Ang Ebolusyon at Kinabukasan ng Steel sa Sasakyan: Mula sa Sining ng sinaunang Tao Hanggang sa Modernong Engineering

Panimula: Ang Kahalagahan ng Bakal sa Industriya ng Kotse

Ginagamit ang bakal sa paggawa ng mga kotse ay isang pangunahing kaisipan para sa mga modernong tao. Gayunpaman, maraming kaalaman tungkol sa bakal na ginagamit sa kotse ay nananatiling nakatigil sa low-carbon steel. Bagama't parehong bakal, ang bakal na ginagamit sa mga sasakyan ngayon ay mas mahusay kaysa sa higit noong dekada pa ang nakalipas. Sa mga nakaraang taon, ang pananaliksik ukol sa bakal na ginagamit sa industriya ng kotse ay nagkaroon ng malaking progreso. Ngayon, ang mga bakal na platong ginagamit sa kotse ay mas manipis at mas manipis , at ang lakas at kakayahang lumaban sa kalawang ng bakal ay pinahusay napakarami. Upang counter harapin ang epekto ng mga bagong materyales, maraming kompanya ng bakal ang aktibong nakikipagtulungan sa sasakyan mga kumpanya upang makabuo ng maliit na timbang, mataas na lakas na asero na mAARI magtakbo laban sa haluang metal ng aluminyo, plastik, at carbon-fiber reinforced composites.

Halaman ng pagtatapon ng bakal at asero

1. Ang Hindi-Natukoy na Terminolohiya: "High-Strength Steel"

Sa modernong merkado ng kotse, maraming brand ang nagsasabi na gumagamit sila ng "high-strength steel," ngunit ang terminong ito ay walang pinagkasunduang pamantayan sa industriya. Habang umuunlad ang teknolohiya ng asero, dumadami rin ang mga threshold ng lakas na kaugnay ng label na ito. Katulad din ng sitwasyon sa mga modelo ng kotse na ipinapakilala bilang "Bagong", "Lahat-Bago", o "Next-Generation" na bersyon. Madalas iuri ng mga departamento ng marketing ang asero na may higit sa 300 MPa bilang "high-strength," kahit pa iba-iba ang lakas ng iba't ibang uri ng aserong sakop nito ng hanggang 100%.

Upang linawin ang paksa tungkol sa aserong pangkotse, dapat muna nating maunawaan ang kasaysayan ng pag-unlad nito.

Pag-unlad ng asero sa Tsina

Mula sa Tanso patungong Bakal: Imbento ng Tsino

Matagal nang kasaysayan ng asero na umaabot sa panahon ng Taglamig at Tag-primiwa at mga Digmaang Estado sa Tsina (ikalilimot 770-210 BCE). Noong panahong iyon, ang tanso ang nangingibabaw na metal subalit ito ay masyadong maliit para sa matibay na mga kagamitan o sandata. Mga sinaunang inhinyerong Tsino ang nagsimulang gumamit ng bloomery process upang makagawa ng malambot, hugis-parihabang bakal. Bagama't ang mga kagamitang yari sa bakal noon ay may limitadong bentahe kumpara sa tanso, ito ay naglagay ng pundasyon para sa mga susunod na pag-unlad sa metalurhiya.

Mga Pag-unlad noong Dinastiyang Han

Noong Dinastiyang Han (202 BCE-220 CE), ang mga pugon na pinapalakas ng bellow ay nagtaas ng temperatura sa pagtutunaw, at ang teknolohiya ng carburizing ay binuo upang kontrolin ang kahirapan. Ang "stir-casting process" ay nagbigay-daan sa mga metalurhiko na haluin ang tinunaw na asero sa mga converter at magdagdag ng mga elemento ng alloy. Kasabay ng mga teknik na pagbuklod at palakasin upang alisin ang mga dumi, ang mga pamamaraang ito ay lumikha ng de-kalidad na asero na pangunahing ginamit sa mga sandata. Ang mga nakuhang sandata sa mga libingan noong Han ay nagpapakita ng malawakang paggamit.

