Método parcial de moldeo en caliente y endurecimiento mediante calentamiento con lámpara infrarroja.

Método para producir un componente moldeado (42) que tiene al menos dos regiones estructurales de diferente ductilidad

(43 - 47) a partir de un componente en bruto (4, 40) de acero endurecible, que se caliente de forma diferente por regiones y entonces se conforma y se dura por regiones en una herramienta de termoconformado y de endurecimiento (8), caracterizado por que

- el componente en bruto (4, 40) se calienta en un dispositivo de calentamiento (6) a una temperatura homogénea menor que el punto AC3 de la aleación,

- el componente de pieza en bruto a continuación se lleva a una temperatura por encima del punto AC3 de la aleación por medio de una matriz de lámparas de infrarrojos (7, 70) en las regiones de primera clase (47) y en las regiones de segunda clase (43, 44) se mantiene a una temperatura por debajo del punto AC3 de la aleación, en donde

- la lámparas de infrarrojos (71, 710) se controlan en los campos de temperatura (72, 73, 74) de tal manera que en los campos de temperatura (72) y ( 74 ) el componente en bruto precalentado (41) en las regiones de segunda clase se mantiene a la temperatura por debajo del punto AC3 de la aleación, mientras que en el campo de temperatura (73) las lámparas de infrarrojos se controlan, de tal manera que el componente en bruto (41) en las zonas de primera clase se calienta a una temperatura por encima del punto AC3 de la aleación, y

- el componente en bruto (4, 40) se cura en la herramienta de termoconformado y de endurecimiento (8) en las regiones de primera clase (47).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09006643.

Solicitante: BENTELER AUTOMOBILTECHNIK GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: An der Talle 27-31 33102 Paderborn ALEMANIA.

Inventor/es: BOKE,JOHANNES, PELLMANN,Markus.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES... > Tratamiento térmico, p. ej. recocido, endurecido,... > C21D9/48 (láminas embutidas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES... > Métodos o dispositivos generales para tratamientos... > C21D1/34 (Métodos de calentamiento (C21D 1/06 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES... > Métodos o dispositivos generales para tratamientos... > C21D1/18 (Endurecido (C21D 1/02 tiene prioridad ); Temple con o sin revenido ulterior (dispositivos para el temple C21D 1/62))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES... > Métodos o dispositivos generales para tratamientos... > C21D1/673 (para el temple en concha)

PDF original: ES-2457792_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método parcial de moldeo en caliente y endurecimiento mediante calentamiento con lámpara infrarroja La invención describe un método para la producción de un componente moldeado que tiene al menos dos regiones estructurales de diferente ductilidad de un componente en blanco de acero endurecible, que parcialmente se calienta de forma diferente y luego formada en una herramienta de conformación en caliente y de endurecimiento y se cura parcialmente, y un campo de la lámparas de infrarrojos.

En la construcción de vehículos a motor se utilizan más y más componentes del vehículo de acero sólido y de alta resistencia con el fin de cumplir con los criterios de construcción de peso ligero. Esto también se aplica al ámbito de la carrocería, donde, por ejemplo, los dispositivos estructurales y/o de seguridad, tales como barras de protección de la puerta, pilares A y B, parachoques así como los soportes longitudinales y transversales con más frecuencia se fabrican de un acero termoconformado y endurecido a presión con resistencia a la tracción superior a 1000 MPa para lograr los objetivos de peso y los requisitos de seguridad. Por el documento DE 24 52 486 se conoce en este caso un método de moldeo a presión y endurecimiento de una chapa de acero con un espesor de material bajo y buena estabilidad dimensional, en el que una chapa de acero de una aleación con boro se calienta a una temperatura por encima de AC3 y a continuación se presiona en menos de 5 segundos en la forma final entre dos herramientas indirectamente enfriadas con un cambio sustancial en la forma y se somete a un enfriamiento rápido a permanecer en la prensa de manera que se obtiene una microestructura martensítica y/o bainítica. A través de estas medidas, se obtiene un producto con alta precisión dimensional, buena estabilidad dimensional y valores altos de resistencia, que es ideal para las piezas estructurales y de seguridad en la fabricación de vehículos de motor. A este proceso se refiere a continuación por termoconformado y endurecimiento a presión. En este caso, tanto componentes preformados, como las placas planas pueden ser termoconformadas y endurecidos a presión. El proceso de moldeo en componentes preformados también puede estar limitado a una conformación de un pequeño porcentaje de la geometría final o en una calibración.

