Här är en kort uppdatering om Docol AHSS/UHSS produktpipeline: vad vi utvecklar, vad som nu finns tillgängligt att testa och vilka nya stålsorter som är klara för försäljning.
Många av dessa stålsorter lanseras åtminstone delvis till följd av nya krav från elbilsproducenter. Elbilar fortsätter att öka i vikt i takt med att fordonstillverkarna ökar antalet battericeller för längre räckvidd. Det innebär större påfrestningar på bilens konstruktion, vilket ställer krav på högre hållfasthet – samtidigt som man försöker hålla karossvikten oförändrad. Samtidigt som karossen måste kunna hantera batteriernas högre vikt måste den också göras styvare med hjälp av nya material i innovativa och optimerade konstruktioner.
SSAB meddelade nyligen att man arbetar med att ta fram ett 1900 MPa martensitiskt Docol stål för bilindustrin, enligt José Puente Cabrero, produktchef för Docol kallvalsat AHSS-stål.
De första produktionstesterna visar att SSABs nuvarande ståltillverkningslinjer kan producera 1900 megapascal martensitiskt stål. Om utvecklingen fortsätter som planerat kommer Docol 1900M att bli det starkaste AHSS-stålet någonsin för kallformning av karosskomponenter.
”Elbilarnas marknadsandel ökar i allt snabbare takt”, säger José Puente Cabrero. ”Samtidigt ökar genomsnittsvikten för elbilar. Krav på ökad räckvidd och mer elektronik för aktiv säkerhet, högre körprestanda och komfort är några av orsakerna.”
”Krockkraven har också skärpts. SSAB ser att det behövs ett fordonsstål som tål högre krafter – samtidigt som fordonsvikten hålls på en optimal nivå.”
Lovande karosstillämpningar för 1900 MPa martensitiskt stål är bland annat tvärgående och längsgående balkar, förstärkningar och skydd för elbilsbatterier.
”Utrymmet mellan battericellerna och karossens deformationszoner minskar stadigt i takt med att antalet battericeller ökar”, säger José Puente Cabrero. ”Konstruktörer av batterihöljen måste ta hänsyn till ännu större krafter i sin modellering för stötskydd – med vikt och kostnad i åtanke.”
”1900M UHSS kan erbjuda elbilstillverkare starka, men ändå kostnadseffektiva, lätta konstruktionsalternativ som för närvarande inte finns tillgängliga.”
”Rullformning är förmodligen det vanligaste sättet att forma 1900 MPa martensitiskt stål, även om kallpressning kan fungera om detaljen inte är alltför komplex och man kompenserar för återfjädringen korrekt.
Ska vi förvänta oss martensitiska fordonsstål med ännu högre hållfasthet än 1900 MPa i framtiden?
Det finns en balans mellan högre hållfasthet, formbarhet och duktilitet”, säger José Puente Cabrero. ”Hur mycket höghållfast stål som kan användas i en bildel beror också på biltillverkarens designfilosofi, tillverkningsmetoder och hur tidigt i utvecklingsfasen SSAB involveras som materialexperter.”
”Med tanke på de exponentiella framstegen inom digitalisering – och de möjligheter digitaliseringen skapar inom materialdesign och produktionsteknik – skulle jag bli förvånad om 1900 MPa var gränsen. Dessutom vill vi på Docol alltid gå steget längre: hur hög hållfasthet kan vi uppnå? Så länge de avancerade gigapascalstålen fortsätter att bidra till bättre prestanda, högre säkerhet och miljömässig hållbarhet kommer vi att fortsätta tänja på gränserna.”
José Puente Cabrero sammanfattar läget så här: ”SSABs arbetsnamn för denna stålsort är ’1900M’, men vårt utvecklingsarbete kommer att avgöra hur den slutliga specifikationen för produkten kommer att se ut.”
Batterihöljesprototypen bygger på viktiga principer från Docol designkoncept för elbil: energiupptagande tröskellådor (visas här efter ett stolpkrocktest) och energiöverförande golvtvärbalkar kan rullformas i ultrahöghållfast martensitiskt stål.