Kasanayan noong Dinastiyang Tang

Noong panahon ng Dinastiyang Tang (618–907 CE), ang mga panday ay nakakontrol na ng nilalaman ng carbon sa mga produktong bakal, na nagbubunga ng asero na may 0.5–0.6% carbon—na kilala ngayon bilang modernong kahulugan ng asero. Ang mga teknik tulad ng paggawa ng talim na sandwich ay binuo upang mapag-optimize ang parehong kahirapan at lakas.

pintuan - hawakang bakal

Ang mga sandatang bakal sa larawan ay mga yari sa bakal na espada na may jade na hawakan mula sa sinaunang Tsina. Ito ay nagpapakita na ang teknolohiya ng pagtatapon ay napabuti na noong panahong iyon. Malawakan ang paggamit ng mga sandatang bakal. May iba't ibang uri rin noon tulad ng mga kutsilyong bakal, ji, sibat, at arrow. Ganap na napalitan ng bakal ang tanso, at pumasok ang sangkatauhan sa Panahon ng Bakal.

mga kutsilyong asero na ginamit para sa Dinastiyang Tang y

Noong panahon ng Dinastiyang Tang sa Tsina, hindi nagbago ang teknika sa pagtatapon at pagpapanday malinaw . Gayunpaman, sa pamamagitan ng natipong karanasan, ang mga panday ay nakakontrol na ng nilalaman ng carbon sa mga produkto ng bakal. Ang nilalaman ng carbon ng representatibong mga kutsilyo noong Tang ay nasa pagitan ng humigit-kumulang 0.5% at 0.6%, na nasa saklaw ng asero.

Sa paggawa ng asero ngayon, ang pagkontrol sa nilalaman ng carbon ay nananatiling pangunahan. Ang pag-aayos nito batay sa inilaang gamit ay maaaring umangkop sa kasanhi at kahirapan ng asero. Upang makagawa ng mga talim na may parehong katangian, ang sinaunang tao ay nag imbento ng mga teknik tulad ng pagkakaplan at pagtatapon ng asero. Gayunpaman, lampas sa saklaw ng artikulong ito ang mga ito.

(Unang Rebolusyon sa Industriya )

Unang Rebolusyon sa Industriya

Unang Rebolusyon sa Industriya ilagay ang paglipat ng produksiyon ng bakal patungo sa industrialisasyon. Ang unang malaking hinihingi ng tao para sa asero ay dumating noong Panahon ng Rebolusyong Industriyal. Ang imbensiyon ng makina ng singaw ay nagpalaya sa sangkatauhan mula sa mabigat na pisikal na gawain at produksiyon na pinapagana ng hayop sa unang pagkakataon, at ang mga makina na pinapagana ng gasolina ay itinataas ang produktibidad ng tao sa isang mas mataas na antas.

Ang mga tekstil na gilingan ng Britain ay umaasa sa mga makina ng singaw at habihan na gawa sa asero

(makina ng Singaw sa Tren )

Ang mga makina ng singaw sa tren ay kabilang din sa mga mahuhusay na tagagamit ng asero, kasama ang mga kaakibat na riles ng tren. Sa british mga tekstil na gilingan, grupo ng mga kababaihan na nagpapatakbo ay hindi sa pamamagitan ng maingay na makinarya na bakal. Sa buong Europa, mga riles ng tren ang inilatag. Nagsimulang palitan ng mga makina ng tren na pinapatakbo ng singaw ang mga kariton na dinadaanan ng kabayo bilang pangunahing transportasyon alat. Mula noon, hindi na kayang mabuhay ng tao nang walang bakal, at laging tumataas ang demand.

(Unang linya ng pagpupulong ng Ford Motor noong Ikalawang Rebolusyon sa Industriya)

 Ang Ikalawang Rebolusyon sa Industriya ay nag-ugnay ng kotse at bakal  material .

(Xiaomi 's Bagong Inilabas na SUV: YU7)

Ngayon, ilang mataas na kinerhiyang kotse ay ginawa pa rin sa pamamagitan ng bakal. Noong Ikalawang Rebolusyon sa Industriya, nang lumitaw ang mga kotse, umangat nang isang bagong antas ang industriya ng bakal. Mula noon, malapit na ring nauugnay ang dalawang sektor. Kahit na ang modernong mga kotse ay hindi na kamukha ng "Mercedes-Benz No. 1", ginagamit pa rin nang malawakan ang bakal sa kanilang produksyon, kabilang ang ilang mga supercar.

