BR112019018695A2 - membro de chapéu - Google Patents

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BR112019018695A2
BR112019018695A2 BR112019018695A BR112019018695A BR112019018695A2 BR 112019018695 A2 BR112019018695 A2 BR 112019018695A2 BR 112019018695 A BR112019018695 A BR 112019018695A BR 112019018695 A BR112019018695 A BR 112019018695A BR 112019018695 A2 BR112019018695 A2 BR 112019018695A2
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BR
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die
perforator
resistivity
matrix
face
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BR112019018695A
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Kubo Masahiro
Nomura Naruhiko
Suzuki Toshiya
Nakazawa Yoshiaki
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Nippon Steel Corp
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Abstract

a presente invenção refere-se a um membro de chapéu 1 que inclui uma porção da placa superior 13, as primeiras saliências 113 e duas paredes laterais 11. as duas paredes laterais têm uma dureza central dc de 300 hv ou superior. cada uma das duas paredes laterais 11 inclui uma porção macia l e uma parte de transição de resistibilidade t adjacente à porção macia l. a porção macia l tem uma dureza dn inferior à dureza central dc em pelo menos 8% (dc - dn = 0,08 dc). a parte de transição de resistibilidade t se estende 0,5 mm ou mais a partir da parte macia l em direção da primeira extremidade da parede lateral. a parte de transição de resistibilidade t tem uma dureza dt que muda transitoriamente dentro de uma faixa de 8% a 1% inferior à dureza central dc (0,92 dc = dt = 0,99 dc). o membro de chapéu 1 ainda inclui duas segundas saliências 114 e dois flanges 14.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MEMBRO DE CHAPÉU.
CAMPO DA TÉCNICA [0001] A presente invenção refere-se a um membro de chapéu que tem uma resistência ao impacto.
TÉCNICA ANTERIOR [0002] Os membros estruturais usados para reforçar um veículo devem ter alta resistência e peso leve. Além disso, os membros estruturais geralmente precisam ter resistência ao impacto e exibir uma redução na quantidade de deformação após um impacto. Em vista disso, um membro estrutural às vezes inclui porções resistentes ao impacto e porções que absorvem energia. Para conseguir isso, a distribuição de resistibilidade em um membro estrutural pode incluir várias porções com diferentes resistibilidades.
[0003] Por exemplo, o documento n° WO 2013/137454 (Documento de patente 1) revela um produto moldado em prensa a quente que alcança um equilíbrio entre alta resistibilidade e a quantidade de extensão de cada uma de suas porções, em que um único produto moldado é fornecido com regiões que representam porções resistentes ao impacto e porções de absorção de energia sem aplicação de solda.
[0004] O documento n° JP 2011-173166A (Documento de patente 2) revela um complexo aparelho de trabalho com prensas que facilita a criação de porções separadas de alta resistibilidade e de baixa resistibilidade dentro de um único produto moldado por pressão.
[0005] A patente japonesa n° 5894081 divulga um pilar B para um veículo. Esse pilar B inclui uma seção em forma de chapéu que inclui um flange central, duas porções de manta e dois flanges laterais. Uma seção em forma de chapéu é formada a quente a partir de uma placa plana de aço boro e é então endurecida. A seção em forma de chapéu tem uma resistibilidade à fratura acima de 1.400 MPa. Durante o endurecimento,
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2/48 algumas partes dos flanges laterais não são completamente endurecidas e têm uma resistibilidade à fratura abaixo de 1.100 MPa. DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR
DOCUMENTOS DE PATENTE [0006] Documento de patente 1: WO 2013/137454 [0007] Documento de patente 2: JP 2011-173166A [0008] Documento de patente 3: Patente JP N° 5894081 SUMARIO DA INVENÇÃO
PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO [0009] As técnicas convencionais discutidas acima criam resistibilidades diferentes dentro de um único membro. No entanto, uma investigação adicional sobre a distribuição de resistibilidade em um membro ainda precisa ser realizada para fornecer absorção de impacto suficiente.
[0010] O presente pedido revela um membro de chapéu com uma distribuição de resistibilidade que permite a absorção eficiente da energia de impacto.
MEIOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS [0011] Um membro de chapéu de acordo com um aspecto da presente invenção inclui uma porção de placa superior, duas primeiras saliências, cada uma posicionada em uma das respectivas extremidades da porção de placa superior e duas paredes laterais que se estendem a partir de uma primeira extremidade adjacente à primeira saliência associada até uma segunda extremidade em uma direção com um ângulo de 90° até 135° em relação à porção de placa superior. Cada uma das duas paredes laterais tem uma dureza média Dc de 300 HV ou mais, onde a dureza média é definida como a mais baixa das durezas das duas paredes laterais medidas em suas posições médias determinadas ao longo de uma direção perpendicular à porção de placa superior. Cada uma das duas paredes laterais inclui uma porção amo
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3/48 lecida e uma porção de transição de resistibilidade adjacente à porção amolecida. A porção amolecida se estende da segunda extremidade até uma posição antes da posição do meio. A porção amolecida tem uma dureza Dn inferior à dureza média Dc em pelo menos 8% (DcDn>0,08Dc). A porção de transição de resistibilidade é adjacente à porção amolecida e se estende 0,5 mm ou mais a partir da porção amolecida em direção à primeira extremidade e localizada mais próxima à segunda extremidade do que um meio entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. A porção de transição de resistibilidade tem uma dureza Dt que muda transicionalmente em uma faixa de 8% a 1% inferior à dureza média Dc (0,92 Dc<Dt<0,99Dc). O membro de chapéu inclui ainda duas segundas saliências, cada um adjacente à segunda extremidade da parede lateral associada entre as duas paredes laterais e dois flanges que se estendem para longe um do outro a partir das respectivas segundas saliências e têm uma dureza inferior à dureza média em pelo menos 8%.
[0012] “Antes da posição do meio” significa qualquer posição entre a segunda extremidade e a posição do meio de uma parede lateral. Antes da posição do meio não inclui a segunda extremidade nem a posição do meio de uma parede lateral.
EFEITOS DA INVENÇÃO [0013] A presente invenção fornece um membro de chapéu com uma distribuição de resistibilidade que permite a absorção eficiente da energia de impacto.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0014] [FIG. 1 A] A Figura 1A é uma vista em corte transversal de um membro de chapéu de acordo com uma modalidade perpendicular à direção longitudinal do membro de chapéu.
[0015] [FIG. 1B] A Figura 1B é uma vista lateral do membro de chapéu 1 da Figura 1A conforme visto na direção x.
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4/48 [0016] [FIG, 2] A Figura 2 é um gráfico que mostra uma distribuição de resistibilidade exemplificative para uma parede lateral.
[0017] [FIG. 3] A Figura 3 é uma vista em corte transversal de uma variação do membro de chapéu com uma forma de corte transversal diferente.
[0018] [FIG. 4] A Figura 4 é uma vista em corte transversal de outra variação do membro de chapéu com uma forma de corte transversal diferente.
[0019] [FIG. 5A] A Figura 5A é uma vista lateral de um membro estrutural curvo.
[0020] [FIG. 5B] A Figura 5B é uma vista lateral de um membro estrutural curvo.
[0021] [FIG. 5C] A FIG. 5C é uma vista lateral de um membro estrutural curvo.
[0022] [FIG. 5D] A FIG. 5D é uma vista lateral de um membro estrutural curvo.
[0023] [FIG. 6] A Figura 6 mostra membros estruturais exemplificativos posicionados em um veículo.
[0024] [FIG. 7] A Figura 7 mostra a construção de um modelo de análise para simulações.
[0025] [FIG. 8] A Figura 8 mostra a malha do membro de chapéu do modelo de análise da Figura 7) [0026] [FIG. 9] A Figura 9 é um gráfico com curvas SS do material do membro de chapéu do modelo de análise.
[0027] [FIG. 10] A Figura 10 ilustra as distribuições de resistibilidade definidas para as simulações.
[0028] [FIG. 11] A Figura 11 mostra como o membro do chapéu de cada simulação se deforma quando esmagado.
[0029] [FIG. 12] A Figura 12 é um gráfico que mostra a relação entre a quantidade de deslocamento e a força de resistibilidade no moPetição 870190089168, de 09/09/2019, pág. 65/115
5/48 mento do esmagamento indicada pelo resultado de cada simulação. [0030] [FIG. 13] A Figura 13 é uma vista em perspectiva de um produto moldado fabricado como um exemplo da invenção.
[0031] [FIG. 14] A Figura 14 ilustra distribuições de resistibilidade de uma pluralidade de produtos moldados.
[0032] [FIG. 15A] A Figura 15A mostra a construção de um aparelho exemplificativo para a formação em prensa.
[0033] [FIG. 15B] A Figura 15B mostra a construção do aparelho exemplificativo para formação em prensa.
[0034] [FIG. 16A] A Figura 16A mostra a construção de outro aparelho exemplificativo para a formação em prensa.
[0035] [FIG. 16B] A Figura 16B mostra a construção do aparelho exemplificativo para a formação em prensa.
