BR112017004224B1

BR112017004224B1 - Método para a produção de uma mola ou de uma barra de torção

Info

Publication number: BR112017004224B1
Application number: BR112017004224-0A
Authority: BR
Inventors: Dieter Lechner; Marcel Groß; Heinz-Georg Gabor; Marco Roland; Dieter Brier
Original assignee: Thyssenkrupp Ag; ThyssenKrupp Federn und Stabilisatoren GmbH
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2021-09-28
Also published as: JP2017532450A; EP3189165B1; RU2017104701A; EP3189166A1; EP3189166B1; MX2017002800A; HUE050515T2; HUE052643T2; US10689726B2; RU2682882C1; CN106605000A; EP3686294A1; WO2016034319A1; RU2664847C2; BR112017004212A2; CN106795576A; WO2016034318A1; KR20170051472A; MX2017002798A; EP3189165A1

Abstract

mola ou barra de torção, processo para a produção de uma mola ou barra de torção, e, uso de um arame de aço. a presente invenção se refere a uma mola (3') e/ou uma barra de torção (3") produzida a partir de um arame de aço (1) por deformações a quente (18, 18', 18") de acordo com um método com as seguintes etapas: a) fornecer um arame de aço (1); b) deformar de forma termomecânica (12) o arame de aço (1) disponibilizado na etapa a); resfriar (13) o arame de aço (1) deformado de forma termomecânica na etapa b); d) corte ao comprimento (16) do arame de aço (1) resfriado para barra na etapa c); aquecer (17) as barras (2) cortadas ao comprimento na etapa d); f) deformar a quente (18, 18', 18") as barras (2) aquecidas na etapa e); g) tratar as barras deformadas a quente para uma mola (3') ou uma barra de torção (3") na etapa f), que compreende i. temperar (19) as barras deformadas a quente para uma mola (3') ou uma barra de torção (3") na etapa f) a uma primeira temperatura de resfriamento; ii. reaquecer a mola (3') ou barra de torção (3") temperada na etapa i. a uma primeira temperatura de revenido; iii. resfriar a mola (3') ou barra (2) deformada a quente reaquecido na etapa iii. a uma segunda temperatura de resfriamento, sendo que no resfriamento (13) do arame de aço (1) na etapa c) a uma temperatura abaixo da temperatura de recristalização mínima é resfriado de tal modo que se ajusta uma estrutura pelo menos parcialmente ferrítica-perlítica no arame de aço.

Description

[001] A presente invenção se refere a molas moldadas a quente e/ou barras de torção, um método para a produção de molas moldadas a quente e/ou barras de torção e a aplicação de um arame de aço para a produção de molas moldadas a quente e/ou barras de torção.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Molas e barras de torção de arame de aço deformado são conhecidas no estado da técnica em um grande número de modos de execução. As barras de torção também são indicadas, por exemplo, como molas de barra de torção, barras de torção de estabilização ou barras de mola de torção. Molas de aço e molas de barra de torção são utilizadas, em particular, em veículos automóveis, sendo que as molas de aço são utilizadas, por exemplo, nos sistemas de amortecimento para o amortecimento de irregularidades viárias e as molas de barra de torção, para a estabilização contra inclinação e torção da carroceria, em particular, na condução de um veículo automóvel em curvas, na condução de um veículo automóvel sobre superfícies viárias que se modificam e em irregularidades viárias. A moldagem do arame de aço em molas e barras de torção pode ocorrer segundo um método de deformação e frio e/ou a quente. Antes dessa moldagem, o arame de aço pode sofrer diferentes etapas de preparação que afetam as propriedades mecânicas e da mola. Por exemplo, o aço para mola utilizado para a produção de uma mola de aço e/ou de barra de torção é submetido a uma deformação termomecânica (TMU), a fim de elevar sua estabilidade e tenacidade construtiva utilizável e aprimorar outras determinadas propriedades de uso de uma matéria-prima. Desse modo, podem ser produzidas molas e/ou barras de torção com estabilidade (s) elevada (s) em utilização de material comparativamente menor e, com isso, menor peso e menores custos de material. No estado da técnica, são conhecidas diferentes sequências de método, que compreendem um tratamento térmico e então, uma deformação. Em uma deformação a frio, a capacidade de deformação do arame de aço é limitada, visto que, como resultado da compactação a frio, sua tenacidade e capacidade de deformação diminuem com escala de deformação crescente.

[003] Na produção em série de molas helicoidais moldadas a quente, o TMU já é utilizado na forma de um processo de laminação oblíqua, aqui, contudo, apenas em barras de mola individualizadas, pré-fabricadas. Um tal método é revelado no documento DE 103 15 418 B3. O TMU ocorre na barra de mola por um processo de laminação oblíqua de uma só etapa imediatamente antes da bobinagem a quente da mola helicoidal. A mola moldada a quente é mergulhada em óleo, pelo que se forma uma estrutura martensítica.

[004] No documento DE 198 39 383 C2 é descrito um método para o tratamento termomecânico de aço para elementos de mola de esforço de torção. Um material primário é aquecido e austenizado ininterruptamente a uma temperatura de 1080°C. Posteriormente, o material primário é submetido a um TMU, pelo que é obtida uma recristalização. A seguir, sem resfriamento intermediário, o material primário é endurecido por temperagem.

