Quali sono le specifiche comuni dell'acciaio esagonale per l'industria automobilistica?

Classi di acciaio inossidabile (304, 316, 17-4 PH): stabilità termica e resistenza alla corrosione per i sistemi powertrain

I sistemi di trasmissione sono soggetti a numerose e gravose sollecitazioni, tra cui esposizione a temperature estremamente elevate e basse, nonché a livelli molto elevati di calore e a potenti fluidi corrosivi. Pertanto, il tondo esagonale in acciaio inossidabile garantisce la massima durabilità in queste condizioni. Ad esempio, i componenti del sistema di alimentazione (grado 304) e le staffe di fissaggio del sistema di scarico (grado 316) resistono a condizioni caratterizzate da elevata umidità e presenza di sale stradale; i componenti del turbocompressore (acciaio indurito per precipitazione 17-4 PH) sopportano temperature di funzionamento superiori a 300 gradi Celsius senza deformarsi. Gli acciai inossidabili, sia allo stato ricevuto sia nei diversi gradi, subiscono danni significativamente inferiori dovuti alla corrosione galvanica rispetto agli acciai al carbonio standard; pertanto, i sensori a manicotto utilizzati in liquidi refrigeranti a bassa viscosità e in fluidi elettricamente conduttivi per veicoli richiederanno una sostituzione meno frequente rispetto ai sensori a manicotto realizzati in acciaio al carbonio standard. Questi risultati legati alla corrosione galvanica comportano un tasso di sostituzione notevolmente inferiore rispetto a quello degli acciai al carbonio standard.

Barre esagonali in acciaio al carbonio e legato (1018, 12L14, 4140): lavorabilità, resistenza a fatica ed economicità per la produzione di massa di viti e bulloni

Grazie ai suoi additivi specializzati a base di zolfo, il materiale di grado 12L14 agevola la lavorazione dei supporti per sensori ABS, riducendo il tempo necessario di circa il 40%. Per i bracci di sospensione, l'acciaio 4140 temprato e rinvenuto si distingue per la sua eccezionale capacità di resistere a sollecitazioni ripetute. Stiamo parlando di componenti in grado di sopportare oltre mezzo milione di cicli di carico prima di cedere. Oltre a questi, consideriamo le forme esagonali presenti nei traversi del cambio. Esse non sono inserite per motivi estetici: in effetti, la configurazione esagonale distribuisce lo sforzo di contatto in modo più uniforme rispetto a una configurazione circolare, determinando un miglioramento delle prestazioni del 25%. Ciò risulta particolarmente vantaggioso in quelle zone in cui i componenti sono in contatto continuo e scorrono l’uno contro l’altro, poiché attenua i fastidiosi fenomeni di usura da fretting, comuni in numerosi sistemi meccanici.

Specifiche del settore automobilistico per le dimensioni e le superfici degli acciai esagonali

Tolleranza AF (ISO 2768-mK / DIN 975 H9) per alberi e regolatori critici dal punto di vista della coppia

I componenti utilizzati nel cambio e nella regolazione delle valvole sono coinvolti nella trasmissione della coppia. Ed è proprio in questo contesto che la tolleranza tra facce opposte diventa critica. Secondo lo standard europeo (ISO 2768-mK e DIN 975 H9), ciò corrisponde a una tolleranza di ±0,05 mm per un componente di 25 mm. Ciò significa che uno strumento può essere utilizzato sul componente senza danneggiare la superficie del componente in corrispondenza del punto di contatto con lo strumento. Nel caso in cui le specifiche siano errate, possono verificarsi qualsiasi tipo di problema: i componenti possono slittare o creparsi (coppia applicata insufficiente o eccessiva). Esiste anche un impatto economico: secondo l’Istituto Ponemon, applicazioni errate della coppia costano ai produttori di equipaggiamento originale 740.000 dollari statunitensi all’anno in termini di richieste di garanzia. In positivo, si osserva un miglioramento progettuale nelle strutture a sei punte rispetto a quelle quadrate.

La longevità del gruppo motopropulsore è migliorata grazie alla riduzione dei punti di sollecitazione del 40%. Ciò risulta estremamente vantaggioso quando si guida quotidianamente su strade dissestate.

