Procedimiento para la producción de un componente perfilado templado.

Procedimiento para la producción de un componente perfilado templado de una aleación de acero templable con protección anticorrosiva catódica,

en el que:

a) sobre una chapa de una aleación templable de acero se aplica un revestimiento, estando

b) compuesto el revestimiento básicamente de cinc, y

c) en el que el revestimiento, además, contiene uno o varios elementos afines al oxígeno, en una cantidad total de entre el 0,1 y el 15 % en peso en relación a todo el revestimiento, y

d) la chapa de acero revestida se perfila a continuación por rodillos en un dispositivo de perfilado, de modo que el fleje de chapa se conforma por rodillos formando una barra perfilada, y

e) a continuación, la chapa de acero revestida se lleva, al menos por zonas parciales, bajo la entrada de oxígeno atmosférico, a la temperatura de austenización necesaria para el temple y se calienta hasta alcanzar la trasformación estructural necesaria para el temple,

f) formándose sobre el revestimiento una película superficial de un óxido del o de los elemento(s) afín(es) al oxígeno, y

g) enfriándose la chapa tras un calentamiento suficiente, seleccionándose la tasa de enfriamiento de tal modo que se consigue el temple de la aleación de la chapa,

h) cortándose a la correspondiente medida la barra perfilada antes o después del temple en segmentos de barra perfilada;

i) en el que antes del perfilado y antes del corte a medida y antes del calentamiento a la temperatura necesaria para el temple, se practican los orificios, escotaduras, perforaciones y/o el patrón de agujeros necesario en la barra perfilada,

j) realizándose el enfriamiento con agua, aplicando un gran volumen de agua a baja presión al componente a templar.

La invención se refiere a un procedimiento para la producción de un componente perfilado templado con protección anticorrosiva catódica así como a un componente perfilado templado metálico con protección anticorrosiva catódica.

Las chapas de acero de baja aleación, en particular para la construcción de carrocerías, no son resistentes a la corrosión tras haber sido creadas siguiendo los pasos de conformación apropiados, ya sea mediante laminación en caliente o laminación en frío. Esto significa que, incluso tras un tiempo relativamente corto, aparece oxidación en la superficie debido a la humedad del aire.

Se conocen métodos para proteger las chapas de acero de la corrosión con las correspondientes capas de protección anticorrosiva. Según la DIN 59, parte 1, la corrosión es una reacción de un material metálico a su entorno, que produce un cambio medible en el material y que puede llegar a perjudicar el funcionamiento de un componente metálico o de todo un sistema. Para evitar daños por corrosión, el acero normalmente se protege para que aguante la exposición a la corrosión durante el periodo de vida útil necesario. Los daños por corrosión se pueden evitar influyendo en las propiedades del otro medio reactivo y/o modificando las condiciones de reacción, separando el material metálico del medio corrosivo mediante la aplicación de capas de protección así como con la aplicación de medidas electroquímicas.

Según las DIN 592, una capa de protección anticorrosiva es una capa creada sobre un metal o en una zona cercana a la superficie de un metal que está compuesta de uno o de varios estratos. Las capas de múltiples estratos se denominan también sistemas de protección anticorrosiva.

Las posibles capas de protección anticorrosiva son, por ejemplo, revestimientos orgánicos, revestimientos inorgánicos y recubrimientos metálicos. El objetivo de las capas de protección anticorrosiva es transmitir a la superficie de acero las propiedades del material de revestimiento durante el mayor tiempo posible. Para la selección de una protección anticorrosiva metálica eficaz es necesario conocer de antemano las relaciones corrosivo-químicas del sistema acero/metal de recubrimiento/medio corrosivo.

Los metales de recubrimiento pueden ser frente al acero electroquímicamente más nobles o menos nobles. En el primer caso, el respectivo metal de recubrimiento protege el acero únicamente mediante la creación de capas de protección. A esto se le suele denominar protección de barrera. En cuanto la superficie del metal de recubrimiento presenta poros o sufre daños, se forma ante la presencia de humedad un elemento local en el que el medio no noble, es decir, el metal a proteger, es atacado. Entre los metales de recubrimiento más nobles están el estaño, el níquel y el cobre.

