Aplicación de diferentes tipos de tubos de acero en la industria automotriz

Fecha:2024-10-11Marcado:
En la industria automotriz moderna, los tubos de acero, como material básico indispensable en la fabricación de automóviles, se utilizan ampliamente en muchos campos, como la estructura de la carrocería, el chasis y el sistema de transmisión. A medida que los automóviles imponen requisitos cada vez más altos de ligereza, alta resistencia y resistencia a la corrosión de los materiales, la aplicación de diversas tecnologías de tubos de acero se ha vuelto cada vez más madura, especialmente con el apoyo de la tecnología de estampado en caliente y revestimiento, el rendimiento de los tubos de acero en la industria automotriz se ha vuelto cada vez más excelente.

1. Clasificación de los tubos de acero y su aplicación en la industria automotriz
Los tipos comunes de tubos de acero en el proceso de fabricación de automóviles incluyen principalmente tubos de acero sin costura, tubos soldados por resistencia eléctrica (tubos de acero ERW), tubos de acero inoxidable, tubos de acero de alta resistencia y tubos de acero galvanizado. Diferentes tipos de tubos de acero desempeñan sus respectivos papeles en diferentes partes del automóvil.

Tubos de acero sin costura
Los tubos de acero sin costura son los materiales principales para la fabricación de manguitos de semieje de automóviles y tubos de eje de caja de eje de transmisión. El tubo del bastidor en voladizo se utiliza para el eje trasero del chasis, y los tubos de acero para el conjunto del eje delantero del chasis incluyen manguitos de eje, manguitos de cojinete y tubos de cojinete de pedal de freno. Los tipos principales de tubos de acero sin costura incluyen tubos para silenciadores de automóviles, ejes giratorios, tubos de empuje, tubos de refrigeración, tubos de escape y sus ejes de control, tubos de almacenamiento de aceite de amortiguadores, etc. Los tubos de acero sin costura tienen una excelente resistencia a la presión y a la fatiga, y generalmente se utilizan en partes clave de los automóviles, como ejes de transmisión, ejes de dirección y ejes de transmisión. Estas piezas deben soportar una enorme tensión mecánica y fricción durante el movimiento, por lo que la alta resistencia y durabilidad de los tubos de acero sin costura son extremadamente importantes.

Tubos soldados por resistencia eléctrica (tubos de acero ERW)
Los tubos de acero ERW se utilizan ampliamente en sistemas de escape de automóviles, soportes de asientos y estructuras de chasis debido a su alta eficiencia de producción y buena precisión dimensional. Estas piezas tienen altos requisitos en cuanto al peso del material, y la ventaja de peso ligero de los tubos de acero ERW los convierte en una opción ideal. Los tubos soldados por resistencia eléctrica de carbono (ERW) ordinarios están compuestos principalmente de carbono, con una pequeña cantidad de manganeso, silicio, azufre y fósforo añadidos. Estos tubos tienen una excelente formabilidad y soldabilidad, y son muy adecuados para la forma de deformación en frío de los bastidores de carrocería de automóviles y los bastidores de carrocería trasera. Las aplicaciones más comunes de los tubos soldados por resistencia eléctrica de carbono ordinarios para automóviles son los enlaces de dirección, las columnas de dirección, los amortiguadores, los ejes de la hélice, los tirantes, los bastidores de carrocería, los bastidores de carrocería trasera y los tubos del eje.

Tubos de acero inoxidable
La aplicación del acero inoxidable en la industria automotriz se puede dividir aproximadamente en cinco categorías: acero inoxidable para sistemas de escape de automóviles, acero inoxidable para tanques de combustible de automóviles, acero inoxidable para bastidores de automóviles, piezas de acero inoxidable de automóviles y acero inoxidable para decoración de automóviles.

El acero inoxidable para tanques de combustible de automóviles es principalmente una placa de acero inoxidable, que requiere un excelente rendimiento de estampado, rendimiento de soldadura y alta resistencia a la corrosión (resistencia a la corrosión interna del combustible y resistencia a la corrosión externa en entornos hostiles). El acero inoxidable austenítico, como SUS304L, se utiliza más. El acero inoxidable para bastidores de automóviles es una placa de acero inoxidable de alta resistencia para automóviles, como la carrocería integral hecha de acero inoxidable ferrítico, y su vida útil es generalmente de 15 a 20 años.



Tubo de acero galvanizado
El tubo de acero galvanizado es un tubo de acero con una capa de zinc en la superficie para mejorar su resistencia a la corrosión. A menudo se utilizan en piezas como chasis y bastidores de carrocería, que están expuestos al entorno externo y se erosionan fácilmente por factores como la lluvia y el suelo. La capa galvanizada puede prolongar eficazmente la vida útil de estas piezas. La galvanización por inmersión en caliente tiene las ventajas de un recubrimiento uniforme, una fuerte adhesión y una larga vida útil. La matriz del tubo de acero galvanizado por inmersión en caliente sufre reacciones físicas y químicas complejas con la solución de recubrimiento fundido para formar una capa de aleación de zinc-hierro resistente a la corrosión y compacta. La capa de aleación está integrada con la capa de zinc puro y la matriz del tubo de acero, por lo que tiene una fuerte resistencia a la corrosión.

