(News.oto-hui.com) – Thép Boron là một trong những loại vật liệu chế tạo khung sườn ô tô cứng cáp nhất thế giới, với độ cứng cao gấp 4 lần loại thép cường lực thông thường. Do đó, sự an toàn khi gặp phải tai nạn đối đầu trực diện/gián tiếp với các xe khác luôn đảm bảo hơn cao. Vậy loại thép Boron có gì đặc biệt?
Boron là một bán kim loại cực kỳ cứng cáp và chịu nhiệt cao, có thể được tìm thấy dưới nhiều dạng khác nhau. Nó được sử dụng rộng rãi trong các hợp chất để tạo ra mọi thứ, từ thuốc tẩy và thủy tinh đến chất bán dẫn và phân bón nông nghiệp. Riêng với ngành ô tô, thép Boron được sử dụng để chế tạo khung sườn, khung gầm ô tô.
Đặc tính của Boron
- Cực kỳ cứng và chịu nhiệt, boron là chất dẫn điện kém ở nhiệt độ thấp, nhưng điều này thay đổi khi nhiệt độ tăng.
- Ở dạng tinh thể, boron là nguyên tố cứng thứ hai trong tất cả các nguyên tố (chỉ sau carbon ở dạng kim cương) và có một trong những nhiệt độ nóng chảy cao nhất.
- Boron ở dạng tinh thể rất ổn định và không phản ứng với axit.
Công dụng hiện đại của Boron
- Dụng cụ nấu nướng thủy tinh Pyrex (có pha Boron) được Corning Glass Works đã giới thiệu vào năm 1915.
- Trong những năm sau chiến tranh, các ứng dụng cho boron đã phát triển để bao gồm một loạt các ngành công nghiệp ngày càng mở rộng.
- Boron nitride được sử dụng trong mỹ phẩm Nhật Bản.
- Năm 1951, một phương pháp sản xuất sợi boron đã được phát triển.
- Trước hậu quả của thảm họa hạt nhân Chernobyl năm 1986, 40 tấn hợp chất boron đã được đổ vào lò phản ứng để giúp kiểm soát sự phóng thích hạt nhân phóng xạ.
- Hơn 70 tấn nam châm neodymium-iron-boron (NdFeB) hiện được sản xuất hàng năm để sử dụng trong mọi thứ, từ xe điện đến tai nghe.
- Vào cuối những năm 1990, thép boron bắt đầu được sử dụng trong ô tô để tăng cường các thành phần kết cấu, chẳng hạn như các thanh an toàn.
Thêm thép Boron – Thêm sự bảo vệ
Việc thêm thép, đặc biệt là thép Boron với lượng vừa đủ, không ảnh hưởng đến khả năng vận hành của chiếc xe (tiết kiệm nhiên liệu, trọng lượng, lực va chạm, lực quán tính,…) luôn là bài toán khó để các kỹ sư thiết kế.
- Vì tỷ lệ pha trộn thép nếu không chính xác sẽ làm tăng trọng lượng của chiếc xe, tiêu hao nhiều nhiên liệu, gia tăng lực quán tính,…
- Khi va chạm, người ngồi trong xe sẽ văng ra với lực quán tính rất cao.
- Nếu tỷ lệ thép boron pha quá nhiều sẽ tạo ra phản lực cao, gây nguy hiểm cho hành khách và người điều khiển.
Boron là loại thép có thể được cán thành những chi tiếtmỏng hơn thép thường, nên các chi tiết nhẹ hơn mà không hề giảm độ siêu cứng và chắc chắn. Chúng được sử dụng cùng với thép đồng bộ kép có tính chịu lực cao, giúp bảo vệ bạn trong khi vẫn tiết kiệm nhiên liệu.
Khả năng thực tế với ô tô
Thép Boron được nhiều hãng ô tô sử dụng để chế tạo vật liệu khung sườn ô tô (Porsche, Mercedes, Volvo, Ford,…) đảm bảo an toàn cho hành khách và độ biến dạng của chiếc xe khi va chạm.
Trong video bên dưới, ở giây thứ 7, một vụ va chạm trực diện với tốc độ cao đã xảy ra giữa chiếc xe Volvo với xe đầu kéo tải hạng nặng. Sau vụ va chạm này, hành khách trong ô tô nhỏ Volvo vẫn được đảm bảo an toàn tuyệt đối (10 giây sau vụ chạm, người lái vẫn bình tĩnh những mảnh vỡ vụng và thoát ra ngoài). Chiếc xe con không bị biến dạng nặng.