[005] Esse método é executado em uma linha de produção integral, na qual são executadas etapas completas do TMU até a temperagem. Pelo, com isso, encadeamento direto necessário de deformações e tratamentos, resultam as seguintes desvantagens: 1. Modificações de comprimento no arame pela deformação mecânica, na maioria das vezes, laminação, afetam diretamente os parâmetros do processo da deformação a quente e do tratamento posterior. 2. As temperaturas e tempos de processo da deformação termomecânica, da deformação a quente e do tratamento precisam se harmonizar entre si, o que é difícil de se implementar em uma técnica de processo. Pois, para a deformação mecânica é preferida uma temperatura apenas ligeiramente acima da temperatura de austenização da matéria- prima do arame, enquanto que para a deformação a quente e o tratamento, é vantajoso um aquecimento em temperaturas significativamente mais elevadas, 3. Entre o TMU e a bobinagem a quente são necessárias outras etapas de tratamento na barra (por exemplo, o corte em comprimento exato), o que prolonga o tempo até o endurecimento da temperagem. Portanto, a barra é mantida por um determinado tempo a uma temperatura mais elevada, pelo que podem surgir modificações de estrutura desvantajosas, por exemplo, crescimento de grãos e descarbonação. 4. O TMU e o dispositivo de bobinagem a quente apresentam diferentes tempos de ciclo por barra de mola. A quantidade passada da linha de produção seria definida, então, pelo componente de processo mais longo; os componentes de processo mais rápidos não são, portanto, usados em sua capacidade máxima e trabalham, portanto, de forma desfavorável. 5. Um tempo de inatividade de um componente do processo (por exemplo, para manutenção ou devido a uma defeito) imobiliza toda a linha de produção. 6. Para cada instalação de bobinagem é preciso ser mantida uma instalação de TMU separada. Em um grande número de mola de aço a serem produzidas ao mesmo tempo, isso significa um grande número correspondente de instalações de TMU. 7. O processamento de barras de mola com diâmetro do arame inconstante com uma linha de produção integral não é possível no momento ou apenas mediante elevados custos de técnica de controle. 8. A laminação oblíqua de uma só etapa utilizada na produção de molas para a deformação termomecânica (de acordo com o documento acima DE 103 15 418 B3) leva a uma rotação do arame em torno de seu eixo longitudinal com uma velocidade de 400 U/min e superior a isso. Isso pode ser de fato executado com barras de mola, mas não no tratamento de arames contínuos. De fato, também já é conhecido, ao invés da laminação oblíqua, utilizar cilindros estriados de dois níveis. As desvantagens 1 a 7 indicadas acima também estão presentes na utilização do cilindro estriado.

[006] A presente invenção tem, portanto, por objetivo, disponibilizar uma (várias) mola (s) e/ou barra de torção aprimorada (s) e um método para a produção da (s) mola aprimorada (a) e/ou barra de torção, no qual sejam evitadas as desvantagens mencionadas anteriormente. Em particular, com o método para a produção da mola (s) e/ou barra (s) de torção aprimorada (s) deve ser disponibilizado um processo de produção mais estável com satisfação mais confiável das elevadas exigências de qualidade. Além disso, o método para a produção da mola (s) e/ou barra (s) de torção aprimorada (s) deve poder ser implementado de forma simples e segura nos métodos já existentes.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

[007] Esse objetivo é solucionado com uma mola e/ou uma barra de torção, de acordo com a reivindicação 1, e um método, de acordo com a reivindicação 5. Aperfeiçoamentos vantajosos da invenção são indicados nas reivindicações dependentes.

[008] A mola de acordo com a invenção apresenta, ao contrário das molas convencionais, a vantagem de que o arame da mola de acordo com a invenção, apresenta, em comparação com os arames de mola convencionais, uma tenacidade mais elevada. Devido à elevada tenacidade do arame de mola, tensões mais elevadas podem ser aplicadas à mola de acordo com a invenção. Outras vantagens da mola de acordo com a invenção em comparação às molas convencionais, são peso menor e vida útil mais longa. Além disso, a mola de acordo com a invenção, em comparação às molas convencionais, pode ser projetada, em particular, com medidas menores e comprimento de mola mais curto, com o que as molas de acordo com a invenção também podem ser dispostas em menores espaços de montagem.

[009] A barra de torção de acordo com a invenção apresenta, ao contrário das barras de torção convencionais, a vantagem de que o arame da mola de acordo com a invenção, apresenta, em comparação com os arames de mola convencionais, uma tenacidade mais elevada. Devido à elevada tenacidade do arame de mola, tensões mais elevadas podem ser aplicadas à barra de torção de acordo com a invenção. Uma outra vantagem da barra de torção de acordo com a invenção, em comparação às barras de torção convencionais, é uma vida útil mais longa.

[0010] O método de acordo com a invenção para a produção de molas e/ou barras de torção apresenta, ao contrário do método convencional, a vantagem de que a/as mola de acordo com a invenção e/ou der barra (s) de torção apresentam um arame de mola com uma tenacidade maior em comparação aos arames de mola convencionais. Uma outra vantagem do método de acordo com a invenção é que o mesmo pode ser integrado a métodos já existentes, de forma simples e confiável. Além disso, o método de acordo com a invenção apresenta as vantagens de que

[0011] - através da separação da técnica de processo do TMU e do tratamento para cada uma das duas etapas, os parâmetros ideais, como temperatura, por exemplo, podem ser regulados,

[0012] - através da separação técnica de processo do TMU das etapas de produção seguintes para cada uma das etapas, a velocidade de ciclo ideal pode ser ajustada,

[0013] - etapas de processamento eventualmente adicionais no arame de aço e/ou barra, como por exemplo, o corte preciso em um comprimento desejado ou a produção de diâmetros inconstantes do arame de aço e/ou da barra podem ser realizadas sem estender o tempo do método até o endurecimento da temperagem,

[0014] - é reduzido o risco de que ocorram modificações de estrutura desvantajosas no arame de aço e/ou barra em consequência da manutenção prolongada em temperaturas muito elevadas,

[0015] - o tempo de inatividade de um componente do processo (por exemplo, para a manutenção de acordo com o defeito) não tem qualquer influência direta sobre a linha de produção e as outras etapas do método ainda podem produzir,

[0016] - uma instalação TMU separada não precisa ser providenciada para cada instalação de bobinagem e a flexibilidade de produção é elevada, visto que a seleção da instalação de bobinagem a ser utilizada pode ocorrer independente da instalação do TMU,

[0017] - o processamento de barras de mola com um diâmetro do arame inconstante, em particular, que varia, é facilmente possível com o método de acordo com a invenção e sem custos elevados.