”Elektrifieringen av bilar påskyndar helt klart utvecklingen och användningen av nya varmvalsade AHSS-stål”, säger Daniel Sund, produktchef för Docol varmvalsade AHSS-stål.
Traditionellt har ökade hållfasthetsnivåer för AHSS lett till vissa kompromisser avseende formbarheten. ”Våra nya, exklusiva Docol HR800HER (hålexpansionstal) stålsorter ger chassikonstruktörerna möjlighet att öka hållfastheten och minska vikten – men med färre formningsbegränsningar”, förklarar Daniel Sund.
Docol HR800HER-75 och Docol HR800HER-100 har typiska hålexpansionstal på 75 respektive 100 procent – och 45 respektive 65 procent garanteras. Båda 800 MPa-stålen är nu tillgängliga kommersiellt under rubriken Docol komplexfasstål.
”Dessa stål på 800 megapascal är avsedda för mycket avancerade, komplexa chassiformer – till exempel konstruktioner med invecklade sträckta kanter och omfattande flänsning”, säger Daniel Sund. ”Jag tror att de här stålsorterna snabbt kommer att bli standard för konstruktion av elbilschassin, där biltillverkare och direkta underleverantörer söker starka, lätta material som kan formas till komplexa geometrier för kritiska komponenter.”
”Men Docol HR800HER-stål är också en ”problemlösare” för befintliga konstruktioner av delar som drabbas av spruckna kanter under produktionen”, berättar Daniel Sund. ”Typiska hålexpansionstal på 75 och 100 procent visar tydligt stålens extremt höga kantduktilitet, vilket ger en överlägsen säkerhetsmarginal mot mikrosprickor.”
En annan sak som är unik för Docol: varmvalsade martensitiska 1500 MPa-stål med en tjocklek på upp till 4.0 mm finns nu att testa.
”Tyngre fordon – det vill säga elbilar – behöver alltså både starkare och tjockare konstruktionsstål av AHSS-typ”, säger Daniel Sund. ”Det kan handla om skydd för elbilsbatterier för tyngre personbilar, lätta nyttofordon och lastbilar. Nya dörrtrösklar med sikte på 5 stjärnor i de uppdaterade, strängare sidokrocktesterna. Förstärkningar för lastbilsramar. Och stötfångare och tvärbalkar för alla typer av fordon.”
”SSABs kallvalsade Docol 1500M har funnits i flera år nu”, förklarar Daniel Sund. Vi började med Docol CR1500M och för den nya varmvalsade versionen utökade vi dimensionsprogrammet för att kunna erbjuda ett varmvalsat stål med mekaniska egenskaper som matchar vårt kallvalsade. Vi garanterar till och med samma mekaniska egenskaper för både kall- och varmvalsat Docol 1500M.”
Test av provmaterial av biltillverkare och direkta underleverantörer kommer att vara avgörande när vi färdigställer Docol HR1500M. ”Vi vill vara säkra på att biltillverkarna får det material de behöver för avancerad formning av fyra millimeter tjockt varmvalsat 1500 MPa martensitiskt stål. ”Att verifiera formningsresultaten i verkligheten är naturligtvis det som är viktigt i slutändan.”
HR1000CP är det mest höghållfasta varmvalsade komplexfasstål som finns på marknaden idag”, säger Daniel Sund. Docol HR1000CP utvecklades med värdefull feedback från Toyota och Gestamp som ville minska vikten på den nedre länkarmen i Yaris-modellen 2020.
”Toyota utarbetade sina egna 1000CP-specifikationer som innefattade mycket stränga utmattningsstandarder, vilka i sin tur testades och verifierades av Gestamp”, berättar Daniel Sund. Det finns för närvarande ett utkast till VDA-standard för 1000CP – plus SSABs egen standard samt SSABs förmåga att uppfylla specifika OEM-standarder, som i fallet med Toyota.
