Horúce železo - Pre automobily zajtrajška - BUDÚCE TECHNOLÓGIE
Ocele tvarované za tepla zohrávajú v priemysle čoraz dôležitejšiu úlohu, aby boli automobily ľahšie a zároveň bezpečnejšie.
Tvárnenie za tepla - tiež nazývané tvarové vytvrdzovanie alebo kalenie v lisoch - je stále relatívne novým výrobným procesom. Dokazuje to, že ľahký konštrukčný potenciál ocele nie je ani zďaleka vyčerpaný.
Tvárnenie za tepla je známe už od 80. rokov. Prelom v tomto storočí však priniesli až nové výrobné metódy. Pokiaľ ide o ľahkú konštrukciu, tenkostenné komponenty je možné dimenzovať vďaka tvárneniu za tepla - čo má pozitívny vplyv na hmotnosť tela.
Dobrým príkladom sú za tepla tvarované súčasti vyrobené z mangán-bórových ocelí s veľmi vysokou pevnosťou: Predvalky z týchto ocelí sa ohrejú na asi 950 stupňov Celzia a potom sa tvarujú. Takto vyrobené komponenty sa vyznačujú vysokou pevnosťou, zložitými tvarmi a zníženými účinkami pruženia. Patria sem napríklad stĺpiky A a B, priečky nárazníka alebo bočné nárazové nosníky. Vďaka týmto vlastnostiam ponúkajú veľmi vysokú odolnosť proti deformácii v prípade nehody.
Čiastočné temperovanie
Karoséria súčasných vozidiel obsahuje v priemere päť až 15 percent komponentov tvarovaných za tepla. V strednodobom horizonte očakávajú odborníci z automobilových, oceliarskych a závodných spoločností podiely až 30 percent.
Okrem lisovania plechových polotovarov je stále dôležitejšie čiastočné kalenie a popúšťanie. V takom prípade je vysoký stupeň tvrdosti generovaný iba v časti súčasti v dôsledku ochladenia pri rôznych rýchlostiach. Týmto spôsobom je možné generovať vlastnosti založené na požiadavkách po celej dĺžke komponentu.
U výrobcov ocele pokračuje vývoj nových druhov za tepla tvárniteľnej ocele smerom k ešte vyššej pevnosti komponentov. Vo výskumnom projekte bola vyvinutá nová odroda, ktorá umožňuje silu až 2 000 megapascalov. Okrem aplikácií v konštrukcii karosérie sa v budúcnosti bude viac zameriavať aj oblasť podvozku.
rozhovor
David Cottens
Ako oceliarska spoločnosť vnímate konkurenciu v oblasti ľahkých konštrukcií s ostatnými dodávateľmi?
V pretekoch o menšiu váhu bude oceľ aj naďalej hrať hlavnú úlohu v budúcnosti. Dodávatelia materiálov ako hliník alebo plast sú samozrejme veľkými konkurentmi. Úspora 10 kilogramov na komponente sa na prvý pohľad môže zdať s hliníkom alebo plastom rýchlejšia.
Ako to však v priemysle často býva, je nevyhnutná rovnováha medzi rôznymi faktormi, ktoré zohrávajú úlohu. Okrem toho existujú parametre, ako napríklad náklady, pri ktorých je výroba ocele a jej zavedených procesných reťazcov výrazne lacnejšia. Svoju úlohu ale samozrejme zohrávajú aj také body, ako sú nárazové vlastnosti a tuhosť príslušných materiálov.
V záujme našich zákazníkov je pre nás dôležité, aby sa všetky materiály spojovacej technológie dobre kombinovali v konečnom produkte. Tu to záleží na tolerancii.
V minulosti už existovala spolupráca s výrobcom plastov. Výskum je nevyhnutný. Medzitým sme sa k tomu zaviazali spolu s univerzitami, nadáciami a výrobcami OEM.
Téma ľahkej konštrukcie je v Nemecku veľmi aktuálna. Vaša skupina je zastúpená na 60 miestach po celom svete. Ako vnímate tému vy?
To je určite globálna výzva. Výrobcovia OEM sú veľmi opatrní, aby v budúcnosti dosiahli zákonom predpísané ciele. Po každom gramu nad špecifikáciami nasledujú finančné straty, ktoré rastú exponenciálne.
Na európskej úrovni sa o tejto téme hovorí napríklad aj v krajinách ako Taliansko alebo Francúzsko a veľmi intenzívne v Nemecku. Môže za to veľa prémiových výrobcov v tejto krajine so svojimi vozidlami, kde hrá väčšiu rolu mierne vyššia spotreba alebo jej zníženie.
Číňania a Američania sa tiež obávajú environmentálnych požiadaviek. Aj keď v súčasnosti nie je jasné, ako budú nové americké úrady reagovať.
Ktoré produkty používate na podporu svojich zákazníkov pri znižovaní hmotnosti?
Tvárnenie za tepla je dôležitý trend. Nachádza sa v Európe a regióne NAFTA, ale aj v Číne. V Ázii existuje veľmi veľa výrobných liniek, ktoré s ňou pracujú. Hotové výrobné linky budú dominovať automobilovému priemyslu.
Ako prvá uspela spoločnosť ArcelorMittal s oceľou formovanou za tepla s povlakom s názvom Usibor. Ale Ductibor bol vyvinutý aj pre proces priameho tvárnenia za tepla. Za týmto účelom sa oceľ potiahnutá hliníkom najskôr zahreje na 900 stupňov, potom sa tvaruje a vytvrdzuje vo formovacích nástrojoch naplnených vodou.
Naše najnovšie produkty z tejto série, Usibor 2000 a Ductibor 1000, sú komerčne dostupné a momentálne sú u našich zákazníkov v kvalifikačnej fáze. Boli už odobraté vzorky a v súčasnosti prebieha proces schvaľovania.
Aké sú ich výhody?
Cieľom je vždy vyrábať oceľ, ktorá je pevná a stabilná, ľahko tvarovateľná, ale zároveň výrazne ľahšia. Karosérie v konštrukcii vozidiel spravidla chudnú a vedú k výraznému zníženiu CO2. Dosahujeme to okrem iných aj s Usiborom a Ductiborom, a preto chceme byť vždy vpred.
Tieto výrobky z ľahkej ocele sa dajú použiť v mnohých častiach automobilu - od stĺpikov A a B po nosník nárazníka. Zároveň vďaka svojim špeciálnym vlastnostiam vykazujú lepšie výsledky v nárazových testoch a sú menej náchylné na hrdzu. Ponúkajú tiež oceľové riešenia, ktoré integrujú niekoľko funkcií a pri ktorých nie sú potrebné operácie vystuženia a spojovania.
V automobile kompaktnej triedy je možné znížiť až 73 kilogramov ocele bez toho, aby ste museli robiť kompromisy v oblasti funkčnosti alebo bezpečnosti.
Ako zákazníci vedia, ktorý produkt z vášho portfólia používajú najlepšie?
Samozrejme, podporujeme vás pri použití správneho materiálu na správnom mieste vo výrobe a vo vozidle. Iba tak dosiahnete ideálnu úsporu nákladov. Pri samočinnom testovaní sme vyvinuli veľké množstvo komponentov, ako sú dvere, zárubne alebo sedadlá, aby sme podľa toho mohli zákazníkom poradiť. Podľa našich skúseností sú v automobile niektoré súčasti, ktoré majú ešte stále veľký potenciál úspor.