Vysokopevnostné ocele znižujú hmotnosť a náklady na podvozok
Strana: 2/2
Podľa Sudoweho sú náklady na nový komponent o 20% nižšie. Jedným z dôvodov je to, že riadidlá unesú zaťaženie nápravy až 1 200 kg. To znamená, že pre vyššie zaťaženie už nie je potrebný druhý variant ramena nápravy, informuje vývojový manažér spoločnosti Thyssen-Krupp Umformtechnik. Ďalšie príklady: Spoločnosť Thyssen-Krupp Umformtechnik vyvinula koncepciu trojuholníkového priečneho ramena SUV (Sports Utility Vehicle), ktoré je zhruba o 4% ťažšie ako hliníková verzia komponentu, ale o 45% lacnejšie.
Skutočnosť, že spoločnosť Thyssen-Krupp Umformtechnik tak úspešne využíva potenciál vysokopevnostných viacfázových ocelí pre komponenty podvozka, je dôsledkom holistického vývoja spoločnosti. Vývojoví inžinieri v Bielefelde neberú do úvahy len vlastnosti materiálu, ale aj kritériá tvárnenia a spájania a diskutujú o otázkach ochrany proti korózii. Napríklad v prípade komponentov náprav má tuhosť ústredný význam. „Tuhosť je vlastnosťou prierezu,“ vysvetľuje Sudowe. To znamená: „Nejde iba o vlastnosti materiálu, ale aj o geometriu a hrúbku steny komponentu,“ vysvetľuje vývojový manažér. Vysoká pevnosť viacfázovej ocele vedie k zníženiu hmotnosti iba pri zodpovedajúcom znížení hrúbky steny. Aby sa vyrovnala súvisiaca strata tuhosti, musí sa zmeniť tvar súčasti.
Táto štrukturálna úprava vytvára zložité geometrie. V spojení s vysokou pevnosťou moderných viacfázových ocelí preto kladie geometria súčiastok vysoké požiadavky na proces tvárnenia. Okrem toho sú znížené hrúbky stien komponentov podvozku vyrobených z horúceho pásu podstatne silnejšie ako hrúbky častí karosérie vyrobených z plechu valcovaného za studena.
„Spoločnosť Thyssen-Krupp Umformtechnik vyrába vysoko pevné komponenty podvozku s lisom 1 600 t až v ôsmich formovacích krokoch,“ uvádza Sudowe. Spoločnosť má viac ako desaťročné skúsenosti so spracovaním vysokopevnostných viacfázových ocelí vrátane nevyhnutného návrhu a povrchovej úpravy tvárniacich nástrojov. Okrem toho má komplexná fázová oceľ CP-W 800 nielen vysoký medza klzu, ale aj dobré vlastnosti pri hlbokom ťahaní vďaka minimálnemu predĺženiu 12%.
Celostný prístup zvyšuje aplikačný potenciál
Ak chcete v podvozku použiť vysokopevnostné ocele, musíte tiež premyslieť technológiu spojovania. Preferovaným procesom zvárania v podvozku je obvykle zváranie MAG (zváranie kovovým aktívnym plynom). Materiál sa však zahrieva natoľko, že sa kovová štruktúra v blízkosti zvarového švu zmení a medza klzu klesne na 350 MPa.
Ďalšou nevýhodou je, že zvárací lúč by horel cez tenšie steny vysokopevnostných komponentov. „Spoločnosť Thyssen-Krupp Umformtechnik hľadala alternatívy,“ hovorí Sudowe. „Napríklad používame postup lemovania na podperu prednej nápravy vyrobenú z vysokopevnostnej dvojfázovej ocele.“ Laserové hybridné zváranie je obzvlášť sľubný proces zvárania, pri ktorom sú komponenty vysokopevnostnej kostry spojené laserovým lúčom a zváracím prídavným materiálom. „Pri laserovom hybridnom zváraní je tepelne ovplyvnená zóna taká malá, že v blízkosti zvarového švu nedochádza takmer k žiadnej strate pevnosti,“ vysvetľuje vedúci vývoja v spoločnosti Thyssen-Krupp Umformtechnik.
Rýchlosť zvárania trikrát vyššia ako pri zváraní MAG
Navyše: Rýchlosť zvárania je asi trikrát vyššia ako pri zváraní MAG. Okrem toho má zváraný spoj najmenej dvakrát dlhšiu životnosť. Spoločnosť Thyssen-Krupp Umformtechnik je v súčasnosti jediným dodávateľom automobilov na trhu, ktorý využíva laserové hybridné zváranie na veľkovýrobu dielov podvozkov.
Znížená hrúbka steny v podvozku samozrejme kladie aj vyššie požiadavky na ochranu proti korózii. Ako možnosť povrchovej úpravy častí, ktoré boli vystavené napríklad kamenným trieskam, možno zvážiť galvanizáciu. V porovnaní s konvenčným hrubovrstvovým filmom KTL (katódové maľovanie ponorom) ponúka podľa Sudoweho ekvivalentnú ochranu proti korózii so zlepšenou odolnosťou, ale aj pri vyšších nákladoch. Cenový rozdiel oproti hrubovrstvovej KTL je výrazne menší pre zinko-horčíkový povrch ZMg Eco-Protect vyvinutý spoločnosťou Thyssen-Krupp Steel a so zinkovým vločkovým povlakom.
„V porovnaní s hrubovrstvovou KTL poskytujú oba povrchy vylepšenú ochranu proti korózii pri rovnakej prevádzkovej stabilite,“ sumarizuje Sudowe. Priečne rameno vyvinuté spoločnosťou Thyssen-Krupp Umformtechnik s povlakom ZMg Eco-Protect sa čoskoro dostane do sériovej výroby.