BR112018014951B1 - Processo e dispositivo para o tratamento térmico de um componente metálico - Google Patents

Abstract

A invenção se refere a um processo e um dispositivo para o tratamento térmico de um componente metálico, assim como, a utilização de um forno para o aquecimento de um componente metálico. A invenção é aplicada, particularmente, em têmperas parciais de componentes eventualmente pré-revestidos a partir de um aço manganês-boro de alta resistência. Um processo de acordo com a invenção para o tratamento térmico de um componente metálico (1) que compreende pelo menos as seguintes etapas: a) aquecer o componente (1) em um primeiro forno (2), b) mover o componente (1) para uma estação de temperagem (3), c) arrefecer pelo menos uma primeira subárea (4) do componente (1) na estação de temperagem (3), sendo que, é ajustada uma diferença de temperatura entre a pelo menos uma primeira subárea (4) e pelo menos uma segunda subárea (5) do componente (1), d) mover componente (1) da estação de temperagem (3) para um segundo forno (6), e) aquecer pelo menos a pelo menos uma primeira subáreas (4) do componente (1) no segundo forno (6) em torno pelo menos 200 K.

Description

[0001] A invenção se refere a um processo e um dispositivo para o tratamento térmico de um componente metálico, assim como, a utilização de um forno para o aquecimento de um componente metálico. A invenção é aplicada, particularmente, em têmperas parciais de componentes eventualmente pré-revestidos a partir de um aço manganês-boro de alta resistência.

[0002] Para a produção de componentes de carroceria de veículos relevantes para a segurança, é necessário temperar a chapa de aço durante ou após a moldagem em um componente de carroceria. Para isso, estabeleceu-se um processo de tratamento térmico, que é denominado como “temperagem por compressão”. Nesse caso, a chapa de aço, que normalmente é disponibilizada na forma de uma placa, é aquecida inicialmente em um forno e posteriormente, durante a deformação em uma prensa, é arrefecida e, através disso, endurecida.

[0003] Há alguns anos há o esforço em disponibilizar, por meio de temperagem por compressão, componentes de carroceria de veículos, como, por exemplo, colunas A e B, suporte de proteção de impacto lateral em portas, travessas, partes de estrutura, para-choques, para lateral para assoalho e teto, longarina anterior e posterior, que apresentam diferentes estabilidades em subáreas, de modo que, o componente de carroceria possa exercer funções parcialmente diversificadas. Assim, a área central de uma coluna B de um veículo deve apresentar uma estabilidade elevada, para proteger os passageiros em caso de um impacto lateral. Ao mesmo tempo, a área terminal superior e inferior da coluna B devem apresentar uma estabilidade comparativamente menor, para, por um lado, poder absorver uma energia de deformação durante um impacto lateral e, por outro lado, permitir, durante a montagem da coluna B, uma fácil conectividade aos outros componentes da carroceria.

[0004] Para a formação de um tal componente de carroceria parcialmente endurecido, é necessário que o componente endurecido apresente nas subáreas, diferentes estruturas de material ou características mecânicas. Para o ajuste de diferentes estruturas de material ou características mecânicas após a temperagem, a chapa de aço a ser temperada pode ser disponibilizada, por exemplo, já com diferentes seções de chapa unidas entre si ou ser diversamente arrefecida, parcialmente na prensa.

[0005] De forma alternativa ou adicional, há a possibilidade de submeter a chapa de aço a ser temperada, antes do arrefecimento e deformação, aos processos de tratamento térmicos parcialmente diversificados, na prensa. Nesse contexto, apenas podem ser aquecidas aquelas subáreas da chapa de aço a ser temperada, nas quais deve ocorrer uma conversão de estrutura para estrutura temperada, como, por exemplo, martensita. Uma tal condução de processo apresenta, contudo, normalmente, a desvantagem de que a difusão de um revestimento a ser aplicado, normalmente para a proteção contra a formação de escamas, na superfície da chapa de aço, por exemplo, um revestimento de alumínio silício pode não ser integrado de forma eficiente no processo de tratamento térmico. Além disso, há a possibilidade de realizar o tratamento térmico parcial por meio de placas de contato, que são formadas através de condução térmica para a temperagem parcial da chapa de aço. Isso exige, contudo, um determinado tempo de conato com as placas, que é normalmente mais longo que um tempo (mínimo) do ciclo que pode ser alcançado por meio da prensa posterior. Além disso, o ajuste entre o tempo de contato e o tempo do ciclo na prensa normalmente enfraquece a integração das respectivas estações de temperagem em uma linha de temperagem em prensa em escala industrial, na qual, em geral, são inevitáveis oscilações de produção durante a operação.

[0006] Partindo disso, é objetivo da presente invenção solucionar pelo menos parcialmente os problemas ilustrados relacionados ao estado da técnica. Particularmente, são especificados um processo e um dispositivo para o tratamento térmico de um componente metálico, assim como, a utilização de um forno para o aquecimento de um componente metálico, que permitem um tratamento térmico do componente, parcialmente diferenciado, particularmente, o mais eficiente possível, em escala industrial. Além disso, o processo, o dispositivo, assim como, a utilização deve contribuir para reduzir a influência da seção do processo do processo de tratamento térmico anterior à prensa no tempo do ciclo do processo completo do tratamento térmico.

[0007] Esses objetivos são solucionados pelas características das reivindicações independentes. Outras modalidades vantajosas da solução aqui sugerida são especificadas nas reivindicações dependentes. Deve-se indicar, portanto, que as características executadas individualmente nas reivindicações de patente dependentes podem ser combinadas entre si de qualquer modo tecnicamente significativo e definem outras modalidades da invenção. Além disso, as características especificadas nas reivindicações são apresentadas e esclarecidas a seguir, sendo que, outras modalidades preferidas da invenção são representadas.

