Сталь не сказала останнього слова

Резюме файлу

Будь першим, хто зреагує

Освітлення - це поточний лозунг для автомобільних дизайнерів для досягнення все більш різких норм викидів CO2. Сталь, алюміній, пластмаси та композити ведуть шалену війну, щоб довести, що вони є найкращою альтернативою цьому виклику. І в цій грі метали займають не найгірше місце.

До 2000-х основним завданням виробників було забезпечення безпеки пасажирів у разі аварії. Для цього вони розробили неформативні інтер’єри, передній та задній відсіки, які можуть розсіювати енергію удару завдяки запрограмованим зонам деформації, а також двері, оснащені підсилювачами, щоб обмежити вплив бокових ударів. Вони також встановили численні засоби безпеки в салоні автомобіля (подушки безпеки, натягувач ременів безпеки, прокладки тощо). Заходи, які продовжували збільшувати вагу транспортних засобів. І ситуація не покращилася з тих пір, як з’явилося багато обладнання, таких як кондиціонер, панорамні скляні дахи або комфортна електроніка, така як GPS та інформаційно-розважальні системи. Таким чином, машина, яка важила 900 кг на початку 90-х, досягла 1300 кг у 2012 році !

Ця інфляція стала нестерпною. Тому що, водночас, державні органи влади наклали різке зменшення викидів CO2. Нові транспортні засоби, що продаються в Європейському Союзі, не зможуть викидати більше 130 г/км СО2 у 2015 році та 95 г/км у 2020 році, порівняно з 160 г/км сьогодні. Справжній виклик, який вимагає від виробників переглянути свій спосіб проектування автомобілів. Тертя шин, аеродинаміка, тяговий ланцюг. виробники прагнуть обмежити викиди СО2 усіма способами. Один з найефективніших способів - посадити наші дорогі машини на дієту, відстежувати зайві кілограми. Втрачений одинадцять кілограмів - це приріст одного грама СО2 на кілометр !

Рівняння просто зрозуміти, але набагато складніше вирішити. Щоб полегшити матеріали, необхідно досягти успіху в грі за кількома параметрами: товщиною, щільністю або формою деталі. Щоб змусити машини схуднути, на перших етапах проектування потрібно шукати рішення, щоб забезпечити очікуваний сервіс сервіс, використовуючи менше матеріалу. «Змінивши металеві гірки наших сидінь, ми зменшили їх довжину, а отже і масу, одночасно збільшивши ход регулювання, доступний для водія. Останні зросли з 200 до 210 мм п’ятнадцять років тому до 240-260 мм сьогодні », - пояснює Крістоф Офрер, директор технологічної стратегії виробника обладнання Faurecia.

Доступно багато марок сталі

У автомобільній промисловості, що має тривалу практику оптимізації, зменшення товщини деталі може бути здійснено лише за рахунок збільшення характеристик використовуваного матеріалу. Таким чином, у галузі конструкції транспортного засобу м'які сталі для штампування, які мають межу пружності від 300 до 350 мегапаскалей (МПа), поступово замінюються сталями з високою границею пружності (HLE) від 400 до 700 МПа, потім сталями з дуже високою пружністю межа (THLE) від 800 до 1000 МПа, або навіть надвисока межа пружності (UHLE) від 1300 до 1500 МПа. "Частка цих високоміцних сталей в конструкціях автомобілів сьогодні становить близько 20%, вона повинна зрости до 30% у 2020 році і більше 40% у 2025 році, тим більше, що ці розробки проводяться за нейтральних витрат для виробників", підраховує Жан-Люк Тіріон, директор з досліджень і розробок в галузі автомобільної промисловості в ArcelorMittal.

Розвиток, зумовлений виробниками сталі, які досі працюють над підвищенням межі пружності своїх виробів, відіграючи відносний вміст добавок (марганець, кремній, хром), які становлять менше 1% від загальної кількості. Отже, межу 2000 МПа слід було перетнути протягом двох років і призвести до застосування на транспортних засобах протягом трьох-чотирьох років. Це множення та поновлення пропозиції, 25% портфеля кожні п’ять років, тепер дозволяє виробникам сталі пропонувати виробникам більше тридцяти марок штампування, навіть якщо останні з причин раціоналізації свого виробництва використовують лише декілька.

