Reducción de peso y aumento de la resistencia

Últimamente están surgiendo numerosas nuevas calidades de acero de alta calidad. Además de ser más resistente y presentar un comportamiento más seguro, en algunas aplicaciones, en relación con el acero de carbono blando, también contribuyen a aligerar fabricaciones y reducir el consumo de combustible, mitigando así el impacto medioambiental.

El acero avanzado de alta resistencia (AHSS) y el acero avanzado de ultra alta resistencia (UHSS) contribuyen a revolucionar el sector automovilístico en particular, y el acero Docol cumple su papel en esta revolución. En los coches modernos de casi todos los fabricantes de equipo original, se encuentra en cada vez más componentes; desde los bastidores de los asientos hasta las vigas contra los impactos laterales y las vigas del techo, hasta el parachoques.

Ventajas del AHSS Docol

La resistencia del AHSS Docol permite a los diseñadores emplear menos material sin que se vea comprometida la resistencia estructural. Los aceros de fase dual y martensíticos están disponibles con límites elásticos iniciales muy elevados. Presentan un efecto pronunciado de endurecimiento por deformación cuando se conforman y un efecto de endurecimiento en horno por el proceso de pintura.

El efecto de endurecimiento por deformación es de aproximadamente 150 MPa con una deformación del 2 %, el efecto de endurecimiento en horno por el proceso de pintura es de otros 50 MPa para un proceso de pintura normal.

Además de los efectos de endurecimiento por deformación y endurecimiento en horno, AHSS presenta un efecto de endurecimiento de velocidad de deformación, lo que quiere decir que soporta mayores tensiones con una velocidad de deformación mayor. Este efecto corresponde a un aumento de unos 100 MPa para las velocidades de deformación que tienen lugar de forma local en un accidente de tráfico.

Potencial de reducción del peso

La gran resistencia del AHSS facilita la reducción del peso en los sistemas de carrocerías, parachoques, vigas de puertas contra impactos laterales, estructuras de asientos, etc. Para desvelar todo el potencial, las siguientes figuras muestran dos ejemplos teóricos. Si hay un estado de tensión de membrana pura en la chapa (Fig. 1a), la tensión es directamente proporcional a uno dividido entre el grosor. Si hay un estado de tensión de flexión pura, la tensión es directamente proporcional a uno dividido entre el grosor al cuadrado (Fig. 1b).

Figura 1: Chapa y acción superficial

Con un material que admita mayores tensiones, el grosor se puede reducir manteniendo características equivalentes. La Figura 2 muestra el potencial de reducción de peso para estos dos casos teóricos.

En los componentes de seguridad verdaderos, la reducción de peso alcanzable en muchos casos está entre estos dos extremos. No obstante, el caso de deformación no es un límite inferior conservador porque podría ocurrir un pandeo local en los diseños más esbeltos.

Como muestra la Figura 2, AHSS destaca la importancia de las medidas para evitar la flexión local y aprovechar todo el potencial del material. Se deben tomar medidas para evitar un estado de tensión de flexión pura. Para transmitir de forma ideal el momento flector global lo mejor son las vigas. Los tubos o los perfiles laminados proporcionan una manera excelente de diseñar una geometría óptima que soporte momentos flectores.

Figura 2: Reducción de peso con AHSS para estados de membrana y flexión. El límite de elasticidad de las calidades de acero indicadas corresponde al límite de elasticidad con un endurecimiento por deformación del 2 % tras la pintura.