Los metales menos nobles forman por un lado capas de cubrición protectoras; por otro lado, puesto que son menos nobles que el acero, son atacados adlclonalmente en caso de faltas de estanqueldad en la capa. En caso de daños en una capa de recubrimiento de este tipo, el acero no es atacado, sino que al formarse elementos locales la corrosión se produce en primer lugar en el metal de recubrimiento menos noble. A esto se le denomina protección anticorrosiva galvánica o catódica. Entre los metales menos nobles están, por ejemplo, el cinc.

Las capas de protección metálicas se aplican empleando distintos métodos. Dependiendo del metal y del método, la unión de la superficie de acero es de tipo químico, físico o mecánico y abarca desde la formación de una aleación y la difusión hasta la adhesión y un mero enganche mecánico.

Los recubrimientos metálicos deben poseer propiedades tecnológicas y mecánicas similares a las del acero y comportarse frente a las cargas mecánicas o deformaciones plásticas de forma similar al acero. Por lo tanto, los recubrimientos no deben ser dañados durante la conformación ni deteriorarse mediante los procesos de conformación.

En la aplicación de recubrimientos por Inmersión en baño fundido, el material a proteger se sumerge en baños de metal fundido líquido. Mediante la Inmersión en baño fundido, se forman las correspondientes capas de aleación en el límite de fase acero/metal de recubrimiento. Un ejemplo de esto es la galvanización en callente.

En la galvanización en callente, el fleje de acero se hace pasar por un baño de cinc, presentando dicho baño de cinc una temperatura de unos 45 °C. Los productos galvanizados en caliente presentan una alta resistencia a la corrosión, una buena aptitud para la soldadura y conformabilidad; sus principales campos de aplicación son la industria de la construcción, del automóvil y de los electrodomésticos.

Además, se conoce la generación de un recubrimiento de una aleación de cinc y hierro. Para esto, estos productos, tras la galvanización en caliente a temperaturas superiores al punto de fusión del cinc, generalmente entre 48 y 55 °C, son sometidos a un recocido de difusión. Al hacerlo, crecen las capas de aleación de cinc-acero y consumen la capa de cinc situada encima. Este procedimiento se denomina recocido después de la galvanización. La aleación de cinc-acero así creada posee asimismo una alta resistencia a la corrosión, una buena aptitud para la soldadura y conformabilidad. Los principales campos de aplicación son la industria del automóvil y la de los electrodomésticos. Además, mediante la inmersión en baño fundido también se pueden generar otros recubrimientos de aluminio-silicio, cinc-aluminio y aluminio-cinc.

Por otro lado, también se conoce la creación de recubrimientos metálicos depositados electrolíticamente, es decir, la precipitación de los recubrimientos metálicos realizada bajo el paso de corriente de electrolitos.

El revestimiento electrolítico también es posible en aquellos metales que no se pueden revestir por inmersión en baño fundido. Los espesores de capa habituales en el revestimiento electrolítico están generalmente entre 2,5 y 1 pm, con lo que en general son más reducidos que en los recubrimientos por inmersión en baño fundido. Algunos metales, por ejemplo el cinc, permiten también los recubrimientos de capa gruesa en el revestimiento por electrólisis. Las chapas galvanizadas electrolíticamente se emplean principalmente en la industria automovilística; debido a la alta calidad de su superficie, estas chapas se utilizan sobre todo en la zona de la película exterior [sic]. Poseen una buena conformabilidad, aptitud para la soldadura y capacidad de almacenamiento, así como superficies fáciles de barnizar y mates.

En particular para la industria del automóvil, es muy importante construir las carrocerías en bruto cada vez más ligeras. Esto, por un lado, tiene que ver con que los vehículos más ligeros consumen menos combustible y, por otro lado, porque los vehículos están equipados cada vez con más funciones y aparatos adicionales, lo que conlleva un cierto aumento del peso, el cual se puede compensar con una carrocería más ligera.

Al mismo tiempo, sin embargo, aumentan los requisitos de seguridad en los vehículos, siendo la carrocería la responsable de la seguridad de las personas en un automóvil y de su protección en caso de accidente. Por consiguiente, se exige que las carrocerías en bruto más ligeras proporcionen una mayor seguridad en caso de accidente. Esto únicamente es viable empleando, en particular en el habitáculo para pasajeros, materiales de una mayor resistencia.

