Reduzindo peso, ganhando resistência

Os novos graus de aços inovadores e de alto desempenho estão evoluindo em um ritmo veloz. Além de serem mais fortes e mostrarem melhor desempenho em segurança em algumas aplicações em comparação ao aço convencional, eles contribuem para construções mais leves, o que resulta em um menor consumo de combustível e, em última instância, em um mundo mais limpo.

O aço avançado de alta resistência (AHSS) e o aço de ultra-alta resistência (UHSS) estão ajudando a revolucionar a indústria automotiva, e o aço Docol® está participando dessa revolução. Nos carros de hoje em dia de praticamente todos os principais OEMs do mundo, podemos encontrar um número cada vez maior de componentes – desde estruturas de bancos e barras de proteção nas portas laterais e teto de veículos, até a lâmina do pára-choques.

Os pontos fortes do aço avançado de alta resistência Docol®

A robustez do aço avançado de alta resistência Docol® permite aos designers usarem menos materiais, sem comprometer o desempenho estrutural. Os aços de dupla fase e martensíticos possuem um limite de escoamento inicial bastante alto. Eles também apresentam um pronunciado efeito de encruamento quando moldados e um efeito de endurecimento em forno devido ao processo de pintura.

O efeito de encruamento é normalmente de 150 MPa em uma deformação de 2%, e o efeito de endurecimento em forno correspondente são outros 50 MPa no caso de um típico processo de pintura.

Além dos efeitos de encruamento e endurecimento em forno, o AHSS exibe um efeito de endurecimento por deformação, suportando tensões maiores em uma maior velocidade de deformação. Esse efeito corresponde a um aumento de cerca de 100 MPa para as altas taxas de deformação envolvidas localmente em uma batida de carro.

Potencial em economia de peso

A alta resistência do AHSS pode ajudar a reduzir o peso da carroceria do veículo (body in white – BIW), conjuntos de pára-choques, barras de impacto nas portas laterais de veículos, estruturas de banco e muito mais. Para ilustrar melhor esse potencial, as figuras abaixo mostram dois exemplos teóricos. Caso haja um estado puro de tensão de membrana na lâmina (Fig. 1a), a tensão será linearmente proporcional a 1 em relação à espessura. Caso haja um estado puro de tensão de dobra, a tensão será proporcional a 1 em relação ao quadrado da espessura (Fig. 1b).

Figura 1: Chapa e ação na membrana

Ao introduzir um material que suporte tensões maiores, a espessura pode ser reduzida mantendo, ao mesmo tempo, um desempenho que seja equivalente. A Figura 2 mostra o potencial de redução do peso para os dois casos teóricos.

Em componentes de segurança de verdade, a possível redução de peso ocorre, em muitos casos, entre estes dois extremos. No entanto, o caso da dobra não é um limite inferior conservador, pois é possível que ocorra deformação em designs mais finos.

Conforme mostra a Figura 2, o AHSS foca-se mais nas medidas para evitar a dobra, a fim de utilizar o pleno potencial do material. Devem ser adotadas medidas para evitar um estado puro de tensão de dobra. A melhor transmissão de um momento global de dobra se dá com a utilização de vigas. Perfis ou tubos laminados são excelentes para projetar e produzir uma geometria ideal, que aguente os momentos de dobra.

Figura 2: Redução de peso utilizando o AHSS para estados de membrana e tensão de dobra. O limite de escoamento dos graus de aço indicados corresponde ao limite de escoamento a um encruamento de 2% e após a pintura.