Уменьшение веса компонентов грузового автомобиля за счёт применения прогрессивной высокопрочной стали

Применение прогрессивной высокопрочной и сверхпрочной стали в автомобилестроении растёт практически с каждой новой моделью автомобиля. В некоторых случаях эта сталь применяются для адаптации продукции к строгим требованиям стандартов безопасности, однако главной причиной, пожалуй, является снижение веса. При этом, примеры из практики отлично раскрывают возможности снижения веса грузовых автомобилей.

Конструкция из сверхпрочной стали для защиты аккумуляторов электромобилей

Чтобы достичь поставленных международным сообществом целей в отношении сохранения климата, все грузовые автомобили (включая автомобили для перевозки крупногабаритных буровых установок на дальнее расстояние) в конечном счёте должны быть переведены на работу от аккумуляторных батарей, топливных элементов или систем сжигания водорода. Однако перед широким распространением электромобилей, в сфере грузовых перевозок (по крайней мере в США) необходимо разработать стандарты безопасности для аккумуляторных батарей.

Лонжероны и рамы шасси грузовых автомобилей из сверхпрочной стали

Усталостная прочность, прочность материала и жёсткость являются важнейшими аспектами при разработке рам грузовых автомобилей, поскольку шасси постоянно подвержено ударной и крутящей нагрузке.

Традиционная базовая рама класса 8 (США) представляет собой стальную конструкцию с использованием стали с пределом прочности 827 МПа. Так при использовании холоднокатаной мартенситной стали Docol^® 1100M с пределом прочности 1100 МПа производители могут уменьшить толщину компонентов и уменьшить вес на 90 кг.

Чтобы добиться дополнительного снижения веса, разработчики грузовых автомобилей изучают возможность адаптации толщины стальных элементов по длине лонжерона и, по необходимости, оптимизации прочности прогрессивной высокопрочной стали. Кроме того, они смогли провести анализ соотношения стоимости и преимуществ при использовании сверхпрочной стали (например, горячекатаной холодноформуемой стали Docol^® 1200M).

По данным Североамериканского совета по эффективности перевозок (NACFE) один из производителей недавно отказался от использования алюминиевых лонжеронов, вероятно, из-за их недостаточной долговечности. Один из участников опроса NACFE отметил: «Они (алюминиевые лонжероны) не стареют, они выходят из строя внезапно». (NACFE Confidence Report: Lightweighting 2021.)

В данном отчёте говорится о том, что из-за низкого (по сравнению со сталью) модуля упругости прогиб является общей проблемой для компонентов из алюминия, что исключает возможность использования алюминиевых лонжеронов в конструкции целого ряда грузовых автомобилей, для которых вес имеет особое значение (например, автоцистерн).

Долговечные поперечины грузового автомобиля

Популярность лёгких алюминиевых поперечин растёт, однако многие производители грузовых автомобилей сталкиваются с теми же проблемами, что и в случае с алюминиевыми лонжеронами: недостаточной долговечностью по причине жёсткости, и невысокой стойкостью к крутящей и усталостной нагрузке. Прогрессивная высокопрочная сталь – долговечный и недорогой альтернативный материал для производства поперечин грузовых автомобилей.

Облегчённые кабины грузовых автомобилей из прогрессивной высокопрочной стали

Даже автотранспортные компании, где вес имеет особое значение, (например, из сферы бестарных перевозок) не хотят использовать более короткие кабины со спальным местом, чтобы уменьшить вес автомобиля: для водителя, который находятся в «доме вдали от дома», комфорт имеет слишком большое значение.

Дело обстоит иначе, когда речь идёт о водителях с собственным транспортом. Один из управляющих арендуемым парком транспортных средств делится своими соображениями: «С уменьшением веса повышается эффективность перевозок и прибыль... Я нанимаю водителей с тягачами весом не более 7260 кг».

Как бы там ни было, будь то штатные водители или владельцы собственных автомобилей, вес кабин со спальным местом имеет большое значение, особенно если учесть то, что они продолжают расти в размерах (например, версии «condo» и «high rise»).

В докладе NACFE отмечается: «Благодаря многочисленным инновациям в сфере производства стали имеется значительный потенциал снижения веса при сохранении цепочки поставок».

Рама кабины.