[0036] [FIG. 17] A Figura 17 é uma vista superior de um produto modelo de um pilar central.
[0037] [FIG. 18] A Figura 18 é uma vista em corte transversal do produto tomada ao longo da linha A-A mostrada na Figura 17.
[0038] [FIG. 19] A Figura 19 é um gráfico que mostra três padrões de velocidade de perfurador.
[0039] [FIG. 20] A Figura 20 é um gráfico que mostra as distribuições de dureza dos produtos modelo.
MODALIDADES PARA A REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO [0040] Por exemplo, é necessário que um membro estrutural usado como uma estrutura de carroceria de veículo tenha alta resistibilidade e peso leve. Se a resistibilidade do membro estrutural for aumentada, a tenacidade tende a diminuir. Desse modo, um membro estrutural com resistibilidade aumentada tende a se romper em um estágio inicial durante um processo de deformação com múltiplos eixos geométricos de tensão. Ou seja, se a resistibilidade do membro estrutural for alta, uma ruptura de fragilidade pode ocorrer facilmente durante a
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6/48 deformação secundária em caso de colisão ou algo semelhante. Como resultado, um membro estrutural com resistibilidade aumentada pode não alcançar a resistência ao impacto desejada.
[0041 ] Por exemplo, um membro estrutural de aço pode ser submetido a um tratamento térmico chamado revenimento para aumentar sua tenacidade. Geralmente, se a tenacidade de um membro estrutural for aumentada, a resistibilidade diminui. Isso reduz a carga máxima no membro estrutural no momento do esmagamento. Para reduzir a diminuição da carga máxima e, ao mesmo tempo, aumentar a tenacidade do membro estrutural, os inventores realizaram revenimento parcial nos membros estruturais sob várias condições. Com base nisso, os inventores constataram que é possível melhorar a tenacidade do membro estrutural e a carga máxima no momento do esmagamento sob certas condições.
[0042] Os inventores conduziram pesquisas adicionais. Especificamente, para melhorar a carga máxima no momento da deformação por esmagamento do membro do chapéu, os mesmos se concentraram no modo de deformação das paredes laterais. Os inventores tentaram controlar o modo de deformação das paredes laterais, alterando as resistibilidades de algumas porções das paredes laterais. Após tentativa e erro, os inventores constataram que o modo de deformação pode ser controlado para melhorar a carga máxima, o que fornece às paredes laterais porções de transição de resistibilidade. Com base nessa constatação, os inventores chegaram aos membros estruturais das modalidades descritas abaixo.
[0043] O membro de chapéu de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui uma porção de placa superior, duas primeiras saliências, cada uma posicionada em uma respectiva de ambas as extremidades da porção de placa superior e duas paredes laterais cada uma se estendendo de uma primeira extremidade adjacente à primeira
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7/48 saliência associada até uma segunda extremidade em uma direção com um ângulo de 90° a 135° em relação à porção de placa superior. Cada uma das duas paredes laterais tem uma dureza média Dc de 300 HV ou mais, onde a dureza média é definida como a mais baixa das durezas das duas paredes laterais medidas em suas posições médias determinadas ao longo de uma direção perpendicular à porção de placa superior. Cada uma das duas paredes laterais inclui uma porção amolecida e uma porção de transição de resistlbilidade adjacente à porção amolecida. A porção amolecida se estende da segunda extremidade até uma posição antes da posição do meio. A porção amolecida tem uma dureza Dn inferior à dureza média Dc em pelo menos 8% (Dc-Dn>0,08Dc). A porção de transição de resistlbilidade é adjacente à porção amolecida e se estende 0,5 mm ou mais a partir da porção amolecida em direção à primeira extremidade e localizada mais próxima à segunda extremidade do que um meio entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. A porção de transição de resistibilidade tem uma dureza Dt que muda transicionalmente em uma faixa de 8% a 1% inferior à dureza média Dc (0,92 Dc<Dt<0,99Dc). O membro de chapéu inclui ainda duas segundas saliências, cada um adjacente à segunda extremidade da parede lateral associada entre as duas paredes laterais e flanges que se estendem para longe um do outro a partir das respectivas segundas saliências.
[0044] Na disposição descrita acima, as duas paredes laterais se estendem em uma direção angulada de 90 a 135 graus em relação à porção de placa superior. Ou seja, o ângulo formado por cada uma das paredes laterais e a direção perpendicular à porção de placa superior não é maior que 45 graus. Em cada parede lateral, conforme determinado a partir da segunda saliência adjacente ao flange associado em direção à primeira saliência adjacente à porção de placa superior, uma porção amolecida e uma porção de transição de resistlbilidade
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8/48 são dispostas nesta ordem e adjacentes uma à outra, localizadas entre a segunda saliência e a posição do meio da parede lateral. A dureza média da parede lateral, medida na posição do meio, é de 300 HV ou mais e a dureza da porção amolecida é menor que a dureza média em pelo menos 8%. A resistibilidade da porção de transição de resistibilidade muda transicionalmente entre o nível de dureza 8% inferior à dureza média e o nível de dureza 1% inferior à dureza média. Essa porção de transição de resistibilidade se estende 0,5 mm ou mais a partir da porção amolecida na direção da porção amolecida em direção à primeira extremidade da parede lateral. Ou seja, a distância entre a extremidade da porção de transição de resistibilidade que está localizada mais próxima à primeira saliência e aquela extremidade que está localizada mais próxima à segunda saliência (ou seja, a extremidade contígua à porção amolecida) é de 0,5 mm ou mais. O fornecimento de porções amolecidas e porções de transição de resistibilidade, conforme descrito acima, melhora a carga máxima mediante a aplicação de uma carga em uma direção geralmente perpendicular à porção de placa superior em comparação com disposições sem essas porções amolecidas ou porções de transição de resistibilidade. Isso fornece um membro de chapéu com uma distribuição de resistibilidade que permite a absorção eficiente da energia de impacto.
[0045] A disposição descrita acima pode exibir um modo de deformação onde porções do membro estrutural dentro e próximo das porções de transição de resistibilidade se deformam com relativa facilidade no momento do esmagamento do membro estrutural mediante a aplicação de uma carga em uma direção geralmente perpendicular à porção de placa superior. Nesse momento, os desgastes plásticos são dispersos pelas porções dentro e próximas às porções de transição de resistibilidade para impedir que tais deformações se concentrem excessivamente em uma região estreita. Ou seja, o fornecimento de por
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9/48 ções de transição de resistibilidade fornece o efeito de dispersar os desgastes plásticos enquanto controla o modo de deformação. Como resultado, supõe-se que a carga máxima no momento do esmagamento seja aumentada.
[0046] A partir da disposição descrita acima, é preferível que uma largura da porção de transição de resistibilidade medida entre a extremidade mais próxima da primeira saliência e a extremidade mais próxima da segunda saliência não seja maior que cinco vezes a espessura média da porção de transição de resistibilidade. Portanto, estão mais presentes os efeitos da porção de transição de resistibilidade, isto é, controle do modo de deformação e dispersão de desgastes plásticos.
[0047] A partir de qualquer uma das disposições descritas acima, a largura Lt da porção de transição de resistibilidade medida entre a extremidade mais próxima da primeira saliência e a extremidade mais próxima à segunda saliência preferencialmente não é menor que 1 mm e, mais preferencialmente, não menor que 3 mm. Isso garante ainda que estejam presentes os efeitos da porção de transição de resistibilidade, ou seja, controle do modo de deformação e dispersão de desgastes plásticos. A partir do mesmo ponto de vista, a largura Lt da porção de transição de resistibilidade medida entre sua extremidade mais próxima da primeira saliência e a extremidade mais próxima da segunda saliência é preferencialmente maior que 0,5 vezes a espessura média t da porção de transição de resistibilidade (Lt>0,5t), e mais preferencialmente não menor que 1,0 vezes (Lt>1,0t), e ainda mais preferencialmente não menor que 3,0 vezes (Lt>3,0t).
[0048] A partir de qualquer uma das disposições descritas acima, a taxa de alteração na dureza da porção de transição de resistibilidade da segunda extremidade em direção à primeira extremidade de cada parede lateral é de preferência de 3 a 100 HV/mm. Isso ocorre porque,
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10/48 se a taxa de alteração na dureza for superior a 100 HV/mm, os desgastes tendem a se concentrar nas porções de transição de resistibilidade, o que pode facilmente causar uma ruptura; por outro lado, se a taxa de variação na dureza for menor que 3 HV/mm, é difícil ocorrer deformação suficiente nas porções de transição de resistibilidade.
[0049] Em cada uma das duas paredes laterais, a dureza das porções que não sejam a porção amolecida e a porção de transição de resistibilidade e incluindo a posição do meio pode ser igual à dureza média. Ou seja, em cada uma das duas paredes laterais, as porções que não sejam a porção amolecida e a porção de transição de resistibilidade e incluindo a posição do meio podem ser uma porção de alta resistibilidade com uma dureza de 300 HV ou mais. Alternativamente, uma porção amolecida com uma dureza inferior à dureza média em pelo menos 8% pode ser fornecida entre a posição do meio e a primeira saliência.