[0008] Um processo de acordo com a invenção para o tratamento térmico (parcialmente diversificado) de um componente metálico apresenta pelo menos as seguintes etapas: a) aquecer o componente em um primeiro forno b) mover o componente para uma estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera, c) arrefecer (parcialmente e/ou de forma convectiva) pelo menos uma primeira subárea do componente na estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera, sendo que, é ajustada uma diferença de temperatura entre a pelo menos uma primeira subárea e pelo menos uma segunda subárea do componente, d) mover o componente da estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera para um segundo forno, e) aquecer pelo menos a pelo menos uma primeira subáreas do componente no segundo forno em torno de pelo menos 200 K [Kelvin].

[0009] A sequência especificada nas etapas de processo a), b), c), d) e e) ocorre em um transcorrer regular do processo. Uma ou mais etapas do processo podem ser realizadas ao mesmo tempo, sequencialmente e/ou pelo menos parcialmente paralelas. De forma preferida, o processo é realizado com um dispositivo aqui apresentado.

[0010] O processo sugerido serve, particularmente, para o tratamento térmico individual de zonas específicas do componente de um componente (de aço), ou, para o ajuste preciso de diferentes estruturas em diferentes subáreas de um componente de aço. De forma preferida, o processo serve para a temperagem parcial de componentes de um aço manganês-boro de alta resistência, eventualmente previamente revestidos

[0011] O processo sugerido permite, de forma particularmente vantajosa, que possa ser realizado, de forma segura, um tratamento térmico parcialmente diferenciado, de um componente também em escala industrial. Particularmente, pelo fato de que, no arrefecimento na estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera, se segue um novo processo de aquecimento ou uma nova alimentação de energia térmica, pode ser reduzida a influência da seção do processo do processo de tratamento térmico, anterior à prensa no tempo do ciclo do processo completo do tratamento térmico. De forma preferida, o componente permanece menos de quinze segundos, particularmente, menos de dez segundos ou até mesmo, menos de cinco segundos na estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera. Posteriormente, o componente pode ser fornecido, em conjunto com outros componentes tratados anteriormente ou após a estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera, a um forno de câmara ou transportado por um forno contínuo. Isso permite, de modo particularmente vantajoso, que o tempo do ciclo do processo de tratamento térmico, anterior à prensa, possa ser coordenado ao ciclo de compressão. Além disso, a invenção evita particularmente execuções de processo, nas quais, uma área arrefecida ou de um refrigerador interno de um componente, seja mantida por um determinado tempo isotermicamente para a conversão de austenita formada anteriormente em estruturas, como, por exemplo bainita, ferrita e/ou perlita. Pelo contrário, demonstrou-se, no contexto da invenção, de forma surpreendente, que um novo aquecimento pode levar a resistências à tração particularmente elevadas, nas áreas dúcteis do componente temperado, a serem aprimoradas em relação a um suporte isotérmico.

[0012] Pelo componente metálico trata-se, preferencialmente, de uma placa metálica, uma chapa de aço ou um produto semiacabado deformado pelo menos parcialmente. O componente metálico é formado, de modo preferido, com ou a partir de aço (temperável), por exemplo, um aço manganês-boro, por exemplo, com a denominação 22MnB5. De forma ainda mais preferida, o componente metálico é previamente revestido pelo menos em grande parte com um revestimento (metálico). Por revestimento metálico pode se tratar, por exemplo, de um revestimento que contenha zinco (primário) ou revestimento que contenha alumínio e/ou silício (primário), particularmente, um revestimento alumínio/silício (AL/Si).

[0013] Na etapa a) o componente (completo) é aquecido em um primeiro forno. De forma preferida, o componente é aquecido em um primeiro forno homogêneo ou uniforme. De forma ainda mais preferida, o componente é aquecido no primeiro forno (exclusivamente) por meio de calor por radiação, por exemplo de pelo menos um elemento térmico que funciona eletricamente (o componente que não entra em contato com o corpo ou eletricamente), como, por exemplo, um circuito térmico e/ou um filamento térmico, e/ou de pelo menos um tubo de radiação (aquecido a gás).

[0014] Na etapa b), o componente é movido, particularmente, do primeiro forno para uma estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera. Para isso, pode ser previsto, por exemplo, um dispositivo de transporte, que contém, por exemplo, pelo menos um plano de rolamento e/ou um robô (industrial). De forma preferida, o componente percorre, do primeiro forno até a estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera, uma trajetória de pelo menos 0,5 m [metros]. Por meio disso, o componente pode ser posto em contato com o ar ambiente ou dentro de uma atmosfera de proteção.

[0015] Na etapa c), pelo menos uma primeira subárea do componente é (ativamente) arrefecida na estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera. Por meio disso, é ajustada uma diferença de temperatura entre a pelo menos uma primeira subárea (dúctil, no componente produzido tratado) e pelo menos uma segunda subárea do componente (temperada, em comparação ao componente produzido tratado). Após o arrefecimento, o componente apresenta temperaturas (do componente) parcialmente diversas, sendo que, é ajustada uma diferença de temperatura entre uma primeira temperatura da pelo menos uma primeira subáreas e uma segunda temperatura da pelo menos uma segunda subárea do componente. A partir disso, podem ser ajustadas, na etapa c) várias (diversas) diferenças de temperatura entre as subáreas do componente. Assim, é possível, por exemplo, ajustar, no componente, três ou mais subáreas com temperaturas respectivamente diferentes uma da outra.