[0018] O objeto da invenção é, portanto, uma mola e/ou uma barra de torção, produzida a partir de um arame de aço por deformação a quente, de acordo com um método com as seguintes etapas: a) fornecer um arame de aço; b) deformar de modo termomecânico o arame de aço disponibilizado na etapa a), acima da temperatura de recristalização mínima do arame de aço, sendo que o arame de aço apresenta pelo menos uma estrutura parcialmente austenítica; c) resfriar o arame de aço deformado de forma termomecânica na etapa b); d) corte ao comprimento do arame de aço resfriado na etapa c); e) aquecer as barras cortadas na etapa d) pelo menos a uma temperatura de deformação, sendo que a temperatura de deformação é uma temperatura acima da temperatura de recristalização mínima do arame de aço, preferencialmente, igual ou maior que a temperatura de austenitização; f) deformar a quente as barras aquecidas na etapa e) para uma mola ou uma barra de torção; g) tratar as barras deformadas a quente para uma mola ou uma barra de torção na etapa f), que compreende I. temperar as barras deformadas a quente para uma mola ou uma barra de torção na etapa f) a uma primeira temperatura de resfriamento, sendo que a primeira temperatura de resfriamento é uma temperatura abaixo da temperatura de recristalização mínima do arame de aço e se ajusta pelo menos parcialmente a uma estrutura martensítica; II. Reaquecer a mola ou barra de torção temperada na etapa I. a uma primeira temperatura de revenido, que é menor que a temperatura de austenitização; III. Resfriar a barra de mola deformada a quente reaquecido na etapa III. a uma segunda temperatura de resfriamento, sendo que a segunda temperatura de resfriamento é pelo menos menor do que a primeira temperatura de revenido; sendo que, no resfriamento do arame de aço na etapa c) a uma temperatura abaixo da temperatura de recristalização mínima é resfriado de tal modo que se ajusta uma estrutura pelo menos parcialmente ferrítica-perlítica no arame de aço.

[0019] Um outro objeto da invenção é um método para a produção de uma mola e/ou de uma barra de torção com as etapas: a) fornecer um arame de aço; b) deformar de modo termomecânico o arame de aço disponibilizado na etapa a), acima da temperatura de recristalização mínima do arame de aço, sendo que o arame de aço apresenta pelo menos uma estrutura parcialmente austenítica; c) resfriar o arame de aço deformado de forma termomecânica na etapa b); d) corte ao comprimento do arame de aço resfriado na etapa c); e) aquecer as barras cortadas na etapa d) pelo menos a uma temperatura de deformação, sendo que a temperatura de deformação é uma temperatura acima da temperatura de recristalização mínima do arame de aço, preferencialmente, igual ou maior que a temperatura de austenitização; f) deformar a quente as barras aquecidas na etapa e) para uma mola ou uma barra de torção; g) tratar as barras deformadas a quente para uma mola ou uma barra de torção na etapa f), que compreende I. temperar as barras deformadas a quente para uma mola ou uma barra de torção na etapa f) a uma primeira temperatura de resfriamento, sendo que a primeira temperatura de resfriamento é uma temperatura abaixo da temperatura de recristalização mínima do arame de aço e se ajusta pelo menos parcialmente a uma estrutura martensítica; II. Reaquecer a mola ou barra de torção temperada na etapa I. a uma primeira temperatura de revenido, que é menor que a temperatura de austenitização; III. Resfriar a barra de mola deformada a quente reaquecido na etapa III. a uma segunda temperatura de resfriamento, sendo que a segunda temperatura de resfriamento é pelo menos menor do que a primeira temperatura de revenido; sendo que, no resfriamento do arame de aço na etapa c) a uma temperatura abaixo da temperatura de recristalização mínima é resfriado de tal modo que se ajusta uma estrutura pelo menos parcialmente ferrítica-perlítica no arame de aço.

[0020] O método de acordo com a invenção é caracterizado pelo fato de que o arame (caso o corte ao comprimento ocorra após o resfriamento) ou a barra de mola (caso o corte ao comprimento ocorra antes do resfriamento), após a deformação termomecânica, é resfriado a uma temperatura inferior a 200°C de tal modo que uma estrutura pelo menos parcialmente ferrítica-perlítica se ajusta no arame de aço. Pela formação da estrutura perlítica-ferrítica o arame ou barra de mola é deslocado em um estado intermediário, no qual o mesmo se destaca por uma maciez elevada e, com isso, também uma boa maleabilidade. Devido a essa maciez, é possível obter uma separação técnica do processo do TMU das deformações a quente e tratamentos posteriores. No tempo entre o TMU e as deformações a quente ou tratamentos, o arame ou barra de mola pode ser significativamente melhor manipulado visto que o mesmo não está presente em uma forma endurecida. Desse modo, o arame ou a barra de mola pode ser submetida a outras etapas do processo separadamente, por exemplo, uma tração, um polimento mais preciso ou um corte exato. Isso também é possível de se aprimorar, visto que o arame ou barra de mola nesse estado, devido ao TMU, apresentam de fato uma estrutura mais fina, no entanto, macia e fria e, com isso, que pode ser bem trabalhada.