En diversas aplicaciones de la tecnología automotriz componentes moldeados deben presentar una alta resistencia específica en determinadas zonas, y en otras zonas en relación con esta una mayor ductilidad. Además del refuerzo por la adición de chapas adicionales o el montaje de partes de diferente resistencia, aquí también es conocido tratar una componente mediante tratamiento de calor, de modo que presente zonas locales que tienen una mayor resistencia o mayor ductilidad.

Por el documento DE 102 08 216 C1 se conoce, por ejemplo, un método para producir un componente de metal endurecido que tiene al menos dos regiones de diferente ductilidad. Aquí, una placa o un elemento de molde preformado se calienta en un aparato de la calefacción a una temperatura de austenitización, y luego se alimenta a través de una ruta de transporte a un proceso de endurecimiento. Durante el transporte se enfrían partes parciales de primera clase de la placa o del componente pre-formado, que presentan una mayor ductilidad en la pieza final. El método está optimizado para la producción en masa en la que las regiones de primera clase se enfrían bruscamente a una temperatura de inicio de enfriamiento predeterminado, que se sitúa por encima de la temperatura de transformación γ-α, y que el enfriamiento se termina cuando se alcanza una temperatura de parada de enfriamiento predeterminada y que antes de que haya sucedido una transformación en ferrita y/o perlita, o después de que se ha producido sólo una baja transformación en ferrita y/o perlita. Se mantiene entonces aproximadamente isotérmicamente para la transformación de austenita a ferrita y/o perlita. Mientras tanto, en las regiones de segunda clase que en proporción tienen menor ductilidad en el componente final, la temperatura de temple (TH) es lo bastante alta como para que se pueda producir una formación de martensita suficiente en las regiones de segunda clase durante un proceso de endurecimiento. A continuación, se realiza el proceso de endurecimiento. En este método, en primer lugar se introduce más energía de calor que necesario en la placa o el componente de molde en las zonas de primera clase, y entonces la energía térmica se retira en una segunda etapa de proceso, que también está relacionado a un consumo de energía. Por lo tanto, el método tiene un balance de energía relativamente pobre.

El documento DE 101 08 926 C1 revela un tratamiento térmico para modificar las propiedades físicas de un objeto de metal. Aquí, el sujeto se irradia en al menos una porción de superficie predeterminada con una radiación electromagnética de un emisor con una temperatura de radiación de 2900 K o más en la región del infrarrojo cercano con alta densidad de potencia. Por ello el material de una capa superficial asume una temperatura de tratamiento predeterminada, dependiendo de los parámetros del material. Posteriormente, la parte de la superficie irradiada se enfría activamente y de esta manera se acaba. Una calefacción completa de un objeto grande desde la temperatura ambiente a la temperatura de curado con el método descrito en el documento DE 101 08 926 C1 sería demasiado poco económico para una línea de termoconformado industrial.

Se da a conocer en el documento DE 102 56 621 B3 un método para la producción de un componente moldeado que tiene al menos dos regiones de diferente ductilidad de una pieza semiacabada de acero endurecible con un calentamiento en un horno de túnel y un proceso de curado. De acuerdo con la invención, se prevé que la pieza semi-acabada a calentar durante el transporte a través de un horno continuo al mismo tiempo pasa al menos dos zonas del horno continuo adyacentemente dispuestas en la dirección de paso con diferentes niveles de temperatura y de este modo se calienta a diferentes temperaturas, de modo que en el proceso de endurecimiento posterior se

producen al menos dos regiones estructurales con diferente ductilidad. El horno continúo de la presente invención por lo tanto está provisto de al menos dos zonas adyacentes entre sí en la dirección de paso que están separadas entre sí por una pared de partición de modo que un pieza de trabajo que pasa el horno se encuentra parcialmente tanto en la zona 1 como también parcialmente en la zona 2 y en las dos zonas es posible un control de temperatura independiente. Sin embargo, este horno multizona es un horno especial para los componentes que hay que calentar parcialmente.

