Procedimiento para fabricar productos estampados y productos estampados preparados a partir del mismo.

Procedimiento para fabricar una pieza en bruto de acero revestido estampada en caliente,

que comprende:

- prerrevestir una banda o chapa de acero con aluminio o aleación de aluminio, por inmersión en caliente dedicha banda o chapa de acero que tiene un primer lado y un segundo lado, en un baño de aluminio o dealeación de aluminio, siendo el espesor tp de dicho prerrevestimiento de 20 a 33 micrómetros en cadalocalización en dicho primer y segundo lados de dicha banda o chapa, a continuación

- cortar dicha banda o chapa prerrevestida para obtener una pieza en bruto de acero prerrevestido, acontinuación

- calentar dicha pieza en bruto de acero prerrevestido de aluminio o de aleación de aluminio en un hornoprecalentado a una temperatura y durante un tiempo definido por el diagrama ABCD de la figura 1 si elespesor de dicha chapa es mayor o igual que 0,7 mm y menor o igual que 1,5 mm, y por el diagrama EFGHde la figura 1 si el espesor de dicha chapa es mayor que 1,5 mm y menor o igual que 3 mm, a una tasa decalentamiento Vc de 20 a 700ºC comprendida entre 4 y 12ºC/s, y a una tasa de calentamiento Vc' de 500 a700ºC comprendida entre 1,5 y 6ºC/s, para obtener una pieza en bruto calentada; a continuación

- transferir dicha pieza en bruto calentada a una matriz; a continuación

- estampar en caliente dicha pieza en bruto calentada en dicha matriz para obtener, de este modo, una piezaen bruto de acero estampada en caliente, a continuación

- enfriar dicha pieza en bruto de acero estampada en caliente a una tasa media Vr de al menos 30ºC/s entre lasalida de dicha pieza en bruto calentada del horno y la reducción de la temperatura hasta 400ºC.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2009/000322.

Solicitante: ARCELORMITTAL FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 1-5, RUE LUIGI CHERUBINI 93200 SAINT DENIS FRANCIA.

Inventor/es: SPEHNER, DOMINIQUE, KEFFERSTEIN, RONALD, DRILLET,PASCAL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B21D53/26 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B21 TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIAL; CORTE DEL METAL POR PUNZONADO.B21D TRABAJO MECANICO O TRATAMIENTO DE CHAPAS, TUBOS, BARRAS O PERFILES METALICOS SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIAL; CORTE DE METALES POR PUNZONADO (trabajo mecánico o tratamiento de alambre B21F). › B21D 53/00 Fabricación de otros objetos especiales (fabricación de cadenas o de partes de cadenas B21L). › de ruedas o de piezas similares.
  • C21D8/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C21 METALURGIA DEL HIERRO.C21D MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES FERROSOS; DISPOSITIVOS GENERALES PARA EL TRATAMIENTO TERMICO DE METALES O ALEACIONES FERROSOS O NO FERROSOS; PROCESOS DE MALEABILIZACION POR DESCARBURACION, REVENIDO U OTROS TRATAMIENTOS (cementación por procesos de difusión C23C; tratamiento de la superficie de materiales metálicos utilizando al menos un proceso cubierto por la clase C23 y al menos un proceso cubierto por la presente subclase, C23F 17/00; solidificación unidireccional de materiales eutécticos o separación unidireccional de materiales eutectoides C30B). › C21D 8/00 Modificación de las propiedades físicas por deformación en combinación con, o seguida por, un tratamiento térmico (endurecido de objetos o de materiales formados por forja o laminado sin otro calentamiento que el necesario para dar la forma C21D 1/02). › durante la fabricación de productos planos o de bandas (C21D 8/12 tiene prioridad).
  • C22C38/32 C […] › C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › C22C 38/00 Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00). › con boro.
  • C22C38/38 C22C 38/00 […] › con más de 1,5% en peso de manganeso.
  • C23C2/12 C […] › C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › C23C 2/00 Procesos de baño o inmersión en caliente para aplicar el material de revestimiento en estado fundido sin modificar la forma del objeto sumergido; Sus aparatos. › Aluminio o sus aleaciones.

PDF original: ES-2448551_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para fabricar productos estampados y productos estampados preparados a partir del mismo.