Đối với một vài hãng xe khác, một vụ va chạm với góc đâm trực diện như vậy, chắc chắn đầu xe sẽ nát bấy một bên. Thế nhưng, với chiếc Volvo XC70 có cấu tạo thép boron thì cột A còn nguyên vẹn, không hề hấn gì.
- Chiếc xe đã làm tốt hai việc, hấp thụ lực và chịu va đập hay phản lực. Nên nhớ, việc hấp thụ lực là nhiệm vụ của phần đầu xe, với vật liệu ít cứng nhất.
- Nếu vật liệu ở đây quá cứng, xe sẽ tạo ra phản lực lớn, ném văng người trong xe theo các hướng khi va chạm, tăng rủi ro.
Sau khi đầu xe hấp thụ lực, bộ khung cabin sát hành khách nhất lại phải làm nhiệm vụ ngược lại. Lúc này lực tác động đã giảm đi nên khung phải cứng nhất có thể, nhằm phản lực, giữ cho không gian bên trong không bị biến dạng. Nó phải là tấm khiên bảo vệ vững chắc trước cả khi các túi khí bung ra hết trong nỗ lực cuối cùng cứu sống người ngồi bên trong.
Thép Boron – Loại thép cứng nhất của các loại thép siêu cứng
Để làm được điều này, người ta trộn vào thép một chất nữa, đó là boron, với tỷ lệ boron thường nhỏ hơn 1%. Nhưng chỉ chừng ấy là đủ để tăng độ cứng lên gấp 4 lần các loại thép gia cường thông thường.
- Nó có thể chịu được áp lực lên tới 1400 N/mm2 (tương đương áp suất khoảng 203.000 psi).
- Boron là một á kim, có sức chịu kéo giãn cao nhất trong các loại vật chất. Bởi vậy người ta trộn boron vào thép nhằm tăng sức chịu lực.
Đặc trưng của loại thép này là siêu cứng nhưng lại trọng lượng nhẹ, nên các vị trí sử dụng trên ôtô là: những vị trí khung cabin, mép cửa, mui xe, các trụ trung tâm, phần gầm, dầm cửa, dầm phía trước bảng điều khiển và dầm chống lật, tựa đầu ghế.
Khoảng giữa những năm 2000, loại thép này được các hãng xe châu Âu sử dụng nhiều.
- Ví như Porsche Cayenne 2002, Boxster 2003, Merceddes E-class 2003, Subaru, hay nhất là Volvo, vốn coi an toàn là tiêu chí hàng đầu trong chế tạo xe.
Đối với Khung xe một chiếc XC70, XC90: 40% là thép boron, nhiều hơn bất kỳ đối thủ nào trong ngành công nghiệp.
- Nó không chỉ có ý nghĩa bảo vệ khi va chạm chính diện hay va chạm bên hông, mà còn phát huy tác dụng khi xe bị nhào lộn.
- Volvo nằm trong số ít hãng xe có bài thử nghiệm an toàn bằng cách tạo ra một tình huống mà chiếc xe bị lộn nhiều vòng trên đường.
Vật liệu trong mơ của các nhà sản xuất ô tô
Là vật liệu mà các hãng ô tô luôn hướng tới cũng tồn tại những thách thức: không thể cắt chúng bằng các công cụ thông thường. Theo khuyến nghị:
- Nếu cắt thép boron bằng máy cắt thông thường hay đèn plasma sẽ không phù hợp với việc cứu trợ khẩn cấp. Thay vào đó, họ cần dùng tới 9 loại kìm cắt chuyên dụng được hỗ trợ bởi các máy cắt thủy lực để tạo ra lực đủ lớn (có thể lên tới 1112 kN ở những vị trí dùng thép boron cứng nhất).
Lời kết
An toàn luôn là xu hướng hàng đầu mà các nhà sản xuất ô tô ngày nay hướng đến. Các loại vật liệu như thép Boron là điều tất yếu để đảm bảo xe hơi ngày càng trở nên an toàn hơn, đặc biệt trong các tình huống va chạm nghiêm trọng. Chúng đồng thời giúp chiếc xe giảm trọng lượng và tối ưu hơn cho vấn đề tiêu thụ nhiên liệu. Tuy nhiên, điều này còn phụ thuộc nhiều vào quy định an toàn tại mỗi quốc gia.
Bài viết liên quan:
- Vì sao có những mẫu xe không được thử nghiệm an toàn?
- Những yếu tố cho thấy Volvo là hãng xe an toàn nhất trên thế giới
- Một số trang bị cao cấp cho khung gầm ô tô, giúp xe lái ổn định
