Nuances d'acier automobile pour une conception légère
L'acier est fort, rigide, formable, largement disponible et rentable. Pour cette raison, il continue d'être le matériau de choix pour les systèmes de châssis dans les voitures de tourisme et les véhicules commerciaux légers. Les grades en acier à haute résistance micro-alliés conventionnels restent les plus couramment utilisés dans les applications de châssis. Cette famille de produits offre aux concepteurs un matériau rentable avec une résistance et une excellente durabilité. Cependant, il y a une pression croissante sur les concepteurs automobiles pour réduire le poids des voitures neuves afin de fournir de meilleures performances, y compris une meilleure économie de carburant. Cette orientation s'étend au châssis, mais la réduction du poids du châssis est difficile.
Le système est souvent positionné dans une zone fortement contrainte par l'emballage, ce qui signifie que le concepteur ne dispose que d'un espace très limité pour concevoir un assemblage optimisé (voir la figure « Contraintes de l'emballage dans le châssis »). La conception doit également répondre à des exigences de performance critiques liées à la durabilité et à la rigidité. Réduire le poids en remplaçant un panneau par un matériau plus fin et plus résistant ne fonctionnera pas nécessairement dans le système de châssis, car les performances en termes de rigidité seront affectées négativement. Les solutions matérielles peuvent aider les concepteurs à réaliser des conceptions de châssis plus légères. Des matériaux plus résistants augmentent la durabilité des composants ou les performances de sécurité et des matériaux plus ductiles permettent au concepteur de développer des composants de forme plus complexe qui s'adaptent aux espaces d'emballage plus petits. Un constructeur automobile a développé une gamme de nuances d'acier avancées à haute résistance qui répondent à ces deux besoins en combinant haute résistance et ductilité améliorée. Cet article décrit une étude de référence visant à évaluer l'utilisation optimale des nuances d'acier à haute résistance avancées du constructeur automobile pour réduire le poids du châssis sans aucun compromis sur les exigences d'emballage ou de performances.
Dans la plupart des cas, les niveaux d'acier utilisés par type d'acier, pour obtenir un cadre plus léger sont:
ASTM A572 et ASTM A588 pour HSLA Steel.
DP600, DP800 et TRIP800 pour l'acier AHSS.
AISI304 pour l'acier inoxydable
1040 et 1040 pour l'acier au carbone
Acier de Borron
Les ingénieurs automobiles du fabricant ont pu réaliser une économie de poids impressionnante de 20% pour les assemblages combinés du châssis avant et arrière. Dans le graphique en dessous de la taille de la "bulle" représente la masse combinée du châssis avant et arrière. La solution optimisée (bulle verte) a atteint toutes les cibles de rigidité, de résistance et de durabilité pour chacun des principaux cas de charge.
L'utilisation de la combinaison supérieure de résistance et de ductilité de la gamme d'aciers avancés de l'usine peut générer un potentiel d'allégement significatif. Les formes de composants qui étaient auparavant considérées comme trop difficiles à réaliser sont désormais possibles. Cela permet aux concepteurs d’intégrer des matériaux à haute résistance et durables dans leurs conceptions pour libérer pleinement le potentiel de l’acier. Cette suite de nuances d'acier avancées aidera nos clients à réduire leur TCO, en proposant un produit optimisé pour les défis de fabrication des composants de châssis.
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