ES2553437T3 - Pieza de acero soldada formada en caliente con una resistencia mecánica muy alta y procedimiento de fabricación - Google Patents

Pieza de acero soldada formada en caliente con una resistencia mecánica muy alta y procedimiento de fabricación Download PDF

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Abstract

Pieza de acero soldada, de características de resistencia mecánica muy altas, obtenida mediante un calentamiento en el ámbito austenítico seguido por la deformación en caliente, el enfriamiento de al menos una preforma soldada obtenida mediante soldadura alineada de al menos una primera y una segunda láminas formadas al menos en parte por un sustrato de acero y un prerrevestimiento constituido por una capa de aleación intermetálica en contacto con el sustrato de acero, cubierta por una capa de aleación metálica compuesta por una aleación de aluminio o a base de aluminio, caracterizada porque el entorno (36) inmediatamente contiguo a la zona fundida (35) resultante de la operación de soldadura y que constituye la unión entre la primera y la segunda láminas (11, 12) carece de la capa de aleación metálica (19, 20) al tiempo que cuenta con la capa de aleación intermetálica (17,18), porque, al menos en una porción de la zona fundida (35), la relación entre el contenido de carbono de la zona fundida y el contenido de carbono del sustrato (25,26) de la primera o de la segunda lámina (11,12), la que tenga el contenido de carbono Cmáx más alto, es de entre 1,27 y 1,59 y porque la composición del sustrato (25,26) de al menos la primera o la segunda lámina (11,12) consta de los siguientes contenidos expresados en peso: 0,10 % <= C <= 0,5 % 0,5 % <= Mn <= 3 % 0,1 % <= Si <= 1 % 0,01 % <= Cr <= 1 % Ti <= 0,2 % Al <= 0,1 % S <= 0,05 % P <= 0,1 % 0,0002 <= B <= 0,010 % siendo el resto hierro e impurezas inherentes a la elaboración.

