Componente de chapa de acero con una capa de protección anticorrosiva catódica.

Componente de chapa de acero con una capa de protección anticorrosiva catódica producido de la siguiente manera:

a) conformándose en frío a partir de una chapa de acero provista de una protección anticorrosiva catódica una pieza moldeada, si bien

b) antes, durante y después de la conformación en frío de la pieza conformada se realizan un recorte final de la pieza conformada y el punzonado necesario o la creación de un patrón de agujeros,

c) realizándose la conformación en frío y el recorte, así como el punzonado y la disposición del patrón de agujeros, en el componente de tal modo que la pieza conformada sea entre un 0, 5 y 2 % menor que el componente templado final,

d) calentándose a continuación la pieza conformada en frío al menos por áreas parciales y con entrada de oxígeno atmosférico a una temperatura que permita la austenización del material de acero, y

e) transfiriéndose a continuación el componente calentado a una herramienta de templado en prensa y efectuándose en la herramienta de templado en prensa un temple en prensa, en el que el componente se enfría mediante contacto y presión (sujeción) a través de las herramientas de templado en prensa y con ello se endurece,

f) siendo la capa de protección anticorrosiva una capa de protección anticorrosiva depositada por inmersión en baño fundido y estando compuesto el revestimiento de una mezcla formada fundamentalmente por cinc y conteniendo la mezcla además uno o varios elementos afines al oxígeno en una cantidad total de entre el 0, 1 y 15 % en peso con respecto a la mezcla total, presentando la capa de protección anticorrosiva en su superficie una película de óxido compuesta por el o los elementos afines al óxido y presentando el revestimiento al menos dos fases, incluida una fase rica en cinc y una fase rica en hierro,

g) añadiéndose al cinc que forma el revestimiento magnesio y/o silicio y/o titanio y/o calcio y/o aluminio a modo de elementos afines al oxígeno.

La invención se refiere a un componente templado de chapa de acero.

En el ámbito de la construcción de automóviles existe un empeño por reducir el peso total del vehículo o bien de no dejar que este aumente cuando se le introducen mejoras. Esto únicamente se puede lograr reduciendo el peso de ciertos componentes del vehículo. En particular, lo que se intenta aquí es reducir significativamente el peso de la carrocería en bruto del vehículo en comparación con antes. Sin embargo, al mismo tiempo han aumentado los requisitos de seguridad, especialmente en cuanto a la seguridad de los pasajeros dentro del automóvil y también en cuanto al comportamiento del vehículo en caso de accidente. Al tiempo que para reducir el peso de la carrocería en bruto se disminuye el número de piezas y en particular también el espesor, se espera que la carrocería en bruto de menor peso presente una mayor solidez y rigidez en caso de accidente y un comportamiento concreto de deformación.

El material más empleado en la fabricación de carrocerías es el acero. Con ningún otro material se pueden producir componentes en tales proporciones a buen precio con las más diversas propiedades.

Como consecuencia del cambio en los requisitos, los grados de resistencia son más elevados, al igual que los valores de dilatación, mejorando con ello también la conformabilidad en frío. Además, la gama de resistencias de acero documentables se ha ampliado.

En este contexto, constituyen una buena opción los componentes de chapa fina de acero con una resistencia de entre 1000 y 2000 Mpa, dependiendo de la composición de la aleación. Para alcanzar estos grados de resistencia en un componente, se conoce el método de cortar pletinas de chapas, calentar las pletinas a una temperatura superior a la temperatura de austenización y, a continuación, conformar el componente en una prensa, realizándose durante el proceso de conformación simultáneamente un enfriamiento rápido para templar el material.

Durante el recocido para austenizar las chapas, se forma en la superficie una capa de cascarilla. Esta se retira tras la conformación y el enfriamiento. Esto se efectúa normalmente aplicando chorro de arena. Antes o después de este descascarillado se realiza el recortado final y se le practican agujeros. Si el recortado final y la realización de agujeros se llevan a cabo antes de aplicar el chorro de arena, tiene la desventaja de que se ven afectados los cantos cortados y los bordes de los agujeros. Independientemente del orden en que se realicen los pasos de mecanizado tras el temple, la desventaja del descascarillado mediante chorro de arena y procesos similares es que con ello la pieza a menudo se deforma. Tras los pasos de mecanizado mencionados, se efectúa el denominado recubrimiento de la pieza con un revestimiento de protección anticorrosiva. Por ejemplo, se le aplica un revestimiento de protección anticorrosiva catódicamente efectiva.

La desventaja de esto es que el mecanizado posterior de la pieza templada resulta extraordinariamente costoso y que, a causa del endurecimiento de la pieza, está sometido a un desgaste muy elevado. Otra desventaja es que el revestimiento de la pieza suele tener un efecto de protección anticorrosiva no demasiado pronunciado. Además, los espesores de capa no son uniformes sino que fluctúan a lo largo de la superficie de la pieza.