[0021] Um outro objeto da invenção é a aplicação de um arame de aço para a produção de molas moldadas a quente e/ou barras de torção com as etapas: a) fornecer um arame de aço; b) deformar de modo termomecânico o arame de aço disponibilizado na etapa a), acima da temperatura de recristalização mínima do arame de aço, sendo que o arame de aço apresenta pelo menos uma estrutura parcialmente austenítica; c) resfriar o arame de aço deformado de forma termomecânica na etapa b); d) corte ao comprimento do arame de aço resfriado na etapa c); e) aquecer as barras cortadas na etapa d) pelo menos a uma temperatura de deformação, sendo que a temperatura de deformação é uma temperatura acima da temperatura de recristalização mínima do arame de aço, preferencialmente, igual ou maior que a temperatura de austenitização; f) deformar a quente as barras aquecidas na etapa e) para uma mola ou uma barra de torção; g) tratar as barras deformadas a quente para uma mola ou uma barra de torção na etapa f), que compreende I. temperar as barras deformadas a quente para uma mola ou uma barra de torção na etapa f) a uma primeira temperatura de resfriamento, sendo que a primeira temperatura de resfriamento é uma temperatura abaixo da temperatura de recristalização mínima do arame de aço e se ajusta pelo menos parcialmente a uma estrutura martensítica; II. Reaquecer a mola ou barra de torção temperada na etapa I. a uma primeira temperatura de revenido, que é menor que a temperatura de austenitização; III. Resfriar a barra de mola deformada a quente reaquecido na etapa III. a uma segunda temperatura de resfriamento, sendo que a segunda temperatura de resfriamento é pelo menos menor do que a primeira temperatura de revenido; sendo que, no resfriamento do arame de aço na etapa c) a uma temperatura abaixo da temperatura de recristalização mínima é resfriado de tal modo que se ajusta uma estrutura pelo menos parcialmente ferrítica-perlítica no arame de aço.

[0022] Pela formação da estrutura perlítica- ferrítica o arame é deslocado em um estado intermediário, no qual o arame se destaca por uma maciez elevada e, com isso, também uma boa maleabilidade. Devido a essa maciez, é possível obter uma separação técnica do processo do TMU dos tratamentos posteriores. No tempo entre o TMU e o tratamento, o arame pode ser significativamente melhor manipulado visto que o mesmo não está presente em uma forma endurecida.

[0023] A invenção pode ser realizada tanto em uma mola quanto em uma barra de torção, assim como, em um arame de mola de acordo com a invenção, como em um método para a produção da mola e/ou da barra de torção, como também do arame de mola, assim como na aplicação de um arame de aço para a produção da mola e/ou da barra de torção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0024] No contexto da presente invenção é entendido por uma mola um componente de um arame de aço que aperta sob carga e retorna à configuração original após alívio da carga. Em particular, uma mola pode ser um componente de arame de aço enrolado em forma helicoidal ou espiral ou esticado ou dobrado em forma de barra. Exemplos para molas são selecionados a partir de um grupo de molas helicoidais, em particular, molas de compressão helicoidais, molas de extensão helicoidais, molas esféricas, molas elásticas, molas flexíveis, em particular, molas espirais, molas de torção sinuosa e combinações das mesmas.

[0025] No contexto da presente invenção é entendido por barra de torção um elemento de barra no qual, em fixação firme em ambas as extremidades, as extremidades fixas executam um movimento de oscilação em torno do eixo do elemento de barra. Em particular, a solicitação de esforço mecânico ocorre significativamente através de um torque que exerce impacto tangencialmente ao eixo do elemento de barra. Por barras de torção são entendidas também, por exemplo, uma barra de torção reta, uma barra de torção angulada, uma mola da barra de torção, uma mola de torção, uma barra de torção estabilizadora, um estabilizador, um estabilizador dividido e combinações dos mesmos.

[0026] Por deformações a quente, no contexto da presente invenção, é entendido se o arame de aço for deformado acima da temperatura de recristalização. Em particular, a matéria-prima recristaliza, como, por exemplo aço durante ou imediatamente após a deformação a quente, pelo que a matéria-prima contém novamente suas propriedades originais. Em particular, as propriedades da matéria-prima são aprimoradas no TMU. Por exemplo, na deformação a quente, fala-se de uma recristalização simultânea de deformação da estrutura da matéria-prima. Exemplos para uma deformação a quente são laminação a quente, flexão a quente e combinações das mesmas.

[0027] A temperatura de recristalização é aquela temperatura de recozimento, que, em uma estrutura deformada a frio com nível de deformação predeterminado em um intervalo limitado, leva a uma recristalização integral. A temperatura de recristalização não possui qualquer valor fixo, mas depende da altura da deformação a frio anterior e da temperatura de fusão da matéria-prima, em particular, das temperaturas de fusão de aços. Por exemplo, em aços, a temperatura de recristalização também depende do teor de carbono e das ligas dos respectivos aços.

[0028] A temperatura mais inferior é entendida como temperatura de recristalização mínima, na qual ocorre ainda uma recristalização, em particular, uma recristalização da estrutura de um arame de aço.

[0029] Por temperatura de austenitização é entendido, no contexto da invenção, uma temperatura na qual ocorre uma conversão para uma estrutura pelo menos parcialmente austenítica.

