EN
درجات الفولاذ في هيكل السيارة: كيف تُحسّن الفولاذات عالية القوة (AHSS) وفائقة القوة (UHSS) من السلامة أثناء التصادم والاقتصاد في استهلاك الوقود
فولاذ هيكل السيارة هو أساس تصميم المركبات، حيث يوازن بين القوة والوزن والتكلفة. على مر السنين، تطورت درجات الفولاذ المستخدمة في هياكل السيارات - من الفولاذ اللين الأساسي إلى خيارات الفولاذ عالية القوة المتقدمة. هناك لاعبان رئيسيان في تصميم السيارات الحديثة وهما: الفولاذ عالي القوة المتقدم (AHSS) والفولاذ عالي القوة الفائق (UHSS). هذه الدرجات تُحدث تحولًا في السيارات من خلال جعلها أكثر أمانًا في حالات التصادم وزيادة كفاءة استهلاك الوقود. دعونا نستعرض بشكل مفصل فولاذ هيكل السيارة الدرجات، مع التركيز على كيفية تقديم درجات AHSS وUHSS لهذه الفوائد.
1. فهم درجات فولاذ هيكل السيارة
يتوفر فولاذ هيكل السيارات بعدة درجات، ولكل درجة خصائصها الفريدة. الأنواع الرئيسية، من الأضعف إلى الأقوى، هي:
- الفولاذ الطري الفولاذ المعتدل: أكثر أنواع فولاذ هيكل السيارات أساسية، يتميز بقوة منخفضة (مقاومة الشد تتراوح بين 270 و350 ميغاباسكال) لكنه مرناً بشكل كبير. هو رخيص وسهل التشكيل، ويُستخدم في أجزاء غير حرجة مثل ألواح الهيكل أو أغطية الصندوق. ومع ذلك، فهو ثقيل ويوفر حماية محدودة في حالات التصادم.
- الفولاذ عالي القوة (HSS) أقوى من الفولاذ المعتدل (مقاومة الشد تتراوح بين 350 و600 ميغاباسكال) وأخف قليلاً. يُستخدم في الأجزاء التي تحتاج إلى متانة أكبر، مثل إطارات الأبواب أو ألواح الأرضية. يوفر الفولاذ HSS توازناً جيداً بين التكلفة والأداء، لكنه ليس قوياً بما يكفي ليُستخدم في المكونات الحرجة المتعلقة بالسلامة.
- الفولاذ عالي القوة المتقدم (AHSS) مجموعة من أنواع الفولاذ تتميز بقوة تتراوح بين 600 و1300 ميغاباسكال. ما يميز الفولاذ AHSS هو مزيجه بين القوة والمطيلية (القدرة على الانحناء دون الانكسار). تتيح هذه المرونة له امتصاص الطاقة أثناء التصادمات.
- الفولاذ عالي القوة فائق (UHSS) : فولاذ الهيكل الأوتوماتيكي الأقوى، بمقاومة شد تزيد عن 1300 ميجا باسكال. وهو صلب وخفيف الوزن، ومصمم لحماية مقصورة الركاب في حالات التصادم الشديدة.
تستخدم معظم السيارات اليوم مزيجًا من هذه الدرجات، لكن الفولاذ عالي الشد (AHSS) والفولاذ عالي الشد للغاية (UHSS) أصبحا يهيمنان — حيث يشكلان 60٪ أو أكثر من فولاذ هيكل السيارات الحديث في السيارات الجديدة.
2. كيف يعزز الفولاذ عالي الشد المتقدم (AHSS) سلامة التصادم
إن الفولاذ عالي الشد المتقدم (AHSS) يُعدّ ثورة في سلامة التصادم لأنه يجمع بين القوة والمرونة، مما يسمح له بامتصاص طاقة التأثير مع حماية منطقة الركاب.
- امتصاص الطاقة : أثناء التصادم، ينحني الفولاذ عالي الشد المتقدم (AHSS) ويتشوه (عملية تُعرف باسم 'التشوه البلاستيكي') لامتصاص الطاقة. على سبيل المثال، تُصنع المصدات الأمامية ومناطق التمدد (أجزاء السيارة المصممة لتتعرض للانهيار) غالبًا من الفولاذ عالي الشد المتقدم (AHSS). عندما تصيب السيارة جسمًا ما، تنكمش هذه المناطق، مما يقلل من قوة التأثير ويحد من القوة المؤثرة على الركاب.
