Sänkt vikt, ökad styrka

Nya sorter av innovativa och högpresterande stål utvecklas i snabb takt. Förutom att de är starkare och ger bättre säkerhet än mjukt stål i vissa tillämpningar, bidrar de till lättare konstruktioner som ger lägre bränsleförbrukning och en renare miljö.

Avancerade höghållfasta stål (AHSS) och ultrahöghållfasta stål (UHSS) bidrar till att revolutionera i synnerhet bilindustrin, och Docol® stål deltar i revolutionen. Docol® stål finns i allt fler komponenter till moderna bilar från nästan alla stora biltillverkare i världen — från sätesstommar och skyddande sidokrockbalkar och takbalkar till stötfångare.

Styrkor hos Docol® AHSS

Hållfastheten hos Docol® AHSS gör att konstruktörer kan använda mindre mängd material utan att ge avkall på konstruktionens prestanda. Tvåfasstålen och de martensitiska stålen har mycket hög initial sträckgräns. De uppvisar också en uttalad kallhärdningseffekt när de formas och en värmehärdningseffekt från lackeringsprocessen.

Kallhärdningseffekten är oftast cirka 150 MPa vid en töjning på 2 % och den motsvarande värmehärdningseffekten ytterligare 50 MPa för en typisk lackeringsprocess.

Utöver kall- och varmhärdningseffekterna uppvisar AHSS en deformationshärdande effekt som håller för högre spänningar vid en högre deformationshastighet. Effekten motsvarar en ökning på cirka 100 MPa för de höga töjningshastigheter som uppkommer lokalt i en krock.

Potential för viktbesparing

Den höga hållfastheten hos AHSS kan bidra till att minska vikten för bilens stomme, stötfångarsystem, dörrarnas sidokrockbalkar, säteskonstruktioner med mera. För att belysa potentialen mer fullständigt visas två teoretiska exempel i nedanstående figurer. Om det finns en ren membranspänning i plåten (Fig. 1a) är spänningen linjärt proportionell till 1 över tjockleken. Om det finns en ren böjspänning i plåten är spänningen proportionell till 1 över kvadraten på tjockleken (Fig. 1b).

Figur 1: Plåt- och ytbehandling

Genom att införa det material som tål större påfrestning kan tjockleken minskas och likvärdig prestanda upprätthållas. Figur 2 visar potentialen för viktreduktion i de två teoretiska fallen.

I verkligheten ligger den möjliga viktminskningen ofta någonstans emellan dessa två ytterligheter. Böjningsfallet är emellertid inte en konservativ nedre gräns, eftersom lokala bucklor kan förekomma i smäckra konstruktioner.

Som figur 2 visar lägger AHSS ökat fokus på åtgärder för att undvika lokal bockning för att kunna utnyttja den fulla potentialen i materialet. Vidta åtgärder för att undvika ren böjspänning. Ett globalt böjmoment överförs bäst med hjälp av balkar. Rullformade profiler eller rör är utmärkta för att konstruera och producera en optimal geometri som håller för böjmoment.

Figur 2: Viktminskning med hjälp av AHSS för membran- och böjspänningar. Sträckgränsen för de angivna stålsorterna motsvarar sträckgränsen vid 2% kallhärdande och efter lackering.