[0050] A dureza dos dois flanges pode ser menor que a dureza média em pelo menos 8%. Por exemplo, a porção amolecida de cada parede lateral pode se estender do flange associado através da segunda saliência associada até uma posição antes da posição do meio da parede lateral. Em tais implantações, a porção amolecida pode estar presente em todo o flange ou pode estar presente em parte do flange.
[0051] Um membro estrutural com uma estrutura de corte transversal fechado incluindo o membro de chapéu descrito acima e uma placa de fechamento unida aos flanges do membro de chapéu também é abrangido pelas modalidades da presente invenção.
[0052] O membro de chapéu pode ser curvado para sobressair da porção de placa superior. Além disso, uma estrutura de carroceria de veículo, um pilar central (pilar B) e um reforço para o mesmo ou um para-choques e um reforço para o mesmo incluindo o membro de cha
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11/48 péu descrito acima são abrangidos pelas modalidades da presente invenção.
[0053] Conforme usado no presente documento, HV é a unidade de dureza Vickers. Conforme usado no presente documento, a dureza de um membro de chapéu é a dureza de Vickers medida pelo método de teste de JIS (Padrões Industriais Japoneses) Z 2244. A dureza Vickers pode ser convertida em resistência à tração ou limite de elasticidade. Conforme usado no presente documento, dureza significa dureza Vickers.
[0054] Um método de fabricação de qualquer um dos membros de chapéu descritos acima é uma modalidade da presente invenção. Um método de fabricação de um membro de chapéu de acordo com uma modalidade da presente invenção é um método de fabricação de um dos membros de chapéu descritos acima através da realização de formação em prensa em um bloco bruto com o uso de um perfurador e uma matriz. Esse método de fabricação inclui: aquecer o bloco bruto a 900 °C ou mais e imergir e fixar o bloco bruto a 900 °C ou mais por um minuto ou mais; formar as primeiras saliências, fazendo com que um ressalto de matriz (saliência de matriz) da matriz e uma face de fixação de placa (isto é, face frontal) do perfurador se aproximem quando o bloco bruto, em contato com o ressalto de matriz, a uma temperatura não inferior a 600 °C e não superior a 800 °C; e fazendo com que uma posição na matriz a uma altura de metade de uma parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador passem próximas uma da outra quando o bloco bruto, em contato com a posição na matriz a uma altura de metade da parede lateral da matriz, a uma temperatura não inferior a 300 °C e não superior a 700 °C.
[0055] Por exemplo, o ressalto de matriz e a face de fixação de placa do perfurador podem ficar próximos um do outro quando o bloco bruto está a uma temperatura de 600 a 800 °C e, posteriormente, a
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12/48 velocidade relativa entre a matriz e o perfurador pode ser reduzida; então, quando a temperatura do bloco bruto estiver na faixa de 300 a 700 °C, a posição na matriz a uma altura de metade da parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador podem ser levadas a passar perto uma da outra. Alternativamente, o ressalto da matriz e a face de fixação de placa do perfurador podem ficar próximos um do outro quando o bloco bruto está a uma temperatura de 600 a 800 °C e, posteriormente, o perfurador e a matriz podem ser afastados entre si e, em seguida, o ressalto de matriz e a face de fixação de placa do perfurador podem novamente se aproximar; então, quando a temperatura do bloco bruto estiver na faixa de 300 a 700 °C, a posição na matriz a uma altura de metade de uma parede lateral da matriz e a face de fixação de placa do perfurador podem ser levadas a passar perto uma da outra.
[0056] O bloco bruto pode ser chamado de placa ou chapa em bruto. O bloco bruto pode ser um material de aço, por exemplo. O método de fabricação descrito acima inclui a etapa de aquecer o bloco bruto a 900 °C ou mais e embeber e fixar o bloco bruto por um minuto ou mais, a etapa de formar as primeiras saliências, onde a temperatura inicial para formar as primeiras saliências não é inferior a 600 °C e não é superior a 800 °C, e a etapa de formar as segundas saliências, onde a temperatura inicial para formar as segundas saliências não é inferior a 300 °C e não é superior a 700 °C. Isso permite a fabricação eficiente do membro de chapéu, incluindo as duas paredes laterais, incluindo as porções amolecidas e as porções de transição de resistibilidade.
[0057] No método de fabricação descrito acima, o perfurador é movido em uma direção em direção à matriz, enquanto um bloco bruto em forma de placa está localizado entre o perfurador e a matriz. A matriz inclui um rebaixe. O perfurador se move reciprocamente entre o
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13/48 exterior e o interior do rebaixe da matriz. Nessa disposição, a distância entre a face de fixação de placa do perfurador e as bordas do rebaixe da matriz, ou seja, os ressaltos de matriz, conforme medido na direção do curso do perfurador quando o perfurador está no ponto morto inferior de moldagem dentro do rebaixe da matriz é tratado como a altura de uma parede lateral da matriz. A face de fixação de placa do perfurador é definida como o plano do perfurador em sua protrusão mais distante ao longo da direção do curso, quando o perfurador está no ponto morto inferior de moldagem. A face de fixação de placa da matriz é definida como o plano da matriz em sua protrusão mais distante na direção do curso, quando o perfurador está no ponto morto inferior de moldagem.
[0058] Um método de fabricação de um membro de chapéu em outra modalidade da presente invenção é um método de fabricação de um dos membros de chapéu descritos acima através da realização de formação em prensa em um bloco bruto com o uso de um perfurador e uma matriz. Esse método de fabricação inclui: aquecer o bloco bruto a 900 °C ou mais e imergir e fixar o bloco bruto a 900 °C ou mais por um minuto ou mais; formar as primeiras saliências, fazendo com que um ressalto de matriz e uma face de fixação de placa do perfurador passem perto um do outro; e formar as segundas saliências, fazendo com que uma posição na matriz a uma altura de metade de uma parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador passem perto uma da outra.
[0059] No método de fabricação descrito acima, é desejável que uma velocidade relativa média V2 entre a matriz e o perfurador após a posição na matriz a uma altura de metade da parede lateral da matriz e a face de fixação de placa do perfurador passarem perto um do outro até que a face de fixação de placa do perfurador alcance um ponto morto inferior de moldagem menor que um vigésimo de uma velocida
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14/48 de relativa V1 entre a matriz e o perfurador encontrado quando o ressalto da matriz e a face de fixação de placa do perfurador passam perto um do outro.
[0060] Em tais implantações, a velocidade do perfurador pode ser reduzida em pelo menos parte da distância entre a posição a uma altura de metade da posição do ressalto da matriz e o ponto morto inferior de moldagem. Isso causará diferenças na dureza entre a posição do meio e a segunda extremidade de uma parede lateral do membro do chapéu que está sendo moldado. Isso permitirá a fabricação eficiente de um membro de chapéu com uma porção de transição de resistibilidade e uma porção amolecida.
[0061] Por exemplo, a moldagem pode ocorrer de tal maneira que a velocidade V1 para formar as primeiras saliências e a velocidade média de moldagem medida entre a posição a 1/2 da altura do membro de chapéu em relação ao ponto morto inferior da moldagem e o ponto morto inferior de moldagem, V2, satisfazem a seguinte expressão relaciona! (1):
V2/V1<0,05 (1).
[0062] A altura de uma parede lateral da matriz é equivalente à altura de uma parede lateral do membro de chapéu que está sendo fabricado. Assim, a posição a uma altura de metade de uma parede lateral da matriz é equivalente à posição do meio de uma parede lateral do membro do chapéu.
[0063] Um método de fabricação de um membro de chapéu em ainda outra modalidade da presente invenção é um método de fabricação de um dos membros de chapéu descritos acima através da realização de formação em prensa em um bloco bruto com o uso de um perfurador e uma matriz. Esse método de fabricação inclui: aquecer o bloco bruto a 900 °C ou mais e imergir e fixar o bloco bruto a 900 °C ou mais por um minuto ou mais; formar as primeiras saliências, fazen
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15/48 do com que um ressalto da matriz e uma face de fixação de placa (isto é, face frontal) do perfurador passem próximos um do outro; e formar as segundas saliências, fazendo com que uma posição na matriz a uma altura de metade da de uma parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador se aproximem.
[0064] Nesse método de fabricação, um isolador com uma condutividade térmica de 0,3 (W/mmK) ou pode ser fornecido, sendo que o isolador está localizado em uma face do perfurador voltada para uma face de fixação de placa da matriz ou na placa de fixação de placa da matriz. Em tais implantações, o bloco bruto pode entrar em contato com o isolador após a posição na matriz a uma altura de metade da parede lateral da matriz e a face de fixação de placa do perfurador passarem perto uma da outra por um momento no qual a face de fixação de placa do perfurador alcança um ponto morto inferior de moldagem. Além disso, uma velocidade relativa média V2 entre a matriz e o perfurador após a posição na matriz a uma altura de metade da parede lateral da matriz e a face de fixação de placa do perfurador passarem próximas uma da outra até que a placa a face de fixação do perfurador alcance o ponto morto inferior da moldagem não pode ser menor que um vigésimo e não maior que a metade de uma velocidade relativa V1 entre a matriz e o perfurador encontrada quando o ressalto da matriz e a face de fixação de placa do perfurador passam perto um do outro.