[0030] Em particular, em uma temperatura de austenização ocorre uma conversão para uma estrutura pelo menos parcialmente austenítica.

[0031] Um tratamento no sentido da presente invenção pode ser um tratamento parcial ou completo.

[0032] Por uma transferência de calor, como essa que ocorre, por exemplo, na etapa b) na deformação termomecânica, na etapa d)I., no aquecimento, na etapa d)III., no reaquecimento e/ou em uma outra transferência de calor no contexto da invenção, é entendida uma tal que é selecionada mediante uma condução de calor, em particular, de um aquecimento condutivo, de uma irradiação de calor, em particular, de uma raio infravermelho, de um aquecimento indutivo, de uma convecção, em particular, de um soprador de calor e combinações dos mesmos.

[0033] Um estabilizador é entendido no contexto da invenção também como uma barra de torção estabilizadora. Em particular também seções de estabilizadores e/ou estabilizadores divididos são entendidos como estabilizadores de acordo com a invenção.

[0034] Por reaquecimento na etapa g) II. é entendido um revenido, com o resfriamento posterior na etapa g) III.

[0035] Em uma modalidade preferida da invenção, a produção da mola e/ou da barra de torção é executada com um arame de aço que apresenta um teor de carbono na faixa de 0,02 a 0,8 % em peso. Em particular, no contexto da invenção, são entendidos por aços, aços hipoeutectoides que apresentam um teor de carbono na faixa de 0,02 a 0,8 % em peso.

[0036] Em uma modalidade preferida da invenção, a sequência da etapa c) e d) e/ou da etapa d) e e) é aleatória.

[0037] Em uma modalidade preferida da invenção, a deformação termomecânica ocorre na etapa b) a uma temperatura, a qual é igual ou maior que a temperatura de austenitização, preferencialmente, igual ou maior que a temperatura de austenitização, de forma particularmente preferida, na faixa da temperatura de austenitização até 50 °C maior do que a temperatura de austenitização.

[0038] Por temperatura de austenitização é entendido, no contexto da invenção, uma temperatura na qual a conversão está concluída para uma estrutura pelo menos parcialmente austenítica.

[0039] Assim, é previsto em uma modalidade preferida que, nesse estado intermediário, ou seja, após o TMU e antes do tratamento, o arame, que agora está disponível apenas em um arame contínuo, é enrolado, em particular, dobado para fins de armazenamento ou transporte. Isso é o mais fácil possível quanto mais macio for o arame. O arame é novamente desdobado para o tratamento seguinte. O tratamento posterior é, então, completamente desacoplado do TMU.

[0040] A sequência do método de acordo com a invenção também permite desacoplar o tratamento em relação à faixa de temperatura do TMU. Embora a temperatura de deformação ideal durante o TMU se encontra ligeiramente acima da temperatura de austenização da matéria-prima do arame, em particular, menos do que 50°C acima da temperatura de austenização da matéria-prima do arame, um aquecimento de temperaturas essencialmente elevadas é vantajoso para o tratamento. Desse modo, é previsto, em uma modalidade preferida, que a temperatura de tratamento se encontre acima da temperatura de deformação, em particular, mais que 50°C acima da temperatura de austenização da matéria-prima do arame. Através da separação da técnica de processo do TMU e do tratamento para cada uma das duas etapas, a temperatura ideal pode ser regulada.

[0041] Uma outra vantagem da sequência do método de acordo com a invenção é que pelo desacoplamento de ambos os processos de tratamento e TMU, ambos os processos podem ser realizados em velocidades de ciclo do arame ideais (necessárias) para o respectivo processo. A velocidade do ciclo do arame no TMU não é obrigatoriamente a mesma do tratamento. Na linha de produção integral, por sua vez, o processo mais longo de ambos os processos dá a velocidade do ciclo para ambos os processos, ou seja, um de ambos os processos não trabalha em condições ideais, ou seja, de forma ineficiente.

[0042] A molda de aço apresenta, após a deformação a quente, de forma preferida, uma temperatura acima da temperatura de austenitização. Caso a mola de aço, após a deformação a quente, apresentar uma temperatura igual ou menor que a temperatura de austenitização, ocorre um novo aquecimento da mola de aço a uma temperatura acima da temperatura de austenitização. Partindo dessa temperatura acima da temperatura de austenitização, então, pode ocorrer a temperagem no contexto de tratamento.

[0043] Preferencialmente, a temperagem ocorre, contudo, sem resfriamento intermediário sob a temperatura de austenitização, após a deformação a quente. O aquecimento do processo a partir do método de deformação a quente é, com isso, utilizado para o tratamento.

[0044] Esse método é realizado preferencialmente na produção de molas de aço deformadas a quente, nas quais as barras de mola individuais são separadas do arame antes da deformação a quente.

[0045] De forma preferida, o método é utilizado na produção de molas helicoidais moldadas a quente. Nessa ocasião, a barra de mola é bobinada a quente para molas de aço, primeiramente após o enrolamento a quente, a mola helicoidal é tratada.

[0046] Do mesmo modo, de forma preferida, o método é utilizado na produção de molas de barra de torção moldadas a quente. Aqui, a barra de mola é ainda processada em molas de barra de torção por flexão a quente, em particular, por estabilizadores para conjuntos rolantes de veículos automóveis.

[0047] Em uma modalidade preferida da invenção, o resfriamento do arame na etapa c) ocorre pelo menos a uma temperatura abaixo da temperatura de recristalização mínima, preferencialmente dentro de uma temperatura de 200 °C, de forma particularmente preferida, dentro de uma temperatura de 90 °C.

