Fator de Desenvolvimento Contramedida Meio

Transcrição

1 Projeto e Desenvolvimento de Carrocerias de Automóveis com maior participação de Aços Avançados de Alta Resistência 1.a Geração Augusto César Lacerda de Oliveira, MSc. CTS Auto - ArcelorMittal l Brasil

2 1 Fatores de desenvolvimento da Indústria Automotiva Aumento da participação dos Aços Avançados (AHSSs) em carrocerias*: 1.1 Análise crítica dos principais fatores: Redução das emissões de CO Segurança veicular: Situação atual no Japão, USA, EU e Brasil. 2 Otimização do projeto da carroceria: Equilíbrio de projeto: Aumento da segurança + sustentabilidade. 2.2 Testes impostos às carrocerias: 3 Soluções em Aços Avançados (AHSSs) para partes estruturais em função da direção da carga: 4 Aços Avançados de Alta Resistência (AHSSs): Situação atual e perspectivas. 5 Considerações finais: Agradecimentos:

3 1 Fatores de desenvolvimento da Indústria Automotiva Aumento da participação p dos Aços Avançados (AHSSs) em carrocerias*: Fator de Desenvolvimento Contramedida Meio - Economia de combustível Fonte não renovável; - Requisitos ambientais Novas regulamentações (CO 2, NO X e SO X ); - Segurança veicular para passageiros (adultos e crianças) e pedestres. - Sustentabilidade para a produção de veículos em série; - Redução do fluxo de veículos em vias urbanas. - Redução o peso da carroceria; - Aumento da eficiência dos motores; - Desenvolvimento de novas tecnologias de motores (elétricos, hidrogênio e fontes renováveis); -Implementação rigorosa da Análise do Ciclo de Vida de novos veículos; - Aumento da resistência à corrosão; - Implementação de sistemas de transporte inteligentes; - Redução de espessura das partes; - Utilização de aços de elevada resistência mecânica; - Utilização de materiais de menor densidade com a manutenção do módulo de elástico (FeAl); - Utilização de blanks soldados; - Novos processos de conformação (e.g., Hot Stamping Steels). - Reciclagem; - Novos revestimentos metálicos e orgânicos; - Implementação de sistemas de transportes inteligentes e Smart Cars. Custo * - Não inclui fechamentos (portas, tampas, tetos e pára-lamas).

4 1.1 Análise crítica dos principais fatores: Redução das emissões de CO 2 Brasil França EUA [1] IEA STATISTICS 2008

5 1.2 Segurança veicular: Situação atual no Japão, USA, EU e Brasil. Brasil: 2009 Presidente Lula sancionou lei que determina que até 2014 todos os veículos novos deverão possuir airbags frontais para motorista e passageiro Lançamento do Latin NCAP. Programa de avaliação de novos carros Requisito de Crash no Brasil 1º Nível.? 2014 Requisito de Crash no Brasil 2º Nível.? [2] EURO NCAP

6 1.2 Segurança veicular: Situação atual no Japão, USA, EU e Brasil (continuação): Publicação da revista PRO TESTE Novembro / 2010 Como? [3] Revista PRO TESTE.

7 2 Otimização do projeto da carroceria: Equilíbrio de projeto: Aumento da segurança + sustentabilidade. - Redução de espessura; - Menor uso de reforços; - Geometria otimizada. - Uso de blanks soldados (gerenciamento de energia de crash); Peso Resistência - Maior uso de materiais de elevada resistência mecânica (AHSSs); - Aplicação estratégica na carroceria; - Projeto holístico da carroceria. - Absorção de energia; AE AI AE - Anti-Intrusão*. - Absorção de energia; - Para atingir todos os requisitos atuais (estima-se o uso de ~ 45 % de AHSS nas carrocerias). - Peças-chave: Pára-choque, longarinas, pilares A e B, túnel e reforços transversais, proteções laterais e outras. [4] ARSA CPD AM França Not published.

8 2 Otimização do projeto da carroceria (cont.): Testes impostos às carrocerias: Car model NCaP Frontal Impact Simulation into a Rigid Wall (FMVSS) - Absorção de energia; Car 40% offset Frontal simulation crash test into a rigid wall (FMVSS 208, IIHS, Euro-NCaP) - Absorção de energia; Intrusion of the car body during a side impact collision (FMVSS 214, IIHS, Euro-NCaP) - Anti-Intrusão*. Front Bumper Component Simulation Test (Insurance AZT requirements) - Anti-Intrusão e Absorção de energia;

9 3 Soluções em Aços Avançados (AHSSs) para partes estruturais em função da direção da carga: Alta absorção de energia (Impactos frontais) Rigidez no impacto (Impactos laterais e/ou frontais) [4] ARSA CPD AM França Not published.

10 3 Soluções em Aços Avançados (AHSSs) para partes estruturais em função da direção da carga (cont.): Alta absorção de energia (Impactos frontais) Rigidez no impacto (Impactos laterais e/ou frontais) (kn)140 Força média de Esmagamento Força limite de dobramento (kn) 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10, DX-54 HSLA320 DP600 TRIP600 TRIP700 TRIP800 DP800 DP1000 M800 M1000 0,00 DX54 HSLA320 DP600 TRIP600TRIP700 TRIP800 DP800 DP1000 M800 M1000HSS1500 Potencial rela ativo para a redução de peso [%] 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 33,1% 29,5% 28,3% 25,8% 25,4% 22,9% 19,2% 20,1% 12,3% 0,0% DX54 HSLA320 DP600 TRIP600 TRIP700 TRIP800 DP800 DP1000 M800 M1000 tivo para a redução de peso [%] Potencial relat 45,00% 40,00% 35,00% 30,00% 25,00% 20,00% 15,00% 10,00% 5,00% 0,00% 0,0% 14,2% 18,7% 18,9% 22,4% 24,9% 24,5% 28,7% 30,4% 35,1% 41,1% DX54 HSLA320 DP600 TRIP600TRIP700 TRIP800 DP800 DP1000 M800 M1000HSS1500 [4] ARSA CPD AM França Not published.

11 4 Aços Avançados de Alta Resistência (AHSSs): Situação atual e perspectivas. Conceito aços Avançados: Aços LR > ou = 450 MPa que possuem microestrutura complexa, composta de combinações de ferrita, bainita, martensita e austenita retida, podendo conter ou não precipitados de Nb, Ti e V. Excetuando-se os aços microligados. [5] USS Colorado School of Mines - USA

12 4 Aços Avançados de Alta Resistência (AHSSs): Situação atual e perspectivas (cont.). 2nd Generation X-IP 1st Generation Austenitic stainless steels; TWIP - Twinning Induced Plasticity (TWIP); L-IP - Lighter Weight Steels with Induced Plasticity. 3rd Generation : New (?) multiphase. [5] USS Colorado School of Mines - USA

13 4 Aços Avançados de Alta Resistência (AHSSs): Situação atual e perspectivas (cont.). 100 % GAMA 100 % Alfa TF difusionais Alfa + Gama retida D+AD = Bainite 100 % Alfa TF adifusional Decorrência natural do campo intercrítico. (alfa + gama) Têmpera e Partição (T&P) [5] USS Colorado School of Mines - USA

14 5 Considerações finais: - As pressões ambientais para a redução das emissões de CO 2 e a demanda da sociedade d pela melhoria da segurança veicular implicarão em mudanças nas carrocerias dos automóveis; - Pode-se dizer que tais mudanças no Brasil, mais provavelmente, ocorrerão gradualmente, traçando perfeito equilíbrio entre legislação vigente e o custo de produção dos veículos em série. - Quanto às emissões, a redução do peso da carroceria é uma alternativa atraente. Entretanto, como no mercado Europeu, novas tecnologias de motores começam a ocupar posição de destaque (motores elétricos, hidrogênio e combustíveis renováveis - Brasil). - O aumento da utilização de aços avançados nas carrocerias dos automóveis no Brasil, provavelmente, passará por, no mínimo, 2 estágios. No primeiro, a aplicação será pontual, onde peças estratégicas de menor resistência serão substituídas por aquelas de maior resistência. No segundo estágio, a aplicação será de maneira holística, onde claramente será verificada toda a potencialidade dos Aços Avançados na redução de peso e no aumento da segurança veicular.

15 Agradecimentos: - À Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração ABM pela organização e promoção deste importante evento da Siderurgia Nacional. -AoEng. José Carlos dos Santos, pelo convite de participação p nesta mesa redonda. - À ArcelorMittal, por permitir a apresentação deste trabalho.