[0016] De forma preferida, o arrefecimento ocorre na etapa c) de forma convectiva, de forma particularmente preferida, por meio de pelo menos uma bocal que fornece um fluido. Por meio disso, o bocal pode ser disposto na estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera e alinhado à primeira subárea. Por fluido, pode se tratar, por exemplo, de ar, nitrogênio, água ou uma mistura dos mesmos. De forma especialmente preferida, o arrefecimento ocorre por meio de um campo do bocal com vários bocais que fornecem respectivamente um fluido, sendo que, de forma particularmente preferida, a forma do campo do bocal e/ou a disposição dos vários bocais é ajustada na geometria (a ser obtida) da pelo menos uma primeira subárea do componente.

[0017] De forma preferida, o arrefecimento ocorre por meio de uma pluralidade, particularmente por meio de pelo menos cinco ou até mesmo pelo menos dez bocais, que podem ser controlados individualmente ou em grupo, particularmente, podem ser impactados com um (determinado) fluxo volumétrico de fluido. De forma preferida, os bocais são controlados dependentes de tempo. De forma ainda mais preferida, os bocais são controlados (individuais ou em grupo) de tal modo que uma ou várias diferença(s) de temperatura almejadas entre as subáreas do componente, sejam ajustadas, por exemplo, entre a pelo menos uma primeira subárea e a pelo menos uma segunda subárea. Além disso, os bocais (individuais ou em grupo) podem ser controlados de tal modo que na estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera, efeitos ambientais específicos, que podem atuar sobre o componente após deixar a estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera, sejam equilibrados. Um tal equilíbrio, que pode ser previsto, particularmente, como uma prevenção, pode ocorrer, por exemplo, de tal modo que, uma área do componente que se encontra na borda, particularmente, uma outra área de pelo menos uma primeira subárea que se encontra na borda do componente, seja arrefecida com menor intensidade que uma área do componente que se encontra mais distante da borda, em relação ao mesmo, particularmente, que uma outra área de pelo menos uma subárea do componente que se encontra distante da borda do componente, para, desse modo, considerar ou mesmo (essencialmente) compensar um rápido arrefecimento do componente que ocorre eventualmente, após deixar a estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera, particularmente, na troca de calor com o ambiente, em sua área de borda.

[0018] De forma ainda mais preferida, ocorre, na estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera, simultaneamente ou pelo menos parcialmente paralela ao arrefecimento de pelo menos uma primeira subárea do componente, uma inserção de energia térmica dentro da pelo menos uma segunda subárea do componente. Preferencialmente, a pelo menos uma segunda subárea do componente é impactada na estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera (exclusivamente) com uma radiação térmica, que é criada e/ou irradiada, por exemplo, por pelo menos um elemento térmico (o componente que não entra em contato) operado ou aquecido eletricamente, disposto, particularmente, na estação de tratamento de têmperaestação de tratamento de têmpera, como, por exemplo um circuito térmico e/ou um filamento térmico, e/ou por pelo menos um tubo de radiação (aquecido a gás), disposto, particularmente, na estação de tratamento de têmpera.

[0019] A inserção de energia térmica dentro da pelo menos uma segunda subárea do componente pode ocorrer na estação de tratamento de têmpera, preferencialmente, de tal modo que seja pelo menos reduzida a redução de temperatura da temperatura de pelo menos uma segunda subárea e/ou uma velocidade de arrefecimento da pelo menos uma segunda subárea durante a permanência do componente na estação de tratamento de têmpera. Essa condução do processo é, portanto, particularmente vantajosa se o componente foi aquecido na etapa a) a uma temperatura acima da temperatura AC3. De forma alternativa, a inserção de energia térmica na pelo menos uma segunda subárea do componente na estação de tratamento de têmpera pode ocorrer de tal modo que, pelo menos uma segunda subárea do componente seja (significativamente) aquecida, particularmente em torno de pelo menos aprox. 50 K. Essa condução do processo é, portanto, particularmente vantajosa se o componente foi aquecido na etapa a) a uma temperatura abaixo da temperatura AC3, ou mesmo abaixo da temperatura ACI.

[0020] Na etapa d), o componente é movido da estação de tratamento de têmpera para um segundo forno. Para isso, pode ser previsto, por exemplo, um dispositivo de transporte, que contém, por exemplo, pelo menos um plano de rolamento e/ou um robô (industrial). De forma preferido, o componente percorre, da estação de tratamento de têmpera até o segundo forno, uma trajetória de pelo menos 0,5 m. Por meio disso, o componente pode ser posto em contato com o ar ambiente ou dentro de uma atmosfera de proteção. De forma preferida, o componente é passado, imediatamente após a remoção da estação de tratamento de têmpera, diretamente para o segundo forno.

