Ev에 최적화된 5가지 신규 자동차용 강종： CR1900M, HR1500M, 1000CP, 800HER 및 1000DH-GI

최근 SSAB에서는 Docol 냉간압연 AHSS 강종 제품 매니저인 José Puente Cabrero에 따르면 Docol 1900 MPa 마르텐사이트 자동차용 강종을 개발하고 있다고 발표했습니다.

초기 생산 시험을 통해 SSAB의 현재 제강 라인에서 1900메가파스칼 마르텐사이트 강을 생산할 수 있다는 것이 입증되었습니다. 개발이 계획대로 계속된다면 Docol 1900M 제품은 지금까지 제공되었던 냉간성형 차체(BIW) 부품을 위한, 강도가 가장 높은 AHSS 강종이 될 것입니다.

“전기차의 점유율은 빠르게 증가하고 있으며 더 빠른 속도로 계속 증가할 것입니다"라고 Puente Cabrero는 언급합니다. “동시에，EV의 평균 중량도 증가했습니다. 그 이유에는 운전 범위 증가와 능동적인 안전，주행 성능 및 편안함을 위한 전자 장치 증가가 포함되어 있습니다.”

“충돌 요구 사항 또한 더욱 엄격해졌습니다. SSAB는 더 강한 힘을 견디면서도 차량 무게를 최적의 수준으로 유지할 수 있는 자동차용 강재가 필요하다고 생각합니다."

유망한 1900 마르텐사이트강 응용 분야에는 횡방향 및 종방향 빔, 보강재 및 EV 배터리 팩 보호구조가 포함됩니다.

Puente Cabrero는 "배터리 셀과 BIW 변형 구역 사이의 공간은 배터리 팩에 더 많은 셀을 추가함에 따라 꾸준히 감소하고 있다"고 말합니다. "배터리 팩 인클로저 설계자는 중량과 비용을 염두에 두면서 충격 보호를 위해 모델에 더 많은 힘을 가해야 합니다."

“1900M UHSS는 현재는 제공되지 않는 강력하고 비용 효율적이며 경량인 설계 옵션을 EV OEM에 제공할 수 있습니다."

롤포밍은 아마 1900 마르텐사이트 강을 성형하는 일반적인 방법일 것이지만，부품이 너무 복잡하지 않고 스프링백이 정확하게 모델링되고 보정되는 경우 콜드 스탬핑이 가능할 수 있습니다.

앞으로 1900 MPa보다 더 강한 자동차용 마르텐사이트강을 기대할 수 있을까요?
"더 높은 강도，성형성 및 연성 사이에는 균형이 있다"고 Puente Cabrero는 말합니다. “자동차 부품에서 강도가 더 높은 강재를 사용할 수 있는 정도는 OEM의 설계 철학，제조 방식，재료 전문가인 SSAB가 개발 단계에 얼마나 일찍 참여하는지에 따라 달라집니다.”

"디지털화의 기하급수적 진보와 디지털화가 재료 설계 및 생산 기술에 가져올 수 있는 가능성들에 대해 생각해 볼 때, 1900 MPa가 한계라고 한다면 제가 다 놀랄 것입니다. 그뿐만 아니라 당사의 Docol DNA에는 철강 강도를 얼마나 높일 수 있을까?라는 질문이 들어 있습니다. 이러한 더 높은, 기가 파스칼 강도의 강재가 자동차 성능 향상과 안전성 향상, 환경의 지속가능성에 계속해서 기여하는 한 당사는 그 한계를 계속 높여 갈 것입니다.”

Puente Cabrero는 "SSAB가 이 강종에 붙인 작업 명칭은 '1900M'이지만, 저희의 개발에 따라 저희가 출시하는 제품의 최종 사양이 어떤 모습을 갖게 될지 결정될 것”이라고 설명합니다.

이러한 배터리 인클로저의 부분적 프로토타입에는 Docol EV 설계 콘셉트의 핵심적인 아이디어가 사용되었습니다: 충격 흡수용 실 빔(사이드 폴 충격 테스트 이후 모습)과 충격을 전달하는 플로어 크로스 멤버를 초고장력 마르텐사이트강으로 롤 성형하여 제작할 수 있습니다.

