Niższa masa, większa wytrzymałość

Nowe gatunki innowacyjnych, wydajnych stali rozwijają się w szybkim tempie. Poza wyższą wytrzymałością i poprawą bezpieczeństwa w niektórych zastosowaniach w porównaniu do stali miękkiej, przyczyniają się do zmniejszenia masy konstrukcji, co skutkuje mniejszym zużyciem paliwa i w ostatecznym efekcie - bardziej ekologicznym otoczeniem.

Zaawansowane stale o wysokiej wytrzymałości (AHSS) i ultra zaawansowane stale o wysokiej wytrzymałości (UHSS) pomagają zrewolucjonizować przemysł samochodowy, a stal Docol® odgrywa w tym procesie ważną rolę. We współczesnych samochodach prawie wszystkich światowych producentów można je znaleźć w coraz większej ilości komponentów — od ram foteli przez belki wzmacniające drzwi i dach po zderzaki.

Silne strony Docol® AHSS

Wytrzymałość stali Docol® AHSS umożliwia projektantom użycie mniejszej ilości materiału bez uszczerbku dla wytrzymałości konstrukcyjnej. Stale dwufazowe i martenzytyczne dostępne są w zakresie bardzo wysokich granic plastyczności. Ponadto wykazują znaczny efekt umocnienia odkształceniowego oraz efekt umocnienia w trakcie wygrzewania lakieru.

Efekt umocnienia odkształceniowego wynosi zwykle około 150 MPa, a efekt umocnienia w trakcie wygrzewania lakieru dodatkowe 50 MPa.

Dodatkowo, zaawansowane stale o wysokiej wytrzymałości (AHSS) charakteryzują się efektem umocnienia pod wpływem dużej szybkości odkształcenia. Ten efekt odnosi się do wzrostu około 100 MPa dla wysokich szybkości odkształcenia, które występują lokalnie w trakcie wypadków samochodowych.

Potencjał redukcji masy

Wysoka wytrzymałość stali AHSS pozwala na obniżenie masy pojazdu w elementach konstrukcji takich jak zderzaki, profile wzmacniające drzwi, konstrukcje foteli, itp. W celu pokazania pełnego potencjału,prezentujemy dwie teoretyczne sytuacje. Jeżeli w blasze ustawionej pionowo występuje stan czystych naprężeń ściskających (rys. 1a), wówczas naprężenia są odwrotnie proporcjonalne do grubości blachy. Jeżeli blachę ustawimy poziomo (rys. 1b), w wyniku działania siły wystąpi stan czystych naprężeń gnących, wówczas naprężenia są odwrotnie proporcjonalne do kwadratu grubości (rys. 1b).

Rysunek 1. Praca powierzchniowa i powłokowa

Poprzez zastosowanie stali, która może przenieść większe naprężenia, grubość może zostać obniżona, nie tracąc na własnościach konstrukcji. Rysunek 2 pokazuje potencjał redukcji masy dla obu teoretycznych przypadków.

Dla elementów bezpieczeństwa możliwa redukcja masy w wielu przypadkach mieści się pomiędzy tymi dwoma ekstremalnymi wartościami. Jednakże w przypadku gięcia nie jest to konserwatywna dolna granica, gdyż w smukłych konstrukcjach może wystąpić lokalne wyboczenie.

Jak pokazuje Rysunek 2, stale AHSS pozwalają uniknąć lokalnego zginania w celu wykorzystania pełnego potencjału zastosowanej stali. Należy unikać stanu czystego zginania. Całkowity moment gnący można najlepiej przenieść stosując podłużnice. Formowane na zimno profile lub rury pozwalają na swobodne projektowanie optymalnej geometrii konstrukcji, która oprze się momentom gnącym.

Rysunek 2. Redukcja masy przy użyciu stali AHSS dla powłokowego (skin) i powierzchniowego modelu pracy. Granica plastyczności wskazanych gatunków stali odpowiada granicy plastyczności dla 2% umocnienia odkształceniowego i utwardzenia po wygrzewaniu lakieru.