Ra ≤ 0,8 µm, requisiti di finitura superficiale e compromessi tra barre esagonali trafilate a freddo e barre esagonali brillantate per la filettatura e l'affidabilità dell'assemblaggio

Per i bracci della sospensione dei veicoli, le barre esagonali trafilate a freddo offrono un’alternativa ad alta resistenza, richiedendo in genere solo una leggera lucidatura prima della filettatura. In alternativa, le barre esagonali brillantate rappresentano la soluzione ideale per il fissaggio dei componenti nei sistemi EGR, poiché garantiscono immediata stabilità dei filetti e resistenza intrinseca alla corrosione. Si osservi che le barre esagonali brillantate comportano un aumento di costo pari a circa il 15%.

Considerazioni relative alla guida per le specifiche delle barre di acciaio esagonali

Affidabilità della trasmissione della coppia negli aggiustatori delle valvole del motore, negli alberi selettore del cambio e nelle parti di collegamento del telaio

Quando si tratta di componenti automobilistici importanti per la trasmissione della coppia, è difficile ignorare una sezione trasversale esagonale, poiché si tratta semplicemente della forma migliore per questo tipo di applicazione. Un profilo d'acciaio a forma di asta esagonale migliora l'ingranamento dello strumento di trasmissione della coppia e garantisce una maggiore precisione nella regolazione di componenti come le distribuzioni a valvole, con una tolleranza di circa mezzo grado. Inoltre, le sezioni esagonali in acciaio riducono il disallineamento degli elementi che entrano in contatto durante i cambi di marcia del cambio. Infine, secondo le specifiche SAE J429, le sezioni esagonali riducono del 30% il numero di punti di collegamento critici nel telaio quando sottoposti a coppie elevate. Di conseguenza, i componenti presentano una vita utile migliorata ed estesa grazie alle loro prestazioni potenziate nell'autocentraggio.

Cicli di carico dinamico e resistenza alle vibrazioni: come la geometria esagonale dell'acciaio migliora la rigidezza flessionale rispetto ai profilati tondi

Le barre esagonali trasmettono il momento torcente in modo più efficace. Inoltre, i profili con sezione trasversale esagonale offrono prestazioni migliori sotto carichi dinamici. Rispetto alle barre tonde (delle stesse dimensioni), le barre esagonali presentano una resistenza flessionale maggiore (circa il 18%) e costituiscono quindi una scelta migliore per componenti (ad esempio, componenti della sospensione di veicoli) che devono sopportare milioni di cicli di carico. Modelli informatici prevedono che l’impiego di barre esagonali nel gruppo motopropulsore di un veicolo riduca l’ampiezza delle vibrazioni distruttive del 40%. Inoltre, le superfici piane delle barre esagonali migliorano l’area di contatto in presenza di morsetti, impedendo contemporaneamente la rotazione della barra all’interno del morsetto. Ciò riduce in misura significativa la corrosione da usura (fretting corrosion) a cui sono soggetti i bocchelli convenzionali realizzati con barre tonde a causa di vibrazioni ed escursioni estreme.

Domande frequenti

Quali sono le classi 304 e 316 di acciaio inossidabile e perché vengono utilizzate nel settore automobilistico?

i gradi di acciaio inossidabile 304 e 316 sono utilizzati nelle applicazioni automobilistiche (in particolare nei sistemi del gruppo motopropulsore) grazie alla loro elevata resistenza alla corrosione, alla stabilità a temperature elevate e alla resistenza a una vasta gamma di sostanze chimiche.

Perché nell’industria automobilistica si utilizza acciaio esagonale invece di barre tonde?
L’acciaio esagonale offre una trasmissione superiore della coppia e una maggiore integrità strutturale. Presenta una migliore resistenza alla flessione. Ciò significa che è in grado di funzionare e resistere a sollecitazioni dinamiche più intense rispetto alle barre tonde.

Quali sono i vantaggi in termini di costo e resistenza derivanti dall’utilizzo dell’acciaio facilmente lavorabile 12L14?
l’acciaio facilmente lavorabile 12L14 è economicamente vantaggioso poiché riduce i tempi di lavorazione. Possiede inoltre una buona resistenza a fatica ed è quindi l’acciaio ideale per la produzione in grande volume di componenti automobilistici.