Geavanceerde hogesterktestaalsoorten:definitie en toepassingen

Omdat de bezorgdheid over de veiligheid van de bestuurder en het brandstofverbruik steeds prominenter is geworden, hebben autofabrikanten getracht alle aspecten van de levenscyclus van de voertuigproductie efficiënter te maken. Een deel van dit voortdurende optimalisatieproces omvat het grondig overwegen van de materiaaleigenschappen die het meest effectief of voordelig zijn in automobieltoepassingen, en het proberen om meer materialen op te nemen die deze gewenste eigenschappen bieden. Een belangrijke doorbraak op dit gebied is de ontwikkeling van geavanceerde hogesterktestalen (AHSS).

Geavanceerde hogesterktestaalsoorten zijn nieuwe generaties staalsoorten die een unieke combinatie bieden van duurzaamheid, gemakkelijke produceerbaarheid en een hoge sterkte-gewichtsverhouding die ervoor zorgt dat stalen onderdelen en componenten op een kosteneffectieve manier voldoen aan de kritische veiligheids- en efficiëntievoorschriften.

Autofabrikanten gebruiken al jaren geavanceerde staalsoorten met hoge sterkte en naarmate de productieprocessen zijn verbeterd, geldt dat ook voor elke volgende generatie staal. Met behulp van nauwkeurige verwarmings- en koelprocessen en verschillende versterkingsmechanismen kunnen ingenieurs optimale mechanische eigenschappen bereiken - zoals hoge ductiliteit of treksterkte - terwijl ze ook voldoen aan de vereisten voor crashprestaties, ductiliteit, vermoeidheid, stijfheid en andere kenmerken.

De verschillende soorten geavanceerd plaatstaal met hoge sterkte bieden ook verschillende eigenschappen, waardoor fabrikanten hun onderdeelsamenstelling kunnen aanpassen aan de specifieke behoeften van elke toepassing. Autoframes hebben bijvoorbeeld een grotere stijfheid nodig (om de structurele integriteit van het voertuig te behouden) dan de onderdelen die in de kreukelzone worden gebruikt, die zijn ontworpen om gecontroleerde vervormingen te ondergaan die passagiers helpen beschermen bij een aanrijding.

Soorten geavanceerde hogesterktestaalsoorten

Stalen met een vloeigrens van 550 megapascal drukeenheden (MPa) of hoger worden doorgaans beschouwd als geavanceerde hogesterktestaalsoorten . Voor de eerste en tweede generatie van deze metalen waren ingenieurs er snel bij om de verschillen in chemische samenstelling en meerfasige microstructuren van specifieke staalsoorten te benutten om te voldoen aan de prestatie-eisen van auto-onderdelen.

• Dual Phase (DP) staal :Een van de meest gebruikte geavanceerde hogesterktestalen en is uitzonderlijk ductiel en bestand tegen breuken, waardoor het kan worden gebruikt in een reeks automobieltoepassingen, inclusief in structurele componenten.
• Transformation-Induced Plasticity (TRIP) staalsoorten: Vertoont een hoge kneedbaarheid, waardoor TRIP stalen onderdelen een hoog uithoudingsvermogen hebben. Beide bieden een hoge energieabsorptie, waardoor ze zeer geschikt zijn voor kreukelzones.
• Martensitische staalsoorten: Hebben een microstructuur met een verhoogd koolstofgehalte, wat de sterkte en hardheid van het materiaal verhoogt, maar het gewicht van componenten niet op dezelfde manier verhoogt als een conventioneel stalen onderdeel. Martensitische staalsoorten zijn bestand tegen permanente vervorming, waardoor ze een uitstekende materiaalkeuze zijn voor het versterken van passagierscompartimenten of veiligheidskooien.

Nieuw onderzoek en nieuwe ontwikkelingen in de afgelopen jaren hebben geleid tot de nieuwe, derde generatie geavanceerde hogesterktestaalsoorten, die zijn ontworpen om meer combinaties van sterkte en taaiheid te bieden, vaak tegen aanzienlijk lagere kosten. Hoewel de industrie nog steeds werkt aan een gestandaardiseerde definitie van hogesterktestaal van de derde generatie, zijn de typische gewenste eigenschappen een minimale sterkte van 1200 MPa en een rekbaarheid van 30% - een opmerkelijke toename ten opzichte van eerdere generaties staal.

De toepassingen van geavanceerde hogesterktestaalsoorten

Hoewel ze al jaren worden gebruikt voor automobieltoepassingen, worden geavanceerde hogesterktestalen ook steeds vaker toegepast in andere productiesectoren. De crashveiligheidskenmerken van hogesterktestaalsoorten maken ze ideaal voor toepassingen in bijvoorbeeld spoortransportsystemen.

Geavanceerde staalsoorten met hoge sterkte bleken ook de motorprestaties en snelheidsbeperkingen te verbeteren, niet alleen voor auto's, maar ook voor vliegtuigen, schepen en treinen. De markt voor geavanceerde hogesterktestaal staat ook op het punt om fabrikanten over de hele wereld aanzienlijke energiebesparingen te bieden naarmate methoden efficiënter worden.

Uitdagingen van geavanceerde hogesterktestalen

Geavanceerde hogesterktestaalsoorten hebben enkele beperkingen. De verhoogde ductiliteit van geavanceerde hogesterktestaalsoorten van de derde generatie vereist een verhoging van het legeringsgehalte van het metaal. Hierdoor kan het staal koud worden gevormd tot complexere vormen terwijl de taaiheid van het materiaal behouden blijft, maar leidt dit tot verhoogde slijtage van de vormstempels en een verhoogde terugvering.

Lasbaarheid vormt ook een uitdaging, omdat de microstructuren die worden gecreëerd door een hoger koolstof- en legeringsgehalte van geavanceerde hogesterktestaalsoorten negatief kunnen worden beïnvloed door de snelle verwarming en afkoeling die gepaard gaat met het lasproces.

Een van de doelen van de voortdurende ontwikkeling van geavanceerde hogesterktestaalsoorten van de derde generatie is het verminderen van het legeringsgehalte van hogesterktestaal om de kosten lager te houden, terwijl ook de sterkte en taaiheid worden gemaximaliseerd en verbrossing wordt voorkomen.

Het productiepartnerschap dat herdefinieert wat mogelijk is

Geavanceerde staalsoorten met hoge sterkte kunnen zeer geschikt zijn om de treksterkte en duurzaamheid van een verscheidenheid aan onderdelen in verschillende industrieën te verbeteren. Vooruitgang op het gebied van energie-efficiëntie en engineering zal de volgende generatie geavanceerde hogesterktestaalsoorten waarschijnlijk nog veelzijdiger maken.

Fast Radius is de productiepartner bij uitstek als u onderdelen wilt vervaardigen met geavanceerde hogesterktestaalsoorten. Ons toegewijde team van ontwerpers en ingenieurs biedt on-demand productiediensten met uitgebreide ondersteuning gedurende de hele productontwikkeling en productielevenscyclus. We werken nauw samen met al onze klanten om ervoor te zorgen dat elk onderdeel is geoptimaliseerd voor ontwerp en maakbaarheid, met behulp van de juiste processen en technieken om consistent superieure producten te creëren. Neem vandaag nog contact met ons op om aan de slag te gaan.