[0048] O resfriamento após o TMU ocorre preferencialmente com uma velocidade de resfriamento tão baixa que é assegurado que uma estrutura perlítica-ferrítica se ajusta. Para isso, o versado na técnica pode consultar a curva TTT que se adequa à matéria-prima, a partir da qual é possível ler a velocidade de resfriamento.

[0049] A princípio o método sugerido anteriormente parece ser ineficiente em comparação aos métodos conhecidos, visto que, de agora em diante o arame para o método de deformação a quente precisa ser novamente aquecido, após o resfriamento intermediário ter ocorrido. Demonstrou-se, entretanto, que, pelo desacoplamento então obtido, as desvantagens indicadas anteriormente podem ser evitadas, o que deve ser avaliado como tecnicamente melhor e economicamente mais vantajoso do que as vantagens condicionadas pela produção integral. Além disso, o resfriamento intermediário também pode ocorrer de forma direcionada sob a atuação conjunta de um permutador de calor, pelo que o resíduo de calor do resfriamento pode ser novamente disponibilizado ao TMU ou ao tratamento subsequente com um nível de rendimento muito alto.

[0050] De acordo com a invenção, agora um arame já pré-tratado pode ser usado para a produção de molas de aço moldadas a frio, em particular, molas helicoidais ou molas de barra de torção de aço. O arame apresenta uma temperatura inferior a 200°C, em particular, temperatura ambiente. Além disso, o arame já foi submetido a uma deformação termomecânica e apresenta uma estrutura perlítica-ferrítica. Além disso, o arame de aço foi cortado ao comprimento para barras. Essas barras são tratadas agora, sendo que o tratamento compreende as seguintes etapas: um aquecimento do arame a uma temperatura de tratamento acima da temperatura de austenitização da matéria-prima do arame e austenitização. Posteriormente, ocorre a deformação a quente da barra para a produção das molas de barra deformadas a quente e, depois, uma temperagem das barras aquecidas a uma temperatura de tratamento para a formação de uma estrutura martensítica na barra; um revenido do arame. As vantagens e aperfeiçoamentos especificados referentes ao método podem ser utilizados nessa aplicação.

[0051] Em uma modalidade preferida da invenção, o aquecimento das barras ocorre na etapa e) a uma temperatura, a qual é igual ou maior que a temperatura de austenitização, preferencialmente, igual ou maior que a temperatura de austenitização, de forma particularmente preferida, na faixa da temperatura de austenitização até 50 °C maior do que a temperatura de austenitização.

[0052] Em uma modalidade preferida da invenção, na temperagem, na etapa g)I., da mola ou da barra deformada a quente, na etapa f), a estrutura da mola ou da barra sofre, pelo menos parcialmente, uma conversão para martensita e a mola ou a barra sofre pelo menos uma temperatura inicial de martensita, sendo que a temperagem da mola ou da barra deformada a quente ocorre preferencialmente na primeira temperatura de resfriamento do arame de aço, inferior ou igual a 200 °C.

[0053] Por temperatura inicial de martensita é entendido, no contexto da invenção, uma temperatura na qual ocorre uma conversão para uma estrutura pelo menos parcialmente martensítica.

[0054] Em uma modalidade preferida da invenção, com o tratamento da barra deformada a quente para uma mola ou um arame de aço na etapa g), o processo de endurecimento é ajustado pela seção transversal do arame de aço. Por exemplo, a dureza do arame de aço pode variar da borda ao centro do arame de aço. Em particular, a dureza da borda em relação ao centro do arame de aço pode diminuir ou aumentar ou permanecer de tamanho igual. Preferencialmente, a dureza do arame de aço diminui da borda para o centro do arame de aço. Por exemplo, isso pode acontecer pelo aquecimento da borda do arame de aço com novo resfriamento posterior, na sequência de uma etapa d) a f).

[0055] Em uma modalidade preferida da invenção, sequencialmente a etapa g), em uma outra etapa h), é realizado um aquecimento na borda e subsequente novo resfriamento da barra deformada a quente para uma mola ou uma barra de torção, sendo que a dureza da borda em relação ao centro da barra de mola deformada a quente aumenta.

[0056] Em uma modalidade preferida da invenção, na sequência das etapas c), o arame de aço é dobado em uma outra etapa i).

[0057] Em uma modalidade preferida da invenção, sequencialmente a uma etapa c) a g), em uma outra etapa k), é realizado uma irradiação de calor do arame de aço e/ou da barra deformada a quente para mola ou uma barra de torção a uma temperatura de irradiação de calor que é menor do que a primeira temperatura de revenido, em particular, em um faixa de temperatura de irradiação de calor de 150 °C a 500 °C.

[0058] Em uma modalidade preferida da invenção, é realizado, em sequência a uma das etapas c) a g), em uma outra etapa j), um tratamento superficial do arame de aço e/ou da barra deformada a quente para uma mola ou uma barra de torção, no qual a superfície do arame de aço e/ou barra deformada a quente para uma mola ou uma barra de torção é removida pelo menos parcialmente.

[0059] Em uma modalidade preferida da invenção, a mola e/ou a barra de torção produzida apresenta uma porção de martensita superior a 40 % em volume, preferencialmente superior a 80 % em volume, de forma particularmente preferida, superior a 90 % em volume, de forma particularmente preferida, superior a 95 % em volume.

[0060] Em uma modalidade preferida da invenção, o método é executado com um arame de aço com um teor de carbono na faixa de 0,02 a 0,8 % em peso.

