Марки стального проката для кузовов автомобилей: как AHSS и UHSS улучшают безопасность при столкновениях и экономию топлива

Марки стального проката для кузовов автомобилей: как AHSS и UHSS улучшают безопасность при столкновениях и экономию топлива

1. Понимание марок стали для автомобильных кузовов

• Мягкая сталь : Самый базовый тип автомобильной стали, обладающий низкой прочностью (предел прочности при растяжении 270–350 МПа), но высокой гибкостью. Она дешевая и легко поддается формовке, используется в неответственных деталях, таких как панели кузова или крышки багажника. Однако она тяжелая и обеспечивает ограниченную защиту при столкновениях.
• Сталь повышенной прочности (HSS) : Прочнее мягкой стали (350–600 МПа) и немного легче. Используется в деталях, требующих большей долговечности, таких как дверные рамы или полы салона. HSS обеспечивает баланс между стоимостью и эксплуатационными характеристиками, но недостаточно прочна для критически важных компонентов безопасности.
• Сталь сверхвысокой прочности (AHSS) : Группа сталей с прочностью от 600 до 1300 МПа. Особенность AHSS заключается в сочетании прочности и пластичности (способности изгибаться без разрушения). Такая гибкость позволяет ей поглощать энергию при столкновениях.
• Сталь ультравысокой прочности (UHSS) : Самая прочная Автомобильная Сталь с пределом прочности более 1300 МПа. Она жесткая и легкая, разработана для защиты пассажирского салона при сильных столкновениях.

2. Как AHSS улучшает безопасность при столкновениях

• Поглощение энергии : Во время столкновения AHSS изгибается и деформируется (процесс называется «пластическая деформация»), чтобы поглотить энергию. Например, передний бампер и зоны деформации (части автомобиля, предназначенные для смятия) часто изготавливаются из AHSS. При ударе автомобиля об объект эти зоны сминаются, замедляя удар и уменьшая силу воздействия на пассажиров.
• Управляемая деформация : В отличие от мягкой стали, которая может рваться или ломаться под нагрузкой, AHSS деформируется предсказуемым образом. Это гарантирует, что зоны деформации будут работать так, как задумано, в то время как пассажирский салон (изготовленный из более прочных марок AHSS) остается неповрежденным. Испытания показывают, что автомобили с AHSS в ключевых зонах снижают риск травм на 20–30% при лобовых столкновениях.
• Защита при боковых ударах : При боковых столкновениях остается меньше места для поглощения энергии, поэтому панели дверей и стойки B (вертикальные опоры между передними и задними дверьми) должны быть прочными. AHSS в этих местах сопротивляется изгибу, предотвращая схлопывание автомобиля внутрь. Исследование, проведенное Институтом страхования безопасности дорожного движения (IIHS), показало, что применение AHSS в боковых конструкциях снижает серьезные травмы на 45%.

3. UHSS: Защита при тяжелых столкновениях

• Целостность пассажирского салона : Каркас вокруг водителя и пассажиров (пол, крыша и стойки) изготовлен из сверхвысокопрочной стали (UHSS), чтобы противостоять сжатию. При опрокидывании автомобиля крыша, усиленная UHSS, может выдержать нагрузку в 5–6 раз превышающую вес машины, предотвращая её обрушение. Это снижает риск травм головы и шеи на 50% по сравнению со сталью обыкновенной прочности.
• Зоны с высоким уровнем ударных нагрузок : Детали, такие как передняя подрамник (который удерживает двигатель) или задние ударные балки, изготовлены из UHSS для выдерживания сильных ударов. При столкновении на высокой скорости сверхвысокопрочная сталь не сгибается и не ломается, предотвращая смещение тяжелых компонентов (например, двигателя) в салон.
• Совместимость с системами безопасности : UHSS взаимодействует с подушками безопасности и ремнями. Благодаря стабильности салона обеспечивается правильное срабатывание подушек безопасности и надежное удержание пассажиров ремнями — что максимизирует эффективность этих средств безопасности.

4. Как AHSS и UHSS повышают топливную эффективность

• Легковесный дизайн aHSS и UHSS прочнее, чем низкоуглеродистая сталь, поэтому производители могут использовать более тонкие листы (например, 0,8 мм вместо 1,2 мм) для изготовления деталей. Это снижает общую массу автомобиля на 10–15%. Снижение массы на 10% улучшает экономию топлива на 5–7%, что позволяет водителям экономить деньги на заправке. Для электромобилей такое же уменьшение массы увеличивает запас хода на 8–10%.
• Снижение расхода материалов поскольку AHSS и UHSS обладают большей прочностью, требуется меньше материалов. Например, капот, изготовленный из AHSS, использует на 30% меньше стали, чем капот из низкоуглеродистой стали, но при этом сохраняет такую же прочность. Это не только уменьшает массу, но и снижает затраты на производство в долгосрочной перспективе.
• Эффективность в любых условиях движения более легкие автомобили требуют меньше энергии для разгона и торможения, что уменьшает износ двигателей и аккумуляторов. За весь срок службы автомобиля это приводит к снижению затрат на техническое обслуживание и уменьшению воздействия на окружающую среду.

5. Где применяются AHSS и UHSS в кузовах автомобилей

• Области применения AHSS : Зоны деформации (передняя и задняя части), дверные панели и боковые стойки крыши. Благодаря своей гибкости, AHSS идеально подходит для поглощения энергии.
• Области применения UHSS : Средние стойки (B-pillars), опоры крыши и перегородка между двигателем и салоном. Благодаря своей жёсткости, UHSS защищает пассажирский отсек.
• Смешанные дизайны : В большинстве автомобилей используется «много-материаловая» конструкция. Например, у седана может быть передняя зона деформации из AHSS, средние стойки (B-pillars) из UHSS и обычная сталь для не критичных деталей, таких как крылья, что обеспечивает баланс безопасности, стоимости и веса.

Часто задаваемые вопросы

В чём разница между AHSS и UHSS?

Дороже ли AHSS по сравнению с обычной сталью?

Можно ли отремонтировать AHSS или UHSS после столкновения?

Используют ли электромобили (EV) больше AHSS/UHSS, чем автомобили с бензиновым двигателем?

Будут ли будущие автомобили использовать еще более прочную сталь для кузова?