Виробники сталі та конструкторrs роботаразом

Ця зміна характеру використовуваної сталі вже дозволила заощадити близько п'ятдесяти кілограмів на конструкції автомобіля. Насправді третина конструкційних сталевих деталей автомобіля вже пройшла таку обробку. Але для цього потрібно було докласти чимало зусиль. Потрібно було адаптувати конструкцію деталей та засоби виробництва (див. Наше опитування на стор. 30), а також методи зварювання. Наприклад, під час точкового зварювання електроду слід продовжувати нагрівати деталі через кілька секунд після зварювання, щоб зробити місцевий загартовування, щоб уникнути крихкості матеріалу. І лазерне зварювання, яке є більш точним і менш термічно агресивним для матеріалу, швидко розвивається.

Ще одним напрямком розвитку сталі є спільний розвиток між виробниками сталі та виробниками автомобілів. Це, наприклад, випадок із «лазерно-звареними сторонами», які об’єднують у плоскі заготовки із різними відтінками та товщиною сталеві шматки, зварені лазером. “На цій гібридній боковій стінці натискають одним рухом, приводячи потрібні характеристики в потрібне місце. Ми розпочали ці спільні розробки для центральних ніжок, що розділяють двері, і зараз ми працюємо з компанією Honda, щоб розробити чотиридверне кільце для її моделі Acura, що призведе до зниження на 20% », - уточнює Жан-Люк Тіріон.

Останній важіль, на який виробники можуть діяти, щоб полегшити свої машини, - це зменшення щільності використовуваних матеріалів. Навіть якщо ми відразу задумаємося про композити, тут знову кажуть метали. І в першу чергу алюміній. Цей, втричі менш щільний, ніж сталевий, вже дуже присутній у силовому агрегаті (75% двигунів) та зв'язках із землею висококласних автомобілів. Він починає входити в кузов деяких моделей (капот, крило, дверна панель, дах.), Де він дозволяє заощадити близько 35% маси порівняно зі сталлю. З іншого боку, це менш цікаво для високонавантажених конструкційних деталей, оскільки економія маси становить лише близько 10% при ціні, потроєній у порівнянні зі сталлю.

Революція композитів

Хоча перехід від сталі до алюмінію є лише питанням адаптації, оскільки проекти, розміри, виробництво та складання процесів відносно схожі, перехід від сталі до композитів для конструкційних деталей є справжньою революцією у всіх сферах. Незважаючи на те, що автомобільна промисловість давно використовує пластикові деталі, зміцнені короткими волокнами, такі як задні двері із збільшенням ваги до 30%, композитам з довгих волокон все ще не вистачає точних інструментів для розмірів. Крім того, матеріали та процеси формування дорогі, витрати виробництва занадто низькі, і доведеться робити колосальні промислові інвестиції.

Однак деякі частини починають їх застосовувати, наприклад, задні підлоги в PSA із масовим приростом 40%. Також були випущені демонстранти. Таким чином, ричаг розроблений у партнерстві між PSA, Cetim, Onera та PME Compose. Перший прототип цієї частини був виготовлений з листів термопласту, армованих термоформованими вуглецевими волокнами і зварених між собою, що дозволяє збільшити масу на 50%. Подібним чином, композитне підсилення дверей, отримане в результаті співпраці між PSA та DuPont, дозволило полегшити деталь на 40%, а амортизатори, вироблені Cetim та Momentive, показали зниження на 66%.

Навіть якщо приріст маси, який очікується на повному кузові, становить близько 45%, тобто 160 кг, це дозволить збільшити 14 г/км СО2 для невеликого транспортного засобу середнього класу, дорога буде ще задовго до прибуття до повністю композитного автомобіля. Тому метали досить добре протистоять !

АРКЕЛОРМІТАЛЬНІ СЛІДИ, ЩОБ ОСВІТЛИТИ НАШІ АВТОМОБІЛІ

Проект S-in motion поєднує в собі кілька інноваційних концепцій, що полегшують сталеву конструкцію автомобіля та покращують його жорсткість, без шкоди для безпеки. (Відкрийте їх, натиснувши на зображення)