5
16 mars 2017 SSAB World

Formning – hemligheten bakom stabilitet i höghållfasta stålapplikationer

Hur får du en plan plåt att bli en stötfångare, ett bilsäte, en kranarm eller en avancerad krocksäkerhetskomponent? Svaret är att den behöver böjas eller pressas till en specifik geometrisk form för att skapa de egenskaper man vill komma åt. Denna process kallas för formning.

Forming_car 

Även om stålet börjar som plan plåt kan det förändras till alla möjliga olika rundade eller ”formade” former. Det görs i flera steg som bland annat skärning, pressning och bearbetning.

Formning används i många olika industriella applikationer – från traktor- och trailerdelar till kranarmar och andra maskiner och komponenter. Inom applikationsområdena används för det mesta högpresterande ståltyper som erbjuder goda böjningsegenskaper, men som sällan används för avancerade, höghållfasta komponenter i till exempel fordonsindustrin.

Sedan krocksäkerhet blev första prioritet för biltillverkarna har ultrahöghållfasta stål blivit allt mer etablerat som materialval i komponenter som stötfångarförstärkningar, sidobalkar i bildörrar, ramar och mekanismer till säten, samt till chassikomponenter. Det är faktiskt till stor del på grund av det utbredda användandet av formade ultrahållfasta stål som OEM-företag klarar av att få fem stjärnor i krocktester. Materialet har också gjort att OEM-företagen kan minska komponentvikten med upp till 40 procent, sänka kostnaderna, öka effektiviteten i sin produktion och utveckla en uppsjö av innovativa lösningar som inte hade varit möjliga för bara några årtionden sen. 

Thomas Müller är Manager på SSAB Knowledge Center och expert på stålformning. Han förklarar att kvaliteten på stålet och dess formbarhet är bland de absolut viktigaste faktorerna för att säkerställa säkerheten för bilförare och passagerare.

– I en genomsnittlig bil finns det hundratals delar som har formats till geometriska former för att uppnå särskilda egenskaper. Chassikomponenter behöver till exempel mycket hårt stål med goda utmattningsegenskaper, medan krocksäkerhetskomponenter måste stå emot krocken, absorbera energi och deformeras på ett särskilt sätt vid en kollision, säger han.

En av de starkaste avancerade höghållfasta och ultrahöghållfasta stålen på marknaden är Docol från SSAB. Det är ett av de mest populära stålalternativen i transport- och fordonsindustrin tack vare sin överlägsna och jämna kvalitet och hårdhet. Dessutom erbjuder det utmärkt formbarhet – någonting som man inte tar för givet i branschen, förklarar Müller.

– Det är ett vanligt missförstånd att höghållfasta stål inte lämpar sig för formning på grund av de dåliga töjningsresultaten i dragprov. Det finns faktiskt pålitligare sätt att testa formbarheten hos höghållfasta stål, som visar att det är fullt möjligt att forma det till avancerade former, säger han, och tillägger att många OEM-företag fortfarande väljer mjukare ståltyper och därför inte får ta del av de konkurrensfördelar som höghållfasta stål erbjuder.

En annan stor fördel med Docol är, förutom den enastående styrkan, att det är ett materialval med extremt jämn kvalitet. 

– Docol går alltid igenom samma produktionslinje och erbjuder samma mekaniska egenskaper i rulle efter rulle, så kunderna behöver aldrig anpassa sina processer från en sats till en annan, säger Müller.

Fordonstillverkare använder Docol i komponenter som säten, sätesskenor, stötfångare och tröskelbalkar. Det blir också vanligare att använda Docol i chassikomponenter som länkarmar sedan SSAB lanserade sin nya kyllinje, där ståltyper som Docol 1000HE, 800HE och 800CP produceras. Sedan de produkterna lanserades under förra året har marknaden för chassikomponenter vuxit konstant för Docol och SSAB.

Thomas Müller förklarar att det finns tre olika formningsmetoder som kan användas på höghållfasta stål. Den första är kallformning, den vanligaste formningsprocessen på produktionslinjer i fordonsindustrin. Kallformning används till exempel för komponenter som dörrbalkar, säteskomponenter och krockboxar. Den andra är valsformning, som bland annat används för att forma stålet till stötfångare, tröskelbalkar och sätesspår. Den sista metoden, varmformning, är mindre vanlig och används för avancerade, formade slagtåliga komponenter.

Idag täcker kallformade stål från SSAB upp till 1700 Mpa i kallvalsade ståltyper och över 2200 Mpa i PHS.

– En del av vår strategi grundar sig i kontinuerliga förbättringar, och förutom detta stora steg i fordonsbranschen ser SSAB även fram mot tredje generationens AHSS-stål. För tio år sedan överskred inte den industriella användningen av materialen 800 till 1000 Mpa. Det har tagits stora steg för säkerheten sedan dess, säger Müller.

 

 

Forming

De flesta av SSABs produkter är formade genom antingen kall- eller valsformning. Ett företag som har stor erfarenhet av att utveckla produkter av Avancerade höghållfasta stål (AHSS) är Shape Corp i USA. De specialiserar sig på att konstruera, utveckla och tillverka krocksäkerhetskomponenter och andra applikationer för fordonsindustrin. 

Tom Johnson, Shapes Global Director för Product Engineering, förklarar att företaget har använt Docol från SSAB i energifördelningsapplikationer som dörrbalkar och stötdämpare i nästan tio år. På senare tid började de även använda Docol i några av sina konstruktionsapplikationer.

– AHSS-stålens utmärkta mekaniska egenskaper gör att vi kan konstruera former som fungerar för de krävande applikationerna. Det gör att vi kan skapa en produkt med hög kvalitet, hög styrka och låg vikt, säger han. 

Brian Oxley, Product Manager för Advanced Product Development på Shape, förklarar att Docol har ett antal egenskaper som gör det lämpligt för de toppmoderna produkter som Shape tar fram. Bland annat är stålet böjbart, vilket är avgörande för valsformning eftersom geometrin skapas genom böjning. Det är plant, vilket krävs för att garantera jämn kvalitet. Dessutom har det goda svetsegenskaper och reducerar vikten – två egenskaper som är viktiga för många fordonskomponenter.

– Anledningen till att formbarhet är så viktigt är att det gör det möjligt att använda materialets styrka till fullo. Ett material kan ha hur mycket styrka som helst, men om det inte är formbart kan det inte bli en komponent, säger Brian Oxley.

Om Docol
Docol är SSABs specialiserade ”fordonsstål” som utvecklats för att biltillverkare ska kunna bygga säkra och starka karosser, chassin, krockdetaljer och hjul. Alla Docol-typer har tagits fram för att uppfylla kraven från en kostnadseffektiv, automatiserad produktion i stora volymer av fordonsdelar med avancerade former. Stålet används ofta i kall- och valsformningsprocesser. Docol lämpar sig särskilt för kallformning – ett område där SSAB har omfattande expertis som de delar med kunderna för att de verkligen ska kunna dra nytta av de fördelar som avancerade höghållfasta stål ger.

Av: Isabelle Kliger

Den här artikeln har publicerats i tidningen SSAB World, nummer 2/2016.