از فولاد معمولاً در ساخت شاسی و بدنه کامیون‌ها و اتومبیل‌ها استفاده می‌شود. دلیل استفاده از فولاد در بدنه خودرو ، مجموعه منحصر به فرد فولاد به عنوان یک ماده ساختاری است. فولاد عمدتا از آهن با مقدار کمی - بین 0.2 تا 1/2 درصد - کربن تشکیل شده است. فولاد بسیار سخت و محکم است. فولاد نسبت مقاومت به وزن بسیار بالایی دارد. همه این خواص آن را به عنوان ماده‌ای برای بدنه اتومبیل مناسب می‌کند. فولاد غالباً با مقادیر کمی منگنز، کروم، تنگستن و وانادیوم آلیاژ می‌شود تا باعث استحکام بیشتر آن شود.
انواع فولاد مورد استفاده در صنعت خودرو
محصولات فولاد نورد گرم و محصولات فولاد نورد سرد مهمترین ماده در صنعت خودرو طی دهه‌های گذشته بوده است. در حالی که نیازهای مهندسی خودرو را به طور فزاینده‌ای سختگیرانه برآورده می‌کند، محصولات فولادی گرم همچنین از نظر هزینه، عمر طولانی‌تر و تنوع در سطح مقاومت مقرون به صرفه هستند. محصول فولادی برای اصلاح مجدد نیز بسیار مناسب است.
طبق اعلام سازمان بین المللی تولیدکنندگان خودرو، 95.6 میلیون دستگاه خودرو در سال 2018 تولید شده است. هر ماشین به طور متوسط 900 کیلوگرم از فولاد گرم و سرد استفاده می‌کند. استفاده از محصولات فولادی در خودرو به شرح زیر است:
- 34% برای ساختار بدنه، پانل ها، درها و روکش صندوق عقب برای جلوگیری از شدت زیاد و جذب انرژی در هنگام برخورد پیشرانه.
- 23٪ شامل چدن برای بلوک موتور و فولاد کربنی ماشین کاری شده برای چرخ دنده‌های مقاوم در برابر سایش است.
- 12% در حالت تعلیق، از نوار فولادی نورد بالا.
- بقیه در چرخ ها، لاستیک ها، مخازن سوخت، سیستم فرمان و ترمز قرار دارد.
اگر به مطالعه درباره فولاد و انواع ان علاقمندید، مطالعه مقاله کلید فولاد به شما پیشنهاد می‌شود.
چرا از فولاد در بدنه خودرو استفاده می کنند؟
راحتی تولید:
از آنجا که فولاد چکش خوار است، می تواند به فرم های لازم برای ایجاد شاسی و پانل های بدنه اتومبیل تبدیل شود. فولاد می تواند در قالب ها ریخته و خنک شود و اشکال دیگری مانند بلوک موتور ایجاد کند. و اتصال فولاد با استفاده از تکنیک های جوشکاری به راحتی انجام می شود.
وزن کم فولاد در بدنه خودرو :
کاهش وزن یک معیار اصلی برای کاهش مصرف سوخت و گازهای گلخانه ای از بخش حمل و نقل در نظر گرفته شده است. تخمین زده شده است که به ازای هر 10٪ از وزن حذف شده از وزن کل خودرو، مصرف سوخت 7٪ و کاهش 5٪ انتشار گازهای گلخانه ای بهبود می یابد.
تمام تولیدکنندگان خودرو به همراه تامین کنندگان خود سرمایه گذاری قابل توجهی در تولید مواد سبک دارند. چالش عمده مرتبط با مواد سبک، هزینه بالای آنها است. اولویت فعالیت‌های کاهش هزینه ها از طریق تولید مواد جدید، تشکیل فن آوری ها و فرایندهای تولید در عین حفظ همان سختی است.
قیمت فولاد در ساخت بدنه خودرو :
قیمت فولاد نسبت به بسیاری دیگر از فلزات پایین است. اگرچه آلومینیوم سبک تر از فولاد است و نسبت استحکام به وزن مشابه دارد، اما به طور قابل توجهی گران تر است و بنابراین فقط در خودروهای سطح بالا استفاده می شود.
فولاد فراوان و ارزان است. این عوامل وقتی با ویژگی های مادی و قابلیت انعطاف پذیری آن ترکیب شود، آن را به گزینه ای ایده آل برای بدنه خودرو تبدیل می کند.
قابل پیش بینی بودن فولاد:
فولاد قابل پیش بینی است، هم تولیدکنندگان خودرو و هم متخصصان تعمیر خودرو با مشخصات فولاد مورد استفاده در وسایل نقلیه کاملاً آشنا هستند. آنها درک عمیقی از متالورژی آن، علم کار با فلزات دارند و قادر به پیش بینی دقیق واکنش فولاد تقریباً در همه اجزای خودرو هستند.
در نتیجه، هم تولید و هم ترمیم اجزای فولادی قابل پیش بینی‌تر است و این پیش بینی می‌تواند به معنی کاهش هزینه‌های کلی برای مصرف کنندگان باشد.
فولاد به راحتی تغییر شکل داده و بازیابی می‌شود:
در صورت آسیب دیدگی در اثر برخورد، فولاد به دلیل "حافظه" ذاتی‌اش می‌تواند به آسانی به شکل اصلی خود درآید. متخصصان تعمیر تصادف می‌توانند ساختار فیزیکی را بدون نیاز به استفاده از فن آوری‌های پیشرفته تر، بازیابی کنند. علاوه بر این، فولاد ماده ای است که به راحتی قابل جوشکاری است و می توان با تجهیزات و تکنیک های متداول جوشکاری، آن را برش داده و به آن متصل کرد.