[0021] Na etapa e), pelo menos uma primeira subárea do componente é aquecida no segundo forno em torno de pelo menos 200 K. Em outras palavras, no segundo forno ocorre um novo processo de aquecimento, sendo que, pelo menos a primeira subárea arrefecida (ativamente) anteriormente é aquecida em torno de pelo menos 200 K. De forma preferida, pelo menos uma primeira subárea do componente é aquecida no segundo forno (exclusivamente) por meio de calor por radiação, por exemplo, de pelo menos um elemento térmico que funciona eletricamente (o componente que não entra em contato), como, por exemplo, um circuito térmico e/ou um filamento térmico, e/ou de pelo menos um tubo de radiação (aquecido a gás). De forma ainda mais preferida, na etapa e), particularmente, simultaneamente ou pelo menos de forma parcialmente paralela, para o aquecimento da pelo menos uma primeira subárea, a pelo menos uma segunda subárea do componente é aquecida no segundo forno em torno de pelo menos 50 K, de forma particularmente preferida, em torno de pelo menos 70 K ou mesmo em torno de pelo menos 100 K, particularmente, (exclusivamente) por meio de calor por radiação. De forma particularmente preferida, na etapa e) a pelo menos uma segunda subárea do componente é aquecida a uma temperatura acima da temperatura ACI ou mesmo, acima da temperatura AC3. De forma alternativa, na etapa e), particularmente, simultaneamente ou pelo menos de forma parcialmente paralela ao aquecimento da pelo menos uma primeira subárea, é pelo menos reduzida uma redução de temperatura da temperatura da pelo menos uma segunda subárea e/ou uma velocidade de arrefecimento da pelo menos uma segunda subáreas durante a permanência do componente no segundo forno.

[0022] Em outras palavras, na etapa e) pode ocorrer uma inserção de energia térmica, particularmente, por meio de calor por radiação, em todo o componente. Por exemplo, o segundo forno pode apresentar (para isso), um espaço interno do forno aquecido particularmente (exclusivamente) por meio de calor por radiação, em que predomina, preferencialmente, uma temperatura interna quase uniforme. A inserção de energia térmica na pelo menos uma primeira subárea do componente ocorre no segundo forno preferencialmente de tal modo que a temperatura da pelo menos uma primeira subárea seja elevada em torno de pelo menos 100 K, de forma preferida, em torno de pelo menos 120 K, de forma particularmente preferida, em torno de pelo menos 150 K ou até mesmo, em torno de pelo menos 200 K.

[0023] A inserção de energia térmica dentro da pelo menos uma segunda subárea do componente pode ocorrer no segundo forno, preferencialmente, de tal modo que seja pelo menos reduzida a redução de temperatura da temperatura de pelo menos uma segunda subárea e/ou uma velocidade de arrefecimento da pelo menos uma segunda subárea durante a permanência do componente no segundo forno. Essa condução do processo é, portanto, particularmente vantajosa se o componente foi aquecido na etapa a) a uma temperatura acima da temperatura AC3. De forma alternativa, a inserção de energia térmica na pelo menos uma segunda subárea do componente no segundo forno ocorre de tal modo que a pelo menos uma segunda subárea do componente é aquecida (significativamente) pelo menos, particularmente, em torno de pelo menos 50 K, de forma particularmente preferida, em torno de pelo menos 70 K ou mesmo em torno de pelo menos 100 K; e/ou a uma temperatura acima da temperatura ACI ou mesmo acima da temperatura AC3.

[0024] Essa condução do processo é, portanto, particularmente vantajosa se o componente foi aquecido na etapa a) a uma temperatura abaixo da der temperatura AC3 ou mesmo abaixo da temperatura ACI.

[0025] De acordo com uma modalidade vantajosa, é sugerido que o processo compreenda ainda pelo menos as seguintes etapas: f) mover o componente do segundo forno para a ferramenta de temperagem por compressão, g) moldar e arrefecer o componente na ferramenta de temperagem por compressão.

[0026] De forma preferida, o movimento na etapa f) ocorre por meio de um dispositivo de transporte que compreende, por exemplo, pelo menos um plano de rolamento e/ou um robô (industrial). De forma preferida, o componente percorre, do segundo forno até a ferramenta de temperagem por compressão, uma trajetória de pelo menos 0,5 m. Por meio disso, o componente pode ser posto em contato com o ar ambiente ou dentro de uma atmosfera de proteção. De forma preferida, o componente é passado, imediatamente após a remoção do segundo forno, diretamente para a ferramenta de temperagem por compressão.

[0027] De acordo com uma modalidade vantajosa, é sugerido que o componente seja aquecido na etapa a) a uma temperatura abaixo da temperatura AC3, ou mesmo abaixo da temperatura ACI. A temperatura ACI é a temperatura, a partir da qual se iniciar a conversão de estrutura de ferrita para austenita em um aquecimento de um componente metálico, particularmente, componente de aço.

[0028] De acordo com uma modalidade (alternativamente) vantajosa, é sugerido que o componente seja aquecido na etapa a) a uma temperatura acima da temperatura AC3. A temperatura AC3 é a temperatura, a partir da qual termina ou se encerra (completamente) a conversão de estrutura de ferrita em austenita no aquecimento de um componente metálico, particularmente, componente de aço.

[0029] De acordo com uma modalidade vantajosa, é sugerido que a pelo menos uma primeira subárea é arrefecida, na etapa c), de forma convectiva, a uma temperatura abaixo da temperatura ACI. De forma preferida, a pelo menos uma primeira subárea, na etapa c), é arrefecida, particularmente, de forma convectiva, a uma temperatura abaixo de 550°C [graus Celsius] (823,15 K), de forma particularmente preferida, abaixo de 500°C (773,15 K) ou mesmo abaixo de 450°C (723,15 K).