Mga grado ng lakas ng bakal para sa sasakyan  

Paano Talaga Ginagamit ang Mataas na Lakas na Bakal sa Modernong Katawan ng Kotse

Sa mga modernong sasakyan, ang katawan ng kotse ay ginawa sa pamamagitan ng pagpuputol ng magkakasama ang mga plate ng asero na may iba't ibang lakas . Pumipili ang mga inhinyero ng angkop na grado ng asero batay sa antas ng presyon na inaasahan na matiis ng bawat bahagi ng istraktura. Sa mga mataas na lugar ng presyon—kung saan hindi posible ang paggamit ng mas makapal na asero— ultra-high-strength steel ay inilalapat. Ayon sa kasabihan, "Gamitin ang pinakamahusay na asero kung saan ito pinaka-kailangan. "

Mga Tsart ng Lakas ng Katawan ng Sasakyan: Ano ang Nakikita at Hindi Nakikita

Habang maraming mga tagagawa ng kotse ang nagsasabi na gumagamit sila ng mataas na lakas na bakal , kaunti lamang ang nagpapakita ng eksaktong mga materyales na ginamit. Ang ilang mga brand ay naglalabas ng mga diagram ng istraktura ng katawan ng sasakyan , ngunit karamihan sa mga chart na ito ay binibigyang-diin lamang ang pangkalahatang mga lugar kung saan ginagamit ang mas matibay na bakal, nang hindi tinutukoy ang tiyak na halaga ng tensile strength . Karaniwan pa ring higit na mapagbibilangan ang pagbabahagi ng ganitong teknikal na datos ng mga kilalang tatak na may malakas na kakayahan sa R&D.

Pag-unawa sa Terminolohiya

Sa Japan at South Korea, ang high-strength steel ay karaniwang tinutukoy bilang "high-tension steel." Ang lakas ng bakal ay karaniwang sinusukat sa MPa (megapascals) . Upang magkaroon ka ng ideya ng sukat: 1 MPa ay katumbas ng puwersa ng 10 kilograms (halos bigat ng dalawang pakwan) na inilapat sa isang ibabaw na may lawak na isang parisukat na sentimetro, nang hindi nagdudulot ng pagbabago sa materyales.

Strategic Application, Hindi Lahat ay Sakop

Sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga diagram ng istraktura ng katawan, malinaw na ang ultra-high-strength steel (hal., 1000 MPa o higit pa) ay ginagamit lamang sa mga tiyak na bahagi—tulad ng mga beam na pang-anti-collision at mga critical reinforcement zone . Ang karamihan sa istraktura ng katawan ay gawa pa rin sa bakal na may mababa o katamtaman ang lakas na mas madaling iporma at mas matipid sa gastos. Ang ganitong selektibong paggamit ay batay pareho sa pangangailangan sa pagganap at mga limitasyon sa produksyon .

Huwag Maging Panlito ang Mga Marketing Slogan

Kapag nakatagpo ka ng mga parirala tulad ng "Ang aming istraktura ng sasakyan ay gumagamit ng 1000 MPa-class high-strength steel," mahalaga na tama ang kanilang interpretasyon. Ito ay hindi nangangahulugan na ang buong katawan ay gawa sa ganap na advanced na materyales. Sa karamihan ng mga kaso, ang ilang lokal na bahagi lamang—tulad ng door impact beams —ang maaaring umabot sa lakas na iyon. Ang iba pang bahagi ng istraktura ng katawan ay karaniwang gumagamit ng pinaghalong mga materyales na idinisenyo upang magkaroon ng balanse sa pagitan ng kaligtasan, gastos, at kakayahang ma-produce.

 3, bagong materyales na bakal na angkop sa pamamalo (stamping)

Ang pamamalo (Stamping) ay ang pangunahing paraan sa paggawa ng katawan ng sasakyan.
Mga bahagi ng katawan na nananatili pa rin sa mold matapos ang proseso ng stamping forming

Ang pagtaas ng lakas ng materyales ay nagdudulot ng problema sa mahirap na proseso. Karamihan sa mga kotse para sa pasahero ay ginawa sa pamamagitan ng pamimilak, na gumagamit ng mga dies upang i-press ang mga materyales sa hugis—katulad ng paghubog ng Play-Doh. Ngayon, kasama ang mas mataas na lakas ng bakal na ginagamit sa sasakyan, mas mahigpit ang mga kinakailangan sa proseso ng pamimilak. Bukod pa rito, maraming bahagi na malalim ang pagguho, kaya madaling pumutok o lumikom ang materyales. Halimbawa, ang mga sulok ang pinaka-prone sa "mga bunganga" habang nasa pamimilak, kung saan karaniwang nangyayari ang pagputok at paglikom. Ito rin ay nagpapahiwatig na kapag pinipiga ang mga plate ng bakal, lagi nangyayaring pagbaba ng laki at pagkikiskis sa dies. Ang mga ito ay magdudulot ng depekto sa mga piyesa dahil sa panloob na di-pantay na puwersa o pinsala sa ibabaw.