[0065] Em tais implantações, um isolador pode estar em contato com o bloco bruto e a velocidade do perfurador pode ser menor em pelo menos parte da distância entre a posição a uma altura de metade da posição do ressalto da matriz e do ponto morto inferior de moldagem. Isso causará diferenças na dureza entre a posição do meio e a outra extremidade de uma parede lateral do membro do chapéu que está sendo moldado. Isso permitirá a fabricação eficiente de um mem
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16/48 bro de chapéu com uma porção de transição de resistibilidade e uma porção amolecida.
[0066] Por exemplo, na face de fixação de placa (ou seja, face frontal) da matriz ou perfurador, as partes de contato nas quais a ripa está em contato com o bloco bruto formado por pressão podem ser feitas de um isolador com uma condutividade térmica de 0,3 (W/m-K) ou mais. Em tais implantações, a moldagem pode ocorrer de tal maneira que a velocidade de moldagem V1 e a velocidade de formação média V2 satisfazem a seguinte expressão, (2):
0,05<V2/V1<0,5 (2).
[0067] Um método de fabricação de um membro de chapéu em ainda outra modalidade da presente invenção é um método de fabricação de um dos membros de chapéu descritos acima, através da realização de uma formação em prensa em um bloco bruto com o uso de um perfurador e uma matriz. Esse método de fabricação inclui: aquecer o bloco bruto a 900 °C ou mais e imergir e fixar o bloco bruto a 900 °C ou mais por um minuto ou mais; formar as primeiras saliências, fazendo com que um ressalto da matriz e uma face de fixação de placa (isto é, face frontal) do perfurador passem próximos um do outro; e formar as segundas saliências, levando uma posição na matriz a uma altura de metade de uma parede lateral da matriz e a face de fixação de placa do perfurador a passarem próximas uma da outra.
[0068] Nesse método de fabricação, o bloco bruto pode entrar em contato com uma face do perfurador posicionada voltada para uma face de fixação da matriz e não estar abaixo de 300 °C ou a face de fixação da matriz não estar abaixo de 300 °C após a posição na matriz a uma altura de metade da parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador passarem próximas uma da outra no momento onde a face de fixação de placa do perfurador alcança um ponto morto inferior de moldagem. Em tais implantações, uma velocidade
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17/48 relativa média V2 entre a matriz e o perfurador após a posição na matriz a uma altura de metade da parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador passarem próximas uma da outra até que a face de fixação de placa do perfurador alcance o ponto morto inferior da moldagem não pode ser menor que um vigésimo e não maior que a metade de uma velocidade relativa V1 entre a matriz e o perfurador encontrada quando o ressalto da matriz e a face de fixação de placa do perfurador passam perto um do outro.
[0069] Em tais implantações, uma face de fixação de placa, não inferior a 300 °C pode estar em contato com o bloco bruto e a velocidade do perfurador pode ser menor em pelo menos parte da distância entre a posição a uma altura de metade o do ressalto da matriz e do ponto morto inferior da moldagem. Isso causará diferenças na dureza entre a posição do meio e a segunda extremidade de uma parede lateral do membro do chapéu que está sendo moldado. Isso permitirá a fabricação eficiente de um membro de chapéu com uma porção de transição de resistibilidade e uma porção amolecida.
[0070] Por exemplo, na face de fixação de placa do perfurador ou matriz, as partes de contato onde o perfurador ou matriz está em contato com o bloco bruto que está sendo formado por pressão podem ser aquecidas a 300 °C ou mais. Em tais implantações, a moldagem pode ocorrer de tal maneira que a velocidade de moldagem V1 e a velocidade média de moldagem V2 satisfaçam a Expressão fornecida acima (2).
MODALIDADES [0071] A Figura 1A é uma vista em corte transversal de um membro de chapéu de acordo com uma modalidade perpendicular à direção longitudinal do membro de chapéu. A Figura 1B é uma vista lateral do membro de chapéu 1 da Figura 1A conforme visto na direção que é perpendicular à direção longitudinal do membro de chapéu e paralela à
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18/48 porção de placa superior (ou seja, direção x). A Figura 1A mostra um corte transversal do membro de chapéu 1 feito ao longo da linha A-A da Figura 1B.
[0072] O membro de chapéu 1 inclui uma porção de placa superior 13, duas primeiras saliências 113 nas duas extremidades da porção de placa superior 13, duas paredes laterais 11 que se estendem a partir das respectivas primeiras saliências 113, duas segundas saliências 114 nas extremidades das respectivas paredes laterais 11 que são opostas àquelas adjacentes à porção de placa superior 13 e dois flanges que se estendem das respectivas segundas saliências 114 afastadas uma da outra.
[0073] A porção de placa superior 13 e cada parede lateral 11 formam um ângulo Θ de 90° <θ<135°. A primeira extremidade de cada parede lateral 11 é adjacente à saliência associada entre as primeiras saliências 113. A segunda extremidade de cada parede lateral 11 é adjacente à segunda saliência 114. A primeira e a segunda saliências 113 e 114 se estendem na direção longitudinal do membro de chapéu 1. Na implantação mostrada na Figura 1, a primeira e a segunda saliências 113 e 114 são paralelas uma à outra; alternativamente, elas podem não ser paralelas uma a outra.
[0074] Uma porção curva (redonda) 5 é formada na borda entre cada uma das duas paredes laterais 11 e a porção de placa superior 13. Isto é, a porção de extremidade de cada parede lateral 11 que inclui a primeira extremidade da parede é curva e redonda. Desse modo, a superfície do ressalto do membro de chapéu entre a parede lateral 11 e a porção de placa superior 13 é uma superfície curva. A altura da parede lateral 11 medida na direção perpendicular à porção de placa superior 13, H, é determinada assumindo que a porção curva (redonda) 5 faz parte da parede lateral 11. Ou seja, aquela borda da porção curva (redonda) 5 que é adjacente à porção de placa superior 13 (isto
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19/48 é, extremidade da porção redonda), 5b, é tratada como a primeira extremidade da parede lateral 11. A primeira saliência 113 é adjacente à primeira extremidade da parede lateral 11, isto é, borda da porção redonda 5b.
[0075] Uma porção curva (redonda) 6 é formada na borda entre cada uma das duas paredes laterais 11 e ao flange associado entre os dois flanges 14. Isto é, a porção de extremidade de cada parede lateral 11 que inclui a segunda extremidade da parede é curva e redonda. Desse modo, a superfície do ressalto do membro de chapéu entre a parede lateral 11 e o flange 14 é uma superfície curva. A altura da parede lateral 11, medida na direção perpendicular à porção de placa superior 13, H, é determinada assumindo que a porção curva (redonda) 6 faz parte da parede lateral 11. Ou seja, aquela borda da porção curva (redonda) 6 que é adjacente ao flange 14 (isto é, extremidade da porção redonda), 6b, é tratada como a segunda extremidade da parede lateral 11. A segunda saliência 114 é adjacente à segunda extremidade da parede lateral 11.
[0076] A dureza média Dc, definida como a dureza inferior das duas paredes laterais 11 em suas posições intermediárias 11c, determinada ao longo da direção perpendicular à porção de placa superior 13 (isto é, direção z), não é inferior a 300 HV. Isto é, a dureza das duas paredes laterais 11 nas suas posições médias 11c não é inferior a 300 HV.
[0077] Cada uma das duas paredes laterais 11 inclui uma porção amolecida L e uma porção de transição de resistibilidade T. A porção amolecida L se estende da segunda extremidade da parede lateral 11 (isto é, borda da porção redonda 6b) até uma posição antes da posição do meio 11c. Na implantação mostrada na Figura 1A, a porção amolecida L fornece a porção curva 6 e parte do flange 14. A dureza Dn da porção amolecida L é menor que a dureza média Dc em pelo
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20/48 menos 8% (Dc - Dn>0,08Dc).
[0078] A porção de transição de resistibilidade T é adjacente à porção amolecida L. A porção de transição de resistibilidade T se estende da porção amolecida L até uma posição a 0,5 mm ou mais de distância em direção à primeira extremidade da parede lateral 11 (isto é, borda da porção redonda 5b) e está localizado mais próximo da segunda extremidade 6b do que a posição do meio 11c entre a primeira extremidade 5b e a segunda extremidade 6b da parede lateral 11. Especificamente, a largura Lt, medida entre a extremidade da porção de transição de resistibilidade T que está mais próxima da primeira saliência 113, Tu, e a extremidade que está mais próxima da segunda saliência 114, Td, não é menor que 0,5 mm. Tanto a extremidade Tu da porção de transição de resistibilidade mais próxima da primeira saliência 113 e a extremidade Td mais próxima da segunda saliência 114 estão localizadas entre a posição do meio 11c e a segunda extremidade 6b da parede lateral.