성형 한계를 줄이면서 강도를 높이는 방법: Docol HR800HER

"자동차의 전기화로 인해 새로운 열간압연 AHSS 강종의 개발과 적용이 확실히 가속화되고 있다"고 Docol 열간압연 AHSS 강종의 제품 매니저인 Daniel Sund는 말합니다.

일반적으로, AHSS 강도 레벨 증가로 인해 성형성이 다소 저하되었습니다. "당사의 독점적인 새로운 Docol HR800HER(구멍 확장율) 강종은 섀시 설계자들에게 강도를 높이고 무게를 줄일 수 있는 가능성을 제공할 수 있다"고 Sund는 설명합니다.

Docol HR800HER-75 및 Docol HR800HER-100은 각각 75% 및 100%의 일반적인 홀 확장율과 각각 45% 및 65%의 확장율을 제공합니다. 현재 두 800 MPa 강종 모두 시판되고 있으며, Docol 복합 조직강 제품군에서 찾아볼 수 있습니다.

이 800 메가파스칼 강종은 매우 진보되고 복합적인 섀시 형상에 적합합니다 - 예를 들어，엣지가 복잡하게 늘어난 설계나 광범위한 플랜징을 가진 설계에 적합합니다”라고 Sund는 말합니다. “저는 이러한 강종이 EV 섀시 설계의 표준으로 빠르게 자리잡을 것이라고 생각합니다. OEM 업체와 공급업체들은 중요한 구성품의 복잡한 형상으로 성형할 수 있는 강하고 가벼운 소재를 찾고 있습니다."

“그렇지만 Docol HR800HER 강종은 생산 과정에서 엣지 균열이 생기는 기존의 부품 설계를 위한 '문제 해결사'도 될 수 있다”고 Sund가 말합니다. "75% 및 100%의 일반적인 홀 확장율은 매우 높은 엣지 연성을 명확하게 보여주며, 미세 균열로부터 안전한 우수한 마진을 제공합니다.”

시험용 재료로 제공 가능한 열간압연 1500M

다른 Docol 전용：최대 4.0 mm 두께의 열간압연 1500 MPa 마르텐사이트 강종이 이제 시험용으로 제공됩니다.

“다시 말하지만, 전기차와 같이 더 무거운 차량들은 더 강하면서도 더 두꺼운 구조용 AHSS가 필요하다”고 Sund는 말합니다. “더 무거운 승용차，경량 상용차 및 트럭을 위한 EV 배터리 팩 보호 기능을 상상해 보십시오. 업데이트된 보다 엄격한 측면 충격 테스트를 사용해 5성급을 목표로 하는 새로운 도어 실 설계. 트럭 프레임용 보강재. 모든 유형의 차량을 위한 범퍼와 크로스 멤버.”

“SSAB의 냉간압연된 Docol 1500M 제품은 지난 수년간 공급되고 있다”고 Sund는 설명합니다. “우리는 Docol CR1500M으로 시작했으며, 열간압연된 새로운 버전의 경우 치수 범위를 확장하여 HR 강재에 당사 CR의 기계적 속성을 로 제작한 CR의 기계적 속성을 일치시킬 수 있었습니다. "또한 냉간압연 및 열간압연 Docol 1500M 제품에 동일한 기계적 속성을 보장합니다.”

OEM 업체 및 1차 공급업체의 시험용 테스트는 Docol HR1500M 완성에 중요한 역할을 하게 될 것입니다. "우리는 OEM 업체들이 4밀리미터 두께의 열간압연된 1500 마르텐사이트 강을 성형하는 데 필요한 재료를 확보하고 있는지 확인하고 싶습니다. 물론 실제 성형 검증이 궁극적으로 중요한 것입니다.”

높은 피로도의 섀시에 사용되는 최고급 HR1000CP 강종

"HR1000CP는 현재 시장에서 강도가 가장 높은 열간압연된 복합 조직강”이라고 Sund는 언급합니다. Docol HR1000CP는 2020년 Yaris 모델의 하단 컨트롤 암 무게를 줄이는 데 중점을 둔 Toyota와 Gestamp의 귀중한 의견으로 개발되었습니다.  
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“Toyota는 자체 1000CP 규격을 개발했으며，여기에는 매우 엄격한 피로 기준이 포함되었고, 이를 Gestamp에서 테스트 및 검증했다”고 Sund가 보고합니다. 현재 1000CP에 대한 VDA 표준 초안이 있으며, SSAB 자체 표준과 Toyota의 경우와 같이 특정 OEM 표준을 충족시킬 수 있는 SSAB의 능력도 있습니다.