- التشوه الخاضع للرقابة : على عكس الصلب اللين، الذي يمكن أن يتمزق أو ينكسر تحت الضغط، فإن الصلب عالي الشد (AHSS) يتعرض للتشوه بطريقة متوقعة. مما يضمن عمل مناطق التمدد كما هو مصمم، في حين تظل مقصورة الركاب (المصنوعة من درجات أقوى من الصلب عالي الشد AHSS) سليمة. وقد أظهرت الاختبارات أن السيارات التي تحتوي على الصلب عالي الشد (AHSS) في المناطق الرئيسية تقلل من خطر الإصابات بنسبة تتراوح بين 20 إلى 30% في حالات التصادم الأمامي.
- حماية من التصادم الجانبي : في التصادمات الجانبية، يكون المجال أصغر لامتصاص الطاقة، لذلك يجب أن تكون الألواح الجانبية والأعمدة B (الدعائم العمودية بين الأبواب الأمامية والخلفية) قوية. ويقاوم الصلب عالي الشد (AHSS) الانحناء في هذه المناطق، مما يمنع انطواء السيارة نحو الداخل. ووجدت دراسة أجرتها معهد التأمين للسلامة على الطرق السريعة (IIHS) أن استخدام الصلب عالي الشد (AHSS) في الهياكل الجانبية يقلل الإصابات الخطيرة بنسبة 45%.
إن الصلب عالي الشد (AHSS) لا يجعل السيارات أقوى فحسب، بل يجعلها أكثر ذكاءً في التعامل مع الحوادث.
3. UHSS: الدرع الواقي ضد التصادمات الشديدة
يأخذ الصلب فوق العالي الشد (UHSS) القوة إلى مستوى أعلى، حيث تصل مقاومته للشد إلى أكثر من 1,300 ميغاباسكال (وتصبح بعض الدرجات 2,000 ميغاباسكال). ويتم استخدامه في المناطق الحيوية التي تعتمد فيها حماية الركاب على الجمود.
- سلامة مقصورة الركاب : الإطار المحيط بالسائق والركاب (الأرضية والسقف والأعمدة) مصنوع من الفولاذ عالي الشد الفائق (UHSS) لمقاومة التدم crushing. وفي حالات التصادم الانقلابي، يمكن للسقف المعزز بـ UHSS تحمل وزنًا يعادل 5 إلى 6 مرات وزن السيارة، مما يمنع انهياره. ويعمل هذا على تقليل خطر إصابات الرأس والرقبة بنسبة 50% مقارنةً بالصلب العادي.
- المناطق ذات التأثير العالي : تستخدم أجزاء مثل الإطار الأمامي (الذي يحمل المحرك) أو قضبان الاصطدام الخلفية الفولاذ عالي الشد الفائق (UHSS) لتحمل التأثيرات الشديدة. في حالة التصادم بسرعة عالية، لا ينكسر أو ينثني الفولاذ عالي الشد الفائق بسهولة، مما يمنع دخول المكونات الثقيلة (مثل المحرك) إلى مقصورة الركاب.
- التوافق مع ميزات الأمان : يعمل الفولاذ عالي الشد الفائق (UHSS) مع الوسائد الهوائية وأحزمة الأمان. وبفضل الحفاظ على استقرار المقصورة، فإنه يضمن انتفاخ الوسائد الهوائية بشكل صحيح، وأن تحافظ أحزمة الأمان على تثبيت الركاب في أماكنهم، مما يزيد فعالية هذه أدوات الأمان إلى أقصى حد.
يعمل الفولاذ عالي الشد الفائق (UHSS) كـ "قفص أمان"، حيث يحوّل جسم السيارة إلى حاجز واقٍ أثناء أخطر الحوادث.
4. كيف يساهم الفولاذ عالي الشد (AHSS) والفولاذ عالي الشد الفائق (UHSS) في تحسين كفاءة استهلاك الوقود
يعتمد استهلاك الوقود (أو مدى المركبات الكهربائية) بشكل كبير على وزن المركبة. تستخدم السيارات الأخف وزناً طاقة أقل، وتساعد الفولاذ عالي/عالي جداً القوة (AHSS/UHSS) في تقليل الوزن دون التفريط في المتانة.
- تصميم خفيف الوزن يعد الفولاذ عالي/عالي جداً القوة (AHSS/UHSS) أقوى من الفولاذ اللين، لذا يمكن لمصنعي السيارات استخدام صفائح أرق (على سبيل المثال: 0.8 مم بدلاً من 1.2 مم) لتصنيع الأجزاء. ويؤدي ذلك إلى تقليل وزن السيارة الإجمالي بنسبة 10–15%. وتنخفض استهلاك الوقود بنسبة 5–7% مع تقليل الوزن بنسبة 10%، مما يوفر المالاء على السائقين عند ملء خزان الوقود. أما بالنسبة للمركبات الكهربائية، فإن نفس التخفيض في الوزن يزيد المدى بنسبة 8–10%.
