Stale ultrawysokowytrzymałe (UHSS): czym są i jak można dzięki nim udoskonalić samochody

W przeszłości stowarzyszenie WorldAutoSteel stosowało następujące definicje w oparciu o minimalną wytrzymałość na rozciąganie (TS):

≥ 550 MPa Rm: zaawansowane stale wysokowytrzymałe (AHSS)
≥ 780 MPa Rm: stale ultrawytrzymałe (UHSS)
≥ 1000 MPa lub 1 GPa Rm: stale gigapaskalowe

Jednak wytyczne dotyczące stosowania stali AHSS WorldAutoSteel z roku 2021 określają minimalny poziom rozciągania dla stali AHSS jako 440 MPa, jednocześnie uznając brak uzgodnionego poziomu dla stali UHSS. Możliwe, że rzadziej używany termin „stal gigapaskalowa” zyska na popularności, ponieważ jego definicja jest jednoznaczna: stale o wytrzymałości na rozciąganie 1000 MPa lub większej.

Rodzaje stali metalurgicznych zdolnych do uzyskania wytrzymałości UHSS to między innymi:

• Stal martenzytyczna(M)
• Stal hartowana w procesie tłoczenia (PHS, znana również jako stal borowa do obróbki cieplnej lub stal formowana na gorąco)
• Stal wielofazowa (CP)
• Stal o wysokiej plastyczności krawędzi (HE)
• Stal dwufazowa (DP)
• Stal dwufazowa o wysokiej formowalności (DH)
• Stal ferrytyczno-bainityczna (FB)

Skoro nie ma ogólnie przyjętej definicji stali ultrawytrzymałej, po co w ogóle używać tego terminu? Ponieważ „UHSS” to skrót przydatny zarówno dla producentów stali, jak i producentów samochodów do oznaczania mocniejszych gatunków stali AHSS.

W miarę jak rośnie wytrzymałość stali UHSS, więcej uwagi należy poświęcić sposobom formowania z nich części samochodowych, żeby przewidzieć problemy takie jak sprężynowanie. Na szczęście większość problemów związanych z formowaniem można rozwiązać poprzez odpowiedni dobór właściwości stali UHSS, zaawansowane symulacje formowania, prawidłowe parametry oprzyrządowania i prawidłowe projektowanie części samochodowych.

Stale AHSS/UHSS umożliwiają producentom samochodów optymalizację konstrukcji nadwozi na kilka sposobów: lepsza ochrona przed skutkami zderzeń, redukcja masy i efektywność energetyczna, zwiększona ładowność i osiągi pojazdu oraz bardziej zrównoważony rozwój, jeśli stal pochodzi z huty o wysokiej wydajności pod względem emisji CO₂ lub z recyklingu.

Aluminium i materiały z włóknem węglowym są mocne i lekkie, jednak powodują dużo emisji CO₂ i są trudniejsze w recyklingu niż stal. Wybierając materiały konstrukcyjne, trzeba zadać sobie pytanie, czy dokonane wybory sprzyjają celom zrównoważonego rozwoju założonym przez klientów.

Obecnie można w specyfikacjach technicznych określić gatunki stali AHSS/UHSS, wytwarzane w hutach stali należących do najbardziej na świecie efektywnych pod względem emisji CO₂ – przy kosztach od 40% do 400% niższych niż w przypadku materiałów nieżelaznych o wysokiej wytrzymałości. Co więcej: SSAB jest na dobrej drodze, aby już w 2026 r. wyprodukować komercyjnie dostępną stal AHSS Docol^® niezawierającą paliw kopalnych.

Stale o wyższej wytrzymałości wymagają więcej planowania na etapie projektowania i przygotowania do produkcji. Dlatego nasi eksperci w zakresie AHSS/UHSS pomagają w optymalizowaniu projektów poprzez modelowanie właściwości użytkowych produktu, formowalności i łatwości łączenia.

Nasi zakładowi technicy produkcji stali udzielają porad na każdym etapie, niezależnie od tego, czy proces produkcji stali AHSS/UHSS obejmuje formowanie na zimno, formowanie na rolkach 3D, spawanie na miarę półfabrykatów lub kręgów, czy też tłoczenie na gorąco stali PHS.

Konieczne jest połączenie stali konwencjonalnej ze stalą AHSS? Masz pytania dotyczące punktowego zgrzewania oporowego lub spawania laserowego AHSS? Polecamy nasz Przewodnik spawania stali AHSS/UHSS.

Chcesz użyć mieszanych materiałów i ewentualnie klejów strukturalnych ze stalami AHSS/UHSS? Możemy pomóc we wszystkich potrzebach związanych z łączeniem stali AHSS/UHSS.