[0030] De acordo com um outro aspecto é sugerido um processo para o tratamento térmico de um componente metálico com pelo menos as seguintes etapas: a) aquecer o componente por meio de calor por radiação e/ou convecção, particularmente em um primeiro forno, em torno de pelo menos 500 K, de forma preferida, em torno de pelo menos 600 K ou mesmo, em torno de pelo menos 800 K, b) arrefecer (de forma parcial e/ou convectiva) pelo menos uma primeira subárea do componente, particularmente, em uma estação de tratamento de têmpera posterior ao primeiro forno, sendo que, é ajustada uma diferença de temperatura de pelo menos 100 K, de forma preferida, de pelo menos 150 K ou mesmo, de pelo menos 200 K entre a pelo menos uma primeira subárea e pelo menos uma segunda subárea do componente, c) aquecer pelo menos a pelo menos uma primeira subárea do componente por meio de calor por radiação e/ou convecção, particularmente em um segundo forno posterior à estação de tratamento de têmpera, em torno de pelo menos 100 K, de forma preferida, em torno de pelo menos 150 K ou mesmo, em torno de pelo menos 200 K.

[0031] A sequência especificada nas etapas de processo a), b) e c) ocorre em um transcorrer regular do processo. Uma ou mais etapas do processo podem ser realizadas ao mesmo tempo, sequencialmente e/ou pelo menos parcialmente paralelas. De forma preferida, o processo é realizado com um dispositivo aqui apresentado.

[0032] Preferencialmente, a pelo menos uma primeira subárea do componente é aquecida na etapa c) ou no segundo forno, em torno de no máximo 350 K, de forma particularmente preferida, em torno de no máximo 300 K ou mesmo, em torno de, no máximo 250 K. De forma preferida, o aquecimento ocorre na etapa c) ou no segundo forno de tal modo que apenas a pelo menos uma primeira subárea do componente é aquecida em torno de pelo menos 100 K, de forma preferida, em torno de pelo menos 150 K ou mesmo, em torno de pelo menos 200 K. De forma particularmente preferida, a pelo menos uma segunda subárea do componente é aquecida na etapa c) ou no segundo forno aprox. inferior a 200 K, de forma preferida, aprox. inferior a 150 K ou mesmo, aprox. inferior a 100 K.

[0033] De acordo com uma modalidade vantajosa, é sugerido que o componente seja simultaneamente, moldado e arrefecido, na etapa d). De forma preferida, o componente é temperado por compressão, na etapa d).

[0034] Os detalhes, características e modalidades vantajosas discutidas em conjunto com o processo inicialmente apresentado acima também podem aparecer, correspondentemente no processo apresentado aqui, e vice- versa. Com relação a isso, é feita referência completa às modalidades para uma caracterização mais detalhada das características.

[0035] De acordo com um outro aspecto, é sugerido um dispositivo para o tratamento térmico de um componente metálico que compreende, pelo menos: - um primeiro forno que pode ser aquecido, particularmente, por meio de calor por radiação e/ou convecção, - uma estação de tratamento de têmpera posterior ao primeiro forno, disposta ou mantida no pelo menos um bocal, que é previsto e alinhado para fornecer um fluido para o arrefecimento de pelo menos uma primeira subárea do componente, de modo que seja ajustada uma diferença de temperatura entre a pelo menos uma primeira subárea e pelo menos uma segunda subárea do componente, - um segundo forno posterior à estação de tratamento de têmpera, que pode ser aquecido, particularmente, por meio de calor por radiação e/ou convecção, que é previsto e alinhado para aquecer, a pelo menos uma primeira subárea do componente em torno de pelo menos 100 K, de forma preferida, em torno de pelo menos 150 K ou mesmo, em torno de pelo menos 200 K.

[0036] Preferencialmente, o dispositivo serve para praticar um processo aqui sugerido. De forma preferida, uma unidade de comando eletrônica é atribuída ao dispositivo, que é adequada e alinhada para a execução de um processo aqui sugerido. De forma particularmente preferida, a unidade de comando apresenta, para isso, pelo menos um microprocessador controlado por programa, assim como, uma memória eletrônica, na qual se encontra o programa de controle, que é prevista e alinhada para a execução de um processo aqui sugerido.

[0037] De acordo com uma outra modalidade vantajosa, é sugerido que pelo menos, o primeiro forno ou o segundo forno seja, um forno contínuo ou um forno de câmara. De forma preferida, o primeiro forno é um forno contínuo, particularmente, um forno contínuo de rolos. De forma particularmente preferida, o segundo forno é um forno contínuo, particularmente, um forno contínuo de rolos, ou um forno de câmara, particularmente, um forno de câmaras multicamadas com pelo menos duas câmaras sobrepostas.

[0038] De forma preferida, o segundo forno apresenta um espaço interno do forno que pode ser aquecido, particularmente (exclusivamente), por meio de calor por radiação, no qual, pode ser ajustada preferencialmente uma temperatura interna quase uniforme. Particularmente, se o segundo forno for executado como forno de câmaras multicamadas, podem ser disponibilizadas, conforme o número de câmaras, vários tais espaços internos do forno.

[0039] De forma preferida, são atribuídas fontes de calor por radiação (exclusivamente) no primeiro forno e/ou no segundo forno. De forma particularmente preferida, em um espaço interno do forno do primeiro forno e/ou em um espaço interno do forno do segundo forno, é disposto pelo menos um elemento térmico (o componente que não entra em contato) que funciona eletricamente, como, por exemplo, pelo menos um circuito térmico que funciona eletricamente e/ou pelo menos um filamento térmico que funciona eletricamente. De forma alternativa ou adicional, no espaço interno do forno do primeiro forno e/ou no espaço interno do forno do segundo forno, pode ser disposto pelo menos um tubo de radiação particularmente aquecido a gás. Preferencialmente, no espaço interno do forno do primeiro forno e/ou no espaço interno do forno do segundo forno são dispostos vários bicos de gás do tubo de radiação ou tubos de radiação nos quais queima respectivamente pelo menos um bico de gás. Por meio disso, é particularmente vantajoso se a área interna dos tubos de aço, nos quais queimam o bico de gás, for separada atmosfericamente do espaço interno do forno, de tal modo que nenhum gás de combustão ou gás de escape possa chegar no espaço interno do forno e, com isso, não possa influenciar a atmosfera do forno. Uma tal disposição é denominada como “aquecimento a gás indireto”.