Campo de la invención La presente invención se refiere a procedimientos para fabricar productos estampados en caliente preparados a partir de aceros revestidos y a diversos usos de los productos de la invención tales como en soldadura por puntos.

Antecedentes de la invención En años recipientes, la utilización de aceros revestidos en procesos de estampación en caliente para la conformación de piezas ha llegado a ser importante, especialmente en la industria automovilística. La fabricación de tales piezas o productos puede incluir los siguientes pasos principales sucesivos:

- Revestimiento de bandas o chapas de acero,

- Recorte o corte para obtener piezas en bruto,

- Calentamiento de las piezas en bruto a fin de obtener la aleación del sustrato de acero con el prerrevestimiento, así como la austenización del acero,

- Conformación en caliente seguida por el rápido enfriamiento de la pieza a fin de obtener estructuras predominantemente martensíticas.

Esto se ilustra, por ejemplo, por la patente US no 6.296.805 incorporada a la presente memoria como referencia.

Gracias a una aleación del prerrevestimiento con el sustrato de acero, que tiene el efecto de crear aleaciones intermetálicas con alta temperatura de fusión, las piezas en bruto que tienen tal revestimiento pueden ser calentadas en un rango de temperatura en el que tiene lugar la austenización del sustrato metálico, permitiendo un endurecimiento adicional por temple.

Los tratamientos térmicos de las piezas en bruto con miras a la aleación intermetálica del revestimiento y la austenización del sustrato se realizan muy frecuentemente en hornos. Los ciclos térmicos experimentados por las piezas en bruto incluyen en primer lugar una fase de calentamiento cuya tasa es función de parámetros tales como ajustes de la temperatura del horno, velocidad de desplazamiento, espesor de la pieza en bruto, proceso de calentamiento y reflectividad del revestimiento. Después de esta fase de calentamiento, los ciclos térmicos incluyen generalmente una fase de mantenimiento cuya temperatura es la temperatura de regulación del horno.

Las piezas o productos obtenidos después del calentamiento, la estampación en caliente y el enfriamiento rápido presentan una resistencia mecánica muy alta y pueden utilizarse para aplicaciones estructurales, por ejemplo para aplicaciones de la industria automovilística. Estas piezas deben soldarse frecuentemente a otras y se requiere alta soldabilidad. Esto significa que:

- La operación de soldadura deberá ser realizable en un rango de funcionamiento suficientemente amplio a fin de garantizar que una eventual deriva de los parámetros de soldadura nominal no tenga ninguna incidencia sobre la calidad de la soldadura. Para la soldadura por resistencia, que es muy común en la industria automovilística, un rango operativo de soldadura viene definido por la combinación de los parámetros: intensidad I de corriente de soldadura y fuerza F aplicada a las piezas durante la soldadura, los cuales están 50 entre los más importantes. Una combinación apropiada de estos parámetros ayuda a asegurar que no se obtenga un diámetro insuficiente del punto de soldadura (provocado por una intensidad demasiado baja o una fuerza demasiado baja) y que no ocurra ninguna expulsión de soldadura.

- La operación de soldadura deberá realizarse también de tal manera que se obtenga alta resistencia mecánica

en la soldadura. Esta resistencia mecánica puede evaluarse por ensayos tales como por ensayos de tensión de cizalladura o ensayos de tensión transversal.

El documento EP 1 380 666 describe también un procedimiento que incluye estampación en caliente de chapas de acero revestidas de aluminio para la fabricación de miembros estructurales soldados. No obstante, la soldabilidad

necesita ser mejorada adicionalmente.

Sigue habiendo necesidad de un procedimiento que haga posible preparar piezas o productos estampados que sean muy adecuados para la soldadura por puntos, que sean fáciles de pintar y que presenten buena resistencia a la corrosión.

Sumario de la invención Los inventores han descubierto que ciertos aceros revestidos en los que una banda o chapa de acero de base está revestida al menos parcialmente (algunas veces denominado “prerrevestida”, indicando este prefijo que tendrá lugar una transformación de la naturaleza del prerrevestimiento durante el tratamiento de calor antes de la estampación o conformación en caliente) en al menos un lado con un revestimiento de aluminio o de aleación de aluminio y en los que el revestimiento tiene un espesor definido, se transforman convenientemente en piezas perfiladas después del calentamiento en condiciones particulares, y presentan así una soldabilidad mejorada particular.

