Новый материал для кузовных компонентов электромобилей с тяжёлыми батареями: мартенситная сталь HR1500 толщиной от 2 до 4 мм

Вместе с тем, как аккумуляторные батареи электромобилей продолжают увеличиваться (как по запасу хода, так и по весу), автомобильные конструкторы ищут более прочные материалы для корпусов батарей и связанных с ними систем безопасности кузова. Поскольку толщина холоднокатаной мартенситной стали ограничена 2,1 мм, горячекатаная мартенситная сталь с пределом текучести 1500 МПа (теперь доступная с толщиной от 2 до 4 мм) и обычная прокатная сталь готовы удовлетворить эти высокие требования к электромобилям.

Дальность автономного хода является решающим аспектом для покупателя электромобиля

Для большинства покупателей электромобилей именно расстояние является наиболее важным фактором. В этом нет сомнений. По этой причине, до появления новых легковесных аккумуляторов конструкторы электромобилей будут постоянно сталкиваться с проблемой увеличения веса аккумуляторной батареи. По мере увеличения веса возникают новые требования по защите как батареи, так и пассажиров в случае столкновения.

Разработчики периодически оптимизируют выбор материалов для использования более тяжёлых аккумуляторных батарей, и поскольку максимальная толщина холоднокатаной мартенситной стали составляет 2,1 мм, им приходится рассматривать новые альтернативы. 

В ожидании более тяжёлых батарей для электромобилей: разработка стали HR1500M толщиной от 2 до 4 мм

Предвидев эту ситуацию, компания SSAB потратила много лет на разработку горячекатаной мартенситной стали Docol® с пределом прочности 1500 МПа.

«Теперь могут быть созданы электромобили с более надёжной системой безопасности кузова и более прочным корпусом для аккумуляторной батареи увеличенного веса, – говорит Роберт Стрём, специалист Научно-технического центра SSAB по проектированию автомобильных компонентов. – Кроме того, мартенситная сталь Docol® HR1500 позволяет облегчить конструкцию и снизить общие затраты на производство, т.е. отказаться от горячей штамповки. Но основное внимание здесь направлено на распределение усилий при столкновении с помощью эффективного дизайна и чрезвычайно прочных материалов».

Роберт Стрём, специалист по проектированию автомобильных компонентов, Научно-технический центр SSAB

Роберт Стрём, специалист по проектированию автомобильных компонентов, Научно-технический центр SSAB.

Наиболее эффективные формы для поглощения ударных нагрузок

Традиционно инженеры-технологи не решались применять гигапаскальную сталь (1000+ МПа) для холодного формования. Однако сегодня многие из них обращают внимание на высокую эффективность профилированных деталей из мартенситной стали. Роликовое профилирование является высокоэффективным методом формования профилей, которые можно использовать как в корпусах аккумуляторных батарей, так и в качестве элементов усиления. 

«Сила удара по своей природе проста: как правило, она проходит наиболее коротким путём из пункта А в пункт Б, – отмечает г-н Стрём. – Поэтому наиболее эффективные элементы усиления выглядят относительно просто. Исследования компании SSAB показывают, что закрытые профили, изготовленные методом роликового профилирования, наиболее эффективно распределяют различные нагрузки.

Но, – продолжает г-н Стрём, – важно с самого начала разработать конструкцию, подходящую для роликового профилирования. Наша концепция дизайна, используемая с самого начала проектирования электромобиля, открывает новые возможности для обеспечения исключительной прочности компонентов батареи и защиты пассажиров, находящихся в тяжёлом электромобиле.

Концепция Docol® по проектированию электромобиля

Концепция дизайна электромобиля Docol®, применимая к корпусу аккумуляторной батареи. Балка порога (красная) поглощает энергию бокового удара о столб, защищая элементы аккумуляторной батареи, при этом траектория нагрузки при столкновении проходит через поперечины днища (красные). Пороги и поперечины изготавливаются методом профилирования из мартенситной стали Docol®.

Отличная пригодность к механической резке

Несмотря на предел прочности 1500 МПа, мартенситная сталь Docol® HR1500 отличается высокой пригодностью к механической резке при соблюдении рекомендованных компанией SSAB параметров.