Para conseguir la resistencia exigida, es necesario utilizar tipos de acero que presentan propiedades mejoradas de tipo mecánico o tratar los tipos de acero de tal modo que tengan las propiedades mecánicas requeridas.

Para dotar las chapas de acero de una mayor resistencia se conoce el método de conformar y templar las piezas de acero en un solo paso. Este método también se denomina temple en prensa. Aquí, la chapa de acero se calienta a una temperatura superior a la temperatura de austenización, habitualmente por encima de los 9 °C, y a continuación se conforma en una herramienta fría. La herramienta conforma la chapa de acero caliente que, debido al contacto de la superficie con el molde frío se enfría muy rápido, con lo que se producen los efectos de temple en el acero en sí ya conocidos. También se conoce el método de conformar en primer lugar la chapa de acero y, a continuación, enfriar y templar la pieza de chapa de acero conformada en una prensa de calibración. A diferencia del primer método, aquí se tiene la ventaja de que la chapa se conforma en estado frío, lo que permite diseños más complejos. Sin embargo, con ambos métodos se forma cascarilla superficialmente en la chapa por el calentamiento, de modo que... [Seguir leyendo]

I.- Procedimiento para la producción de un componente perfilado templado de una aleación de acero templable con

protección anticorrosiva catódica, en el que:

a) sobre una chapa de una aleación templable de acero se aplica un revestimiento, estando

b) compuesto el revestimiento básicamente de cinc, y

c) en el que el revestimiento, además, contiene uno o varios elementos afines al oxigeno, en una cantidad total de entre el ,1 y el 15 % en peso en relación a todo el revestimiento, y

d) la chapa de acero revestida se perfila a continuación por rodillos en un dispositivo de perfilado, de modo que el fleje de chapa se conforma por rodillos formando una barra perfilada, y

e) a continuación, la chapa de acero revestida se lleva, al menos por zonas parciales, bajo la entrada de oxígeno atmosférico, a la temperatura de austenización necesaria para el temple y se callenta hasta alcanzar la trasformación estructural necesaria para el temple,

f) formándose sobre el revestimiento una película superficial de un óxido del o de los elemento(s) afín(es) al oxígeno, y

g) enfriándose la chapa tras un calentamiento suficiente, seleccionándose la tasa de enfriamiento de tal modo que se consigue el temple de la aleación de la chapa,

h) cortándose a la correspondiente medida la barra perfilada antes o después del temple en segmentos de barra perfilada;

i) en el que antes del perfilado y antes del corte a medida y antes del calentamiento a la temperatura necesaria para el temple, se practican los orificios, escotaduras, perforaciones y/o el patrón de agujeros necesario en la barra perfilada,

j) realizándose el enfriamiento con agua, aplicando un gran volumen de agua a baja presión al componente a templar.

2 - Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la barra perfilada en el dispositivo de perfilado

se suelda en un dispositivo de soldadura conectado a continuación.

3 - Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la barra perfilada o los segmentos de barra

perfilada, antes del calentamiento a la temperatura necesaria para el temple, se calienta(n) en un paso de precalentamiento a cierta temperatura y se mantienen a dicha temperatura hasta que sea posible la formación parcial de fases de hierro-cinc.

4 - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la barra perfilada o los

segmentos de barra perfilada se lleva(n) a una temperatura de entre 85 y 95 °C con una tasa de calentamiento de entre 5 y 1 °C por segundo, se mantiene(n) a esta temperatura durante al menos 5 segundos y se enfrfa(n) con una tasa de enfriamiento de 25 a 45 °C por segundo.

- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que durante el calentamiento, la

barra perfilada o el segmento de barra perfilada se mantiene a entre 5 y 6 °C, en particular entre 53 y 58 °C, durante al menos 1 segundos y, a continuación, se sigue calentando.

6 - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la barra perfilada y/o el

segmento de barra perfilada se calienta por inducción y/o radiación.

7 - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se emplean en la mezcla

como elementos afines al oxígeno magnesio y/o silicio y/o titanio y/o calcio y/o aluminio y/o manganeso y/o boro.