Se conoce una variante de este proceso en la que una pieza de pletina de chapa se conforma en frío y a continuación se calienta a la temperatura de austenización y luego se enfría rápidamente en una herramienta calibradora, siendo la herramienta calibradora responsable de que la pieza, la cual se deforma durante el calentamiento, se calibre con respecto a las zonas conformadas. A continuación, se efectúa el mecanizado posterior descrito anteriormente. Este proceso permite geometrías más complejas en comparación con los procesos antes descritos, ya que cuando se realizan simultáneamente la conformación y el temple únicamente se pueden generar formas básicamente lineales, mientras que las formas complejas no son viables con procesos de conformación de ese tipo.

De la GB 1 490 535 se conoce un procedimiento para la fabricación de un componente de acero templado, en el que una chapa de acero templable se calienta a la temperatura de temple y a continuación se coloca en un dispositivo de conformación en el que se le da a la chapa la forma final deseada, produciéndose durante la conformación simultáneamente el enfriamiento rápido de la chapa, obteniendo con ello una estructura martensítica o bainítica mientras la chapa permanece en el dispositivo de conformación. Como material de partida se utiliza por ejemplo un acero al carbono con aleación de boro o acero al carbono-manganeso. Según esta publicación, la conformación se efectúa preferentemente por compresión, pero también se pueden emplear otros procedimientos. La conformación y el enfriamiento deben realizarse preferentemente de tal modo y con tanta rapidez que se obtenga una estructura martensítica o bainítica de grano fino.

De la EP 1 253 208 A1 se conoce un procedimiento para la fabricación de un perfil de chapa templado a partir de una pletina que se conforma y templa en una herramienta de compresión hasta conseguir un perfil de chapa. En el perfil de chapa se crean respecto al nivel de la pletina puntos de referencia que sobresalen o collares, que sirven para la orientación de posición del perfil de chapa en las siguientes operaciones de fabricación. Los collares se forman durante el proceso de conformación en las zonas no perforadas de la pletina, creándose los puntos de referencia en forma de relieves en los bordes o bien plegaduras o collares en el perfil de chapa. Según la publicación, la conformación en caliente y el templado en la herramienta de compresión tiene ventajas en general debido a la forma racional de trabajar gracias a la combinación del proceso de conformación y el de bonificado en una herramienta. Sin embargo, debido a la fijación del perfil de chapa en la herramienta y debido a las tensiones térmicas, se produce una deformación en la pieza que no se puede determinar previamente con exactitud. Esto puede tener un efecto negativo en las operaciones de fabricación acopladas a continuación, por lo que se crean los puntos de referencia en el perfil de chapa.

De la DE 197 23 655 A1 se conoce un procedimiento para la fabricación de productos de chapa de acero, conformándose el producto de chapa de acero en un par de herramientas refrigeradas mientras está caliente y templándose en una estructura martensítica mientras sigue permaneciendo en la herramienta, de modo que las herramientas actúan como fijación durante el temple. En las zonas en las que va a realizarse un mecanizado tras el temple, el acero se debe mantener en la gama de acero dulce, empleándose insertos en las herramientas para evitar un enfriamiento rápido y, con ello, una estructura martensítica. Según esta publicación, se puede conseguir también el mismo efecto mediante escotaduras en las herramientas, creándose una ranura entre la chapa de acero y las herramientas. En este procedimiento, la desventaja es que, debido a la considerable deformación que puede producirse aquí, el procedimiento no es apto para el temple en prensa de componentes con estructuras más complejas.

De la DE 100 49 660 A1 se conoce un procedimiento para la fabricación de piezas conformadas de chapa con refuerzo local, uniéndose la chapa de base de la parte estructural con la chapa de refuerzo en estado plano en una posición determinada y conformándose a continuación conjuntamente esta chapa combinada o “parcheada”. Para mejorar el procedimiento de fabricación en cuanto a productos y resultados de este, así como para reducir la solicitación de los elementos que efectúan el proceso, la chapa combinada parcheada se calienta antes de la conformación a al menos entre 800 y 850° C, se introduce rápidamente, se conforma con celeridad en estado caliente y finalmente se enfría de forma definida por contacto con la herramienta de conformación dotada de refrigeración forzada desde el interior. En particular, la gama de temperatura determinante de 800 a 500° C [sic] debe aplicarse con una velocidad de enfriamiento definida. El paso de unión entre la chapa de refuerzo y la chapa de base puede integrarse sin más en el proceso de conformación, uniéndose las piezas entre sí mediante soldadura fuerte, con lo que se puede obtener al mismo tiempo una protección anticorrosiva eficaz en la zona de contacto. Este procedimiento tiene la desventaja de que las herramientas son muy costosas y complicadas debido sobre todo a la refrigeración interna definida.