[0040] Na estação de tratamento de têmpera, pelo menos um bocal é disposto ou mantido, que é previsto e alinhado para o fornecimento de um fluido. De forma particularmente preferida, o pelo menos um bocal é alinhado de tal modo que o fluido possa ser fornecido à primeira subárea do componente. De forma ainda mais preferida, um campo do bocal com vários bocais é disposto na estação de tratamento de têmpera, sendo que os bocais são previstos e alinhados respectivamente para fornecer um fluido. De forma particularmente preferida, uma forma do campo do bocal e/ou uma disposição dos vários bocais é ajustada à geometria (a ser obtida) da pelo menos uma primeira subárea do componente.

[0041] De forma preferida, na estação de tratamento de têmpera é disposto pelo menos um dispositivo de aquecimento. Preferencialmente, o dispositivo de aquecimento é previsto e alinhado para inserir energia térmica na pelo menos uma segunda subárea do componente. De forma particularmente preferida, o dispositivo de aquecimento é disposto e/ou alinhado na estação de tratamento de têmpera de tal modo que a entrada de energia térmica na pelo menos uma segunda subárea do componente pode ser realizada simultaneamente ou pelo menos de forma parcialmente paralela ao arrefecimento da pelo menos uma primeira subáreas do componente por meio de pelo menos um bocal. De forma preferida, o dispositivo de aquecimento compreende (exclusivamente) pelo menos uma fonte de calor por radiação. De forma particularmente preferida, a pelo menos uma fonte de calor por radiação é formada com pelo menos um elemento térmico que funciona eletricamente (o componente que não entra em contato), como, por exemplo pelo menos um circuito térmico que funciona eletricamente e/ou pelo menos um filamento térmico que funciona eletricamente. De forma alternativa ou adicional, pode ser previsto pelo menos um tubo de radiação aquecido a gás como fonte de calor por radiação.

[0042] Além disso, o dispositivo pode compreender uma ferramenta de temperagem por compressão, que é atribuída ao segundo forno. A ferramenta de temperagem por compressão é prevista e alinhada particularmente para (pelo menos parcialmente) resfriar e moldar o componente simultaneamente ou pelo menos de forma parcialmente paralela.

[0043] Os detalhes, características e modalidades vantajosas discutidas em conjunto com o processo inicialmente apresentado acima também podem aparecer, correspondentemente no dispositivo apresentado aqui, e vice-versa. Com relação a isso, é feita referência completa às modalidades para uma caracterização mais detalhada das características.

[0044] De acordo com um outro aspecto, é sugerida uma utilização de um forno para aquecer pelo menos as subáreas de um componente metálico por meio de calor por radiação, em torno de pelo menos 100 K, de forma preferida, em torno de pelo menos 150 K ou mesmo, em torno de pelo menos 200 K, sendo que, o componente a ser aquecido já apresenta pelo menos duas subáreas diversamente temperadas. De forma preferida, por um forno se trata de um segundo forno, que é posterior a um primeiro forno e uma estação de tratamento de têmpera. De forma ainda mais preferida, por subáreas a serem aquecidas por meio do forno, trata-se de subáreas do componente arrefecidas (ativamente) anteriormente, particularmente, de forma convectiva.

[0045] Os detalhes, características e modalidades vantajosas acima discutidas em conjunto com o processo e/ou dispositivo apresentado acima também podem aparecer, correspondentemente na utilização apresentada aqui, e vice- versa. Com relação a isso, é feita referência completa às modalidades para uma caracterização mais detalhada das características.

[0046] A invenção, assim como o escopo técnico, é esclarecido a seguir, em mais detalhes, com base nas Figuras. Deve notar-se que a invenção não deve ser limitada pelas modalidades mostradas. Particularmente, também é possível, contanto que não expresso em contrário, extrair aspectos parciais das questões esclarecidas nas Figuras e combinar com outros componentes e/ou conhecimentos das outras Figuras e/ou da presente descrição. Mostra-se de forma esquemática: Figura 1: um gráfico de um dispositivo de acordo com a invenção, Figura 2: uma vista detalhada de uma estação de tratamento de têmpera que pode ser utilizada em um dispositivo de acordo com a invenção, Figura 3: uma trajetória temperatura-tempo que pode ser obtida por meio de um dispositivo de acordo com a invenção e/ou por um processo de acordo com a invenção, e Figura 4: uma outra trajetória temperatura-tempo que pode ser obtida por meio de um dispositivo de acordo com a invenção e/ou por um processo de acordo com a invenção.

[0047] A Figura 1 mostra, de forma esquemática, um dispositivo 8, de acordo com a invenção, para tratamento térmico de um componente metálico 1 com um primeiro forno 2, uma estação de tratamento de têmpera 3, um segundo forno 6 e uma ferramenta de temperagem por compressão 7. O dispositivo 8 representa aqui uma linha de termo moldagem para temperagem por compressão. A estação de tratamento de têmpera 3 é (diretamente) posterior ao primeiro forno 6, de modo que, um componente 1 a ser tratado por meio do dispositivo 8, após deixar o primeiro forno 6, possa ser colocado diretamente na estação de tratamento de têmpera 3. Além disso, o segundo forno 6 da estação de tratamento de têmpera 3 e a ferramenta de temperagem por compressão 7 são (diretamente) posteriores ao segundo forno 6.