(bakal na istraktura ng katawan ng sasakyan)

Distribusyon ng Pagmaliit ng Kapal ng Plate  

Upang maiwasan ang mga sitwasyong nabanggit sa itaas, kailangan ng mga manufacturer na pag-aralan ang deformation ng steel sheet habang nasa stamping stage upang maiwasan ang tearing. Gayunpaman, mayroon laging kontradiksyon na mas mataas ang strength ng steel sheet .Ang side panel ay ang pinakamalaking bahagi sa stamping ng buong sasakyan at isa ring ay ang pinakamahirap na bahagi para hubugin. Dahil dito, aaralin ng mga manufacturer ang internal stress ng steel sheet habang nasa stamping pa ito upang mawala ang naipong internal stress nang madadagdagan pa. Samantala, ang pag-aaral ng kapal ng malalaking stamping parts ay magpapakita kung aling mga parte ng steel sheet ang sobrang hinila at anong lalim ng stamping ang makagarantiya na hindi masisira ang steel sheet.

Ang bagong uri ng bakal ay maaaring maglutas sa problema ng pag-forming sa pamamagitan ng stamping at mahirap na proseso dahil sa mataas na lakas ng materyales. Upang lubos na malutasan ang problema ng stamping sa mataas na lakas ng bakal, isang bagong uri ng bakal ang ginagamit sa produksyon ng katawan ng kotse. Ang base ng bakal na ito ay ferrite na may mabuting kalambotan at kasanayan, kung saan naka-embed ang martensite na may mabuting tigkik. Mas madali itong ma-form habang nasa stamping, at ang nabuong materyales ay may sapat na lakas.

(Mga bahagi ng sheet metal ng A-pillar ng kotse )

Ilang mga structural component na may mataas na lakas na pinasinayaan ng init

Para sa mga posisyon tulad ng B-pillar na nangangailangan ng karagdagang pagsuporta, ginagamit ng ilang manufacturer ang proseso ng pagpapainit. Ang nabuong B-pillar ay dadaanan ng pagpainit at pagpapalamig upang gawing mas perpekto ang istruktura ng kristal sa loob ng bakal. Katulad ito ng proseso ng paghubog gamit ang luwad at pagkatapos ay painitin upang mapatibay sa paggawa ng porcelana. Karaniwan, ang mga bahaging ito na pinasinayaan ng init ay may kulay itim.

3.Katumpakan sa Kalawang ng Mga Bakal sa Sasakyan

(Mga ring ng bakal para sa pagmamanupaktura ng sasakyan )

Ginagamitan ang mga kotse ng mababang haluang metal na bakal sa pagmamanupaktura.

Sa kasalukuyan, ang bakal na ginagamit sa industriya ng kotse ay kabilang sa kategorya ng mababang haluang metal na bakal, na isang sangay ng bakal. Ang karamihan sa bakal na ito ay binubuo ng mga elemento ng iron, na may kaunting halaga lamang ng mga elemento ng alloy, tulad ng carbon, silicon, posporus, tanso, manganese, chromium, nikel, at iba pa. Ang nilalaman ng mga elemento ng alloy na ito ay hindi lalampas sa 2.5%.

Ang mga low-alloy na bakal ay may mahusay na kakayahang magproseso at lakas, kasabay ng mabuting paglaban sa korosyon. Ang karaniwang bakal na may mababang carbon ay bumubuo ng isang oksidasyong kayumanggi-rosas na layer sa natural na kapaligiran, na napakaluwag at kilala bilang kalawang. Sa kaibahan, ang mga low-alloy na bakal ay nagbubuo ng kayumanggisan, makapal na oxide layer na dumidikit nang mahigpit sa ibabaw ng bakal, kumikilos bilang harang upang pigilan ang karagdagang pagkakalawang ng panloob na bakal dahil sa panlabas na kapaligiran. Ang mekanismo laban sa kalawang ay katulad naman ng aluminoy at sink alloys, maliban na lamang na tumatagal ng ilang taon bago mabuo ng low-alloy na bakal ang matibay na protektibong layer ng kalawang, kung saan ang kulay ng layer ay dahan-dahang nagbabago mula sa maputi-pintos hanggang kayumanggi, samantalang ang aluminoy ay agad-agad na bumubuo ng protektibong layer.

Madalas gamitin nang buhay ang weathering steel sa mga fachada ng gusali

Ang weathering steel ay nagpapaunlad ng espesyal na epekto sa sining matapos mabuo ang isang layer ng kalawang, kaya naging materyales sa gusali na lubos na hinahangaan ng mga nangungunang disenyo.