8.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el revestimiento se aplica mediante el método de inmersión en baño fundido, empleándose una mezcla que contiene básicamente cinc con el o los elemento(s) afín(es) al oxígeno.

9 - Procedimiento según la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado por que se emplea entre el ,2 % en peso y el 5 % en peso de los elementos afines al oxígeno.

1.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se emplea entre el ,26 % en peso y el 2,5 % en peso de los elementos afines al oxígeno.

II.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como elemento afín al

oxígeno se emplea básicamente aluminio.

12.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la mezcla del revestimiento

se selecciona de tal modo que la capa forma durante el calentamiento una película de óxido de los óxidos del o de los elemento(s) afín(es) al oxígeno y el revestimiento genera al menos dos fases, siendo una de las fases rica en cinc y otra fase rica en hierro.

13.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la fase rica en hierro

presenta una proporción de cinc/hierro de máximo , 95 (Zn/Fe á ,95), preferentemente de entre ,2 y ,8 (Zn/Fe = entre ,2 y ,8), y la fase rica en cinc una proporción de cinc/hierro de al menos 2, (Zn/Fe > 2,), preferentemente entre 2,3 y 19, (Zn/Fe = entre 2,3 y 19,).

14.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la fase rica en hierro

presenta una proporción entre cinc y hierro de aproximadamente 3:7 y la fase rica en cinc presenta una proporción entre cinc y hierro de aproximadamente 8:2.

15.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa contiene además

zonas sueltas con un contenido de cinc > 9 %.

16.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el revestimiento está

formado de tal modo que, con un espesor de 15 pm, desarrolla tras el calentamiento un efecto de protección catódica de al menos 4 J/cm2

17.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el revestimiento con la

mezcla de cinc y el o los elemento(s) afín(es) al oxígeno se lleva a cabo de forma continua pasando por un baño de metal líquido a una temperatura de entre 425 y 69 °C, a lo que le sigue el enfriamiento de la chapa revestida.

18.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el revestimiento con la

mezcla de cinc y los elementos afines al oxígeno se lleva a cabo de forma continua pasando por un baño de metal líquido a una temperatura de entre 44 y 495 °C, a lo que le sigue el enfriamiento de la chapa revestida.

19 - Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la chapa se calienta por inducción.

2.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la chapa se calienta en un

horno de radiación.

21.- Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la conformación y el temple

del componente se efectúa con un dispositivo de conformación por rodillos, calentándose la chapa revestida al menos parcialmente a la temperatura de austenización, conformándose por rodillos antes, durante y/o después de este proceso y, a continuación de la conformación por rodillos, se enfría con una tasa de enfriamiento que produce el temple de la aleación de la chapa.

22.- Capa de protección anticorrosiva para perfiles de chapa de acero conformados por rodillos que se someten a una

fase de temple, sometiéndose la capa de protección anticorrosiva tras su aplicación sobre la chapa de acero a un tratamiento térmico bajo la entrada de oxígeno, manteniéndose durante el calentamiento la barra perfilada o los segmentos de barra perfilada a entre 5 y 6 °C, en particular a entre 53 y 58 °C, durante al menos 1 segundos y, a continuación se sigue calentando, estando compuesto el revestimiento básicamente de cinc y, además, de uno o varios elementos afines al oxígeno en una cantidad total de entre el ,1 % y el 15, % en peso con respecto a la totalidad del revestimiento, presentando la capa de protección anticorrosiva superficialmente una película de óxido cubriente de óxidos del o de los elemento(s) afín(es) al oxígeno y formando el revestimiento al menos dos fases, siendo una de las fases rica en cinc y otra fase rica en hierro.

23.- Capa de protección anticorrosiva según la reivindicación 22, caracterizada por que la capa de protección

anticorrosiva contiene en la mezcla como elementos afines al oxígeno magnesio y/o silicio y/o titanio y/o calcio y/o aluminio y/o boro y/o manganeso.

24.- Capa de protección anticorrosiva según la reivindicación 22 y/o 23, caracterizada por que la capa de protección

anticorrosiva es una capa de protección anticorrosiva aplicada mediante un método de inmersión en baño fundido.