[0048] A Figura 2 mostra, de forma esquemática, uma vista detalhada de uma estação de tratamento de têmpera 3, que pode ser inserida, por exemplo, em um dispositivo 8, como mostrado, por exemplo, na Figura 1. Na estação de tratamento de têmpera 3 é disposto um bocal 9, que é previsto e alinhado para fornecer um fluido 10 para arrefecer uma primeira subárea 4 de um componente 1. Além disso, na estação de tratamento de têmpera 3 é disposto um dispositivo de aquecimento 11, que é previsto e alinhado para a inserção de energia térmica em uma segunda subárea 5 do componente 1. Para isso, o dispositivo de aquecimento 11 é executado, de forma exemplificativa, como filamento térmico que funciona eletricamente.

[0049] Figura 3 mostra, de forma esquemática, uma trajetória temperatura-tempo que pode ser obtida por meio de um dispositivo 8 de acordo com a invenção e/ou por um processo de acordo com a invenção. Aqui, a temperatura T do componente metálico ou as temperaturas T da pelo menos uma primeira subárea e da pelo menos uma segunda subárea do componente são aplicadas pelo tempo t.

[0050] De acordo com a trajetória temperatura-tempo mostrada na Figura 3, o componente metálico 1 é aquecido inicialmente até o momento t1 uniformemente a uma temperatura abaixo da temperatura ACI. Esse aquecimento ocorre aqui, de forma exemplificativa, em um primeiro forno 2. Entre os intervalos t1 e t2, o componente metálico é transferido do primeiro forno para uma estação de tratamento de têmpera. Por meio disso, a temperatura do componente pode reduzir facilmente, por exemplo, pela dissipação de calor no ambiente.

[0051] Entre os intervalos t2 e t3, pelo menos uma primeira subárea do componente é arrefecida (ativamente) na estação de tratamento de têmpera. Isso é ilustrado na Figura 3 com base na trajetória inferior temperatura-tempo entre os intervalos t2 e t3. Paralelamente, pelo menos uma segunda subárea do componente é (levemente) aquecida na estação de tratamento de têmpera. Isso é ilustrado na Figura 3 com base na trajetória superior temperatura-tempo entre os intervalos t2 e t3. Assim, na estação de tratamento de têmpera é ajustada uma diferença de temperatura 12 entre a pelo menos uma primeira subárea e pelo menos uma segunda subárea do componente.

[0052] Ent re os intervalos t3 e t4, o componente é transferido da estação de tratamento de têmpera para um segundo forno que se diferencia do primeiro forno. Por meio disso, as temperaturas parcialmente diversificadas ajustadas na estação de tratamento de têmpera, podem reduzir levemente, por exemplo, por meio de transferência de calor para o meio ambiente.

[0053] Do momento t4 até o momento t5, o componente é aquecido no segundo forno de tal modo que a temperatura da pelo menos uma primeira subárea do componente é elevada em torno de pelo menos 150 K. Além disso, o aquecimento ocorre no segundo forno de tal modo que, simultaneamente, a temperatura da pelo menos uma segunda subáreas do componente seja trazida a uma temperatura acima da temperatura AC3.

[0054] Entre os intervalos t5 e t6, o componente é transferido do forno para uma ferramenta de temperagem por compressão. Por meio disso, as temperaturas parcialmente diversificadas ajustadas no segundo forno, podem reduzir levemente, por exemplo, por meio de transferência de calor para o meio ambiente.

[0055] A partir do momento t6 até o final do processo ocorre um arrefecimento (completo) do componente na ferramenta de temperagem por compressão. Por meio disso, na pelo menos uma segunda subárea do componente, pode se ajustar uma estrutura, pelo menos parcialmente ou mesmo em sua maioria, martensítica, que apresenta uma estabilidade comparativamente elevada e uma ductibilidade comparativamente reduzida. Na pelo menos uma primeira subárea do componente não houve essencialmente qualquer conversão de estrutura, visto que a pelo menos uma primeira subárea do componente não ultrapassou em nenhum momento do processo, a temperatura ACI, de modo que, na pelo menos uma primeira subárea do componente permaneceu uma estrutura em grande parte ferrítica, que apresenta uma estabilidade comparativamente menor e uma ductibilidade comparativamente elevada.

[0056] A Figura 4 mostra, de forma esquemática, uma outra trajetória temperatura-tempo que pode ser obtida por meio de um dispositivo de acordo com a invenção e/ou por um processo de acordo com a invenção. Inicialmente, o componente metálico é aquecido até o momento t1 uniformemente a uma temperatura acima da temperatura AC3.

[0057] Esse aquecimento ocorre aqui, de forma exemplificativa, em um primeiro forno. Entre os intervalos t1 e t2, o componente metálico é transferido do primeiro forno para uma estação de tratamento de têmpera. Por meio disso, a temperatura do componente pode reduzir levemente.

[0058] Entre os intervalos t2 e t3, pelo menos uma primeira subárea do componente é arrefecida (ativamente) na estação de tratamento de têmpera. Isso é ilustrado na Figura 4 com base na trajetória inferior temperatura-tempo entre os intervalos t2 e t3. Paralelamente, a temperatura de pelo menos uma segunda subárea do componente pode reduzir levemente na estação de tratamento de têmpera. Isso é ilustrado na Figura 4 com base na trajetória superior temperatura-tempo entre os intervalos t2 e t3. Essa redução (passiva) de temperatura na pelo menos uma segunda subárea do componente apresenta uma velocidade de arrefecimento significativamente menor que o arrefecimento (ativo) paralelo da pelo menos uma primeira subárea do componente. Na Figura 4, é possível reconhecer que, na estação de tratamento de têmpera é ajustada uma diferença de temperatura 12 entre a pelo menos uma primeira subárea e pelo menos uma segunda subárea do componente.