[0079] A dureza da porção de transição de resistibilidade T está na faixa de 8% a 1% menor que a dureza média. Ou seja, a dureza da porção de transição de resistibilidade T muda de maneira transitória entre o nivel inferior à dureza média em 8% e o nível inferior à dureza média em 1%.
[0080] O fornecimento da porção amolecida L e da porção de transição de resistibilidade T melhora a carga máxima tolerável mediante a aplicação de uma carga em uma direção geralmente perpendicular à porção de placa superior 13 (ou seja, direção z) sobre implantações sem uma porção amolecida ou uma transição de resistibilidade parte. Na implantação mostrada na Figura 1B, a largura da porção de transição de resistibilidade T, medida na direção perpendicular à porção de placa superior 13 (isto é, direção z) é constante à medida que segue ao longo da direção longitudinal do membro de chapéu (ou seja, dire
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21/48 ção y). Alternativamente, a largura da porção de transição de resistibilidade T, medida na direção perpendicular à porção de placa superior 13 (isto é, direção z) pode variar à medida que avança ao longo da direção longitudinal do membro de chapéu (isto é, direção y). Em tais implantações, a largura Lt entre a extremidade Tu e a extremidade Td da porção de transição de resistibilidade T é definida como o valor médio para a seção do membro de chapéu 1 associado à porção de transição de resistibilidade que se estende na direção longitudinal (isto é, direção y).
[0081] Além disso, na implantação mostrada na Figura 1B, cada porção de transição de resistibilidade T estende por todo o comprimento do membro de chapéu 1 (na direção y); alternativamente, a porção de transição de resistibilidade T pode estender parte do comprimento do membro de chapéu. Em tais implantações, é preferível que a dimensão da porção de transição de resistibilidade T, medida na direção longitudinal, não seja menor que a altura H da parede lateral, por exemplo. Isso aumentará a presença do efeito de melhorar a carga máxima.
[0082] Embora o posicionamento das porções de transição de resistibilidade T, conforme determinado ao longo da direção longitudinal do membro de chapéu 1, não esteja limitado a uma faixa específica, alguns posicionamentos exemplares serão discutidos abaixo. É preferível que as porções de transição de resistibilidade T estejam posicionadas para cobrir o meio do membro de chapéu 1 conforme determinado ao longo de sua direção longitudinal. Assim, as porções de transição de resistibilidade T podem estar em posições onde é esperada deformação local após a aplicação de um impacto em uma direção geralmente perpendicular à porção de placa superior. Além disso, o membro de chapéu 1 pode ser suportado em outro membro em duas porções de suporte que são separadas na direção longitudinal. As por
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22/48 ções de transição de resistibilidade T são preferencialmente posicionadas para cobrir o meio longitudinal entre as duas porções de suporte do membro de chapéu 1. Assim, as porções de transição de resistibilidade T estão em posições onde é esperada deformação local após a aplicação de um impacto em uma direção geralmente perpendicular à porção de placa superior.
[0083] Além disso, o membro de chapéu 1 pode ser curvado ao longo da direção longitudinal para sobressair da porção de placa superior 13. Em tais implantações, a porção de transição de resistlbilidade T em cada parede lateral 11 está preferencialmente em uma posição onde a porção de placa superior 13 fica mais alta quando o membro de chapéu 1 é colocado em uma superfície horizontal, de modo que a porção de placa superior 13 enfrenta para cima. Assim, as porções de transição de resistibilidade T estão em posições onde é esperada deformação local mediante aplicação de um impacto na porção de placa superior em uma direção geralmente perpendicular à porção de placa superior. Alternativamente, uma placa de fechamento pode ser unida ao par de flanges 14 do membro de chapéu 1. Em tais disposições, o membro de chapéu 1 pode ser curvado ao longo da direção longitudinal para se projetar para longe da placa de fechamento 2. Em tais implantações, a porção de transição de resistibilidade T em cada parede lateral 11 está de preferência em posições onde a placa de fechamento está no seu ponto mais alto quando o membro de chapéu 1 é colocado em uma superfície horizontal, de modo que a placa de fechamento fique voltada para cima. Assim, as porções de transição de resistibiiidade T estão em posições onde é esperada deformação local após a aplicação de um impacto na placa de fechamento em uma direção geralmente perpendicular à placa de fechamento.
[0084] Por exemplo, quando o membro de chapéu 1 é usado como reforço de para-choque ou pilar central (pilar B), as porções de transi
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23/48 ção de resistibilidade T podem ser posicionadas para cobrir o meio do reforço de para-choque ou pilar central, conforme determinado ao longo da direção longitudinal.
[0085] A porção amolecida L pode estender todo o comprimento do membro de chapéu 1 (na direção y) ou pode estender parte do comprimento do membro de chapéu. Por exemplo, a dimensão da porção amolecida L, medida na direção longitudinal, de preferência não é menor que a altura H das paredes laterais. Isso aumentará a presença do efeito de melhorar a carga máxima.
[0086] O posicionamento das porções amolecidas L do membro de chapéu 1, conforme determinado ao longo da direção longitudinal, não se limita a uma faixa específica. Por exemplo, as porções amolecidas L podem ser posicionadas para sobrepor as porções de transição de resistibilidade T, conforme determinado ao longo da direção longitudinal do membro de chapéu 1.
[0087] A Figura 2 é um gráfico que mostra uma distribuição de resistibilidade exemplificativa para uma parede lateral 11. Na implantação mostrada na Figura 2, a dureza média Do, que é a dureza da parede lateral 11, medida na posição do meio 11c, não é inferior a 300 HV (Dc>300HV). A diferença entre a dureza Dn da porção amolecida L e a dureza média Dc da parede lateral 11, ÁD3, não é menor que 0,08Dc (AD3 = Dc - Dn>0,08Dc). Ou seja, a dureza máxima da porção amolecida L é de 0,92 Dc. Na implantação mostrada na Figura 2, parte do flange 14 e a porção curva 6 estão incluídas na porção amolecida L. Algumas porções da porção amolecida L podem ter durezas superiores a 0,92 Dc, desde que não afetem as propriedades do material.
[0088] Entre a segunda saliência 114 e a posição do meio 11c da parede lateral 11, a dureza da parede lateral 11 aumenta à medida que se afasta da segunda saliência 114 em direção à posição do meio 11c.
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24/48 [0089] A porção de transição de resistibiiidade T está localizada entre a porção amolecida Lea posição do meio 11c da parede lateral 11. A dureza Dt da porção de transição de resistibiiidade T muda de transição de Dd para Du à medida que se afasta da porção amolecida L em direção à posição do meio 11c. Ou seja, a dureza Dt da porção de transição de resistibiiidade T muda transitoriamente no intervalo Dd<Dt<Du. A dureza Dd é menor que a dureza média Dc em 0,08Dc. Ou seja, a diferença entre a menor dureza Dd e a dureza média Dc da porção de transição de resistibiiidade T, AD2, é 0,08Dc (ΔΟ2 = Dc-Dd = 0,08Dc). A dureza mais alta Du da porção de transição de resistibilidade T é menor que a dureza média Dc em 5 HV. Ou seja, a diferença entre a dureza Du e a dureza média Dc, ΔΟ1, é 0,01 Dc (ΔΟ1 = Dc Du = 0,01 Dc) [0090] Na implantação mostrada na Figura 2, a posição na parede lateral 11 com uma dureza 8% menor que a dureza média Dc representa a borda entre a porção amolecida L e a porção de transição de resistibiiidade T, isto é, extremidade Td da porção de transição de resistibiiidade T mais próxima da segunda saliência 114. Além disso, a posição na parede lateral 11 com uma dureza 1% menor que a dureza média Dc representa a borda entre a porção de transição de resistibiiidade Tea região que cobre a posição do meio 11c (ou seja, porção não amolecida), ou seja, a extremidade Tu da porção de transição de resistibiiidade T mais próxima da primeira saliência 113.
[0091] Na implantação mostrada na Figura 2, a dureza da porção de transição de resistibiiidade T aumenta à medida que se aproxima da posição do meio 11c. Ou seja, a dureza da porção de transição de resistibiiidade T aumenta monotonicamente à medida que passa da porção amolecida L em direção à posição do meio 11c. Em relação à mudança de transição na dureza da porção T de transição de resistibiiidade, é necessário apenas que a porção T de transição de resistibill·
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25/48 dade como um todo tenha uma dureza com tendência a aumentar monotonicamente. Em algumas porções da porção de transição de resistibilidade T, a dureza pode diminuir à medida que vai em direção à posição do meio 11c, ou algumas partes da porção de transição de resistibilidade podem não ter alterações na dureza dependendo da posição, ou seja, podem ser porções com uma dureza constante.