Los inventores han descubierto también que una buena soldabilidad particular de las piezas aluminizadas y estampadas en caliente está asociada con una sucesión especial de capas de revestimiento en las piezas, que vea desde el sustrato de acero hacia fuera, y una fracción controlada de porosidades en estas capas.

Los inventores han descubierto también que esta especial disposición de las capas está asociada a condiciones de calentamiento específicas.

Objetivos de la invención Un objetivo de la presente invención es proporcionar nuevas piezas estampadas en caliente que se preparan a partir de un acero prerrevestido.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar nuevos artículos de manufactura, tales como un vehículo de motor, que contienen tales piezas estampadas.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar nuevos procedimientos para fabricar piezas estampadas que presentan alta soldabilidad.

Estos y otros objetivos se pondrán de manifiesto durante la siguiente descripción detallada.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 muestra condiciones de temperatura de horno en función del tiempo de permanencia total en el horno para chapas de espesores totales de 0, 7-1, 5 mm y 1, 5-3 mm que proporcionan revestimientos particularmente favorables para soldadura.

Descripción detallada de las formas de realización preferidas La invención se implementa con ciertas bandas de acero prerrevestidas que comprenden una banda de acero de base y un prerrevestimiento de aluminio o una aleación de aluminio en al menos una parte de un lado de la banda del acero de base. Para muchas aplicaciones, la banda o chapa de acero de base puede comprender cualquier tipo de acero que pueda revestirse con aluminio o una aleación de aluminio. Sin embargo, para ciertas aplicaciones, tales como una pieza estructural de un automóvil, se prefiere que la banda de acero de base comprenda un acero para proporcionar una resistencia ultraalta en la pieza mayor que 1000 MPa. En tales casos, es particularmente preferido que la banda de acero de base comprenda un acero al boro.

Debido a su procesamiento, la banda puede derivar de un laminador en caliente y, posiblemente, puede ser laminada en frío de nuevo dependiendo del espesor final deseado. Espesores preferidos son 0, 7 a 3 mm. Típicamente, la banda de acero de base se almacenará y se transportará en forma de una bobina tanto antes como después de la formación del revestimiento.

Un ejemplo de un acero preferido para la banda de acero de base es uno que tiene la siguiente composición en peso:

0, 10% < carbono < 0, 5%

0, 5% < manganeso < 3%

0, 1% < silicio < 1%

0, 01% < cromo < 1%

níquel < 0, 1%

cobre < 0, 1%

titanio < 0, 2%

aluminio < 0, 1%

fósforo < 0, 1%

azufre < 0, 05%

0, 0005% < boro < 0, 010%

comprendiendo el resto, consistiendo esencialmente en o constando de hierro e impurezas inherentes al

procesamiento. La utilización de un acero de este tipo proporciona una resistencia mecánica muy alta después del tratamiento térmico y el revestimiento basado en aluminio proporciona una alta resistencia a la corrosión.

De manera particularmente preferida, la composición en peso del acero en la banda de acero de base es la siguiente:

0, 15% < carbono < 0, 25%

0, 8% < manganeso < 1, 8%

0, 1% < silicio < 0, 35%

0, 01% < cromo < 0, 5%

níquel < 0, 1%

cobre < 0, 1%

titanio < 0, 1%

aluminio < 0, 1%

fósforo < 0, 1%

azufre < 0, 05%

0, 002% < boro < 0, 005%

comprendiendo el resto,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para fabricar una pieza en bruto de acero revestido estampada en caliente, que comprende:

- prerrevestir una banda o chapa de acero con aluminio o aleación de aluminio, por inmersión en caliente de dicha banda o chapa de acero que tiene un primer lado y un segundo lado, en un baño de aluminio o de aleación de aluminio, siendo el espesor tp de dicho prerrevestimiento de 20 a 33 micrómetros en cada localización en dicho primer y segundo lados de dicha banda o chapa, a continuación

- cortar dicha banda o chapa prerrevestida para obtener una pieza en bruto de acero prerrevestido, a continuación