Hein Philipp et al: "Status and innovation trends in hot stamping of USIBOR 1500 P", Steel Res. Int., editorial Stahleisen GmbH, ISSN: 1611-3683, volumen 79, nº 2, 1 de Febrero de 2008, páginas 85-91, describe, entre otras cosas, un método para establecer diferentes propiedades mecánicas en un componente de alta resistencia moldeado en caliente sometiendo el componente a diferentes tratamientos térmicos, que mejoran la ductilidad en áreas localizadas específicas. Una posibilidad consiste en un calentamiento parcial de una placa de salida a una temperatura por encima de la temperatura de recristalización, mientras que otras partes de la placa permanecen por debajo de la temperatura de recristalización. Una forma de lograr este estado consiste en un calentamiento por inducción selectiva.

Maikranz-Valentine M et al.: "Components with optimised properties due to advances thermo-mechanical process strategies in hot sheet metal forming” Steel Res. Int., editorial Stahleisen GmbH, ISSN: 1611 - 3683,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para producir un componente moldeado (42) que tiene al menos dos regiones estructurales de diferente ductilidad (43 -47) a partir de un componente en bruto (4, 40) de acero endurecible, que se caliente de forma diferente por regiones y entonces se conforma y se dura por regiones en una herramienta

de termoconformado y de endurecimiento (8) , caracterizado por que − el componente en bruto (4, 40) se calienta en un dispositivo de calentamiento (6) a una temperatura homogénea menor que el punto AC3 de la aleación,

− el componente de pieza en bruto a continuación se lleva a una temperatura por encima del punto AC3 de la aleación por medio de una matriz de lámparas de infrarrojos (7, 70) en las regiones de primera 10 clase (47) y en las regiones de segunda clase (43, 44) se mantiene a una temperatura por debajo del

punto AC3 de la aleación, en donde − la lámparas de infrarrojos (71, 710) se controlan en los campos de temperatura (72, 73, 74) de tal manera que en los campos de temperatura (72) y ( 74 ) el componente en bruto precalentado (41) en las regiones de segunda clase se mantiene a la temperatura por debajo del punto AC3 de la aleación,

mientras que en el campo de temperatura (73) las lámparas de infrarrojos se controlan, de tal manera que el componente en bruto (41) en las zonas de primera clase se calienta a una temperatura por encima del punto AC3 de la aleación, y

− el componente en bruto (4, 40) se cura en la herramienta de termoconformado y de endurecimiento (8) en las regiones de primera clase (47) .

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el componente en bruto (4, 40) se calienta en un horno continuo (6) a una temperatura homogénea menor que el punto AC3 de la aleación.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el componente en bruto (4, 40) se calienta en el dispositivo de calentamiento (6) a una temperatura homogénea hasta un máximo de AC1 de la aleación.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el componente en bruto (4, 40) se calienta en el dispositivo de calentamiento (6) a una temperatura homogénea de menos de AC3, pero mayor que AC1 de la aleación.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se utiliza una aleación de acero que se compone expresada en por ciento en peso 30 carbono (C) 0, 18% a 0, 3% silicio (Si) 0, 1% a 0, 7% manganeso (Mn) 1, 0% a 2, 5% fósforo (P) hasta 0, 025% cromo (Cr) hasta 0, 8% 35 molibdeno (Mo) hasta el 0, 5% azufre (S) como máximo 0, 01% titanio (Ti) de 0, 02% a 0, 05% boro (B) 0, 002% a 0, 005%

aluminio (Al) 0, 01% a 0, 06% 40 hierro restante e impurezas debido al fundido

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se utiliza un componente en bruto (40) con un revestimiento metálico, en donde el revestimiento se alea con antelación.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los campos de

temperaturas (72, 73, 74) diferentes del campo de lámpara de infrarrojos (7) se separan uno de otro por 45 mamparos (77, 78) .