Í bílaiðnaði nútímans standa framleiðendur frammi fyrir erfiðri verkfræðilegri mótsögn:
>farartæki verða að verða léttari til að draga úr útblæstri, en sterkari til að uppfylla nútíma öryggisstaðla.
Til að leysa þessa áskorun eru bílaframleiðendur í auknum mæli að snúa sér að háþróuðu há-styrk stáli (AHSS)-efni sem er hljóðlega að endurmóta hönnun ökutækja um allan alþjóðlegan bílageirann.
Vörumerki eins og Chevrolet, Kia og Volkswagen hafa þegar samþætt AHSS í framleiðslulíkön sem hluta af -langtímastefnu sinni til að bæta eldsneytisnýtingu án þess að skerða öryggi burðarvirkisins.
Hvers vegna þyngdarlækkun hefur orðið kjarnamarkmið bifreiða
Nútíma farartæki eru ekki lengur dæmd eingöngu af frammistöðu eða þægindum.
Reglugerðarþrýstingur, eldsneytissparnaður staðlar og markmið um kolefnislosun hafa gert þyngdarminnkun að aðalkröfu um hönnun.
Að draga úr massa ökutækis leiðir beint til:
- minni eldsneytisnotkun
- minni CO₂ losun
- bætt hröðun skilvirkni
- aukin orkuafköst í rafknúnum ökutækjum
Hins vegar getur dregið úr þyngd ekki komið á kostnað árekstursöryggis eða burðarvirkis.
Þetta er þar sem AHSS verður mikilvægt.
Hvað gerir AHSS frábrugðið hefðbundnu stáli
Háþróað-hástyrkstál er ekki eitt efni heldur hópur hannaðs stáls sem er hannað til að veita jafnvægi á:
- hár togstyrkur
- minni þykkt
- bætt orkuupptöku
- mótunarhæfni fyrir flókin form
Í samanburði við hefðbundið bílastál gerir AHSS framleiðendum kleift að ná:
>þynnri mannvirki án þess að fórna öryggisafköstum.
Þetta er lykilástæða þess að það hefur orðið mikið notað í nútíma bílapöllum.
Þyngdarminnkun og ávinningur af frammistöðu
Samkvæmt markaðsrannsóknargögnum (Lucintel) getur AHSS ökutækjauppbygging náð:
um 15% þyngdarminnkun miðað við hefðbundin undirvagnskerfi úr stáli
Í hagnýtri bílaverkfræði þýðir þetta:
- léttari líkami-í-hvítum byggingum
- minni eldsneytisnotkun
- bætt hrunorkudreifing
Á sama tíma styður AHSS flókin mótunarferli, sem gerir verkfræðingum kleift að hanna:
- fleiri loftaflfræðilegar líkamsplötur
- sveigðir burðarhlutar
- bjartsýni burðargetu-
Þessi samsetning styrkleika og mótunarhæfni er einn af dýrmætustu kostum þess.
Staðsetning kostnaðar: Hvers vegna AHSS keppir af krafti
Ein mikilvægasta ástæðan fyrir upptöku AHSS er kostnaðarkostur þess miðað við önnur létt efni.
Þó að framleiðslukostnaður AHSS geti verið:
allt að 35% hærra en venjulegt stál
Það er áfram verulega hagkvæmara en valkostir:
Ál: allt að 2× kostnaður
Koltrefjastyrkt fjölliður (CFRP): allt að 8× kostnaður
Að auki gerir AHSS framleiðendum kleift að nota minna efni í heildina, sem hjálpar til við að vega upp framleiðslukostnað.
Frá kerfisfræðilegu sjónarhorni gerir þetta AHSS að einni -hagkvæmustu léttu lausn sem til er í dag.
Kostur umhverfisárangurs
Fyrir utan kostnað og styrk, býður AHSS einnig upp á sterkan umhverfisforskot.
Framleiðsluferli þess veldur verulega minni CO₂ losun samanborið við önnur létt efni:
7–20× minni losun en framleiðsla á áli, magnesíum og CFRP
Þetta gerir AHSS að stefnumótandi efni fyrir bílaframleiðendur sem miða að því að draga úr kolefnisfótsporum lífsferils.