- calentar dicha pieza en bruto de acero prerrevestido de aluminio o de aleación de aluminio en un horno precalentado a una temperatura y durante un tiempo definido por el diagrama ABCD de la figura 1 si el

espesor de dicha chapa es mayor o igual que 0, 7 mm y menor o igual que 1, 5 mm, y por el diagrama EFGH de la figura 1 si el espesor de dicha chapa es mayor que 1, 5 mm y menor o igual que 3 mm, a una tasa de calentamiento Vc de 20 a 700ºC comprendida entre 4 y 12ºC/s, y a una tasa de calentamiento Vc’ de 500 a 700ºC comprendida entre 1, 5 y 6ºC/s, para obtener una pieza en bruto calentada; a continuación

- transferir dicha pieza en bruto calentada a una matriz; a continuación

- estampar en caliente dicha pieza en bruto calentada en dicha matriz para obtener, de este modo, una pieza en bruto de acero estampada en caliente, a continuación

- enfriar dicha pieza en bruto de acero estampada en caliente a una tasa media Vr de al menos 30ºC/s entre la salida de dicha pieza en bruto calentada del horno y la reducción de la temperatura hasta 400ºC.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el tiempo transcurrido entre que dicha pieza en bruto calentada sale de dicho horno y comienza dicha estampación no es de más de 10 segundos.

3. Pieza en bruto de acero revestido estampada en caliente, que comprende:

(a) una banda de acero de base que tiene un primer lado y un segundo lado; y

(b) un revestimiento en al menos uno de entre dicho primer lado de dicha banda de acero de base y dicho segundo lado de dicha de acero de base,

en la que:

(i) dicho revestimiento es resultado de la interdifusión entre dicho acero de base y dicho prerrevestimiento de aluminio o de aleación de aluminio,

(ii) dicho revestimiento comprende, desde el acero de base hacia fuera,

- (a) una capa de interdifusión

- (b) una capa intermedia

- (c) una capa intermetálica

- (d) una capa superficial

(iii) dicho revestimiento contiene, en fracción de superficie, menos del 10% de porosidades,

y siendo dichas capas (c) y (d) casi continuas ocupando al menos el 90% de su respectivo nivel y estando menos del 10% de la capa (c) presente en la superficie extrema de dicha pieza en bruto de acero revestido estampada en caliente.

4. Pieza en bruto de acero revestido estampada en caliente según la reivindicación 3, en la que dicha capa superficial (d) contiene, en fracción de superficie, menos del 20% de porosidades.

5. Pieza en bruto de acero revestido estampada en caliente según las reivindicaciones 3 o 4, en la que dicho revestimiento tiene un espesor mayor que 30 micrómetros.

6. Pieza en bruto de acero revestido estampada en caliente según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la que dicha capa (a) tiene un espesor menor que 15 micrómetros.

7. Pieza en bruto de acero revestido estampada en caliente según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en la que la composición de acero en la banda comprende los siguientes componentes en peso sobre la base del peso total:

0, 15% < carbono < 0, 5% 0, 5% < manganeso < 3%

0, 1% < silicio < 0, 5% 0, 01% < cromo < 1% níquel < 0, 1% cobre < 0, 1% titanio < 0, 2%

aluminio < 0, 1% fósforo < 0, 1% azufre < 0, 05% 0, 0005% < boro < 0, 08%,

siendo el resto hierro e impurezas inevitables.

8. Pieza en bruto de acero revestido estampada en caliente según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en la que la composición de acero en la banda comprende los siguientes componentes en peso sobre la base del peso total:

0, 20% < carbono < 0, 5% 0, 8% < manganeso < 1, 5% 0, 1% < silicio < 0, 35% 0, 01% < cromo < 1%

níquel < 0, 1% cobre < 0, 1% titanio < 0, 1% aluminio < 0, 1% fósforo < 0, 05%

azufre < 0, 03% 0, 0005% < boro < 0, 01%

siendo el resto hierro e impurezas inevitables.

9. Pieza en bruto de acero revestido estampada en caliente según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, en la que el prerrevestimiento de aluminio o de aleación de aluminio comprende entre el 8% y el 11/% de silicio en peso y entre el 2% y el 4% de hierro en peso, siendo el resto aluminio e impurezas inherentes al procesamiento.

10. Utilización de una pieza en bruto de acero revestido estampada en caliente según cualquiera de las 40 reivindicaciones 3 a 9 para la fabricación de un vehículo a motor terrestre.

11. Utilización de una pieza en bruto de acero revestido estampada en caliente fabricada según un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 para la fabricación de un vehículo a motor terrestre.


 

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