Redução de peso dos componentes de caminhões através do AHSS

O uso de AHSS e UHSS (aços de ultra-alta resistência) em automóveis continua a aumentar com quase todas as novas apresentações ou atualizações de modelos de carros. Algumas dessas utilizações do AHSS/UHSS são para atender a normas mais rigorosas de segurança/colisões. Porém, a redução de peso é provavelmente o principal motivo, e os exemplos automotivos fornecem algumas orientações sobre as possibilidades de redução de peso dos caminhões.

Proteção do conjunto de baterias com UHSS para caminhões elétricos

Para atender às metas climáticas globalmente estabelecidas, todos os caminhões – incluindo grandes plataformas que realizam longos trajetos – precisarão um dia utilizar baterias elétricas, células de combustível ou combustão a hidrogênio. Porém, antes que os caminhões elétricos se tornem amplamente utilizados, a indústria de transportes rodoviários (nos EUA, pelo menos) precisa desenvolver normas contra colisões para baterias.

Estruturas de chassis e vigas estruturais de caminhões com o uso de UHSS

A prioridade para os designers de estruturas de caminhões é a resistência, rigidez e propriedades de fadiga de um material – já que o chassi de caminhão está constantemente sujeito a cargas de choque e torção.

Uma estrutura tradicional, de referência, Classe 8 (EUA), é uma construção de aço que usa um aço de 120 ksi (827 MPa). A conversão da estrutura do caminhão para um aço, por exemplo, martensítico Docol^® laminado a frio 1100M de 160 ksi (1100 MPa), permite que as montadoras de caminhões reduzam a espessura da carroceria e economizem 90 kg.

Para realizar reduções de peso adicionais, os designers de caminhões estão explorando a espessura do aço sob medida ao longo do comprimento da viga estrutural, para otimizar a quantidade de resistência ao AHSS onde for necessário. Eles também poderiam realizar análises de custo/benefício para aços UHSS ainda mais resistentes como, por exemplo, os aços Docol^® laminados a quente e conformados a frio 1200M.

O NACFE informou que um fabricante de caminhões recentemente parou de oferecer vigas estruturais de alumínio, provavelmente devido à sua baixa durabilidade. Um participante da pesquisa do NACFE relatou “Elas (vigas estruturais de alumínio) não sofrem fadiga, elas falham de forma catastrófica.” (Relatório de Confiança do NACFE: Redução de Peso 2021.)

O relatório continua, apontando que o módulo mais baixo de elasticidade do alumínio (sua rigidez) em comparação ao aço torna a deformação do alumínio um problema comum, excluindo as vigas estruturais de alumínio para uma variedade de caminhões sensíveis ao peso, tais como caminhões-tanque.

Aumentando a durabilidade das travessas de caminhões

Embora as travessas leves de alumínio tenham uma popularidade cada vez maior, muitas montadoras de caminhões têm com elas as mesmas preocupações que têm com as estruturas de alumínio, isto é, a baixa durabilidade a longo prazo do alumínio quando se trata de rigidez, torção e fadiga. Os aços AHSS podem ser a alternativa mais durável e econômica para travessas de caminhões.

Redução de peso das cabines de caminhões com AHSS

Até mesmo as empresas de transporte por caminhões mais sensíveis ao peso (transportadoras a granel) não querem utilizar cabines-leito mais curtas para reduzir peso: manter os motoristas da empresa em “uma segunda casa” confortável é simplesmente muito importante.

Por outro lado, quando se trata de operadores proprietários, um administrador de frota afirma que “Redução de peso representa receita (devido à eficiência de frete)... Apenas contrato operadores proprietários com caminhões que pesem menos de 16.000 lbs (7260 kg).

” Seja como for – utilizar motoristas da empresa ou operadores proprietários – é claro que manter o peso das cabines-leito sob controle é fundamental, principalmente porque elas continuam a crescer em tamanho, como as cabines “fechadas ou de alta elevação”.

O NACFE informa: “Com as muitas inovações em aço, há um grande potencial para reduzir o peso ao mesmo tempo em que se mantêm uma cadeia de suprimento comum.”

Estrutura de cabine.