- تقليل استخدام المواد بما أن الفولاذ عالي/عالي جداً القوة (AHSS/UHSS) يتمتع بمتانة أعلى، فإن الحاجة تقل إلى كمية المواد المستخدمة. على سبيل المثال، يستخدم غطاء محرك مصنوع من الفولاذ عالي القوة (AHSS) 30% أقل من الصلب مقارنة بغطاء محرك مصنوع من الفولاذ اللين مع الحفاظ على نفس المتانة. وهذا لا يقلل الوزن فحسب، بل يقلل أيضاً من تكاليف الإنتاج على المدى الطويل.
- الكفاءة في جميع ظروف القيادة تحتاج السيارات الأخف وزناً إلى طاقة أقل للتسارع والفرملة، مما يقلل من اهتراء المحركات والبطاريات. وعلى مدى عمر السيارة، يترجم هذا إلى تكاليف صيانة أقل وتأثير بيئي أقل.
من خلال تحقيق توازن بين القوة والوزن، تسمح الفولاذات عالية القوة (AHSS) والفولاذات ذات القوة العظمى (UHSS) لشركات صناعة السيارات ببناء سيارات تكون في الوقت نفسه فعالة وآمنة.
5. الأماكن التي تُستخدم فيها AHSS و UHSS في هياكل السيارات
تضع شركات صناعة السيارات هذه الفولاذات بشكل استراتيجي لتعظيم الفوائد:
- مواقع AHSS : مناطق التمدد (الأمامية والخلفية)، ألواح الأبواب، وقضبان السقف. إن مرونتها تجعلها مثالية لامتصاص الطاقة.
- مواقع UHSS : الأعمدة B، دعائم السقف، وجدار العزل (الفاصل بين المحرك ومقصورة الركاب). إن صلابتها تحمي منطقة الركاب.
- تصاميم متنوعة : تستخدم معظم السيارات منهجية "المواد المتعددة". على سبيل المثال، قد تكون لليموزين منظقة تمدد أمامية مصنوعة من AHSS، أعمدة B مصنوعة من UHSS، وفولاذ لين في الأجزاء غير الحيوية مثل الأقواس - لتحقيق توازن بين السلامة والتكلفة والوزن.
يُضمن هذا الاستخدام الموجّه أن يعمل كل جزء من هيكل السيارة بفعالية قصوى.
الأسئلة الشائعة
ما الفرق بين AHSS و UHSS؟
يوازن نظام AHSS (6001,300 MPa) القوة والمرونة ، ويمتص طاقة الانهيار. UHSS (1,300 + MPa) صلبة ، تحمي مقصورة الركاب في الصدمات الشديدة.
هل الـ (إيه إتش إس) أغلى من الصلب العادي؟
نعم، تكلفة نظام AHSS 10~20% أكثر مقدماً، لكن تصميمه الخفيف يوفّر المال على الوقود على مدى عمر السيارة. بالنسبة لمصنعي السيارات، فوائد السلامة تقلل أيضاً من تكاليف التأمين ومخاطر المسؤولية.
هل يمكن إصلاح نظام الأجهزة الهوائية (AHSS) أو نظام الأجهزة الهوائية (UHSS) بعد وقوع حادث؟
نعم، ولكن بحذر. يمكن أحياناً تصويب AHSS ، ولكن UHSS (الذي يصعب عند التسخين) قد يحتاج إلى استبدال. محلات الإصلاح تستخدم أدوات خاصة لتجنب إضعاف الصلب.
هل تستخدم المركبات الكهربائية (EVs) AHSS/UHSS أكثر من السيارات البنزينية؟
نعم، نعم السيارات الكهربائية لديها بطاريات ثقيلة، لذلك المساعدة AHSS خفيفة الوزن / UHSS تعويض الوزن. كما أنها تحتاج إلى حماية إضافية لبطاريات البطارية، وغالبا ما تستخدم نظام UHSS لحمايتها في حالات الانهيار.
هل سيارات المستقبل ستستخدم حديد أجسام السيارة الأقوى؟
نعم. يعمل الباحثون على تطوير فولاذ AHSS من الجيل الثالث بقوة أعلى ومرونة أفضل. ويمكن أن يجعل هذا السيارات أكثر أمانًا وخفّة، مما يحسّن الكفاءة بشكل أكبر.
Table of Contents
- 1. فهم درجات فولاذ هيكل السيارة
- 2. كيف يعزز الفولاذ عالي الشد المتقدم (AHSS) سلامة التصادم
- 3. UHSS: الدرع الواقي ضد التصادمات الشديدة
- 4. كيف يساهم الفولاذ عالي الشد (AHSS) والفولاذ عالي الشد الفائق (UHSS) في تحسين كفاءة استهلاك الوقود
- 5. الأماكن التي تُستخدم فيها AHSS و UHSS في هياكل السيارات
- الأسئلة الشائعة