De la DE 2 003 306 se conocen un procedimiento... [Seguir leyendo]

1. Componente de chapa de acero con una capa de protección anticorrosiva catódica producido de la siguiente manera:

a) conformándose en frío a partir de una chapa de acero provista de una protección anticorrosiva catódica una pieza moldeada, si bien b) antes, durante y después de la conformación en frío de la pieza conformada se realizan un recorte final de la pieza conformada y el punzonado necesario o la creación de un patrón de agujeros,

c) realizándose la conformación en frío y el recorte, así como el punzonado y la disposición del patrón de agujeros, en el componente de tal modo que la pieza conformada sea entre un 0, 5 y 2 % menor que el componente templado final,

d) calentándose a continuación la pieza conformada en frío al menos por áreas parciales y con entrada de oxígeno atmosférico a una temperatura que permita la austenización del material de acero, y

e) transfiriéndose a continuación el componente calentado a una herramienta de templado en prensa y efectuándose en la herramienta de templado en prensa un temple en prensa, en el que el componente se enfría mediante contacto y presión (sujeción) a través de las herramientas de templado en prensa y con ello se endurece,

f) siendo la capa de protección anticorrosiva una capa de protección anticorrosiva depositada por inmersión en baño fundido y estando compuesto el revestimiento de una mezcla formada fundamentalmente por cinc y conteniendo la mezcla además uno o varios elementos afines al oxígeno en una cantidad total de entre el 0, 1 y 15 % en peso con respecto a la mezcla total, presentando la capa de protección anticorrosiva en su superficie una película de óxido compuesta por el o los elementos afines al óxido y presentando el revestimiento al menos dos fases, incluida una fase rica en cinc y una fase rica en hierro,

g) añadiéndose al cinc que forma el revestimiento magnesio y/o silicio y/o titanio y/o calcio y/o aluminio a modo de elementos afines al oxígeno.

2. Componente de chapa de acero según la reivindicación 2 [sic], caracterizado por que la chapa de acero que forma el componente presenta una resistencia de entre 800 y 2000 MPa.

3. Componente de chapa de acero según la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado por que la capa de protección anticorrosiva tiene en un espesor de 15 μm un efecto de protección catódica de al menos 4J/cm2.

4. Componente de chapa de acero según una de las reivindicaciones de la 1 a la 3, caracterizado por que la capa de protección anticorrosiva contiene en la mezcla, a modo de elementos afines al oxígeno, magnesio y/o silicio y/o titanio y/o calcio y/o aluminio.

5. Componente de chapa de acero según una de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado por que la fase rica en hierro presenta una relación entre cinc y hierro de como máximo 0, 95 (Zn/Fe 0, 95) , preferentemente de entre 0, 20 y 0, 80 (Zn/Fe = entre 0, 2 y 0, 80) , y la fase rica en cinc presenta un relación entre cinc y hierro de al menos 2, 0 (Zn/Fe º 2, 0) , preferentemente de entre 2, 3 y 19, 0 (Zn/Fe = entre 2, 3 y 19, 0) .

6. Componente de chapa de acero según una de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado por que la fase rica en hierro presenta una relación cinc-hierro de aproximadamente 30:70 y la fase rica en cinc presenta una relación cinc-hierro de aproximadamente 80:20.

7. Componente de chapa de acero según una de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizado por que el componente de chapa de acero contiene, además, en algunas áreas concretas proporciones de cinc º 90 % en peso de cinc.

8. Componente de chapa de acero según una de las reivindicaciones de la 1 a la 7, en el que el componente está hecho de un fleje de acero laminado en caliente o en frío de un grosor º 0, 15 mm y una gama de concentración de al menos uno de los elementos de aleación dentro de los límites en % en peso siguientes:

carbono hasta 0, 4, preferentemente entre 0, 15 y 0, 3

silicio hasta 1, 9, preferentemente entre 0, 11 y 1, 5

manganeso hasta 3, 0, preferentemente entre 0, 8 y 2, 5 preferentemente entre 0, 1 y 0, 9 preferentemente entre 0, 1 y 0, 5

preferentemente entre 0, 02 y 0, 1

preferentemente entre 0, 02 y 0, 07 preferentemente entre 0, 0005 y 0, 005 preferentemente máx. 0, 008 preferentemente máx. 0, 01

cromo hasta 1, 5,

molibdeno hasta 0, 9,

níquel hasta 0, 9,

titanio hasta 0, 2,

vanadio hasta 0, 2,

volframio hasta 0, 2,

aluminio hasta 0, 2,

boro hasta 0, 01,

azufre máx. 0, 01,

fósforo máx. 0, 025,

Siendo el resto hierro e impurezas.