Maior segurança com o uso de lâminas de pára-choques e proteções inferiores feitas com o AHSS

Os designers de caminhões observam que as montadoras Tiers 1 estão começando a conceber e a implantar aços de ultra-alta resistência em sistemas de lâminas de pára-choques. Os graus de UHSS, tais como os aços endurecidos por prensagem Docol^® PHS 1500 e PHS 2000, ajudam a criar lâminas de pára-choques econômicas e que reduzem o peso, com um alto desempenho em proteção contra colisões.

Redução de peso dos tanques de ar comprimido para freios de caminhões

Os tanques de alumínio podem ser até 14 kg mais leves do que os feitos com aço convencional. Porém, os aços avançados de alta resistência podem corresponder ao peso do alumínio a custos significativamente mais baixos.

Combinação de tanques de ar de caminhões com travessas

A Volvo desenvolveu um caminhão de prova de conceito que combinou um tanque de ar de alumínio integrado como travessa. Uma ideia semelhante poderia utilizar o aço avançado de alta resistência Docol^®, que não é apenas mais econômico do que o alumínio – ele também possui a equivalência de CO₂ incorporada ao aço reciclado, mesmo sendo feito em grande parte a partir de minério de ferro virgem.

Redução dos custos de conformação de carenagens do teto de caminhões

As carenagens do teto ajudam o caminhão-reboque a ser mais aerodinâmico e, por sua vez, a ter uma melhor eficiência de combustível. Porém, as conversões de material, em alumínio ou em plásticos moldados por injeção, podem simplesmente estar financeiramente fora de alcance para o mercado de caminhões Classe 8 de volume relativamente baixo.

De acordo com um relatório da NACFE, “Uma grande ferramenta de moldagem por injeção para fazer essas carenagens de teto pode custar mais de US$ 1 milhão, e uma ferramenta de estampagem de painéis com corpo de alumínio pode custar US$ 1,5 milhão.” O aço AHSS mais econômico, conformado por equipamentos que o fabricante provavelmente já possui, pode ser uma abordagem mais leve para carenagens do teto.

Aumento da durabilidade da 5ª roda com o AHSS

As quintas rodas dos caminhões são, tradicionalmente, um componente para trabalhos pesados, concebida para conexão e desconexão frequente de reboques. O NACFE salienta que o alumínio pode não ser a melhor opção para 5ª roda quando “... é comum o pino mestre atingir fora do centro, causando danos à garganta (alumínio) ou às rampas... Eles são (também) tão caros em comparação aos modelos de aço estampado e fundido, (que) a taxa de aceitação geral é muito baixa.”

Os possíveis aços AHSS para as 5ª rodas de caminhões estampados incluem os graus martensíticos Docol^®.

Rodas de caminhão leves e econômicas

Tanto os produtores de rodas de aço quanto de alumínio reduziram com sucesso o peso de seus produtos nos últimos anos. Ao aumentar ainda mais os níveis de resistência com graus de aço que são facilmente conformados a frio em bordas de flange distendidas e que possuem altas taxas de expansão de furo, os fabricantes de rodas de aço podem obter uma redução de peso adicional a preços atraentes.

Os possíveis graus feitos com o aço avançado de alta resistência Docol^® para rodas incluem o HR800CP, HR800HER, ou 600FB.

Estruturas do painel de instrumentos

O alumínio substituiu algumas estruturas de painéis, mas obviamente com custos mais elevados. “Fazer uma nova substituição” pelo aço AHSS, como as chapas finas e tubos de precisão Docol^® CR600DP laminados a frio, poderia proporcionar uma vantagem econômica às montadoras de caminhões.

Oferecendo componentes leves para caminhões a preços atraentes

Além de seu potencial de resistência/redução de peso e preços atraentes em comparação ao alumínio e CFRPs, os aços AHSS e UHSS podem frequentemente ser fabricados com equipamentos de conformação a frio que as montadoras de caminhões já utilizam – com mudanças relativamente pequenas nas ferramentas. Além disso, os aços Docol^® AHSS/UHSS também são extremamente eficientes em CO₂, conforme já foi salientado.

Pronto para aproveitar os conhecimentos sobre a redução de peso com AHSS/UHSS na indústria automotiva? Em seguida, entre em contato com o seu representante local Docol^®. Seus clientes com boa relação frete-benefício agradecerão.