Vähemmän painoa, enemmän lujuutta

Uusia, innovatiivisia ja korkean suorituskyvyn omaavia teräslaatuja kehittyy tiuhaan tahtiin. Ne ovat lujia ja osoittavat turvallisuuden kannalta kehittyneempää suorituskykyä joissakin käyttökohteissa pehmeään teräkseen verrattuna, ja lisäksi niillä saadaan kevyempiä rakenteita, jotka vähentävät polttoaineenkulutusta ja johtavat näin puhtaampaan maailmaan.

Kehittyneellä korkealujuusteräksellä (AHSS) ja ultralujalla teräksellä (UHSS) on erityisen suuri rooli autoteollisuuden mullistuksessa, ja Docol®-teräs on osa tätä liikettä. Niitä käytetään lähes kaikkien maailman merkittävimpien alkuperäisten laitevalmistajien nykyaikaisissa autoissa istuinrungoista, sivutörmäyssuojista ja kattopilareista puskuriin saakka.

Docol® AHSS:n vahvuudet

Docol® AHSS:n lujuuden ansiosta suunnittelijat voivat käyttää vähemmän materiaalia rakenteellisesta suorituskyvystä tinkimättä. Kaksifaasiteräksiä ja martensiittisia teräksiä on saatavilla hyvin korkeilla lähtötason myötölujuuksilla. Ne myös muokkauslujittuvat muovattaessa ja lämpölujittuvat maalausprosessissa.

Muokkauslujittumisvaikutus on yleensä noin 150 MPa venymän ollessa 2 %, ja vastaava lämpölujittuminen on noin 50 MPa tyypillisessä maalausprosessissa.

Muokkaus- ja lämpölujittumisen lisäksi AHSS:ssä esiintyy muodonmuutosnopeuteen verrannollista lujittumista, eli se kestää suurempaa jännitystä suuremmalla muodonmuutosnopeudella. Suurilla muodonmuutosnopeuksilla, joita auton törmäyksissä paikallisesti esiintyy, tämä vastaa noin 100 MPa:n kasvua.

Painon alentamispotentiaali

AHSS:n korkea lujuus voi auttaa vähentämään rungon (BIW), puskurijärjestelmän, sivutörmäyssuojien, istuinrakenteiden ja muiden osien painoa. Alla olevat luvut esittävät kaksi teoreettista esimerkkiä, jotka tuovat esiin potentiaalin. Jos kyse on puhtaasta kalvojännitystilasta levyssä (Kuva 1a), niin jännitys on vakio paksuuden yli. Jos kuori on taivutustilassa, jännitys muuttuu lineaarisesti paksuuden yli (Kuva 1b).

Kuva 1: Levyt ja vaipat

Suurempaa jännitystä kestävää materiaalia käytettäessä paksuutta voidaan pienentää, ja suorituskyky säilyy ennallaan. Kuva 2 näyttää kahden teoreettisen tapauksen painonpienennyspotentiaalin.

Todellisissa turvakomponenteissa mahdollinen painonpienennys on usein näiden ääripäiden välissä. Taivutustapaus ei kuitenkaan ole konservatiivinen alaraja, sillä paikallinen nurjahdus voi tapahtua ohuemmissa rakenteissa.

Kuten Kuva 2 osoittaa, AHSS:n käytössä on kiinnitettävä erityisesti huomiota mittoihin, jotta paikallinen taipuminen voidaan estää. Näin voidaan hyödyntää materiaalin täysi potentiaali. Puhdasta taipumisjännitystilaa tulee yrittää välttää. Yleinen taivutusmomentti voidaan siirtää puomeja käyttämällä. Rullamuovatut profiilit tai putket ovat erinomaisia taivutusmomenteille otollisimman geometrian suunnitteluun ja tuottamiseen.

Kuva 2: Painon vähentäminen AHSS teräksellä kalvo- ja taivutusjännitystiloissa. Mainitun teräslaadun myötölujuus vastaa myötölujuutta 2 %:n muokkauslujittumisen ja maalausprosessin jälkeen.