Повышенная безопасность за счёт использования бамперов и задних противоподкатных брусьев из прогрессивной высокопрочной стали

Разработчики грузовых автомобилей отмечают, что OEM и поставщики первого уровня начинают проектирование и внедрение бамперов из высокопрочных марок стали. Закалённая под прессом сталь Docol^® PHS 1500/2000 и другие марки сверхпрочной стали позволяют изготавливать облегчённые экономичные бамперы с высоким уровнем защиты от столкновений.

Облегчённые ёмкости для сжатого воздуха тормозной системы грузовых автомобилей

Алюминиевые ёмкости, по сравнению с версиями из мягкой стали, могут весить на 14 кг меньше. Ёмкости из прогрессивной высокопрочной стали соответствуют по весу алюминиевым версиям, вместе с тем, имея гораздо меньшую стоимость.

Объединение ёмкостей для сжатого воздуха с поперечинами

Компания Volvo разработала экспериментальный грузовой автомобиль, в конструкции которого ёмкость для воздуха объединена с поперечиной. Подобная идея основана на использовании прогрессивной высокопрочной стали Docol^®, которая отличается не только экономичностью по сравнению с алюминием, но и выбросами CO₂, эквивалентными материалу из переработанной стали, несмотря на то, что она изготовлена, главным образом, из натуральной железной руды.

Уменьшение затрат на изготовление обтекателей крыши тягача

Обтекатели крыши повышают аэродинамическую эффективность автомобиля и, следовательно, его топливную эффективность. Однако в условиях сравнительно малого объёма рынка грузовых автомобилей класса 8 переход к алюминию или получаемому методом литья под давлением пластику может быть недоступным в финансовом плане.

По данным NACFE, «большая инжекционная форма для изготовления пластиковых обтекателей крыши может стоить свыше 1 млн долл. США, а инструмент для штамповки алюминиевых компонентов – 1,5 млн долл. США». Экономичная прогрессивная высокопрочная сталь, изготовленная с использованием оборудования, которое, вероятно, уже имеется в арсенале производителя, может быть оптимальным решением для производства лёгких обтекателей.

Повышение долговечности сцепного устройства с помощью прогрессивной высокопрочной стали

Сцепные устройства традиционно являются высокопрочными компонентами, предназначенными для частого зацепления и снятия прицепов. Сотрудники NACFE отмечают, что алюминий не является наилучшим материалом для сцепного устройства, поскольку «... шкворень, смещаясь, нередко ударяется, что приводит к повреждению (алюминиевых) горловины или рампы... Кроме того, оно имеет неприемлемо высокую стоимость по сравнению с моделями из штампованной и литой стали».

Среди марок прогрессивной высокопрочной стали, пригодной для производства штампованного сцепного устройства, можно отметить мартенситную сталь Docol^®.

Экономичные и лёгкие колёса для грузовых автомобилей

За последние годы производители стальных и алюминиевых колёс успешно уменьшили вес своей продукции. Дальнейшее повышение прочности с применением стали марок, которые легко поддаются холодному формованию с растягиванием кромок фланца и имеют высокий коэффициент расширения отверстий, позволило производителям стальных колёс добиться дополнительного уменьшения веса с минимальными затратами.

Из линейки прогрессивной высокопрочной горячекатаной стали Docol^® для производства колёс могут подойти марки HR800CP, HR800HER и HR600FB.

Элементы приборной панели

Алюминий заменил некоторые компоненты приборной панели, что однако увеличило её стоимость. Заменив недавно внедрённый алюминий тонкостенным трубным или листовым холоднокатаным прокатом из прогрессивной высокопрочной стали Docol^® CR600DP или других подобных марок, производители могут получить легковесную конструкцию с конкурентоспособной стоимостью.

Облегчённые компоненты грузовых автомобилей по привлекательным ценам

Наряду с прочностью, небольшим весом и невысокой стоимостью по сравнению с алюминием и углепластиком, преимущество прогрессивной высокопрочной и сверхпрочной стали заключается в том, что для изготовления деталей зачастую может использоваться имеющееся у производителя оборудование для холодного формования с относительно простым процессом адаптации оснастки. Как уже отмечалось, прогрессивная высокопрочная и сверхпрочная сталь Docol^® отличается чрезвычайной эффективностью в отношении выбросов CO₂.

Вы готовы воспользоваться знаниями по оптимизации веса автомобильных компонентов с помощью прогрессивной высокопрочной и сверхпрочной стали? В таком случае обратитесь к местному поставщику стали Docol^®. Заказчики будут благодарны вам за повышение эффективности перевозок.