[0059] Ent re os intervalos t3 e t4, o componente é transferido da estação de tratamento de têmpera para um segundo forno que se diferencia do primeiro forno. Por meio disso, as temperaturas parcialmente diversificadas ajustadas na estação de tratamento de têmpera, podem reduzir levemente.

[0060] Do momento t4 até o momento t5, o componente é aquecido no segundo forno de tal modo que a temperatura da pelo menos uma primeira subárea do componente é elevada em torno de pelo menos 150 K. Além disso, o aquecimento no segundo forno ocorre de tal modo que, simultaneamente, uma velocidade de arrefecimento da pelo menos uma segunda subárea do componente, é reduzida em comparação à velocidade de arrefecimento durante uma transferência de calor para o meio ambiente.

[0061] Ent re os intervalos t5 e t6, o componente é transferido do forno para uma ferramenta de temperagem por compressão. Por meio disso, as temperaturas parcialmente diversificadas ajustadas no segundo forno, podem reduzir levemente, por exemplo, por meio de transferência de calor para o meio ambiente.

[0062] A partir do momento t6 até o final do processo ocorre um arrefecimento (completo) do componente na ferramenta de temperagem por compressão. Por meio disso, na pelo menos uma segunda subárea do componente, pode se ajustar uma estrutura, pelo menos parcialmente ou mesmo em sua maioria, martensítica, que apresenta uma estabilidade comparativamente elevada e uma ductibilidade comparativamente reduzida. Na pelo menos uma primeira subárea do componente pode se ajustar uma estrutura pelo menos parcialmente ou mesmo, em sua maioria, baionítica, que apresenta uma estabilidade comparativamente menor e uma ductibilidade comparativamente elevada. Lista de referências numéricas 1 componente 2 primeiro forno 3 estação de tratamento de têmpera 4 primeira subárea 5 segunda subárea 6 segundo forno 7 ferramenta de temperagem por compressão 8 dispositivo 9 bocal 10 fluido 11 estação de aquecimento 12 diferença de temperatura

Claims (9)

1. Processo para o tratamento térmico de um componente metálico (1), caracterizado por, pelo menos as seguintes etapas: a) aquecer o componente (1) em um primeiro forno (2), b) mover o componente (1) de um primeiro forno (2) para uma estação de tratamento de têmpera (3), c) por meio de ao menos um bocal descarregador de fluidos arrefecer pelo menos uma primeira subárea (4) do componente (1) na estação de tratamento de têmpera (3), sendo que, é ajustada uma diferença de temperatura entre a pelo menos uma primeira subárea (4) e pelo menos uma segunda subárea (5) do componente (1), d) mover o componente (1) da estação de tratamento de têmpera (3) para um segundo forno (6), e) aquecer pelo menos a pelo menos uma primeira subárea (4) do componente (1) no segundo forno (6) em torno de pelo menos 200 K.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, o processo compreende ainda pelo menos as seguintes etapas: f) mover o componente (1) do segundo forno (6) para uma ferramenta de temperagem por compressão (7), g) moldar e arrefecer o componente (1) na ferramenta de temperagem por compressão (7).

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, o componente (1) é aquecido, na etapa a), a uma temperatura abaixo da temperatura AC3.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, o componente (1) é aquecido, na etapa a), a uma temperatura acima da temperatura AC3.

5. Processo, de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que, a pelo menos uma primeira subárea (4) é arrefecida na etapa c) de forma convectiva a uma temperatura abaixo da temperatura ACI.

6. Processo para o tratamento térmico de um componente metálico (1), caracterizado por, pelo menos as seguintes etapas: a) aquecer o componente (1) por meio de calor por radiação e/ou convecção em torno de pelo menos 500 K, b) arrefecer pelo menos uma primeira subárea (4) do componente (1), sendo que, uma diferença de temperatura de pelo menos 100 K é ajustada entre a pelo menos uma primeira subárea (4) e pelo menos uma segunda subárea (5) do componente (1), c) aquecer pelo menos a pelo menos uma primeira subárea (4) do componente (1) por meio de calor por radiação e/ou convecção em torno de pelo menos 100 K.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que, o componente (1) é arrefecido e moldado, simultaneamente, em uma etapa d).

8. Dispositivo (8) para o tratamento térmico de um componente metálico (1), caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos: - um primeiro forno (2) que pode ser aquecido, - uma estação de tratamento de têmpera (3) posterior ao primeiro forno (2) , disposta no pelo menos um bocal (9), que é previsto e alinhado para fornecer um fluido (10) para o arrefecimento de pelo menos uma primeira subárea (4) do componente (1), de modo que seja ajustada uma diferença de temperatura entre a pelo menos uma primeira subárea (4) e pelo menos uma segunda subárea (5) do componente (1), em que o componente (1) é transferível do primeiro forno (2) para a estação de tratamento de têmpera (3); e - um segundo forno (6) que pode ser aquecido posterior à estação de tratamento de têmpera (3), que é previsto e alinhado para aquecer pelo menos a pelo menos uma primeira subárea (4) do componente (1) em torno de pelo menos 100 K.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, pelo menos o primeiro forno (2) ou o segundo forno (6) é um forno contínuo ou um forno de câmara.

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