Aceros Avanzados de Alta Resistencia en Aplicaciones del Automóvil. Kenneth Olsson, Business Development Automotive

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1 Aceros Avanzados de Alta Resistencia en Aplicaciones del Automóvil Kenneth Olsson, Business Development Automotive

2 Seminario de Docol AHSS* para Automóvil - Indice Tendencias Calidades de aceros AHSS Diseño ligero Conformabilidad y uniones Aplicaciones Resumen y conclusiones *AHSS: Aceros Avanzados de Alta Resistencia 2

3 Los nuevos diseños y materiales marcan la diferencia 3

4 Fuerzas motrices para la utilización de aceros DOCOL en la industria del automóvil Reducción de peso Incremento de la seguridad pasiva de una manera efectiva 4

5 Fuerzas motrices para la utilización de aceros DOCOL en la industria del automóvil 5

6 Tendencias de materiales para producción de vehículos a gran escala Aumento de la utilización de AHSS para reducción de peso y aumento de la absorción de energía AHSS en lugar de otros materiales ligeros más caros Aceros con soldabilidad mejorada Aumento del uso de perfilado con rodillos 6

7 Tendencias de materiales para producción de vehículos a gran escala La utilización de aceros avanzados de alta resistencia aumentará dramáticamente desde 68 kg/coche hoy a 204 kg/coche en 2020 Esto reducirá el peso de la carrocería hasta un 25% Si todas las carrocerías se fabricaran en AHSS, las emisiones globales de CO 2 se reducirían en 156 milliones/año Source: WorldAutoSteel 7

8 Tendencias de desarrollo en aceros de alta resistencia en vehículos actuales % en peso 8

9 AHSS en vehículos actuales Ejemplo Fiat 500 9

10 Materiales ligeros Coste para reducción de peso CFRP=plásticos reforzado con fibra de carbono Fuente: BMW 10

11 Barra de protección lateral en AHSS - Docol 1200 M versus Acero al boro estampado en caliente Reducción de costes con Docol 1200 M Mismo peso Mismas prestaciones de seguridad 11

12 Por qué conformación en frío de AHSS en vez de estampación en caliente con acero al boro? Se pueden alcanzar las mismas o mejores prestaciones de seguridad Potencial para reducir costes Posibilidad de protección frente a la corrosión mediante galvanizado por inmersión en caliente o por electrogalvanización Mejor soldabilidad debido a No hay cascarilla Carbono equivalente mucho más bajo 12

13 Línea de recocido en continuo Templado al agua > 1000 C/segundo 13

14 Comparación de Microestructura Docol 600 DP 30 % martensita Docol 500 LA 0 % martensita Docol 1000 DP 70 % martensita Docol 1400 M 100 % martensita 14

15 SSAB s AHSS sheet material Aceros microaleados Acero laminado en caliente Acero laminado en frío Acero galvanizado en caliente Acero galvanizado (con substrato de acero laminado en caliente) Aceros microaleados Docol 420 LA Dogal 420 LAD Dogal H 420 LAD Domex 460 MC Dogal 460 LAD Dogal H 460 LAD Domex 500 MC Docol 500 LA Dogal 500 LAD Dogal H 500 LAD Domex 550 MC Domex 600 MC Domex 650 MC Domex 700 MC Dogal H 550 LAD Dogal H 600 LAD Dogal H 650 LAD Dogal H 700 LAD 15

16 SSAB s AHSS sheet material Aceros laminados en caliente, complex phase y martensíticos Acero laminado en caliente Acero laminado en frío Acero galvanizado en caliente Acero galvanizado (con substrato de acero laminado en caliente) Aceros complex phase y martensíticos Domex 800 CP (1) Domex 1000 CP (1) Domex 1200 M (1) (1) Calidades en desarrollo 16

17 SSAB s AHSS sheet material Aceros de fase dual (DP) Acero laminado en caliente Acero laminado en frío Acero galvanizado en caliente Acero electrogalvanizado Aceros de Fase Dual Docol 500 DP Dogal 500 DP Docol 500 DL Docol 600 DP Dogal 600 DP Docol 600 DL Docol 800 DP Dogal 800 DP Docol 800 DL Dogal 800 DPX Docol 1000 DP Dogal 1000 DPX Docol 1000 DP ZE Docol 1180 DP (1) Docol 1180 DP ZE (1) (1) Calidades en desarrollo 17