خواص مکانیکی فولاد به آلیاژ به کارر فته در آن وابسته است. برای اطلاع درباره تاثیر عناصر آلیاژي بر خواص فولاد این مقاله به شما پیشنهاد می‌شود.در هنگام ساخت خودرو، فولاد به اتصالات خاصی نیاز ندارد:
"خوردگی گالوانیک" اصطلاحی است که برای توصیف اینکه چه اتفاقی می افتد وقتی دو فلز غیر مشابه با هم تماس می‌گیرند و الکترون‌ها از یکی به دیگری جریان می‌یابند، استفاده می‌شود. همین پدیده همان چیزی است که باعث می‌شود باتری کار کند.
با این حال، اگر خوردگی گالوانیک در وسیله نقلیه شما ایجاد شود، در نتیجه منجر به تجزیه تدریجی اجزا در هنگام حرکت الکترون می‌شود. اگر اجزای سازهای وسیله نقلیه منحصراً از فولاد ساخته شده باشد، تولیدکننده خودرو نیازی نیست نگران دور زدن خوردگی احتمالی با استفاده از اتصالات عایق بندی شده مخصوص باشد.
ایمنی و قابلیت تصادف با در نظر گرفتن نقش فولاد در بدنه خودرو :
دو مفهوم کلیدی ایمنی وجود دارد که باید در نظر بگیرید. قابلیت تصادف و مقاومت در برابر نفوذ. قابلیت اصطکاک به عنوان پتانسیل جذب انرژی از طریق حالت‌های کنترل شده و مکانیزم خرابی تعریف می‌شود که در هنگام جذب باعث تحلیل رفتن تدریجی پروفیل بار می‌شود در حالی که مقاومت در برابر نفوذ مربوط به جذب کل بدون اجازه ورود پرتابه یا ترکش است. فولاد به عنوان یکی از بهترین مواد جاذب انرژی در نظر گرفته می‌شود.
انرژی جذب بر اساس منطقه تحت انحنای فشار-کرنش محاسبه می‌شود. فولاد با مقاومت بالا به دلیل سرعت سخت شدن کار بیشتر و تنش جریان بالا، عملکرد بهتری را در هنگام سقوط فراهم می‌کند. این امر منجر به توزیع یکنواخت‌تری کرنش در مواد فولادی در هنگام سقوط خواهد شد.
برخی از جنبه‌های مهم در طراحی برای قابلیت تصادف بهتر در نظر گرفته شده اند شامل جنبه‌های هندسی و ابعادی، تغییر شکل مواد، رفتار خرابی پیشرونده از نظر سختی، عملکرد، سخت شدن کرنش، کشیدگی و فشار در هنگام شکستن خودرو.
ملاحظات بازیافت و پایان عمر فولاد در بدنه خودرو:
روندهای کلیدی در مورد توسعه وسایل نقلیه دوستدار محیط زیست با تمرکز بر صرفه جویی در منابع، کاهش انتشار CO2، افزایش بازده سوخت در طول عمر استفاده از خودرو و متعاقباً بهبود بازیافت و بازیابی مواد در پایان عمر خودرو وجود داشته است.
برای دستیابی به قابلیت بازیافت و قابلیت بازیافت بالاتر وسایل نقلیه در اواخر عمر آن، در حال حاضر مقرراتی در اتحادیه اروپا، ژاپن، کره جنوبی و غیره وجود دارد که هند نیز پیش نویس استانداردهای مشابه را ارائه داده است.
دستورالعمل پایان وسایل نقلیه (ELV) به منظور کاهش میزان زباله تولید شده از وسایل نقلیه هنگام اسقاط است. همچنین اهداف استفاده مجدد، بازیافت و بازیابی بالاتر را تعیین می‌کند و استفاده از مواد خطرناک را در هر دو وسیله نقلیه جدید و قطعات جایگزین خودرو محدود می‌کند.
فولاد با داشتن سطح بالایی از بازدهی در بازیافت، بیشترین بازیافت در جهان را داراست. پلیمرهای مخلوط با کامپوزیت‌ها چالش‌های اساسی برای بازیافت و بازیابی دارند. تلاش‌های قابل توجهی در زمینه تحقیق و توسعه اکنون بر روی تولید مواد با پتانسیل بیشتر بازیافت و استفاده مجدد یا توسعه روش های بازیافت و استفاده مجدد از مواد فعلی متمرکز شده است.
مقایسه آلومینیوم و فولاد در خودرو سازی
صنعت خودرو نقش تعیین کننده‌ای در اقتصاد کشورهای پیشرفته دارد. شکل دهی ورق فلز - به عنوان یکی از فرایندهای اصلی در ساخت اتومبیل - به همین ترتیب نقش مهمی دارد.
با توجه به روندهای اخیر در تولید خودرو، استفاده از اصول ساخت و سازهای سبک اولویت اصلی برای تأمین خواسته‌های مشتریان و افزایش الزامات قانونی است. برای برآوردن این انتظارات، استفاده از مواد با مقاومت بالا به عنوان یکی از امیدوار کننده ترین احتمالات در نظر گرفته می‌شود.
استفاده از مواد با مقاومت بالا - در کنار فولادهای با مقاومت بالا مانند DP1000، TRIP780 اخیراً آلیاژهای آلومینیوم، به عنوان مثال AA7021 یا AA7075 - برای بسیاری از الزامات پاسخ مثبت دارند:
افزایش استحکام منجر به استفاده از ورق های نازک‌تر همراه با کاهش جرم قابل توجه می‌شود، که منجر به مصرف کمتر با افزایش حفاظت از محیط می‌شود با این حال اغلب می‌تواند به کاهش شکل پذیری نیز منجر شود.
