+7 (495) 797-10-44 
info@ai-media.ru
Сталь остаётся основным материалом в подвеске крупносерийных автомобилей, несмотря на совершенствование лёгких сплавов и композитов. Дело в том, что чёрный сплав тоже прогрессирует. ai исследует, как благодаря высокопрочным сталям шасси становится легче и надёжнее при сохранении производственных издержек на невысоком уровне.
Одному из ведущих конструкторов автомобилей недавно был задан вопрос: как изменится подвеска автомобилей в будущем? «Я не думаю, что в конструкции многое изменится, — был ответ. — Системы, которые мы сейчас используем, были в автомобилях ещё 30–40 лет назад. Конечно, они стали лучше, но принципиально не изменились. Что действительно меняется — так это материалы». Шасси для конструкторов всегда было проблемой. Его части должны быть прочными и в то же время подвижными.
Подвеска принимает на себя все удары от дорожного полотна и работает в агрессивной среде, что накладывает высокие требования по усталостным параметрам и химической стойкости. Поэтому конструкторы всегда предпочитали материалы с высоким соотношением прочности к массе. Сейчас, с распространением электромобилей, несущих в себе тяжёлые батареи, и с борьбой за снижение общей массы автомобиля, требования к этому соотношению только ужесточились. Специалисты склонны ассоциировать малый вес, прочность и легкость формования с такими материалами, как алюминий, лёгкие сплавы и углепластики, особенно если речь заходит о компонентах шасси.
Эти материалы действительно используются всё шире. Однако есть и обратный тренд: получить необходимые результаты более экономным путём можно с помощью применения передовых горячекатаных высокопрочных сталей. При внимательном рассмотрении оказывается, что у этого материала есть свои преимущества. Он сочетает хорошую пластичность и высокую жёсткость. Высокая прочность на разрыв и оптимизированная микроструктура обеспечивают хороший запас по сопротивлению усталостным деформациям.
Особенно это касается горячекатаных сталей. В автомобильном секторе сейчас доступны марки с прочностью на разрыв до 1200 МПа, или в 4 раза выше, чем у высокопрочных алюминиевых сплавов, при меньшей себестоимости конечного изделия. Главная причина, почему горячекатаная сталь предпочтительна в компонентах подвески — толщина листа. Холоднокатаная сталь в основном применяется для тонкого листа, горячекатаные применяются в диапазоне толщин 2–6 мм.
Например, в подвеске свежего поколения Opel Astra, европейского «Автомобиля 2016 года», некоторые элементы сделаны из высокопрочных сталей, в том числе торсионная балка и передний подрамник. Одним из крупнейших потребителей этого класса сплавов в ближайшие годы станет Nissan. Японский концерн недавно заявил, что начинает широко использовать стальной сплав, разработанный совместно сNippon Steel & Sumitomo Metal Corporation.
Материал имеет прочность на разрыв 980 МПа и ранее недостижимую пластичность, что позволяет формировать прочные детали более сложной формы. Автопроизводитель рассчитывает довести применяемость нового сплава до 25% от массы каждого автомобиля. Высокопрочные стали сейчас разрабатывают и осваивают даже автопроизводители развивающихся стран. Tata Steel, металлургическая компания в составе Tata Group, разработала автомобильную горячекатаную сталь XPF800, которая позволит сократить вес компонентов примерно на 15%. Отличительным свойством этой марки является высокая способность к раздаче, что открывает конструкторам возможность изменить геометрию деталей подвески, увеличив жёсткость при меньшей массе.
Третье поколение высокопрочных сталей
Человечество несколько тысяч лет использовало железо. Несколько сотен лет — сталь. Прогресс ускоряется: высокопрочные стали появились недавно, а разрабатываемые сейчас марки относят уже к третьему поколению. Эти модификации обеспечивают более высокий уровень мартенситного превращения остаточного аустенита (уменьшенное содержание термически неустойчивых вкраплений — прим. ред.). Ожидается, что по всем основным параметрам они будут лучше марок, применяемых сейчас в промышленности. Появится и новое полезное свойство — пригодность к холодному формованию, что выгодно предприятиям, оснащённым классическим, менее дорогим обрабатывающим оборудованием.
Заранее нельзя сказать наверняка, но у этих сталей есть потенциал, чтобы дать серьёзный толчок росту качества деталей подвески на вторичном рынке — где, как известно, большинство производителей относятся к малому и среднему бизнесу. Эти материалы пока находятся в ранних стадиях разработки, поэтому со временем могут обнаружиться дополнительные свойства — например, связанные с низкой концентрацией термически неустойчивых вкраплений. Это откроет новые возможности не только в части их применимости, но и в способах обработки. Металлурги работают над сплавами третьего поколения во взаимодействии с автопроизводителями, так что когда они выйдут на коммерческий рынок, это будут стандартизированные продукты, которые естественным образом расширят линейку автомобильных сталей. Эволюция стали далека от завершения. Металлурги говорят, что многие параметры ещё предстоит исследовать. Химические элементы могут быть использованы в качестве легирующих или модифицирующих добавок. В разном сочетании друг с другом они будут давать разные свойства, так что для работы инженеров открыто широчайшее поле. Сплавы, которые будут разработаны в будущие десятилетия, ещё удивят нас.
Если отбросить цену, то даже лучшие стальные сплавы проигрывают углекомпозитам по характеристикам массы, прочности и долговечности. Поэтому к люкс-карам чем дальше, тем меньше подходит эпитет «стальной конь». Даже производители пружин сдались. К примеру, Audi осваивает углепластиковые аналоги с 2014 года, начиная со спортивных версий своих серийных авто. Композитная пружина несколько короче стальной, у неё меньше витков и больше толщина. Углеволокно в ней уложено как нити в современных канатах: витой сердечник и двунаправленная оплетка под углом 45° к оси стержня. В массовом сегменте у композитов тоже есть будущее в составе металлопластиковых конструкций. Мы недавно писали, что Magna International готовит подобную подвеску для следующего поколения Ford Fusion (см. №3/2018).