[0061] Em uma modalidade preferida da invenção, para a produção de molas moldadas a frio e/ou barras de torção, é utilizado um arame de aço, que apresenta um teor de carbono na faixa de 0,02 a 0,8 % em peso.

EXEMPLO DE MODALIDADE PREFERIDO DA INVENÇÃO

[0062] Outras medidas que aprimoram a invenção são representadas, a seguir, em conjunto com a descrição de exemplos de modalidade preferidos da invenção com base nas Figuras. Mostra-se:

[0063] Figura 2 uma representação esquemática do método de acordo com a invenção, de acordo com uma modalidade da invenção,

[0064] Figura 2 um curso de temperatura para os modos de execução de acordo com as Figuras 1 e 1.

[0065] Figura 3 uma representação esquemática de um método de acordo com o estado da técnica.

[0066] As Figuras 1 e 2 são descritas em conjunto, a seguir. Um arame de aço enrolado 1 é disponibilizado em um anel 10. Esse é aquecido inicialmente a uma temperatura de deformação de cerca de 800°C, que se encontra acima da temperatura de recristalização mínima do arame de aço, em particular, acima da temperatura de austenização Ac3 no presente caso, a 785°C, 11. Agora o arame de aço 1 é submetido a uma deformação termomecânica 12. O aquecimento 11 pode ser dispensado, quando o TMU encerra diretamente o processo de laminação do arame de aço e a temperatura do arame de aço já se encontra em uma temperatura de deformação T1 desejada.

[0067] A deformação termomecânica 12 pode ocorrer por um cilindro estriado de vários níveis. Posteriormente, o arame de aço 1 é resfriado lentamente 13, de tal modo que uma estrutura parcialmente ferrítica- perlítica, ou seja, uma estrutura macia, se ajuste no arame de aço. O resfriamento pode ocorrer sem outras influências, apenas pela simples exposição à temperatura ambiente, de forma preferida, contudo, o resfriamento ocorre de forma controlada. O resfriamento pode ocorrer adicionalmente ou de forma alternativa durante ou depois da dobagem 14 do arame de aço 1, o que é possível devido ao estado prontamente macio da estrutura. Também um permutador de calor pode ser disponibilizado para o resfriamento, de modo que o resíduo de calor possa ser alimentado novamente ao processo.

[0068] Caso o arame de aço 1 estiver dobado agora, o mesmo pode ser transportado de uma posição de tratamento para a posição de tratamento seguinte e ser processado ainda nesse local. Na Figura 2 isso é ilustrado por uma lacuna no percurso da temperatura após a dobagem 14. Agora, um produtor de mola pode agora comprar adicionalmente, através da deformação mecânica 12, arames de aço 1 pré- tratados de um produtor de arame de aço e não precisa mais prover as instalações necessárias para o TMU. Isso economiza espaço para e custos de investimento para o produtor de mola.

[0069] Após um intervalo qualquer do armazenamento e/ou do transporte, inicia a deformação a quente 18', 18" e o tratamento do arame de aço 1, que não precisa mais se associar diretamente em seguida (também localmente) ao TMU. Após uma desdobagem 15, o arame de aço 1 é cortado 16 em barras 2 individuais. Em conjunto com o corte do arame de aço 1, ainda outras etapas de tratamento podem ser realizadas no arame de aço 1 ou na barra cortada 2, como, por exemplo, uma limpeza, alongamento controlado, polimento e/ou descascamento.

[0070] Posteriormente para a preparação da deformação a quente 18’, 18”, a barra 2 é aquecida 17 a uma segunda temperatura de deformação T2 acima da temperatura de austenitização Ac3. No presente caso, a segunda temperatura de deformação T2 se encontra em cerca de 950°C. O aquecimento ocorre muito rápido e é realizado, preferencialmente, de forma indutiva ou indutiva. O aquecimento ocorre com uma velocidade de aquecimento de pelo menos 50 K/s, preferencialmente, pelo menos 100 K/s. Em seguida, a barra 2 é enrolada a quente 18' para uma mola helicoidal 3' ou curvada a quente 18" para uma barra de torção 3". Sem mudanças essenciais da temperatura (sendo que a temperatura da mola 3 pode se reduzir levemente a partir disso, durante a deformação a quente 18', 18" e antes da temperagem), a temperagem 19 ocorre, por exemplo, em um banho de óleo, pelo que uma estrutura martensítica de ajusta na mola produzida 3. Posteriormente, a mola 3 é revenida 20.

[0071] O método de acordo com o estado da técnica é representado esquematicamente na Figura 3. Desviando do conceito de acordo com a invenção, o corte para as barras 2 ocorreu antes da realização do TMU. O TMU 12 foi realizado em uma linha de produção integral, em conjunto com a deformação a quente 8, 18', 18" e a temperagem 19. O arame de aço 1 aquecido para o TMU foi mantido, até a temperagem, a uma temperatura acima da temperatura de austenitização.