- Raunveruleg bifreiðaforrit
AHSS er nú þegar mikið notað í framleiðslu ökutækja á alþjóðlegum vörumerkjum.
- Chevrolet Malibu (2016)
300 lbs þyngdarlækkun miðað við fyrri gerð
bætt skilvirkni burðarvirkisins á meðan hjólhafið er aukið
- Volkswagen Golf (7. kynslóð)
~23% minnkun eldsneytisnotkunar og CO₂ útblásturs
hámarksnotkun á AHSS í líkamsbyggingu
- Kia Optima og Hyundai Tucson
aukin notkun AHSS miðað við fyrri kynslóðir
aukið árekstraöryggi og stífni í burðarvirki
- Nissan Maxima
minnkaði þyngd um 82 lbs
bættur snúningsstífni
Þessi dæmi sýna að AHSS er ekki fræðilegt-það er nú þegar almennt efni í bílaverkfræði.
Kostir framleiðslu og vinnslu
Annar lykilkostur AHSS er samhæfni þess við núverandi framleiðslukerfi.
Flestar framleiðslulínur krefjast:
aðeins smávægilegar breytingar á punktsuðubreytum
engar miklar innviðabreytingar
lágmarks viðbótarfjárfesting til samþykktar
Þetta gerir bílaframleiðendum kleift að samþætta AHSS án þess að endurhanna alla framleiðsluaðstöðuna.
Sumar næstu-kynslóðar AHSS einkunnir, eins og NXG1200 frá NanoSteel, bjóða einnig upp á bætta mótunargetu, þar á meðal:
hár teygingarstyrkur varðveisla
herbergis-hitastimplun og mótun
minni vinnsluflækjustig
Þessar endurbætur auka enn frekar skilvirkni iðnaðarins.
Iðnaðaráhrif: Hvers vegna AHSS vinnur efniskeppnina
AHSS hefur náð sjaldgæfa stöðu í bílaverkfræði-það keppir beint við ál og samsett efni á sama tíma og hún er enn kostnaðar-hagkvæm.
Það býður upp á:
- samkeppnishæf þyngdarlækkun
- mikil öryggisafköst
- minni umhverfisáhrif en margir kostir
- samhæfni við núverandi framleiðslukerfi
Fyrir vikið hefur það orðið eitt mest notaða efnið í nútíma bílahönnun.
Framboðskeðjusjónarmið: Hlutverk iðnaðarmálmbirgja
Hnattræn stækkun AHSS forrita er einnig háð stöðugum aðfangakeðjum hráefnis.
Iðnaðarmálmbirgjar gegna mikilvægu hlutverki við að styðja við bílaframleiðslu síðar með því að veita:
- stöðugt há-hráefni úr stáli
- nákvæm álsamsetning stjórna
- yfirborðsgæði og mótunarstöðugleikatrygging
- afhendingaráreiðanleiki fyrir fjöldaframleiðslu
Fyrirtæki eins og Jiangsu Cunrui Metal Products Co., Ltd. taka þátt í þessu vistkerfi iðnaðarframboðs með því að bjóða upp á úrval af stál- og málmblöndurefnum sem notuð eru í bíla-, véla- og byggingarverkfræði, og styðja framleiðendur sem krefjast stöðugra og afkastamiðaðra málmlausna-.
Niðurstaða: Efni sem kemur í veg fyrir samkeppnislegar kröfur
Háþróað-hástyrkstál táknar lykilbylting í bílaverkfræði.
Það jafnar með góðum árangri fjórum samkeppniskröfum:
- létt hönnun
- burðarvirki öryggi
- skilvirkni í framleiðslu
- kostnaðareftirlit
Frekar en að skipta um stál er AHSS að endurskilgreina hvað stál getur náð í nútíma bílahönnun.
Þar sem bílapallar halda áfram að þróast í átt að rafvæðingu og kolefnishlutleysi, er búist við að AHSS verði áfram undirstöðuefni í framtíðar byggingarverkfræði iðnaðarins.