[0092] A largura Lt da parede lateral 11, como medida entre a extremidade Td da porção de transição de resistibilidade T que está mais próxima da segunda saliência 114 e a extremidade Tu mais próxima da primeira saliência 113, nâo é menor que 0,5 mm (Lt> 0,5 mm). Isso evita que as tensões após a aplicação de uma carga em uma direção geralmente perpendicular à porção de placa superior 13 se concentrem excessivamente na porção T de transição de resistibilidade. Além disso, a largura Lt não é preferencialmente maior que cinco vezes a espessura média t da porção de transição de resistibilidade T (Lt<5t), por exemplo. Isso toma possível obter o modo de deformação desejado concentrando, na porção de transição de resistibilidade, a deformação devido à aplicação de uma carga em uma direção geralmente perpendicular à porção de placa superior 13. A largura Lt é definida como a distância entre as extremidades Tu e Td da porção de transição de resistibilidade T em uma linha obtida projetando uma linha em uma direção perpendicular à porção de placa superior 13 na superfície da parede lateral 11.
[0093] A taxa de variação na dureza da porção de transição de resistibilidade (Du-Dd)/Lt é preferencialmente de 3 a 100 HV/mm (3 [HV/mm] < (Du-Dd)ZLt < 100 [HV/mm] ), por exemplo. Isso ocorre porque uma taxa de alteração na dureza acima de 100 HV/mm pode levar à concentração de deformação na porção de transição de resistibilidade, de modo que uma ruptura possa ocorrer facilmente, enquanto uma taxa de alteração na dureza abaixo de 3 HV/mm pode resultar em in
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26/48 suficiência deformação da porção de transição de resistibilidade, [0094] Na implantação mostrada na Figura 2, as porções entre a posição do meio 11c da parede lateral 11 e a primeira saliência 113 são porções de alta resistibilidade com durezas não inferiores a 300 HV. Alternativamente, uma segunda porção amolecida com durezas inferiores à dureza média em 8% ou mais pode ser fornecida entre a primeira saliência 113 e uma posição antes da posição do meio 11c conforme determinado longe da primeira saliência em direção à posição do meio 11c da parede lateral 11.
[0095] Os flanges 14 não estão limitados a uma resistibilidade particular ou uma distribuição de resistibilidade particular. Isso ocorre porque a resistibilidade dos flanges 14 não afeta significativamente o desempenho do membro de chapéu 1.
[0096] A Figura 3 é uma vista em corte transversal de uma variação do membro de chapéu 1 discutido acima com uma forma de corte transversal diferente. O membro de chapéu 1 mostrado na Figura 3 inclui duas paredes laterais 11 com formas diferentes. Para as duas paredes laterais 11, os ângulos Θ1 e 92 em relação à porção de placa superior 13 são diferentes entre si e as alturas HR e HL são diferentes entre si. Assim, os dois flanges 14 estão em posições diferentes, conforme determinado ao longo da direção da altura. Se o membro de chapéu 1 tiver um corte transversal assimétrico, as alturas H1 e H2 das duas paredes laterais 11 são definidas separadamente.
[0097] Na implantação mostrada na Figura 3 que tem as duas paredes laterais 11 e 12, as paredes laterais um 11 têm uma porção escalonada. Mesmo em implantações onde a parede lateral 11 tem uma porção escalonada, a altura H1 da parede lateral 11 é definida como a distância entre a primeira extremidade da parede lateral contígua à primeira saliência 113 e a segunda extremidade contígua à segunda saliência 114 medida na direção da altura. Ou seja, a altura H1 da pa
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27/48 rede lateral 11 é definida como a distância entre a posição mais baixa e a posição mais alta da parede lateral 11, conforme determinado ao longo da direção da altura. O mesmo se aplica a implantações onde a parede lateral 11 tem rebaixos/saliências ou furos. A direção da altura é definida como a direção perpendicular à porção de placa superior 13. [0098] Embora não mostrado, a superfície de pelo menos uma parte da placa superior 13, paredes laterais 11 e flanges 14 pode ser uma superfície curva, em vez de uma superfície plana. Ou seja, pelo menos uma das partes da placa superior 13, paredes laterais 11 e flanges 14 podem ser curvas.
[0099] A Figura 4 é uma vista em corte transversal de uma variação do membro de chapéu 1 discutido acima com uma forma de corte transversal diferente. O membro de chapéu 1 mostrado na Figura 4 inclui uma porção de placa superior 13 com porções inclinadas 13a e 13c adjacentes às suas duas extremidades e uma porção central 13b entre as porções inclinadas 13a e 13c. As porções inclinadas 13a e 13c são contíguas às respectivas primeiras saliências 113 e incluem superfícies inclinadas. As superfícies inclinadas das porções inclinadas 13a e 13c são inclinadas para baixo à medida que vão para dentro em relação à porção de placa superior 13. Ou seja, a porção de placa superior 13 tem um rebaixe. Em tais implantações, as alturas H1 e H2 das paredes laterais 11 são determinadas assumindo que a direção perpendicular à porção central 13b da porção de placa superior 13 representa a direção perpendicular à porção de placa superior 13. Além disso, o ângulo entre o plano da porção central 13b da porção de placa superior 13 e uma parede lateral 11 é tratado como o ângulo formado pela porção de placa superior 13 e pela parede lateral 11. Na implantação mostrada na Figura 4, a porção curva 5 entre a porção de placa superior 13 e cada parede lateral 11 se expande levemente para fora.
[00100] Nas implantações mostradas nas Figuras 1A e 1B, o mem
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28/48 bro de chapéu 1 se estende na direção longitudinal na forma de uma linha reta. Alternativamente, o membro de chapéu 1 pode ser curvado. Por exemplo, o membro de chapéu 1 pode ser curvado para sobressair da porção de placa superior 13. Ou seja, o membro de chapéu 10 pode ser curvado de modo que a superfície externa da porção de placa superior 13 se projete.
[00101] As Figuras 5A a 5D são vistas laterais de exemplos do membro de chapéu 1 que são curvados ao longo da direção longitudinal. Em cada uma das implantações mostradas nas Figuras 5A a 5D, o membro de chapéu 1 é curvado para sobressair da porção de placa superior 13. Na Figura 5A, o membro de chapéu 1 é curvado com uma curvatura constante ao longo de todo o comprimento. Em cada uma das Figuras 5B e 5C, a curvatura varia dependendo da posição no membro de chapéu 1, conforme determinado ao longo da direção longitudinal da estrutura de corte transversal fechada (isto é, direção de extensão das primeiras saliências). Na Figura 5D, algumas porções do membro de chapéu 1, conforme determinado ao longo da direção longitudinal, são curvas. Em cada uma das implantações mostradas nas Figuras 5A e 5D, o membro de chapéu 1 é curvado em simetria esquerda-direita como visto na direção perpendicular às paredes laterais 11 (isto é, direção χ). O membro de chapéu 1 de cada uma das Figuras 5B, 5C e 5D inclui partes que são curvas (isto é, partes curvas) e partes que se estendem como linhas retas (isto é, partes de linha reta). Na implantação mostrada na Figura 5C, as porções curvas são posicionadas em ambos os lados de uma porção de linha reta, conforme determinado ao longo da direção longitudinal. Ou seja, uma porção de linha reta é posicionada entre porções curvas. Na implantação mostrada na Figura 5D, as porções lineares são posicionadas em ambos os lados de uma porção curva, conforme determinado ao longo da direção longitudinal.
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29/48 [00102] Um tal membro de chapéu curvo 1 melhorará a resistência ao impacto contra um impacto em uma direção geralmente oposta à direção de protrusão da curva. Por exemplo, um membro estrutural formado pela união de uma placa de fechamento a um membro de chapéu curvo 1 e tem as duas extremidades dessa estrutura suportadas por outro membro tem uma alta resistência ao impacto contra um impacto em uma direção geralmente oposta à direção de protrusão da curva. Altemativamente, o membro de chapéu 1 pode ser curvado de modo que a porção de placa superior 13 seja recuada.
APLICAÇÕES EM VEÍCULOS [00103] Um membro estrutural formado pela união de uma placa de fechamento aos flanges 14 do membro de chapéu 1 pode ser usado como membro estrutural de um veículo, por exemplo. Em tais implantações, o membro estrutural pode ser montado no veículo onde o membro é suportado no mesmo em duas conexões que são separadas na direção longitudinal do membro. O membro estrutural, incluindo o membro de chapéu 1, pode ser usado, por exemplo, como membro estrutural de uma carroceria, para-choques ou porta do veículo. Desse modo, um corpo de veículo, para-choques ou porta de veículo incluindo um membro estrutural incluindo o membro de chapéu 1 são abrangidos pelas modalidades da presente invenção.