”Tillsammans utvärderade vi flera olika koncept för Docol 1000CP, där den slutliga versionen – den nu tillgängliga stålsorten – var den bästa vad gäller utmattningsprestanda och formbarhet.”
Daniel Sund fortsätter: ”Om Docol HR1000 komplexfasstål uppfyller de stränga utmattningskraven på länkarmar är det enligt min mening en bra kandidat för många andra avancerade chassikomponenter som måste vara hållfasta, väga mindre, ha lång livslängd och vara kostnadseffektiva.”
Docol HR1000CP finns nu kommersiellt tillgängligt i tjocklekar från 2.5 till 3.8 mm, med målet att erbjuda tjocklekar från 2.0 till 4.5 mm i framtiden.
”Om Docol HR1000 komplexfasstål uppfyller de stränga utmattningskraven på länkarmar är det enligt min mening en bra kandidat för många andra avancerade chassikomponenter som måste vara hållfasta, väga mindre, ha lång livslängd och vara kostnadseffektiva.”
”Fordonstillverkare vill i allt högre grad ha alternativet att använda varmförzinkat AHSS-stål på 1000 MPa för karossdelar”, säger Matti Säily, produktchef för Docol metallbelagda fordonsstål.
Samtidigt behöver de hög formbarhet för mer komplexa former. Formbarheten hos Docol CR1000DH gör det enkelt att uppgradera från CR800DP”, säger Matti Säily. ”CR1000DH möjliggör betydande viktbesparingar och designflexibilitet – eftersom det är lätt att pressa till komplexa, djupdragna delar.”
”Och – när man använder toppmoderna komponentformningstekniker – kan Docol CR1000DH till och med ersätta CR600DP (tvåfas).”
Docol tvåfasstål med hög formbarhet möjliggör optimerade karosskonstruktioner som är mer utrymmeseffektiva samtidigt som antalet delar minskas. Brottgränsen på 1000 MPa kan utnyttjas för att minska vikten, öka bärförmågan eller förbättra slagtåligheten – eller för att kombinera dessa mål.
Kundprovning av Docol CR1000DH-GI har precis inletts, och två versioner med sträckgränser på 590 MPa respektive 700 MPa finns tillgängliga. De första kommersiella leveranserna av Docol CR1000DH-GI planeras till september 2022. Det preliminära databladet för Docol CR1000DH-GI finns nu tillgängligt.
”För Docol CR590Y980T-DH har vi, utöver vår varmförzinkade version, börjat utveckla en galvannealed-sort till följd av marknadsintresset,” berättar Matti Säily. ”Vi arbetar också på ett nytt, varmförzinkat 1200 MPa tvåfasstål med hög formbarhet.”
Matti Säily är övertygad om att bättre stål – högre hållfasthet kombinerat med formbarhet – möjliggör bättre karosskonstruktioner. ”Det handlar om designfrihet: vi eliminerar många av konstruktörens formgivningsproblem genom att mer komplexa delar kan skapas, samtidigt som vi gör det möjligt att förstärka och minska vikten på karossen.”
”Fordonstillverkare vill i allt högre grad kunna använda varmförzinkade AHSS-stål på 1000 MPa för karossdelar, men samtidigt behöver de hög formbarhet för mer komplexa former.”
Avancerade höghållfasta stål i bilar är sorter som uppfyller en lägsta draghållfasthet på 440 MPa enligt WorldAutoSteel, fordonsindustrins sammanslutning av tillverkare av AHSS-stål. Markant förenklat så uppnår alla AHSS-stål sin höga hållfasthet genom att ståltillverkarna noggrant kontrollerar dess kemiska sammansättning och uppvärmnings- och kylningshastigheter.
Ultrahöghållfasta stål (UHSS) i bilar är helt enkelt avancerade höghållfasta stål (AHSS) med betydligt högre minsta draghållfasthet. UHSS (även kallat ultrahöghållfasta stål) är en undergrupp inom AHSS-stål.
Prenumerera på vårt kostnadsfria nyhetsbrev Automotive Insights så får du varje månad relevanta fördjupningar inom ämnen som påverkar din verksamhet.