Dahil sa katangiang ito, ang mababang haluang metal ay kilala rin bilang weathering steel (weather corrosion-resistant steel). Ang weathering steel ay karaniwang ginagamit sa paggawa ng mga sasakyan, barko, tulay, lalagyan, atbp., na may kanilang mga ibabaw na karaniwang binubuhusan ng pintura. Gayunpaman, sa palamuting pang-arkitektura, may kagustuhan sa paggamit ng weathering steel nang hindi tinakpan, dahil hindi ito nabubutas kapag iniwanang nakalantad. Bukod pa rito, ang kayumangging layer ng kalawang na nabuo nito ay lumilikha ng natatanging epekto sa sining, kaya ang mga welded weathering steel plate ay karaniwang pinipili para sa mga fasada ng mga espesyal na gusali.

Dahil sa pagpapabuti ng mga katangian ng asero, ang mga tagagawa ng kotse ay naging higit na mapagkakatiwalaan sa mga paggamot laban sa kalawang.

Tungkol naman sa mga sasakyan, maraming mga tagagawa ngayon ang gumagamit ng mas kaunting pangkatawanan na goma na pinapangalananan ng "chassis armor" sa karaniwang tawag. Ang chassis ng maraming bagong kotse ay direktang inilalantad ang mga bakal na sheet, na mayroon lamang orihinal na pinturang primer at kulay na tugma sa panlabas na bahagi. Ito ay nagpapahiwatig na ang mga sasakyan na ito ay dumaan lamang sa proseso ng electrophoretic priming at color painting noong sila'y ginawa. Ang likod lamang ng mga harapang gulong ang may manipis na patong ng malambot na goma, na nagpipigil sa graba na tinatamaan ng gulong mula sa pag-impluwensya sa steel ng chassis. Ang mga pagbabagong ito ay tila sumasalamin sa kumpiyansa ng mga tagagawa sa kanilang produkto laban sa kalawang.

(Chassis Armor )

Xiaomi SU7 chassis protection plate

Ang sopistikadong mga kompanya ay naglalagay ng plastic na proteksyon sa chassis.

Sa ilalim ng mga proteksyon na plato, mayroon pa ring mga steel sheet na nakaranas lamang ng simpleng paggamot. Ang ilang maseleksyon na manufacturer ay naglalagay ng plastic protection plates sa chassis. Ang mga plato na ito ay hindi lamang nakakaiwas sa impact ng bato sa steel ng chassis kundi nakakatulong din sa maayos na daloy ng hangin sa ilalim ng chassis. Sa ilalim ng mga plastic protection plates na ito, ang chassis steel ay mayroon lamang isang layer ng primer.

Hindi ginagamit nang walang direksyon ang automotive steel. Ang mga desisyon ng mga negosyante na bawasan ang gastos ay kadalasang nagsakripisyo ng malaking benepisyo para sa maliit na pagtitipid, at ang mga technician ay hindi makapag-ooverride sa boss.

Mayroong eksepsiyon sa lahat ng bagay, at ang mga eksepsiyon ay madalas mangyari sa China. Ilang taon na ang nakalipas, isang bagong domestic brand ay gumamit ng low-carbon steel sa paggawa ng sasakyan, na nagresulta sa pagkaluma ng chassis sa loob ng dalawang taon—and tulad ding mga kaso ay lumitaw muli sa ngayon. Minsan, ang mga desisyong biglaan ng mga lider ay talagang nakapagpapabahala. Kapag nakikialam ang mga negosyante sa teknikal na diskusyon, ang resulta ay palaging hindi maunawaan.

Ang Hinaharap ng Mga Bakal sa Industriya ng Kotse

Sa kasalukuyan, ang kapal ng mga bakal na sheet para sa kotse ay nabawasan na sa 0.6mm, na naniniwala ako ay nakarating na sa limitasyon ng kapal ng bakal. Kung mas manipis pa ang sheet ng bakal, kahit na mataas ang lakas nito, mawawala ang likas na istabilidad ng materyales. Ang mga bakal na sheet sa kotse ay kinakaharap ng lumalaking hamon mula sa mga bagong materyales. Ang atomic weight ng iron ay nagtatakda na hindi magbabago ang density nito, at ang pagpapagaan sa pamamagitan ng pagpapalusot ay tila umabot na sa bingit ng walang daan. Ang mga haluang metal ng aluminum ay unti-unti nang malawakang ginagamit sa mga high-end na sasakyan. Ang lahat-ng-aluminum na SUV, pati ang 5 Series at A6 na gumagamit ng aluminum sa mga harapang istruktura, ay pawang nagpapakita ng ganitong uso.