18 SSAB s AHSS sheet material Aceros martensíticos Acero laminado en caliente Acero laminado en frío Acero galvanizado en caliente Acero electrogalvanizado Aceros martensíticos Docol 900 M Docol 900 M ZE Docol 1100 M Docol 1100 M ZE Docol 1200 M Docol 1200 M ZE Docol 1300 M Docol 1300 M ZE Docol 1400 M Docol 1400 M ZE (2) Docol 1500 M (2) Docol 1500 M ZE (1) (1) Calidades en desarrollo (2) Se pueden obtener bajo pedido 18

19 SSAB s AHSS sheet material Aceros para perfilado con rodillos Acero laminado en caliente Acero laminado en frío Acero galvanizado en caliente Acero electrogalvanizado Aceros para perfilado con rodillos Docol Roll 800 Dogal Roll 800 Docol Roll 1000 Dogal Roll 1000 Docol Roll 1000 ZE (1) (1) Calidades en desarrollo 19

20 SSAB s AHSS sheet material Aceros con soldabilidad mejorada Acero laminado en caliente Acero laminado en frío Acero galvanizado en caliente Acero electrogalvanizado Aceros con soldabilidad mejorada Docol 1000 LCE Docol 1000 LCE ZE 20

21 SSAB s AHSS sheet material Aceros al Boro para estampación en caliente Acero laminado en caliente Acero laminado en frío Acero galvanizado en caliente Acero electrogalvanizado Aceros al Boro para estampación en caliente Domex 22MnB5 Docol 1500 Bor 21

22 Aceros adaptados a los estándares Calidad SSAB Estándar Designación Docol 440 DP Toyota TSG 3100G SPC440 Docol 440 DP Honda HES C JSC440W Docol 590 DP Nissan M2032 SP Docol 590 DP Fiat FE600DP Docol 590 DP Toyota TSG 3100G SPC590DU Docol 590 DP Renault RNUR XE360B Docol 590 DP Suzuki SES N 3124a JSC590YN Docol 590 DP Honda HES C JSC590Y Docol 780 DP Toyota TSG 3100G SPC780DU Docol 780 DP Honda HES C JSC780Y Docol 780 DP Renault RNUR XE450B Docol 780 DP GMW 3399M-ST-S CR780T/420Y-DP Docol 980 DP Toyota TSG 3100G SPC980DU Docol 980 DP GMW 3399M-ST-S CR980T/650Y-DP Docol 980 DP GMW 3399M-ST-S CR980T/550Y-DP Docol 980 DP Fiat FE 1000DP 22

23 Qué son los Aceros Avanzados de Alta Resistencia? Acero martensítico Docol 1400 M 1200 Docol 800 DP Tensión [MPa] Acero Fase Dual DC04 Embutición profunda Aluminum 6063-T % 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% Deformación [%] 23

24 Potencial de reducción de peso Docol AHSS comparado con acero suave Calidad de Acero Reducción de peso (%) Docol 600 DP Docol 1000 DP Docol 1200 M Docol 1400 M

25 Absorción de energía Energía absorbida (kj) V=0 V=50km/h Acero suave Docol 600 DP Docol 800 DP Docol 1000 DP 25

26 Requisitos Globales de Seguridad 26

27 Calidad de acero y rendimiento Docol 800DP, 2.1 mm 27

28 Diseño y rendimiento 28

29 Absorción de energía en el ensayo de poste (29 km/h) Distribución de energía Talonera Suelo Tunel Marco lateral Puerta Montante B Asiento Techo Otros Energía cinética Tiempo [ms] 29

30 Embutición profunda DC DP 800 DP 1000 DP 1200 M 1400 M 30

31 Conformación por estirado DC DP 800 DP 1000 DP 1200 M 1400 M 31

32 Rebordeado DC DP 800 DP 1000 DP 1200 M 1400 M 32

33 Plegado 33

34 Conformabilidad y valor de alargamiento Utilizar el valor de alargamiento A80 como medida de conformabilidad? Después de deformación en 88mm 10% elongación 34

35 Curva FLD para Docol 1000 DP 0,3 FLC (deformación local A2 en %. 0,2 Deformación principal 0,1 A80 en % 0-0,2-0,1 0 0,1 0,2 0,3 Deformación secundaria 35

