилестроения, а сталь Docol® вносит в этот процесс весомый вклад. В современных автомобилях практически любого производителя эта сталь всё более широко применяется в различных сферах – от каркасов сидений, усилителей и защитных конструкций боковых дверей и крыши до бамперов и других жизненно важных компонентов.
Сильные стороны стали AHSS Docol®
Благодаря сильным сторонам стали AHSS Docol®, проектировщики получают возможность уменьшить расход материала без ущерба конструктивным характеристикам готовой продукции. Двухфазные и мартенситные сорта стали изначально обладают исключительно высоким пределом текучести. Помимо этого, такие сорта отличаются ярко выраженным механическим упрочнением при формовке, а также термоупрочнением в процессе окраски.
Механическое упрочнение обычно достигает 150 МПа при 2-процентном наклепе, а термоупрочнение после типовой окраски дает дополнительные 50 МПа.
Наряду с механическим и термоупрочнением, сталь AHSS отличается возрастанием упрочнения с повышением скорости деформации. Эта особенность обеспечивает дополнительное упрочнение примерно на 100 МПа при высокой скорости локальной деформации, типичной для автомобиля, попавшего в ДТП.
Потенциал снижения веса
Высокая прочность стали AHSS позволяет снизить вес неокрашенных кузовов, бамперов, усилителей боковых дверей, каркасов сидений и других конструкций. Для наглядной демонстрации этого потенциала приведем два теоретических примера с цифрами. При работе детали в режиме мембраны поверхностное напряжение обратно пропорционально его толщине (рис. 1a). При чистом изгибе поверхностное напряжение обратно пропорционально квадрату толщины листа (рис. 1b).
Рис. 1: Нагрузка на мембрану и нагрузка на лист
Повышение сопротивляемости материала напряжению позволяет уменьшить толщину при неизменных характеристиках. Потенциал снижения веса в наших двух теоретических примерах представлен на рис. 2.
В производстве компонентов, критически важных для обеспечения безопасности, потенциал снижения веса, как правило, находится в пределах этих двух крайних значений. Однако, пример чистого изгиба не является нижним пределом в силу того, что в относительно слабых конструкциях высока вероятность локальной потери устойчивости.
Как показано на рис. 2, чтобы использовать потенциал стали AHSS в полной мере, особое внимание уделяется повышению сопротивляемости материала локальным изгибам. Должны быть приняты меры к тому, чтобы избежать состояния чистого изгиба. Общий момент изгиба лучше всего передается элементами жесткости. Стальные изделия роликового профилирования или трубы служат превосходным материалом для проектирования конструкций оптимальной геометрии, выдерживающих момент изгиба.
Рис. 2: Снижение веса в при использовании стали AHSS в режиме мембраны и при чистом изгибе. Предел текучести указанных сортов стали соответствует 2-процентному упрочнению при обработке и после окраски.
Читайте также: