استخدام أنواع مختلفة من الأنابيب الفولاذية في صناعة السيارات

في صناعة السيارات الحديثة، تُستخدم الأنابيب الفولاذية، باعتبارها مادة أساسية لا غنى عنها في تصنيع السيارات، على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل هيكل السيارة والشاسيه ونظام ناقل الحركة. ومع طرح السيارات لمتطلبات أعلى وأعلى فيما يتعلق بخفة الوزن والقوة العالية ومقاومة التآكل للمواد، أصبح تطبيق تقنيات الأنابيب الفولاذية المختلفة أكثر نضجًا، وخاصة مع دعم تقنية الختم الساخن والطلاء، أصبح أداء الأنابيب الفولاذية في صناعة السيارات أكثر تميزًا.

1. تصنيف الأنابيب الفولاذية وتطبيقها في صناعة السيارات

تشمل الأنواع الشائعة من الأنابيب الفولاذية في عملية تصنيع السيارات بشكل أساسي الأنابيب الفولاذية غير الملحومة، والأنابيب الملحومة بالمقاومة الكهربائية (أنابيب الفولاذ ERW)، والأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ، والأنابيب الفولاذية عالية القوة والأنابيب الفولاذية المجلفنة. تلعب الأنواع المختلفة من الأنابيب الفولاذية أدوارها الخاصة في أجزاء مختلفة من السيارة.

أنابيب فولاذية غير ملحومة

أنابيب الفولاذ غير الملحومة هي المواد الرئيسية لتصنيع أكمام نصف المحور للسيارات وأنابيب عمود غلاف المحور المحرك. يتم استخدام أنبوب الإطار المعلق للمحور الخلفي للهيكل، وتشمل الأنابيب الفولاذية لتجميع المحور الأمامي للهيكل أكمام العمود وأكمام المحمل وأنابيب محمل دواسة الفرامل. تشمل الأنواع الرئيسية من الأنابيب الفولاذية غير الملحومة أنابيب كاتمات الصوت للسيارات، وأعمدة الدوران، وأنابيب الدفع، وأنابيب التبريد، وأنابيب العادم وأعمدة التحكم الخاصة بها، وأنابيب تخزين زيت ممتص الصدمات، وما إلى ذلك. تتمتع الأنابيب الفولاذية غير الملحومة بمقاومة ممتازة للضغط ومقاومة التعب، وعادة ما تستخدم في الأجزاء الرئيسية للسيارات مثل أعمدة القيادة وأعمدة التوجيه وأعمدة ناقل الحركة. تحتاج هذه الأجزاء إلى تحمل إجهاد ميكانيكي هائل واحتكاك أثناء الحركة، لذا فإن القوة العالية والمتانة للأنابيب الفولاذية غير الملحومة مهمة للغاية.

أنابيب ملحومة بالمقاومة الكهربائية (أنابيب فولاذية ERW)

أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ

يمكن تقسيم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في صناعة السيارات تقريبًا إلى خمس فئات: الفولاذ المقاوم للصدأ لأنظمة عادم السيارات، والفولاذ المقاوم للصدأ لخزانات وقود السيارات، والفولاذ المقاوم للصدأ لإطارات السيارات، وأجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ للسيارات والفولاذ المقاوم للصدأ لتزيين السيارات.

الفولاذ المقاوم للصدأ لخزانات وقود السيارات هو في الأساس عبارة عن صفائح من الفولاذ المقاوم للصدأ، والتي تتطلب أداء ختم ممتازًا وأداء لحام ومقاومة عالية للتآكل (مقاومة تآكل الوقود الداخلي ومقاومة التآكل الخارجي للبيئات القاسية). يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، مثل SUS304L، بشكل أكبر. الفولاذ المقاوم للصدأ لإطارات السيارات هو عبارة عن صفائح من الفولاذ المقاوم للصدأ عالية القوة للسيارات، مثل غلاف الجسم المتكامل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي، وعمر خدمته بشكل عام 15-20 عامًا.

أنابيب الفولاذ المجلفن

أنابيب الفولاذ المجلفن هي أنابيب فولاذية بطبقة من الزنك على السطح لتحسين مقاومتها للتآكل. غالبًا ما تستخدم في أجزاء مثل الهيكل وإطارات الجسم، والتي تتعرض للبيئة الخارجية وتتآكل بسهولة بسبب عوامل مثل المطر والتربة. يمكن للطبقة المجلفنة أن تطيل عمر خدمة هذه الأجزاء بشكل فعال. تتميز عملية الجلفنة بالغمس الساخن بمزايا الطلاء الموحد والالتصاق القوي وعمر الخدمة الطويل. تخضع مصفوفة الأنابيب الفولاذية المجلفنة بالغمس الساخن لتفاعلات فيزيائية وكيميائية معقدة مع محلول الطلاء المنصهر لتشكيل طبقة سبائك الزنك والحديد المقاومة للتآكل والمضغوطة. تتكامل طبقة السبائك مع طبقة الزنك النقية ومصفوفة الأنابيب الفولاذية، لذلك تتمتع بمقاومة قوية للتآكل.

أنابيب فولاذية عالية القوة

مع التطور المستمر لصناعة السيارات، أصبح تخفيف الوزن اتجاهًا مهمًا. تتمتع الأنابيب الفولاذية عالية القوة بقوة خضوع عالية ومرونة جيدة، مما يمكن أن يقلل من وزن السيارة مع الحفاظ على القوة. يستخدم هذا النوع من الأنابيب الفولاذية على نطاق واسع في الأجزاء الهيكلية المهمة مثل إطارات الهيكل وعوارض الأبواب المضادة للتصادم، مما يحسن بشكل فعال أداء سلامة التصادم للمركبات.

تتضمن محفظة الفولاذ في صناعة السيارات سلسلة من درجات الفولاذ عالية القوة. تركز الصناعة حاليًا على تحسين كفاءة الوقود والهياكل خفيفة الوزن وتقليل تكاليف المواد، لكن هذا يتطلب استخدام الفولاذ القابل للتشكيل عالي القوة. ولتحقيق القوة العالية المطلوبة، تم الاعتماد على الفولاذ متعدد المراحل منذ تسعينيات القرن العشرين.

2. التصلب بالضغط المباشر في فولاذ السيارات

لتحقيق الصلابة المطلوبة، يتم تسخين فولاذ PHS المدرفل على البارد عند درجات حرارة عالية وإخماده في قالب فولاذي. تُعرف هذه العملية بالختم الساخن أو التصلب بالضغط. تُستخدم عمومًا طريقتان مختلفتان للختم الساخن: التصلب المباشر وغير المباشر. يتم أولاً قطع الفراغات من لفائف فولاذية متوسطة القوة وعالية اللدونة. في العملية غير المباشرة، يتم تشكيل الفراغات بالضغط البارد قبل التسخين في فرن المعالجة الحرارية؛ في التصلب بالضغط المباشر، يتم حذف هذه الخطوة ويتم تسخين صفائح الفولاذ المختومة مباشرة. يتم تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة حوالي 900-950 درجة مئوية. عند هذه الدرجة العالية من الحرارة، تنخفض قوة فولاذ البورون إلى حوالي 200 ميجا باسكال ويتم تحقيق قابلية تشكيل ممتازة. يتم بعد ذلك نقل القطعة الفارغة أو المشكّلة مسبقًا إلى عملية تشكيل بالضغط، حيث يتم تشكيل الفولاذ من القطعة الفارغة (الختم الساخن المباشر) أو، في حالة الأجزاء المشكّلة مسبقًا بالطريقة غير المباشرة، يتم إجراء التشكيل النهائي في قالب تبريد ويتم الانتهاء من التبريد حتى تصل درجة الحرارة إلى حوالي 200 درجة مئوية. يحقق الجمع بين الختم الساخن والتبريد السريع قوة شد تبلغ 1500 ميجا باسكال. الخطوة الأخيرة: تنظيف وقطع الصفيحة أو الجزء الصلب المقوى. تغفل عملية التبريد المباشر مرحلة التشكيل المسبق وبالتالي فهي أكثر اقتصادا وأكثر كفاءة وأبسط وأسرع. كما أنها تعرض الفولاذ لمعدلات تشوه عالية في درجات الحرارة العالية، على الرغم من أن هذا يؤدي أيضًا إلى إجهادات أعلى في طلاء الفولاذ.

3. الطلاءات الواقية في صناعة السيارات: الطلاء المجلفن مقابل الطلاء المغطى بالألمنيوم

لحماية الفولاذ من الأكسدة والتآكل أثناء عملية التبريد عالية الحرارة، عادة ما يتم طلاء سطح فولاذ PHS بطبقة واقية. الطلاءات الواقية الأكثر شيوعًا هي الطلاءات المجلفنة والمطلية بالألمنيوم.

يتم تطبيق الطلاءات الواقية على سطح فولاذ PHS لتجنب تلف السطح والتآكل أثناء عملية التبريد. تحدث شقوق دقيقة في جميع الطلاءات، ولكن لا توفر جميع الطلاءات نفس المقاومة للأكسدة أثناء المعالجة اللاحقة والحماية من التآكل.

الطلاء الواقي الأكثر شيوعًا لفولاذ PHS هو سبيكة الألومنيوم (AlSi)، ويفضل تطبيقها بسمك 10 - 20 ميكرومتر، لتوفير الحماية من الحرارة والأكسدة. كطلاء قياسي ونوع من الطلاء المستخدم في صناعة السيارات، يتم استخدامه من قبل العديد من مصنعي الصلب الرائدين في السوق وموردي الصلب للسيارات. ومع ذلك، توفر جميع الطلاءات القائمة على الألومنيوم حاجزًا وقائيًا ضد التآكل فقط. إذا كان السطح متصدعًا - مخدوشًا أو تالفًا أو مخترقًا أو متصدعًا بسبب التآكل الإجهادي، حتى عند أصغر نقطة تمزق - يمكن أن يحدث الأكسدة تحت الجزء المتصدع من الطلاء ويمكن أن ينتشر التآكل.

4.الخلاصة

في تصنيع السيارات، يجب ألا تلبي مواد الأنابيب الفولاذية متطلبات الوزن الخفيف والقوة العالية فحسب، بل يجب أن تتعامل أيضًا مع عمليات التشكيل المعقدة ومقاومة التآكل. من خلال تطبيق تكنولوجيا الختم المباشر والطلاء الواقي، أظهرت أنواع مختلفة من الأنابيب الفولاذية أداءً ممتازًا في صناعة السيارات. سواء كانت أنابيب فولاذية بدون لحامات لمكونات ناقل الحركة الرئيسية أو أنابيب فولاذية عالية القوة لإطارات الهيكل، فإن التقدم في تكنولوجيا الأنابيب الفولاذية دفع صناعة السيارات إلى الابتكار المستمر في الأداء والسلامة وحماية البيئة.