[00104] Se um membro estrutural, incluindo o membro de chapéu 1, estiver montado em um veículo, o membro estrutural é frequentemente posicionado de modo que o perfil longitudinal do membro estrutural se estenda ao longo da forma externa do veículo. Ou seja, o membro estrutural é frequentemente montado no veículo de modo que um impacto derivado de uma colisão do veículo esteja em uma direção geralmente perpendicular à direção longitudinal do membro estrutural. Além disso, o membro estrutural pode ser montado no veículo de modo que a porção de placa superior 13 seja posicionada para fora em relação
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30/48 ao veículo e a placa de fechamento seja posicionada para dentro em relação ao veículo. Desse modo, quando o membro estrutural recebe um impacto de fora do veículo, o membro estrutural se projeta para dentro em relação ao veículo em menor extensão. Por outro lado, a placa de fechamento pode ser posicionada para fora em relação ao veículo. Nas implantações onde a placa de fechamento também está posicionada para fora em relação ao veículo, quando o membro estrutural recebe um impacto de fora do veículo, o membro estrutural se projeta para dentro em menor proporção em relação ao veículo.
[00105] O membro estrutural incluindo o membro de chapéu 1 pode ser curvo, conforme discutido acima. Em tais implantações, o membro estrutural é montado no veículo para sobressair externamente em relação ao veículo. Assim, quando o membro estrutural recebe um impacto de fora do veículo, é menos provável que o membro seja dobrado bruscamente.
[00106] O membro estrutural, incluindo o membro de chapéu 1, pode servir como um membro estrutural que faz parte de uma carroceria, um para-choques ou uma porta do veículo. Por exemplo, um membro estrutural incluindo o membro de chapéu 1 pode ser usado em um membro que constitui parte da carroceria do veículo, como um pilar A, um pilar B, uma soleira lateral, um armário, um trilho de teto, um membro do piso e um membro da frente. Alternativamente, um membro estrutural incluindo o membro de chapéu 1 pode ser usado como membro a ser montado no corpo do veículo, como uma viga de impacto da porta ou um reforço de para-choques, para proteger um dispositivo ou um passageiro dentro do veículo contra impactos externos.
[00107] A Figura 6 mostra membros estruturais exemplares sendo montados em um veículo que usa uma estrutura monocoque. Na implantação mostrada na Figura 6, um pilar A 15, um pilar B 16, um armário 17, um trilho de telhado 18, um reforço de para-choques 19, um
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31/48 membro lateral do piso 20, uma viga de impacto da porta 21, um membro do piso 22 e um membro lateral traseiro 23 são usados como membros estruturais do veículo. Peto menos um desses membros estruturais do veículo pode ser constituído por um membro estrutural, incluindo o membro do chapéu discutido acima.
PROCESSO DE FABRICAÇÃO [00108] Todo o membro de chapéu 1 pode ser formado a partir de um e o mesmo material. O membro de chapéu 1 pode ser formado, por exemplo, a partir de uma placa de aço. O processo para fabricar o membro de chapéu 10 inclui a etapa de fabricar um membro de chapéu 1 com porções amolecidas L e as porções de transição de resistibilidade T. A etapa de fabricar o membro de chapéu 1 inclui a subetapa de criar diferenças de resistência no material para formar regiões de baixa resistência. O processo de fabricação pode incluir ainda a etapa de fazer com que o membro de chapéu 1 se curve. O membro de chapéu 1 é curvado por um método de flexão, como flexão por prensagem, flexão por alongamento, flexão por compressão, flexão por rolo, flexão MOS ou flexão por plug excêntrico, por exemplo.
[00109] O processo para fabricar o membro de chapéu 1 inclui a etapa de formação de porções amolecidas e porções de transição de resistência no material. A formação das porções amolecidas e das porções de transição de resistibilidade não se limita a um método particular; por exemplo, uma placa de aço pode ser deformada por formação de rolo para ter um corte transversal em forma de chapéu, e o material pode ser aquecido e temperado localmente usando um laser ou por aquecimento de alta frequência, por exemplo, para produzir um membro de chapéu 1 incluindo regiões endurecidas. Nesses casos, as regiões que não foram temperadas constituem porções amolecidas e porções de transição de resistibilidade com resistibilidades relativamente baixas. Alternativamente, todo o membro de chapéu 1 pode ser
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32/48 reforçado por refinamento térmico, e o recozimento local pode então ser realizado para formar porções amolecidas e porções de transição de resistibilidade.
[00110] Alternativamente, o membro de chapéu 1 pode ser fabricado por prensagem a quente (estampagem a quente). Durante a prensagem a quente, as condições de aquecimento ou resfriamento podem variar localmente dentro de um e o mesmo material para formar regiões amolecidas e regiões de transição de resistência no material. Por exemplo, uma placa de aço pode ser aquecida a uma temperatura que faça com que o aço forme uma região austenítica monofásica (ou seja, temperatura Ac3) ou superior e temperada enquanto é modelada usando um molde. As diferenças na taxa de resfriamento são criadas durante essa etapa, de modo que as porções de resfriamento rápido forneçam uma microestrutura martensitica geralmente dura e as porções de resfriamento lento fornecem uma microestrutura de fase mista macia com ferrita e perlita ou uma microestrutura bainítica. Assim, as porções de resfriamento lento fornecem regiões amolecidas e regiões de transição de resistibilidade. Alternativamente, todo o membro pode ser pressionado a quente para se tomar uma porção de alta resistência de uma microestrutura martensitica, e a têmpera local pode então ser realizada para formar porções amolecidas e porções de transição de resistibilidade.
[00111] Por exemplo, a etapa de fabricação do membro de chapéu pode incluir as subetapas de moldar uma chapa de aço, fazer a têmpera da chapa de aço moldada e fazer o revenimento parcialmente da chapa de aço temperada para se tornar em forma de chapéu.
[00112] A subetapa da moldagem envolve, por exemplo, a realização de prensagem em um tubo de aço enquanto realiza pelo menos uma rodada de tratamento térmico a uma temperatura não inferior ao ponto Ac3 para criar uma forma de chapéu com uma porção de placa
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33/48 superior, duas primeiras saliências nas duas extremidades da porção de placa superior, duas paredes laterais estendendo-se da primeira extremidade adjacente à primeira saliência associada à segunda extremidade e angular de 90 a 135° em relação à porção de placa superior, duas segundas saliências adjacentes a as segundas extremidades das respectivas paredes laterais e dois flanges se estendendo para longe umas das outras segundas saliências.
[00113] A subetapa de têmpera envolve a têmpera de uma chapa de aço que foi moldada para ter uma dureza média não inferior a 300 HV, sendo a dureza média definida como a mais baixa das durezas das duas paredes laterais em suas posições médias, conforme determinado ao longo a direção perpendicular à porção de placa superior.
[00114] A subetapa da revenimento envolve o aquecimento, pelo menos uma vez e a 200 ° C ou mais, de uma porção amolecida de cada uma das duas paredes laterais da chapa de aço em forma de chapéu temperada, a porção amolecida se estendendo da segunda extremidade até uma posição antes da posição do meio e de uma porção de transição de resistibilidade que é adjacente à porção amolecida, a porção de transição de resistibilidade se estende da porção amolecida para uma posição a 0,5 mm ou mais da parte amolecida em direção à primeira extremidade e localizada mais perto da segunda extremidade que a posição do meio entre a primeira extremidade e a segunda extremidade, de modo que a dureza da porção amolecida seja pelo menos 8% menor que a dureza média e que a dureza da porção de transição de resistibilidade seja 8 a 1% menor que a dureza do meio.
[00115] A fabricação do membro de chapéu 1 não se limita ao método exemplificative discutido acima. Por exemplo, um bloco bruto personalizado pode ser usado para formar o membro 1 do chapéu. Como alternativa, é possível obter o membro de chapéu 1 preparando um produto moldado em forma de chapéu feito de uma chapa de aço de
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34/48 alta resistência com uma resistência à tração não inferior a 980 MPa (mais preferencialmente, não inferior a 1180 MPa) e fazendo o revenimento da seção do produto moldado que se estende da segunda extremidade à posição do meio de cada parede lateral usando um laser de uma grande abertura de condensação. Outros métodos conhecidos podem ser usados para formar um membro de chapéu 1 tendo porções amolecidas e porções de transição de resistibilidade.
EXEMPLOS
SIMULAÇÕES [00116] Os presentes exemplos usaram simulações para analisar a deformação de um membro estrutural quando um impactor atingiu seu membro do chapéu. A Figura 7 mostra a construção de um modelo de análise usado para as simulações. As presentes simulações analisaram o comportamento da deformação de um membro de chapéu 10, incluindo uma porção de placa superior 130, paredes laterais 110 e flanges 140 mediante aplicação de uma força de compressão na direção perpendicular à porção de placa superior 130. As dimensões e a forma do membro de chapéu 10 do modelo de análise foram mostradas na Figura 7.