[0072] A invenção não se limita em sua execução ao exemplo de modalidade indicado acima. Pelo contrário, é possível um número de variações que, das soluções representadas, também são utilizadas em basicamente outras execuções dispostas. As características e/ou vantagens que surgem das reivindicações, do relatório descritivo ou dos desenhos, incluindo particularidades construtivas ou disposições espaciais, podem ser essenciais a invenção tanto por si mesmas como também em diferentes combinações.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[0073] Molas e/ou barras de torção do tipo descrito acima são utilizadas, por exemplo, na produção de veículos automóveis, em particular, de conjunto rolante de veículos automóveis. NÚMEROS DE REFERÊNCIA 1 arame de aço 2 barra 3 mola 3' mola helicoidal 3" barra de torção 10 anel 11 aquecimento 12 deformação termomecânica(TMU) 13 resfriamento 14 dobagem 15 desdobagem 16 corte ao comprimento 17 aquecimento 18 deformações a quente 18’ bobinagem a quente 18” flexão a quente 19 temperagem 20 revenido

Claims

1. Método para a produção de uma mola (3') ou de uma barra de torção (3"), com as etapas de: a) fornecer um arame de aço (1); b) deformar de modo termomecânico (12) o arame de aço (1) disponibilizado na etapa a), acima da temperatura de recristalização mínima do arame de aço (1), sendo que o arame de aço (1) apresenta pelo menos uma estrutura parcialmente austenítica; c) resfriar (13) o arame de aço (1) deformado de forma termomecânica na etapa b); d) cortar ao comprimento (16) o arame de aço (1) resfriado na etapa c) para resultar barras (2); e) aquecer (17) as barras (2) cortadas ao comprimento na etapa d) pelo menos a uma temperatura de deformação (T2), sendo que a temperatura de deformação (T2) é uma temperatura acima da temperatura de recristalização mínima do arame de aço (1), preferencialmente, igual ou maior que a temperatura de austenitização; f) deformar a quente (18, 18', 18") as barras (2) aquecidas na etapa e) para resultar em uma mola (3') ou uma barra de torção (3"); g) temperar as barras deformadas a quente na etapa f), para resultar em uma mola (3') ou uma barra de torção (3") que compreende I. resfriar (19) as barras deformadas a quente na etapa f) para resultar em uma mola (3') ou barra de torção (3") a uma primeira temperatura de resfriamento, sendo que a primeira temperatura de resfriamento é uma temperatura abaixo da temperatura de recristalização mínima do arame de aço (1) e sendo estabelecida uma estrutura pelo menos parcialmente martensítica, sendo que a mola ou a barra de torção apresentam uma porção de martensita maior do que 40 % em volume; II. reaquecer a mola (3') ou barra de torção (3") resfriada na etapa I. a uma primeira temperatura de revenido, que é menor que a temperatura de austenitização; III. resfriar a mola (3') ou barra (2) deformada a quente reaquecida na etapa III. a uma segunda temperatura de resfriamento, sendo que a segunda temperatura de resfriamento é pelo menos menor do que a primeira temperatura de revenido; caracterizado por no resfriamento (13) do arame de aço (1) na etapa c) a uma temperatura abaixo da temperatura de recristalização mínima, ser resfriado de tal modo que se ajuste uma estrutura pelo menos parcialmente ferrítico-perlítica no arame de aço (1).

2. Método para a produção de uma mola (3') ou de uma barra de torção (3"), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a sequência das etapas c) e d) e/ou das etapas d) e e) ser aleatória.

3. Método para a produção de uma mola (3') ou de uma barra de torção (3"), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado por a deformação termomecânica na etapa b) ser realizada a uma temperatura igual ou maior que a temperatura de inicial de austenitização, preferencialmente, igual ou maior que a temperatura final de austenitização, de forma particularmente preferida, na faixa da temperatura final de austenitização até 50 °C maior do que a temperatura final de austenitização.

4. Método para a produção de uma mola (3') ou de uma barra de torção (3"), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o resfriamento (13) do arame na etapa c) ser efetuado pelo menos a uma temperatura abaixo da temperatura de recristalização mínima, preferencialmente, inferior a uma temperatura de 200 °C, de forma particularmente preferida, inferior a uma temperatura de 90 °C.

5. Método para a produção de uma mola (3') ou de uma barra de torção (3"), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o aquecimento (17) das barras (2) na etapa e) ser efetuado a uma temperatura igual ou maior que a temperatura inicial de austenitização, preferencialmente, igual ou maior que a temperatura final de austenitização.

6. Método para a produção de uma mola (3') ou de uma barra de torção (3"), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o resfriamento (19) da mola (3') ou da barra (2) na etapa g) I. deformada a quente na etapa f) fazer com que a estrutura da mola (3') ou da barra (2) sofra uma conversão pelo menos parcial para martensita e a mola (3’) ou barra (2) seja exposta a pelo menos uma temperatura inicial de martensita, sendo que o resfriamento (19) da mola (3’) ou barra (2) deformada a quente é executado preferencialmente à primeira temperatura de resfriamento do arame de aço (1) inferior ou igual a 200 °C.

7. Método para a produção de uma mola (3') ou de uma barra de torção (3"), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a têmpera das barras deformadas a quente para resultar em uma mola (3') ou barra de torção (3") na etapa f) estabelecer o perfil de endurecimento ao longo da seção transversal do arame de aço.

8. Método para a produção de uma mola (3') ou de uma barra de torção (3"), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por, em sequência à etapa g), em uma outra etapa h), ser executado um aquecimento da borda e posterior novo resfriamento das barras deformadas a quente para resultar uma mola (3') ou barra de torção (3"), sendo que a dureza aumenta da borda ao centro da mola (3') ou barra (2) deformada a quente.

9. Método para a produção de uma mola (3') ou de uma barra de torção (3"), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por, após a etapa c), em uma outra etapa i), o arame de aço (1) ser dobrado (14, 15).

10. Método para a produção de uma mola (3') ou de uma barra de torção (3"), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por, após uma das etapas c) a g), em uma outra etapa i), ser executado um tratamento superficial do arame de aço (1) e/ou das barras deformadas a quente para resultar em uma mola (3') ou barra de torção (3"), na qual a superfície do arame de aço (1) e/ou das barras deformadas a quente para resultar uma mola (3') ou barra de torção (3") é removida pelo menos parcialmente.