25.- Capa de protección anticorrosiva según una de las reivindicaciones 22 a 24, caracterizada por que los

elementos afines al oxígeno están contenidos en una cantidad total de entre el ,1 y el 15, % en peso.

26.- Capa de protección anticorrosiva según una de las reivindicaciones 22 a 25, caracterizada por que los

elementos afines al oxígeno están contenidos en una cantidad total de entre el ,2 y el ,5 % en peso en relación con el total del revestimiento.

27.- Capa de protección anticorrosiva según una de las reivindicaciones 22 a 26, caracterizada por que los

elementos afines al oxígeno están contenidos en una cantidad total de entre el ,6 y el 2,5 % en peso.

28.- Capa de protección anticorrosiva según una de las reivindicaciones 22 a 27, caracterizada por que contiene

como elemento afín al oxígeno básicamente aluminio.

29.- Capa de protección anticorrosiva según una de las reivindicaciones 22 a 28, caracterizada por que la fase rica

en hierro presenta una proporción de cinc/hierro de máximo , 95 (Zn/Fe á ,95), preferentemente de entre ,2 y ,8 (Zn/Fe = entre ,2 y ,8), y la fase rica en cinc una proporción de cinc/hierro de al menos 2, (Zn/Fe £ 2,), preferentemente entre 2,3 y 19, (Zn/Fe = entre 2,3 y 19,).

3.- Capa de protección anticorrosiva según una de las reivindicaciones 22 a 29, caracterizada por que la fase rica

en hierro presenta una proporción entre cinc y hierro de aproximadamente 3:7 y la fase rica en cinc presenta una proporción entre cinc y hierro de aproximadamente 8:2.

31.- Capa de protección anticorrosiva según una de las reivindicaciones 22 a 3, caracterizada por que la capa de

protección anticorrosiva contiene además zonas sueltas con un contenido de cinc > 9 % en peso.

32.- Capa de protección anticorrosiva según una de las reivindicaciones 22 a 31, caracterizada por que la capa de

protección anticorrosiva, con un espesor de 15 pm, posee una energía de protección catódica de al menos 4 J/cm2

33.- Componente perfilado templado de una aleación de acero templable con una protección anticorrosiva catódica,

en el que:

a) sobre una chapa de una aleación templable de acero se aplica un revestimiento, estando

b) compuesto el revestimiento básicamente de cinc, y

c) en el que el revestimiento, además, contiene uno o varios elementos afines al oxígeno, en una cantidad total de entre el ,1 y el 15 % en peso en relación a todo el revestimiento, y

d) la chapa de acero revestida se perfila a continuación por rodillos en un dispositivo de perfilado, de modo que el fleje de chapa se conforma por rodillos formando una barra perfilada, y

e) a continuación, la chapa de acero revestida se lleva, al menos por zonas parciales, bajo la entrada de oxígeno atmosférico, a la temperatura de austenización necesaria para el temple y se calienta hasta alcanzar la trasformación estructural necesaria para el temple,

f) formándose sobre el revestimiento una película superficial de un óxido del o de los elemento(s) afín(es) al oxígeno, y

g) enfriándose la chapa tras un calentamiento suficiente, seleccionándose la tasa de enfriamiento de tal modo que se consigue el temple de la aleación de la chapa,

h) cortándose a la correspondiente medida la barra perfilada antes o después del temple en segmentos de barra perfilada;

i) en el que antes del perfilado y antes del corte a medida y antes del calentamiento a la temperatura necesaria para el temple, se practican los orificios, escotaduras, perforaciones y/o el patrón de agujeros necesario en la barra perfilada o en los segmentos de barra perfilada,

j) realizándose el enfriamiento con agua, aplicando un gran volumen de agua a baja presión al componente a templar,

k) presentando la capa de protección anticorrosiva, con un espesor de 15 pm, una energía de protección catódica de al menos 4 J/cm2.

34.- Componente de acero templado según la reivindicación 33, estando formado el componente a partir de un fleje

de acero laminado en caliente o en frío con un espesor >,15 mm y con un rango de concentración de al menos uno de los elementos de aleación en los límites en % de peso siguientes: