Aplicação do Conceito Light Design em Veículos Comerciais com a utilização de Aços de Alta Resistência Micro Ligados ao Nióbio

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1 Aplicação do Conceito Light Design em Veículos Comerciais com a utilização de Aços de Alta Resistência Micro Ligados ao Nióbio ED JUAREZ MENDES TAISS ed.taiss@terra.com.br Engenheiro Metalurgista, Pós Graduação em Administração Financeira, MBA em Gestão Empresarial e Comercio Exterior e Negócios Internacionais, Consultor da CBMM. MBA em

2 Aços de Alta Resistência Mecanismos de Endurecimento Os principais mecanismos de endurecimento, proporcionando aumento da resistência mecânica, aplicados na produção de aços de alta resistência são: Endurecimento por solução sólida Endurecimento por precipitação Refino de grão Transformação de Fase Envelhecimento com deformação. Subestrutura de discordâncias O nióbio está presente na fabricação de aços de alta e ultra alta resistência promovendo além do aumento da resistência mecânica e melhoria micro estrutural (redução do tamanho de grão e homogeneidade) bem como Melhoria na tenacidade, conformação e soldagem

3 Aços de Alta Resistência Mecanismos de Endurecimento Microestrutura do aço C-Mn. Matriz Ferritica com regiões que contêm perlita. Tamanho de grão médio de 9,0 µm. Microestrutura de aço HSLA LE>700 MPa. Matriz ferritica com poucas regiões de perlita. Tamanho de grão médio de 3,0 µm. Microestrutura de Aços para Abrasãp com 450 HB. Carbonetos finos distribuidos na matriz de martensita fina e homogenea.

4 Efeito do Nióbio na Microestrutura de Aços AHSS - Dual Phase DP800 DP600 Ferrita Fácil propagação de trincas durante um esforço devido às ilhas de Martensita grosseira Martensita +Nb Estrutura refinada (Ilhas de Martensita fina) melhora a resistência a tenacidade, capacidade de dobramento e taxa de expansão de furo e flangeamento. Fonte: Niobium microalloying in dual phase steels with optimized mechanical properties - BAO 2010

5 Why Save Weight? 5

6 Worldwide Commitment 280 CO 2 equivalent g/km converted to NEDC test cycle 260 California Japan United States Canada Australia China Europe Source: FSV Phase 1 Report 6

7 Ciclo de Vida Total de Emissões 7

8 FSV Future Steel Vehicle Ciclo de Vida Total de Emissões 8

9 A utilização de Aços de Alta e Ultra Alta Resistência em Veículos L-IP TWIP Al 9

10 A utilização de Aços de Alta e Ultra Alta Resistência em Veículos Os esforços para o desenvolvimento de uma arquitetura em aço que proporcione redução de peso e de emissões, com melhoria da segurança veicular, têm continuado através de vários projetos ao redor do mundo, inclusive no Brasil. Esses projetos são motivados pelas novas legislações de segurança veicular e controle de emissões, bem como pela própria concorrência entre os fabricantes de automóveis, que passaram a exigir performances desafiadoras dos materiais a serem utilizados. Estes projetos, apesar de desenvolvidos para veículos leves, sua aplicabilidade é ampla e seus conceitos já vêm sendo empregados em veículos comerciais Apesar de defasado em relação aos automóveis de passeio a utilização de aços AHSS em veículos comerciais já apresenta sinais de crescimento. É observada a utilização de aços de alta resistência laminados a frio e galvanizados na cabine de caminhões, carrocerias de ônibus e de aços laminados a quente em semi-reboques - trailers, chassis e rodas seguindo a mesma tendência dos carros de passeio.

11 Outras tecnologias como Air Bags e Freios ABS promovem segurança, entretanto agregam peso e consequente maior energia para o deslocamento. Motores Euro 5 para caminhões ou o aproveitamento de energia da frenagem promovem redução de emissões, mas em contrapartida aumentam o peso e por consequência redução da carga útil e aumento do consumo. Dos materiais considerados Light Weigth Materials destacam-se os aços de alta resistência, que além de permitirem a redução de peso e consequente de redução de consumo e de emissões, promovem melhoria da segurança veicular e da rigidez estrutural refletindo na melhoria da dirigibilidade e durabilidade. Atualmente as Siderúrgicas com produção nacional ou de atuação no Brasil possuem total capacidade de atender a demanda de designs estruturais equivalentes aos atualmente desenvolvidos na Europa, Ásia ou USA. Potencial de Redução de Peso Ligth Weight Materials na Construção Automotiva

12 A utilização de Aços de Alta e Ultra Alta Resistência em Veículos Volkswagen UP! Brasil

13 A utilização de Aços de Alta e Ultra Alta Resistência em Veículos Astra Steel Intensive Use Concept

14 A utilização de Aços de Alta e Ultra Alta Resistência em Veículos BMW 7 Series Multi Materials Concept

15 A utilização de Aços de Alta e Ultra Alta Resistência em Veículos Em 2013, a CBMM decidiu atualizar toda sua frota de caminhões utilizando aços de alta resistencia na caçamba sobre chassis. Foram fabricados 12 caminhões com objetivo de aumentar a vida util, reduzir manutenções e aumentar a capacidade de transporte, impactando diretamente na produtividade da mina e na redução de custos. O Aços convencionais foram substituídos por Aços de Alta Resistência - HSLA com LE 700 MPa nos componentes estruturais e Aços de Alta Resistência a Abrasão de 400HB e 450HB no corpo da caçamba.

16 A utilização de Aços de Alta e Ultra Alta Resistência em Veículos Comerciais Chão (1): Aço Resistente a Abrasão 450 HB - Espessura 6 mm Laterais (2): Aços Resistentes a Abrasão 450 HB - Espessura 4 mm Partes Estruturais(1-6): HSLA Classe 700 Mpa Longarina Longitudinal HSLA Classe 700 MPa Espessura 8 mm Travessas Cross member - HSLA Classe 700 MPa 4.75 mm/9.5 mm Projeto Inovador: Redução de Espessura e de componentes. Completa Avaliação Estrutural.

17 Redução de Peso da Caçamba Kg Redução de Peso Total Kg. Modelo Euro 5 agregou 500 Kg. Redução de Viagens (carga extra 0,8 tonelada) Redução de Horas de Trabalho 650 Redução de Custos Totais de transporte 2,2% Redução de combustível /3,7% kg descarregado e 700 kg (carregado só com 800 kg). Pay Back 2 meses. A utilização de Aços de Alta e Ultra Alta Resistência em Veículos Comerciais Redução de Consumo de Combustível / Caminhão= 600 litros diesel/ano. 1 litro - diesel* = 2.61 kg - CO2 Redução de Emissão de CO2 (caminhão/ano) = 1.6 toneladas/ano. Redução de Emissão de CO2 - Aço - steel (1 t steel =1.5 t CO2) = 2.85 toneladas TOTAL de Redução de Emissões CO2 /ano(13 caminhões) = 60 toneladas/ano 60 tonrladas de CO2 = 17 carros/ano 20.00o Km/ano Fonte:

18 A utilização de Aços de Alta Resistencia em Equipamentos de Linha de Construção Redução de Peso - 15% Redução do Custo de Fabricação - 3.8% Redução do Tempo de Manutenção Aumento da Produtividade e da Vida Útil do Equipamento Aços Abrasão 500HB Aço Estrutural 700 MPa Aços Abrasão 450HB INOVAR RESPEITAR COMPETIR

19 A utilização de Aços de Alta e Ultra Alta Resistência em Veículos Comerciais HSLA 700MC (t- 3mm) DP 1000 (t - 2mm) Innovate, Respect, Compete

20 A utilização de Aços de Alta e Ultra Alta Resistência em Veículos Comerciais Projetos em Andamento Chassis de Carretas Graneleiras Aços HSS 700 MPa Basculante Double Box 100% aços HSS 700 MPa Rodas para Veículos Comerciais Aços HSLA 420 MPa Contêiner Oversea Aços HSS 700 MPa Innovate, Respect, Compete

21 Muito Obrigado pela Atenção INOVAR RESPEITAR COMPETIR