Description

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-la proporción de metal de relleno respecto al volumen de la zona fundida (35) es de entre 12 % y 26 % y
-la velocidad de soldadura es de entre 3 y 7 metros por minuto, y
5 -cuando la velocidad de soldadura es superior a 3,5 metros por minuto, el par compuesto por la proporción de metal de relleno respecto al volumen de la zona fundida (35) y la velocidad de soldadura es tal que Y≤-3,86X+39,5, donde Y indica la proporción de metal de relleno expresada en porcentaje de volumen y X indica la velocidad de soldadura en metros por minuto.
10 la proporción de metal de relleno respecto al volumen de la zona fundida (35) es de entre 14 y 16 %, el caudal de helio y/o argón es de entre 13 y 17 litros por minuto, el diámetro en el punto de impacto en la lámina del haz de láser
(30) es de entre 500 y 700 micrómetros, y el extremo (32a) del alambre de relleno (32) está a una distancia del punto de impacto del haz de láser en la lámina de entre 2 y 3 mm.
15 -la velocidad de enfriamiento de la zona fundida (35) durante la etapa de formación en caliente es superior o igual a la velocidad crítica de temple martensítico de la citada zona fundida (35).
[0035] Por último, la invención se refiere a la utilización de las piezas de acero anteriormente descritas para la 20 fabricación de piezas estructurales o de seguridad para vehículos, en especial automotrices.
[0036] Otras características y ventajas de la invención se desprenderán claramente de la descripción detallada a continuación con carácter indicativo y en absoluto restrictivo, referente a figuras anexas como:
25 -la figura 1, anteriormente presentada, representa el perfil comparado de la dureza del metal base y de la zona fundida en función de la velocidad de enfriamiento durante el prensado en caliente, para una pieza de acero soldada del estado de la técnica anterior,
-la figura 2 es una representación esquemática de la lámina utilizada para poner en práctica el procedimiento 30 reivindicado por la invención,
-la figura 3 es una representación esquemática del comienzo de la operación de soldadura del procedimiento reivindicado por la invención,
35 -la figura 4 es una representación esquemática del final de la operación de soldadura del procedimiento reivindicado por la invención,
-la figura 5 representa el perfil de la resistencia mecánica a la rotura por tracción de la zona fundida, al ejercerse la presión perpendicularmente respecto a la unión soldada, en función del porcentaje de metal de relleno en la zona 40 fundida durante el procedimiento reivindicado por la invención, y para dos velocidades de enfriamiento distintas durante el prensado en caliente,
-la figura 6 representa la localización de la fractura, en el metal base o en la zona fundida, en función de la relación entre el contenido de carbono de la zona fundida y el contenido de carbono del metal base,
45 -la figura 7 es una gráfica que ilustra un ejemplo de un perfil de microdureza (dureza bajo una carga de 200 g) de una pieza de acero soldada fabricada a partir de dos láminas de diferente grosor y prensada de acuerdo con la invención y de la zona contigua a la zona fundida, y
50 -la figura 8 es una gráfica que ilustra las condiciones límite de funcionamiento óptimo del procedimiento reivindicado por la invención en términos de porcentaje de metal relleno y de velocidad de soldadura.
-la figura 9 presenta la variación de la tenacidad en la zona fundida en función de la temperatura con diferentes contenidos de carbono.
55 [0037] Según el procedimiento reivindicado por la invención, se necesitan dos láminas revestidas mediante inmersión en un baño de aluminio fundido de acuerdo con un procedimiento llamado «inmersión» continua conforme a la publicación EP971044. Se entiende el término lámina en sentido amplio como cualquier tira u objeto obtenido mediante el corte de una tira, una bobina o una hoja.
60 [0038] El baño de aluminio en el que se realiza la inmersión puede contener además de 9 a 10 % de silicio y de 2 a 3,5 % de hierro.
[0039] El acero que constituye el sustrato de acero de las láminas presenta la siguiente composición, expresada 65 en porcentaje en peso:
8
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[0114] La primera frontera (51) define el límite inferior del porcentaje de metal de relleno. El porcentaje de metal de relleno debe por lo tanto superar el 12 % para evitar que la zona soldada tenga unas características de resistencia mecánica demasiado débiles.
5 [0115] La segunda frontera (52) define el límite superior del porcentaje del metal de relleno. El porcentaje de metal de relleno debe por tanto ser inferior al 26 % puesto que, superado ese límite, la zona soldada presenta una fragilidad incompatible con las características requeridas.
10 [0116] La tercera frontera (53) define el límite inferior de la velocidad de soldadura. La velocidad de soldadura debe por tanto ser mayor de 3 metros por minuto para obtener una geometría satisfactoria del gránulo de soldadura y evitar fenómenos de oxidación.
[0117]
Por último, la cuarta frontera (54) define el límite superior de la velocidad de soldadura y tiene forma
15 de curva.
[0118]
Esta cuarta frontera (54) se define a partir de los puntos experimentales (40, 41, 42) ya mencionados,
en los que los puntos experimentales 42 corresponden a muestras en las que la mezcla de metal de relleno y metal base es insuficiente y/o la soldadura no penetra a una profundidad suficiente.
20 [0119] Además, la forma curvada de esta cuarta frontera (54) se estima en función de las exigencias de la operación de soldadura.
[0120] En efecto, la capacidad de la fuente de láser para fundir el alambre de relleno y dar lugar a una mezcla 25 relativamente homogénea influye en el porcentaje máximo de metal de relleno y en la velocidad de soldadura.
[0121] En ese sentido, para una velocidad de soldadura de 4 metros por minuto, por ejemplo, el porcentaje de metal de relleno no debe superar el 25 %.
30 [0122] Para una velocidad de soldadura mayor, se limitará la proporción de metal de relleno.
[0123] En esta cuarta frontera (54), se estima la ecuación de la línea recta (55) que pasa por un primer punto
(56) situado en la unión entre la parte superior de la cuarta frontera (54) y la segunda frontera (52), y por un segundo punto (57) localizado en la unión entre la parte inferior de la cuarta frontera (54) y la primera frontera (51).
35 [0124] La ecuación de esta línea recta (55) es Y=3,86X+39,5 donde Y es el porcentaje de metal de relleno y X es la velocidad de soldadura en metros por minuto.
[0125] Puede por tanto considerarse de forma aproximada que la cuarta frontera que definía el límite máximo 40 de la velocidad de soldadura está definida por la línea recta (55) para una velocidad de soldadura mayor de 3,5 metros por minuto.
[0126] Por lo tanto, la invención hace posible fabricar económicamente piezas de estructura y de seguridad para el sector automotriz. 45
15

Claims (1)

  1. imagen1
    imagen2
    imagen3
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    imagen5
ES12756555T 2011-07-26 2012-07-23 Hot-formed welded part having high resistance and process to produce such a part Active ES2553437T5 (en)

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WOPCT/IB2011/001725 2011-07-26
PCT/IB2011/001725 WO2013014481A1 (fr) 2011-07-26 2011-07-26 Pièce d'acier soudée préalablement mise en forme à chaud à très haute résistance mécanique et procédé de fabrication
PCT/IB2012/001418 WO2013014512A1 (fr) 2011-07-26 2012-07-23 Pièce d'acier soudée mise en forme à chaud à très haute résistance mécanique et procédé de fabrication

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