در حالی کهSS540یک فولاد سازه ای معتبر است، استفاده مستقیم از آن در تیرهای ضد برخورد اتومبیل مدرن-(مخصوصاً برای اتومبیل های سواری) محدود و به طور فزاینده ای غیر معمول است. این بیشتر در قابهای خودروهای سنگین-یا تجاری دیده میشود.
با این حال، تجزیه و تحلیل نقش نظری آن به درک انتخاب مواد برای قابلیت تصادف کمک می کند.
در اینجا آمده است که چگونه یک فولاد با ویژگیهای SS540 میتواند به عملکرد ضد برخورد- کمک کند و چرا مواد پیشرفتهتر تا حد زیادی جایگزین آن میشوند:
چگونه ویژگیهای SS540 میتوانند عملکرد ضد برخورد{1}}را افزایش دهند
تیرهای ضد برخورد (یا تیرهای ضربه گیر، جعبه های خردکننده) باید انرژی تصادف را از طریق تغییر شکل کنترل شده مدیریت کنند. خواص کلیدی مواد عبارتند از: استحکام تسلیم، استحکام کششی، ازدیاد طول (شکلپذیری)، و ضریب سخت شدن کرنش (n-مقدار).
جذب انرژی از طریق تغییر شکل پلاستیک:
مزایای SS540: دارای کشیدگی خوب (بیشتر یا مساوی 17-22٪) و تعادل مناسبی از تسلیم (~ 355 مگاپاسکال) و استحکام کششی (بیشتر یا برابر با 540 مگاپاسکال) است. این به پرتو اجازه می دهد تا قبل از شکستگی خمش و کمانش پلاستیکی قابل توجهی داشته باشد و انرژی جنبشی را در حین مچاله شدن جذب کند.
مکانیسم: در طی یک ضربه با سرعت کم-تا-پرتو به صورت پلاستیکی تغییر شکل میدهد و انرژی جنبشی خودرو را به انرژی تغییر شکل (گرما) تبدیل میکند. شکل پذیری آن از شکست شکننده جلوگیری می کند و امکان مچاله شدن تدریجی را فراهم می کند.
قدرت مقاومت در برابر نفوذ:
مزایای SS540: استحکام تسلیم آن یک مقاومت پایه در برابر سقوط ایجاد می کند و با فشار دادن مسیر بار به ریل های جانبی، به حفظ فضای بقای کابین مسافر در برخورد از جلو یا عقب کمک می کند.
مکانیسم: استحکام پرتو به توزیع نیروی ضربه در ناحیه وسیع تری از ساختار جلو/عقب خودرو کمک می کند.
محدودیتهای حیاتی SS540 برای تیرهای ضد برخورد خودروهای مدرن-
با وجود موارد فوق، SS540 به دلیل این معایب کلیدی، انتخاب بهینه برای اکثر وسایل نقلیه سواری مدرن نیست:
پنالتی وزن: نسبت قدرت به وزن آن نسبتاً کم است. برای دستیابی به استحکام مورد نیاز، قطعات باید ضخیمتر و سنگینتر باشند که تأثیر منفی بر راندمان سوخت و دینامیک خودرو داشته باشد. این دلیل اصلی کاهش آن است.
شکلپذیری محدود برای هندسههای پیچیده: تیرهای سپر مدرن دارای مقاطع متقاطع هیدروفرم یا غلتکی پیچیده (مثلاً B-شکل، کلاه-شکل) برای بهینهسازی سفتی و جذب انرژی هستند. شکلپذیری SS540 نسبت به فولادهای پیشرفته پیشرفته پیشرفته (AHSS) پایینتر است و شکلدهی به این پروفیلهای بهینهشده را بدون ترک خوردن یا برگشت فنری بیش از حد دشوار میکند.
عدم وجود تصادف پیشرفته-مدیریت فاز: وسایل نقلیه مدرن از استراتژی "فاز تصادف" با درجه های مختلف فولاد در مناطق مختلف استفاده می کنند:
ریل جلویی: فولادهای بسیار{0}}استحکام برای جلوگیری از نفوذ به کابین.
جعبههای خردکننده/تیرهای ضد برخورد{{0}: فولادهای با استحکام متوسط-، شکلپذیری بالا-برای جذب کنترلشده انرژی.
صفحه سپر: مواد-کم استحکام، شکل پذیری بالا-.
SS540 یک ماده "یک-خاصیتی" است که نمی توان به راحتی برای این استراتژی چند فازی تنظیم کرد.
عملکرد ضعیف در مقایسه با فولادهای پیشرفته:
در مقابل فولادهای دوفاز-(DP) یا دگرگونی-پلاستیسیته القایی (TRIP): این گریدهای AHSS ترکیبی برتر ارائه میدهند: استحکام بالاتر (500-1000+ عملکرد MPa) با ازدیاد طول و سخت شدن کرنش بسیار بالاتر. این بدان معنی است که آنها انرژی بیشتری را در واحد وزن جذب می کنند - استاندارد طلایی برای قابلیت تصادف سبک وزن.
در مقابل فولادهای مارتنزیتی: برای محافظت در برابر نفوذ بسیار-استحکام-در ستونها و ریلها استفاده میشود، جایی که SS540 نمیتواند رقابت کند.
زمینه مواد مدرن: چه چیزی جایگزین SS540 شده است؟
امروزه، پرتوهای ضد{0}}برخورد عمدتاً از موارد زیر ساخته میشوند:
فولادهای پیشرفته-استحکام بالا (AHSS): مانند DP450، DP600، یا HSLA 350/450. اینها تعادل قدرت / شکل پذیری / وزن بسیار بهتری را ارائه می دهند.
آلیاژهای آلومینیوم (سری 5000/6000): برای وسایل نقلیه ممتاز/لوکس که به دنبال حداکثر کاهش وزن هستند.
کامپوزیتهای فیبر کربن: در برنامههای کاربردی فوقالعاده-با عملکرد- یا خاص.
SS540 هنوز ممکن است در موارد زیر یافت شود:
شاسی کامیون های سنگین یا تقویت کننده سپر.
وسایل نقلیه تجاری کمهزینه که وزن آنها کمتر از هزینه مطلق مواد است.
حفاظ خودروهای صنعتی.
خلاصه: "افزایش" نسبی و قدیمی است
| اموال | مشارکت SS540 | AHSS مدرن (به عنوان مثال، DP600) برتری |
|---|---|---|
| جذب انرژی | از طریق شکل پذیری خوب است. | عالی از طریق ترکیبی از استحکام بالا و شکل پذیری بالا. به ازای هر کیلوگرم انرژی بیشتری جذب می کند. |
| مقاومت در برابر نفوذ | متوسط. | در همان وزن برتر، یا در وزن سبک تر برابر است. |
| کارایی وزن | بیچاره برای عملکردش سنگینه | مزیت اصلی. طراحی سبک وزن و ایمن را امکان پذیر می کند. |
| تولید | ساده، اما محدود به اشکال کمتر پیچیده. | سازگار با شکل دهی پیشرفته برای هندسه های بهینه. |
نتیجه گیری:
SS540 میتواند عملکرد مناسب و انعطافپذیر-بر اساس{2}}ضد برخورد را ارائه دهد و از لحاظ تاریخی برای این منظور استفاده میشده است. با این حال، عملکرد را با استانداردهای مدرن مهندسی خودرو "افزایش" نمی دهد. امروزه استفاده از آن نشاندهنده اولویت-هزینه کم مواد بر وزن خودرو، کارایی و ایمنی بهینه تصادف است. صنعت خودرو به سمت فولادهای پیشرفته با استحکام بالا (AHSS) و سایر مواد سبک وزن رفته است، که اساساً عملکرد را با ارائه جذب انرژی برتر در واحد جرم بهبود میبخشد و وسایل نقلیه ایمن، سبکتر و کارآمدتر را امکانپذیر میسازد.