L'acier, un potentiel immédiat, à exploiter pour l'allègement - Arnaud LENS - Advanced Engineering - Global R&D - ECAM EPMI, 1 décembre 2016 ...
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L'acier, un potentiel immédiat, à exploiter pour l'allègement Arnaud LENS – Advanced Engineering – Global R&D ECAM EPMI, 1 décembre 2016, Cergy
L’allègement: un grand défi pour les
constructeurs automobiles
• Les leviers de la réduction des émissions de C02:
(95gC02/km en 2021, Europe)
Il est indispensable d’actionner
l’ensemble des leviers:
Véhicule: Masse,
Aérodynamique, Résistance au
roulement, consommateurs
auxiliaires
Groupe motopropulseur:
amélioration du rendement
Récupération d’énergie
(cinétique + thermique)
L. David, Maitre Expert Matériaux PSA Groupe, JMFE, 25 Novembre 2014,
http://docplayer.fr/12186356-Table-ronde-perspectives-et-evolutions-techniques-et-industrielles.html
Objectif = réduction de masse à un coût raisonnable
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Potentiel d’allègement avec les
solutions aciers actuelles
› Solutions ArcelorMittal génériques sur la caisse en blanc et les pièces de châssis:
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
S-in motion® S-in motion® S-in motion® S-in motion® S-in motion® S-in motion® S-in motion® S-in motion® S-in motion®
ICE C-Segment Electric Light Plug-in Pick-up Truck Mid-size Mid-size D-Segment
Upgraded in 2015 C-Segment Commercial Hybrid Trucks Cabs Sedan SUV EU market
C-Segment NA market
-70kg (-18%) vs -60kg (-15%) vs -45kg (-20%) -50 kg (-16%) -174 kg (-23%) vs -54 kg (-17%) vs -86 kg (-23%) vs -102 kg (-20%) -87 kg (-23%) vs
current internal current ICE About 140 parts vs current PHEV current pick-up current cab current Mid-size vs current SUV BIW and
combustion engine baseline upgraded baseline truck baseline baseline Sedan baseline baseline closures current
(ICE) baseline baseline
Twist beam Suspension Control arms Front subframes Pick-up frame NA rear subframe
Up to 17% of mass- -4 kg (-18%) using flat Mono & Double shell Up to 15% of mass- -55 kg (-23%) vs -5.9 kg (-20%) vs
savings for and long products concepts: 10 to 23% of savings on C-segment current Pick-up current D-segment
C-segment vehicles potential weight- vehicles frame baseline baseline
savings
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Exemple: S-in motion®
Référence (berline représentative du marché nord Américain)
Component Total Mass
2% 4% 5%
32% 2% Vehicle weight 1478.2 kg
BIW + CMS 324.4 kg
42% Front doors 16.5 kg (x2)
30% Rear doors 13.9 kg (x2)
AHSS
25% Total 385.2 kg
Solutions aciers existantes Component Total Mass Weight savings
Vehicle weight 1391.8 kg 6%
0 0 33%
29% BIW + CMS 248.2 kg 24%
Front doors 14.1 kg (x2) 15%
Rear doors 11.2 kg (x2) 19%
3%
15% 5% Total 298.8 kg 23%
3% 6% 2% 4% 86 kg weight reduction
Nouvelles solutions aciers Component Total Mass Weight savings
Vehicle weight 1378.0 kg 7%
26% 0 0 35% BIW + CMS 234.5 kg 28%
Front doors 14.1 kg (x2) 15%
Rear doors 11.2 kg (x2) 19%
15% 8% Total 285.1 kg 26%
3% 1% 4% 5% 100 kg weight reduction
3%
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Offre ArcelorMittal
Pour répondre aux exigences des constructeurs automobiles,
ArcelorMittal propose et développe des aciers innovants
1 Pièces de structures:
> Aciers pour emboutissage à chaud et à froid
> Aciers pour le profilage
2 Panneaux: Aciers pour emboutissage à froid
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Aciers pour emboutissage à chaud
Usibor® et Ductibor®
1 Aciers mis en forme à chaud destinés aux pièces de structures
(procédé direct)
Heating Transfer
880-930°C Stamping (800-600°C)
approx. 7 sec
3 – 10 min + Hardening (>> 50 K/s )
2 Caractéristiques mécaniques sur pièces extrêmement élevées qui permettent
des allègements de plus de 30 % par rapport aux nuances conventionnelles
embouties à froid.
> Avantages:
– Possibilité d'obtenir des géométries complexes ;
– Absence de retour élastique ;
– Homogénéité caractéristiques mécaniques
– Résistance exceptionnelle à la fatigue et aux chocs
– Grande flexibilité d’utilisation grâce aux flans
soudés
flan soudé
(door-ring)
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Aciers pour emboutissage à chaud
Usibor® et Ductibor® (2nd Gen.)
1st Gen PHS – Offer available in 2015
2nd Gen PHS – Offer available in 2016-17
Crash ductility (bending angle)
Lighter and safer car parts
thanks to higher ductility
140 Ductibor® (1) Before
(2) After
Lab paint baking simulation
Lab paint baking simulation
450 Ductibor ® (3) Elongations to rupture are only indicative. More relevant is the minimum bending angle.
(4) Bending angle following to the VDA238-1200, referring to 1.5 mm thickness test specimen
125 500
Lighter car parts thanks
15-20% to higher strength
weight saving
100 Ductibor ®
Working on target
1000
(reverse engineering)
10%
weight saving
Usibor ® Usibor ®
1500 2000
55
600 670 900 1000 1500 2000 2500
UTS (MPa)
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Aciers pour emboutissage à chaud
Usibor® et Ductibor®
550 lignes d’emboutissage à chaud prévues
dans le monde pour 2018
Dudelange (2 lines)
Mouzon (2 lines)
Indiana Harbor**
Florange
AM/NS Calvert* VAMA*
Sagunto
ArcelorMittal aluminized lines producing Usibor®
and Ductibor® range of products
Vega do
Sul * Joint Venture
** Idle but capable
Disponibilité mondiale de Usibor®1500 et Ductibor® 500
Usibor® 2000 and Ductibor® 1000 seront également disponibles mondialement
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Aciers pour emboutissage à froid
Famille des Fortiform® (3ème Gen.)
1 Complètent la gamme des aciers à ultra haute résistance d'ArcelorMittal
2 Ces aciers de troisième génération permettent la réalisation d‘éléments de
structure allégés par un procédé de mise en forme à froid
> Avantages:
– allègement supplémentaire par leurs propriétés
mécaniques plus élevées que les aciers à très
hautes résistances conventionnelles tout en
gardant les mêmes formabilités
Ex:Fortiform®1050
Anti-intrusion Absorption d’Energie
Allégement de 10% par rapport au DP780
(confirmé par essais en crash)
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Aciers pour emboutissage à froid
Famille des Fortiform® (3ème Gen.)
Ces aciers permettent de
TEl% (ISO)
substituer les aciers Dual
50Dedicated to stamped parts in BiW Phase sur les pièces de
structures
40
30
Fortiform® S > 2018
Fortiform® S 1000, FortiformS 800LD, LD: Low density
® ®
Fortiform S 1300, Fortiform S 1000LD,
20 Fortiform ® S 1470, Fortiform ® S 1180,
10 Fortiform® 2016-2018
Fortiform® 980, Fortiform® 1050, Fortiform® 1180
5
600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
UTS (MPa)
Copyright © ArcelorMittal 2016 9Aciers pour profilage
DP1180 et MartINsite®
1 Nuances avec un ratio Re/Rm élevé
Disponible Essais clients en cours *t Applications:
– DP1180: Poutres de pare-chocs, renforts de
portes, renforts de bas de caisse, etc.
– MartINsite®1200: nouveau produit avec
amélioration des propriétés (rayon de pliage)
– MartINsite®1500: nouveau produit pour
poutres de pare-chocs et caisse en blanc
Copyright © ArcelorMittal 2016 10Investissement dans une nouvelle
planeuse sous traction: 8 millions d’€
• Sur la ligne d’ArcelorMittal de Kessales (Liège, Belgique):
• Implémentée en août 2014 à la
sortie du recuit continu
• Meilleure technologie pour
maitriser:
– planéité
– contraintes internes
Passline
Entry adaptation Intermediate Exit
tensionmeter tensionmeter tensionmeter
Squeeze rolls
Strip
dryer
Entry Intermediate Leveler Exit bridle
bridle bridle
Anti crimping Anti crimping
Quarto stand
Copyright © ArcelorMittal 2016 11Exemple de planéité observée après
refendage: MartINsite®1500 EZ
Sur produit filière skin-passée Sur produit filière planée
RD RD
1.35 x 305.6 mm
10 mm 12 mm
1.40x330 mm
1~3 mm
Amélioration importante de la planéité après planage
Copyright © ArcelorMittal 2016 12Aciers pour emboutissage à froid
FF280DP
1 Grade spécialement développé pour les pièces visibles (ailes, portes, capots…)
2 Sa forte consolidation, combinée a un effet BH prononcé, le rend très
performants pour l'allègement des pièces visibles
> Avantages:
– Permet de réduire les épaisseurs tout en
garantissant une résistance à l'indentation
équivalente aux aciers conventionnels,
typiquement les aciers BH.
– Epaisseur mini industrielle: 0,55mm (essais
en 0,5mm réalisés)
– Revêtement GI
Caractéristiques mécaniques (ISO20x80)
Copyright © ArcelorMittal 2016 13Produits en ruptures: 3 axes
ArcelorMittal poursuit ses développements pour alléger les trois
périmètres clefs d’un véhicule.
1 Panneaux: Tôles d’aciers fines épaisseurs avec bonne rigidité en flexion
2 Pièces de structures: Caractéristiques mécaniques élevées, bonne formabilité
3 Pièces de châssis & Caisse en blanc: Haut module/basse densité
Copyright © ArcelorMittal 2016 14Merci pour votre attention arnaud.lens@arcelorMittal.com
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