Tubería de acero de alta resistencia
Con el desarrollo continuo de la industria automotriz, el aligeramiento se ha convertido en una tendencia importante. Los tubos de acero de alta resistencia tienen un alto límite elástico y buena ductilidad, lo que puede reducir el peso del vehículo manteniendo la resistencia. Este tipo de tubo de acero se utiliza ampliamente en piezas estructurales importantes, como marcos de carrocería y vigas anticolisión de puertas, mejorando eficazmente el rendimiento de seguridad en caso de colisión de los vehículos.

La cartera de acero de la industria automotriz incluye una serie de grados de acero de alta resistencia. La industria actualmente se centra en mejorar la eficiencia del combustible, las estructuras livianas y la reducción de los costos de material, pero esto requiere el uso de acero conformable de ultra alta resistencia. Para lograr la alta resistencia requerida, se ha confiado en los aceros multifásicos desde la década de 1990.

2.Endurecimiento directo por prensado en aceros para automóviles
Para lograr la rigidez requerida, los aceros PHS laminados en frío se calientan a altas temperaturas y se enfrían en una matriz de acero. Este proceso se conoce como estampado en caliente o endurecimiento por prensado. Generalmente se utilizan dos métodos diferentes de estampado en caliente: temple directo e indirecto. Primero, las piezas en bruto se cortan a partir de bobinas de acero de resistencia media y alta ductilidad. En el proceso indirecto, las piezas en bruto se preforman mediante prensado en frío antes de calentarlas en un horno de tratamiento térmico; En el temple por estampación directa, se prescinde de este paso y las chapas de acero estampadas se calientan directamente. El acero se calienta a una temperatura de alrededor de 900-950 °C. A esta alta temperatura, la resistencia del acero al boro desciende a alrededor de 200 MPa y se consigue una excelente conformabilidad. A continuación, la pieza en bruto o preformada se transfiere a un proceso de estampación en prensa, donde se forma el acero a partir de la pieza en bruto (estampación en caliente directa) o, en el caso de piezas preformadas en el método indirecto, se realiza la conformación final en una matriz de enfriamiento y se completa el temple hasta que la temperatura alcanza unos 200 °C. La combinación de estampación en caliente y temple rápido consigue una resistencia a la tracción de 1500 MPa. El paso final: limpieza y corte de la chapa o pieza de acero endurecida. El proceso de temple directo omite la etapa de preformado y, por tanto, es más económico, más eficiente, más sencillo y más rápido. También expone al acero a altas tasas de deformación a altas temperaturas, aunque esto también conduce a tensiones correspondientemente mayores en el recubrimiento de acero.


3. Recubrimientos protectores en la industria automotriz: recubrimientos galvanizados vs. aluminizados
Para proteger el acero de la oxidación y corrosión durante el proceso de temple a alta temperatura, la superficie del acero PHS se recubre generalmente con un recubrimiento protector. Los recubrimientos protectores más comunes son los recubrimientos galvanizados y aluminizados.

Los recubrimientos protectores se aplican a la superficie del acero PHS para evitar daños superficiales y corrosión durante el proceso de temple. Se producirán microfisuras en todos los recubrimientos, pero no todos ofrecen la misma resistencia a la oxidación durante el procesamiento posterior y protección contra la corrosión.

El recubrimiento protector más común para el acero PHS es una aleación de aluminio (AlSi), preferiblemente aplicada con un espesor de 10 a 20 µm, para brindar protección contra el calor y la oxidación. Como recubrimiento estándar y el tipo de recubrimiento utilizado en la industria automotriz, lo utilizan muchos fabricantes de acero y proveedores de acero para automóviles líderes en el mercado. Sin embargo, todos los recubrimientos a base de aluminio solo brindan una barrera protectora contra la corrosión. Si la superficie está agrietada (rayada, dañada, penetrada o corroída bajo tensión), incluso en el punto de ruptura más pequeño, puede producirse oxidación debajo de la parte agrietada del revestimiento y la corrosión puede propagarse.
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4. Conclusión
En la fabricación de automóviles, los materiales de los tubos de acero no solo deben cumplir con los requisitos de peso ligero y alta resistencia, sino que también deben hacer frente a complejos procesos de conformado y anticorrosión. Mediante la aplicación de tecnología de endurecimiento por estampación directa y recubrimientos protectores, varios tipos de tubos de acero han demostrado un excelente rendimiento en la industria automotriz. Ya sean tubos de acero sin costura para componentes clave de transmisión o tubos de acero de alta resistencia para bastidores de carrocería, los avances en la tecnología de tubos de acero han impulsado la innovación continua de la industria automotriz en materia de rendimiento, seguridad y protección ambiental.