Barra de Proteção Contra Impacto Automotivo

A barra de proteção contra impacto automotivo é o componente de segurança central dentro dos para-choques dianteiros e traseiros de um carro, projetada para absorver energia de colisão, proteger a estrutura da carroceria e garantir a segurança dos passageiros. As barras de proteção contra impacto automotivo são fabricadas principalmente por estampagem, conformação por rolos ou extrusão, combinadas com processos de soldagem ou rebitagem. Processos de fundição (como fundição em areia ou fundição sob pressão) são menos comuns na fabricação de barras de proteção contra impacto, pois elas exigem leveza, alta resistência e geometrias específicas, tornando a estampagem ou extrusão mais adequadas para atender a esses requisitos.
 

Processo de Fabricação da Barra de Proteção Contra Impacto

O processo de produção da barra de proteção contra impacto envolve principalmente as seguintes etapas:

Seleção de Materiais

• Aço de Alta Resistência (HSS):
  • Materiais comuns: Aço boro, aço bifásico (aço DP, como DP600, DP800) ou aço de alta resistência avançado (AHSS).
  • Vantagens: Alta resistência (resistência à tração de 600-1500 MPa), custo moderado, representando cerca de 70% do mercado.
  • Aplicações: Modelos econômicos e de médio porte, como Volkswagen, Toyota.
• Liga de Alumínio:
  • Materiais comuns: Liga de alumínio 6061 ou 7075.
  • Vantagens: Leveza (cerca de 30-40% mais leve que o aço), resistência à corrosão.
  • Aplicações: Modelos de ponta ou veículos elétricos, como Tesla, Audi.
• Materiais Compósitos (raro):
  • Como plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP), usado em supercarros ou carros modificados de alta qualidade, extremamente leve, mas de alto custo.
• Espessura: A espessura da barra de proteção contra impacto de aço é geralmente de 1,5-3 mm, e a de liga de alumínio é de 2-4 mm.

Design e Planejamento

• Requisitos Funcionais:
  • Absorver energia de colisão (colisão em baixa velocidade <16 km/h, colisão em alta velocidade >40 km/h).
  • Cooperar com a capa do para-choque e a caixa de absorção de energia (crash box) para dispersar a força do impacto.
  • Estar em conformidade com os regulamentos, como os padrões China C-NCAP, Europeu Euro NCAP ou Americano IIHS.
• Design CAD:
  • Usar software (como CATIA, SolidWorks) para projetar modelos 3D, otimizar a forma da seção transversal (comummente em forma de U, caixa ou ondulada).
  • Análise de elementos finitos (FEA) para simular o desempenho da colisão, garantindo a absorção de energia e a rigidez estrutural.
• Leveza: Reduzir o peso otimizando a espessura do material e a geometria (barra de aço cerca de 5-10kg, barra de alumínio cerca de 3-6kg).

Processo de Conformação

• Estampagem:
  • Processo: Colocar uma chapa de aço ou alumínio em um molde de estampagem e moldá-la em uma estrutura em forma de U ou caixa por meio de uma prensa hidráulica ou mecânica (pressão de 1000-5000 toneladas).
  • Vantagens: Alta precisão (±0,1mm), adequada para produção em massa.
  • Aplicações: Processo mais comum, representando mais de 80% da produção de barras de proteção contra impacto.
• Conformação por Rolos:
  • Processo: A tira de aço ou alumínio é gradualmente conformada em uma seção transversal específica por meio de rolos contínuos.
  • Vantagens: Adequado para vigas longas e estreitas, alta taxa de utilização de material.
  • Aplicações: Barra de proteção contra impacto para veículos comerciais ou caminhões.
• Extrusão:
  • Processo: A liga de alumínio é extrudada em uma seção transversal complexa (como uma estrutura oca) por meio de uma extrusora (2000-5000 toneladas).
  • Vantagens: Leveza, adequada para geometrias complexas.
  • Aplicações: Modelos de ponta ou veículos elétricos.
• Termoformagem (Hot Forming):
  • Processo: O aço boro é aquecido a 900°C e, em seguida, estampado, obtendo ultra-alta resistência após o resfriamento.
  • Vantagens: Alta resistência, leveza.
  • Aplicações: Modelos com altos requisitos de segurança, como Volvo, BMW.

Usinagem e Montagem

• Corte e Acabamento:
  • Usar corte a laser ou corte a plasma para aparar as bordas, garantindo a precisão dimensional.
  • Furar ou puncionar furos para instalar parafusos ou caixas de absorção de energia.
• Soldagem/Conexão:
  • Soldagem MIG/TIG: Conectar a barra de proteção contra impacto à caixa de absorção de energia ou à estrutura da carroceria.
  • Rebitagem ou conexão por parafuso: Usado para vigas de liga de alumínio, reduzindo a deformação térmica.
  • Soldagem por pontos: Comum para vigas de aço, alta eficiência.
• Reforços: Adicionar placas de aço ou nervuras em áreas de alta tensão para aumentar a resistência ao impacto.

Tratamento de Superfície

• Galvanização Eletrolítica/Galvanização por Imersão a Quente: Revestir a barra de proteção contra impacto de aço com uma camada de zinco (espessura de 10-20μm) para evitar corrosão.
• Anodização: Tratamento de superfície da viga de liga de alumínio para melhorar a resistência à corrosão e a estética.
• Revestimento em Pó: Algumas barras de proteção contra impacto são revestidas com um revestimento anticorrosivo, resistente a altas temperaturas e corrosão química.