“공동으로, 우리는 Docol 1000CP 강종에 대한 여러 다양한 콘셉트를 살펴보았고，그 결과 현재 공급 가능한 강종이 피로 성능과 성형성 측면에서 가장 우수했습니다.”

Sund는 연이어 말합니다. "Docol HR1000 복합구조강이 컨트롤 암의 엄격한 피로 요구 사항을 충족시킨다면, 견고해야 하고 경량화와 내구성을 모두 구현해야 하며 비용 효율적인 다른 많은 최첨단 섀시 구성품을 제작할 수 있는 훌륭한 후보가 된다고 생각합니다."

Docol HR1000CP는 현재 2.5 mm - 3.8 mm의 두께로 구매 가능하며 향후 목표 두께는 2.0 mm - 4.5 mm입니다.

“Docol HR1000 복합구조강이 컨트롤 암의 엄격한 피로 요구 사항을 충족시킨다면, 견고해야 하고 경량화와 내구성을 모두 구현해야 하며 비용 효율적인 다른 많은 최첨단 섀시 구성품을 제작할 수 있는 훌륭한 후보가 된다고 생각합니다.”

"자동차 OEM 업체들은 차체 부품에 용융아연도금된 1000 MPa AHSS 강종을 사용할 수 있는 옵션을 점점 더 원하고 있다"고 Docol 금속 도금 자동차용 강종 제품 관리자인 Matti Säily는 말합니다.

하지만 이들은 동시에 더욱 복잡한 형상을 위해 높은 성형성을 필요로 합니다. "Docol CR1000DH의 성형성은 CR800DP로부터 쉽게 업그레이드할 수 있다”고 Säily는 말합니다. "CR1000DH는 무게를 대폭 줄일 수 있게 하고 설계자에게 유연성을 제공합니다. 복잡한 딥 드로잉된 부품으로 쉽게 스탬핑되기 때문입니다."

“그리고，최첨단 부품 성형 기술을 사용할 때도 Docol CR1000DH는 CR600DP(2상 조직강)를 대체할 수 있습니다."

성형성이 탁월한 Docol 2상 조직강은  최적화된 BIW 설계를 ㅅ용하여 공간 효율성을 높이고 부품 수를 줄일 수 있습니다. 이 강종의 1000 MPa 인장 강도는 중량을 감소시키거나 하중을 증가시키거나 내충격성을 개선시키거나 이러한 목표를 모두 달성하기 위해 사용할 수 있습니다.

Docol CR1000DH-GI에 대한 고객 시험이 이제 막 시작되었으며, 590 MPa 및 700 MPa 항복 강도 버전 모두 사용할 수 있습니다. Docol CR1000DH-GI의 상용 배송 시작은 2022년 9월로 계획되어 있습니다. Docol CR1000DH-GI의 예비 데이터 시트가 현재 제공되고 있습니다.

“Docol CR590Y980T-DH의 경우 용융아연도금 버전과 더불어 당사는 시장 관심에 대한 응답으로  아연 도금 강종 을 개발하기 시작했습니다"라고 Säily는 말합니다. “또한 용융아연도금된 새로운 1200 MPa 2상 고형성 강종도 개발하고 있습니다.”

Säily는 더 나은 강종, 즉 성형성이 탁월한 더 높은 강도의 강종이 BIW 설계를 향상시킨다고 확신하고 있습니다. "이는 설계의 자유에 관한 것입니다. 당사는 설계자의 많은 성형 문제를 해결하고, 복잡한 부품에 대한 옵션을 제공하는 동시에 차체의 강화와 경량화를 구현하고 있습니다."

“자동차 OEM 업체들은 차체 부품에 용융아연도금된 1000 MPa AHSS 강종을 사용할 수 있는 옵션을 점점 더 원하고 있지만 동시에 더욱 복잡한 형상을 위해 높은 성형성을 필요로 합니다.”