36 Ejemplo de aplicación Soporte de batería de SUV híbrido Docol 1200 M Alargamiento A80=5% (medio) Deformación local medida en la pieza =12% Conformado en frío! 36

37 Preguntas en un proyecto nuevo Romperá la pieza? Retorno elástico? Desgaste de utillaje? Barra de protección lateral en Docol 1400 M 37

38 38

39 Primer cálculo 39

40 Optimización del formato 40

41 Conformado OK! 41

42 Estirar más el material en la embutición R10 R3 42

43 Métodos para reducción del retorno elástico Rigidizadores 43

44 Soluciones de utillaje Guía de utillajes para AHSS 44

45 Perfilado con rodillos 45

46 Menos problemas con el retorno elástico 400 Mpa de diferencia entre el límite elástico del perfil superior e inferior, pero vitualmente ninguna diferencia en su forma 46

47 Se pueden obtener radios de plegado más pequeños con el perfilado Docol 1400 M 47

48 Docol Roll Tensión (MPa) Deformación (-) Docol 800 Roll Docol 800 DP Docol 1000 Roll Docol 1000 DP 48

49 Docol 1400 MZE Alternativa a aceros al Boro Electrogalvanizado Mejor capacidad para RSW (soldadura por puntos) comparado con aceros al Boro Hv3 Hardness Curve Docol 1400M ZE Vickers hardness Distance in mm 49

50 Composición del acero Tipo de Acero CE1 CE2 Docol 1400 MZE 0,28 0,27 Acero al Boro (Al+Si) 0,37 0,34 CE1=1.5C+P+3S (Tanaka) (max 0.23% Plug failure) CE2=C+Mn/20+Si/30+2P+4S (max 0.24% Plug failure) 50

51 Curva de soldadura creciente para Docol 1400 MZE, 1.5 mm 51

52 Barra de protección lateral soldada por puntos Docol 1000 DP ZE 52

53 Parachoques en Docol UHS soldado por MAG Docol 980 DP 53

54 Barra de puerta soldada por Laser Soldadura laser Docol 1200 M ZE (Cortesía of Dura Automotive) 54

55 Aplicaciones clave Parachoques Asientos Componentes estructurales del chasis Barras de protección lateral Chasis 55

56 Aplicaciones clave 56

57 Estampación en Frio y Estampación en Caliente 57

58 Componentes estructurales de carrocería Refuerzo de talonera producido por estampación Docol 900 MZE 58

59 Refuerzo de talonera Docol 1400 MZE Aplanado antes de electrogalvanizar Perfilado con rodillos Primera pieza de chasis en Docol 1400 MZE 59

60 Vehículos eléctricos e Híbridos Baterías pesadas Ahorro de peso en el diseño Misma securidad en Crash Tests AHSS en componentes de seguridad Ejemplo: 17% AHSS y 14% UHSS en Nissan Leaf Baterías caras y fràgiles Uso de AHSS protección de baterías

61 Protector de Baterías Docol 1200 M

62 Refuerzo Túnel Docol 1300 MZE Producido en Laminación por Rodillos 62

63 Refuerzo Túnel Docol 1300 MZE 63

64 Parachoques Refuerzo de parachoques Perfilado con rodillos y soldadura de cordón Docol 1300 M Tan ligero como el aluminio 64

65 Asientos Raíl de asiento Docol 800 DP Estampado o perfilado con rodillos Utilizado en 15 modelos de vehículos 65

66 Barra de protección lateral Docol 1200 MZE Producida por perfilado con rodillos y soldada por laser Soluciones de perfil doble y sencillo 66

67 Barras de protección lateral Docol 1400 MZE 30% más ligero que las soluciones estampadas en frío existentes 67

68 Barra de Torsión Domex 500 MC 68

69 Partes de chasis en AHSS Brazo de control Ligero Rendimiento estático Rendimiento dinámico Rendimiento de fatiga Domex 700 MC, 3 mm 69

70 Clientes actuales y usuarios finales 70

71 Resumen y conclusiones Incremento dramático en la utilización de AHSS durante los próximos 10 años Docol AHSS es más efectivo en costes que otros materiales ligeros Existe un claro potencial de reducción de costes utilizando Docol AHSS comparando con estampación en caliente de aceros al Boro en función de la aplicación. El perfilado con rodillos de aceros de fase dual y martensíticos abre nuevas posibilidades para reducir peso y aumentar la seguridad pasiva 71

72 Gracias! 72

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