Stale ultrawytrzymałe (UHSS) w samochodach to po prostu zaawansowane stale wysokowytrzymałe (AHSS) o znacznie wyższej minimalnej wytrzymałości na rozciąganie. Ujmując to inaczej, UHSS (znane również jako „stale o ultrawysokiej wytrzymałości na rozciąganie”) stanowią podzbiór szerszej kategorii stali AHSS.
Nie ma ogólnie przyjętej wytrzymałości na rozciąganie, która sprawia, że gatunek staje się stalą ultrawytrzymałą: niektóre firmy mówią o 780 MPa, inne o 980 MPa, 1180 MPa lub 1270 MPa.
WorldAutoSteel, stowarzyszenie producentów stali AHSS dla przemysłu motoryzacyjnego, zaproponowało kiedyś następujące przybliżone definicje w oparciu o minimalną wytrzymałość na rozciąganie (TS):
Zaawansowane stale wysokowytrzymałe (AHSS) ≥ 550 MPa TS
Stale ultrawytrzymałe (UHSS) ≥ 780 MPa TS
Stale gigapaskalowe ≥ 1000 MPa lub 1 GPa TS
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:
Stale AHSS/UHSS Docol® zostały opracowane specjalnie z myślą o potrzebach przemysłu motoryzacyjnego. Natomiast projektując podnośniki, przyczepy, maszyny rolnicze lub inny sprzęt wymagający zaawansowanej stali konstrukcyjnej o wysokiej wytrzymałości, warto sięgnąć po stal Strenx® firmy SSAB.
Wymogi OEM
Stale zaawansowane i ultrawytrzymałe dostosowane do indywidualnych potrzeb konkretnego zastosowania motoryzacyjnego.
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 zaawansowane i ultrawytrzymałe umożliwiają spełnienie nowych, bardziej rygorystycznych norm bezpieczeństwa – lub zapewniają dodatkowy (i konkurencyjny na rynku) margines bezpieczeństwa produktu.
Każdego roku producenci samochodów coraz częściej określają w specyfikacjach stale zaawansowane i ultrawytrzymałe, ponieważ nieustannie optymalizują pojazdy, zmniejszając ich masę, a jednocześnie spełniając coraz bardziej rygorystyczne normy zderzeniowe. Lekkość stali AHSS i UHSS może pomóc w spełnieniu przyszłych wymagań rządowych, a także bieżących potrzeb klientów w zakresie obniżenia zużycia energii.
Przejście na gatunki stali AHSS/UHSS może sprawić, że pojazdy będą mocniejsze, o większej ładowności i większej trwałości. Stale zaawansowane i ultrawytrzymałe mogą również zwiększyć sztywność skrętną, poprawiając prowadzenie i szybkość reakcji samochodu. Mogą również wygenerować więcej przestrzeni wewnętrznej (na okablowanie, elektronikę itp.), zastępując grubsze materiały mocnymi gatunkami cieńszych stali AHSS/UHSS.
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 o 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.
Według WorldAutoSteel, stowarzyszenia producentów stali AHSS w przemyśle motoryzacyjnym, zaawansowane stale wysokowytrzymałe stosowane w samochodach to gatunki o minimalnej wytrzymałości na rozciąganie wynoszącej 440 MPa (64 ksi lub 64 000 psi). W dużym uproszczeniu można powiedzieć, że wszystkie stale AHSS osiągają wysoką wytrzymałość poprzez precyzyjną kontrolę ich składu chemicznego oraz szybkości nagrzewania i chłodzenia przez producentów stali.
Od koncepcji projektowej poprzez prototyp do produkcji masowej, pełne wykorzystanie naszych zasobów i fachowej wiedzy umożliwia sprawny rozwój komponentów motoryzacyjnych ze stali AHSS/UHSS.
Już teraz stale Docol® mogą poprawić ocenę cyklu życia samochodu – zaś od roku 2026 wiele stali AHSS będzie produkowanych bez wykorzystania paliw kopalnych.
Maksymalny wybór rozwiązań motoryzacyjnych ze stali AHSS/UHSS: Gatunki stali Docol® obejmują stal martenzytyczną • stal do hartowania w procesie tłoczenia na gorąco • stal wielofazową • stal o dużej ciągliwości krawędzi • stal dwufazową 3. generacji o wysokiej podatności na formowanie • i wiele więcej. SSAB stosuje czystą szwedzką rudę żelaza i zaawansowane procesy hutnicze, aby produkowć nadzwyczaj jednorodną stal o bardzo wysokiej podatności na formowanie.