Форма режущей кромки

Анализ формы обрезанной механическим способом кромки мартенситной стали Docol® HR1500 толщиной 3,5 мм. Обратите внимание на гладкую и равномерную поверхность обрезной кромки и отсутствие трещин.

Помимо роликового профилирования, мартенситная сталь HR1500 также пригодна для холодной штамповки, – говорит г-н Стрём. – В настоящее время японские производители комплектного оборудования и поставщики 1-го уровня используют метод холодной штамповки для изготовления некоторых кузовных деталей из стали с пределом текучести 1,5 ГПа. В других регионах проходят исследования процессов холодной штамповки стали, в том числе для изготовления усилителей боковых дверей и бампера из материала с пределом текучести 1500 и 1700 ГПа. Мы ожидаем, что в ближайшем будущем компании начнут использовать как профилированную, так и штампованную мартенситную сталь Docol® HR1500 толщиной от 2 до 4 мм».

Новости о концепции дизайна электромобиля Docol®

«Концепция дизайна электромобиля Docol® вызывает значительный интерес у широкого спектра автопроизводителей и поставщиков 1-го уровня, – говорит г-н Стрём. – Эта концепция включает идеи для производства корпусов аккумуляторных батарей, порогов и поперечин. В целом, она представляет методы проектирования, а не проекты готовых компонентов.

На самом деле, методы этой концепции широко используются и приносят положительные результаты. Заказчики адаптируют наши фундаментальные идеи к своим потребностям – именно этого мы хотели. Для защиты аккумуляторной батареи заказчики используют различные части концепции: порог, поперечные балки пола или элементы самого аккумуляторного блока.

В концепции дизайна электромобиля, по-прежнему, используется в основном холоднокатаная сталь, – объясняет г-н Стрём. – Но горячекатаная сталь Docol® 1500M позволила нам применить теорию данной концепции к ещё более тяжёлым электромобилям.

Каждый автомобилестроитель обращаются к нам со своей философией проектирования защиты аккумуляторной батареи. Идеи концепции дизайна электромобиля могут быть адаптированы к каждой такой философии.

По мере возникновения новых задач, связанных с увеличением веса батарей электромобилей, мы всегда помним о нашей концепции, – говорит г-н Стрём. – Взаимодействуя с производителями на ранних стадиях разработки систем электромобиля, мы имеем реальную возможность создать наилучшую конструкцию, особенно сейчас, когда в нашем распоряжении есть мартенситная сталь Docol® HR1500 толщиной от 2 до 4 мм».

Концепция электромобиля

Концепция дизайна электромобиля: состояние после бокового удара о столб. Полный потенциал этой концепции для изготовления корпуса аккумуляторной батареи может быть реализован путём 3D-профилирования «сетки» (не показана), обеспечивающей эффективное использование пространства и защиту аккумуляторной батареи.

Трёхмерное роликовое профилирование мартенситной стали: кто будет первым?

Один из потенциалов концепции дизайна электромобиля: изготовление методом трёхмерного роликового профилирования мартенситной стали профилей для корпуса аккумуляторной батареи, высота которых наполовину меньше по сравнению с элементами другой конструкции.

«Насколько нам известно, ни один автопроизводитель не использует технологию трёхмерного роликового профилирования в серийном производстве, – делится информацией г-н Стрём. – Это проблема «курицы и яйца»: никто не использовал эту технологию, а первыми автопроизводители быть не желают.

Идея корпуса аккумуляторной батареи, представленная концепцией дизайна электромобиля, заключается в применении сетки из балок, созданных методом трёхмерного роликового профилирования, за счёт чего высота сетки уменьшается в два раза. Концепция есть, технология тоже. Когда-то производители или поставщики корпусов для аккумуляторных батарей воспользуются этой идеей. Мы полагаем, что это всего лишь вопрос времени».

Хотите получить пробный образец горячекатаной мартенситной стали Docol® 1500 МПа? Свяжитесь с нами, чтобы заказать образцы, получить предложения по дизайну электромобиля, задать вопрос по формовке стали или обратиться за технической поддержкой. Новый электромобиль с тяжёлой аккумуляторной батареей будет вам благодарен. 

 

Сопутствующая информация