[00117] A Figura 8 mostra a malha do membro de chapéu 10 do modelo de análise mostrado na Figura 7. A malha mostrada na Figura 8 foi construída a partir de cinco malhas sobrepostas, cada uma com uma malhagem de 0,28 mm. O tipo de elemento era um elemento de deformação plana (CPE 8 [oito nós, elemento secundário]). O número de nós era 6607 e o número de elementos era 1940. O módulo de Young do material do membro de chapéu 10 foi de 2,0594E+5 [N/mmA2] e a razão de Poisson do material foi de 0,3 [-]. O material tinha as mesmas curvas S-S, conforme mostrado na Figura 9. As propriedades do material de baixa resistência no gráfico da Figura 9 foram usados como os da porção amolecida e as propriedades do material
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35/48 de alta resistência no gráfico da Figura 9 foram usados como os da porção de alta resistência. Para a porção de transição de resistência, uma pluralidade de curvas S~S obtidas variando gradualmente as propriedades daquelas do material de alta resistência no gráfico da Figura 9 àquelas do material de baixa resistência no gráfico da Figura 9 para representar mudanças lentas nas propriedades do material na porção de transição de resistência.
[00118] O modelo de análise das Figuras 7 e 8 foram usados para realizar simulações com diferentes distribuições de resistibilidade nas paredes laterais 110. A Figura 10 ilustra as distribuições de resistibilidade definidas nas simulações. As simulações foram realizadas usando dois tipos de distribuição de resistibilidade, V e P, mostrados na Figura 10. Na distribuição de resistibilidade tipo V, uma porção amolecida L e uma porção de transição de resistibilidade T estavam presentes entre a posição do meio 110c de cada parede lateral 110 e a extremidade da parede adjacente ao flange associado 140, as porções entre a porção de transição de resistibilidade T e porção de placa superior 130 representando uma porção de alta resistência. Na distribuição de resistibilidade tipo P, uma porção amolecida L e uma porção de transição de resistibilidade T estavam presentes entre a posição média 110c de cada parede lateral 110 e o flange associado 140, enquanto outra porção amolecida L e outra porção de transição de resistibilidade T estavam presentes entre a porção de placa superior 130 e a posição do meio 110c. Cada um dos dois tipos de distribuição de resistibilidade V e P foi analisado enquanto a largura da porção (ou porções) de transição de resistibilidade T era variada. Especificamente, a largura da porção (ou porções) de transição de resistibilidade T variou gradualmente entre 0,5 e 6,0 vezes a espessura média da porção (ou porções) de transição de resistibilidade T, e a análise foi conduzida para cada etapa.
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36/48 [00119] Além dos tipos de resistência mostrados na Figura 10, a análise foi realizada em um tipo de distribuição de resistibilidade N com uma distribuição de resistibilidade homogênea com todo o membro do chapéu 10 tendo alta resistência, um tipo de distribuição de resistibilidade A com uma distribuição de resistibilidade homogênea com todo o membro do chapéu 10 amolecido e um tipo de distribuição de resistibilidade F com apenas os flanges 140 amolecidos.
[00120] A Figura 11 mostra como o membro de chapéu 10 se deformava no momento do esmagamento em cada uma das simulações. O exemplo comparativo 1 mostra uma simulação com tipo de distribuição de resistibilidade N (ou seja, resistência homogeneamente alta), enquanto o exemplo comparativo 2 mostra uma simulação com tipo de distribuição de resistibilidade F (ou seja, apenas os flanges amoleceram). O exemplo da invenção 1 tinha distribuição de resistibilidade tipo V, onde a largura Lt das porções de transição de resistibilidade era 1,0 vezes a espessura média t das porções de transição de resistibilidade (ou seja, 1,0 t). O exemplo da invenção 4 tinha uma distribuição de resistibilidade do tipo P, onde a largura Lt das porções de transição de resistibilidade foi 1,0 vezes a espessura média t das porções de transição de resistibilidade (ou seja, 1,01).
[00121] Conforme mostrado na Figura 11, cada uma das simulações com tipos de distribuição de resistibilidade V e P exibiu um comportamento de deformação, ou seja, modo de deformação de membros diferente daquele das simulações com tipos de distribuição de resistibilidade N e F. Consequentemente, a carga máxima foi maior para as simulações com tipos de distribuição de resistibilidade V e P, ou seja, com porções amolecidas e porções de transição de resistibilidade nas paredes laterais 110.
[00122] A Figura 12 é um gráfico que mostra a relação entre a quantidade de deslocamento e a força de resistibilidade no momento
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37/48 do esmagamento indicada pelo resultado de cada simulação. Conforme mostrado na Figura 12, as condições para os exemplos comparativos 1 e 2 e os exemplos da invenção 1 e 4 são as mesmas da Figura 11. Os resultados mostrados na Figura 12 demonstram que a quantidade de carga que podería ser suportada e a resistibilidade de reação para cada um dos exemplos da invenção 1 e 4, que forneciam porções amolecidas e porções de transição de resistibilidade nas paredes laterais 110, eram maiores que as dos exemplos comparativos 1 e 2.
[00123] A Tabela 1, mostrada abaixo, lista as condições e os resultados dos exemplos comparativos 1 a 7 e exemplos da invenção 1 a 6 nas simulações. Na Tabela 1, Distr. (distribuição de resistibilidade), trans. De resistibilidade de parede, (porção de transição de resistibilidade na parede lateral), “Posição inicial da transição de resistibilidade” e “comprimento da transição de resistibilidade em relação à espessura média” são condições para as simulações. Na tabela 1, “Carga máx. na compactação, Curso da carga máx.”, Desgaste plástico de superfície com carga máxima”, “presente/ausente” para “Dobra/trinca” são resultados das simulações. A distribuição de resistibilidade indica um dos tipos de distribuição de resistibilidade V, P, N, A e F, discutidos acima. A posição inicial da transição de resistibilidade lista os valores da distância entre a extremidade de uma parede lateral que está mais próxima de sua porção de transição de resistibilidade e a porção de transição de resistibilidade dividida pelo comprimento da parede lateral. O comprimento da parede lateral é uma distância entre a primeira extremidade e a segunda extremidade da parede lateral, medida ao longo de uma linha obtida projetando uma linha perpendicular à porção de placa superior na superfície da parede lateral. Ou seja, a posição inicial da transição de resistibilidade lista valores da distância entre a parte final e a porção de transição de resistibilidade dividida pelo comprimento da parede lateral. O valor de 0,5 indica a posição do meio
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110c da parede lateral. O comprimento da porção de transição de resistibilidade em relação à espessura da placa é representado pelo comprimento da porção de transição de resistibilidade (ou seja, a distância entre as extremidades da porção de transição de resistibilidade medida ao longo de uma linha obtida projetando uma linha perpendicular ao topo porção de chapa na superfície da parede lateral) dividida pela espessura média da porção de transição de resistibilidade (ou seja, o comprimento da porção de transição de resistibilidade dividido pela espessura média da porção de transição de resistibilidade). Quanto maior o valor da tensão máxima plástica de superfície na carga máxima, maior a capacidade de suportar a carga, mas valores excessivos podem levar a uma rachadura. Em relação à presença/ausência de uma curvatura/trinca, determina-se que uma trinca ocorreu se a tensão plástica máxima da camada superficial na carga máxima for maior que 0,5.
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TABELA 1
N° Porção de transição de resistibilidade na parede lateral Posição inicial da porção de transição de resistibilidade Duração da transição de resistência em relação à espessura da placa Carga máx, em compressão Curso de carga máx. Desgaste plástico de superfície máx. em carga máx Dobra/ rachadura
(mm/mm) (mm/mm) kN milímetros -
Comp. 1 1 N ausente - 18,0 3,0 0,15 ausente
Comp. 2 1 A ausente - 15,0 2,5 0,12 ausente
Comp. 3 1 F ausente - - 17,8 4,5 0,16 ausente
Comp. 4 V presente Õ,1 0,5 17,4 8,0 0,90 presente
Inv. 1 V presente 0,1 1,0 20,1 8,5 0,49 ausente
Inv. 2 V presente 0,1 3,0 23,0 9,0 0,47 ausente
Inv. 3 V presente 0,1 5,0 21,3 9,5 0,40 ausente
Comp. 5 V presente 0,1 6.0 16,0 9,5 0,34 ausente
Comp. 6 P presente 0,1 0,5 17,5 6,5 0,60 presente
Inv. 4 P presente 0,1 1,0 18,7 7,5 0,46 ausente
Inv. 5 P presente 0,1 3,0 19,0 8,0 0,43 ausente
Inv. 6 P presente 0,1 5,0 18,2 8,5 0,38 ausente
Comp. 7 P presente 0,1 6.0 16,5 8,5 0,32 ausente
39/48 [00124] Os resultados mostrados na Tabela 1 demonstram que os valores de carga máxima para os exemplos com porções de transição de resistibilidade nas paredes laterais (tipos de distribuição de resistibilidade (Distr.) V e P) foram maiores do que aqueles sem porções de transição de resistibilidade (tipos de distribuição de resistibilidade N, A e F). Além disso, a carga máxima era grande se o comprimento das porções de transição de resistibilidade fosse maior que
0,5 e menor que 6,0.
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PRODUTO MOLDADO [00125] A Figura 13 é uma vista em perspectiva de um produto moldado fabricado como um exemplo da invenção. As condições de moldagem foram as seguintes: O material a ser moldado foi uma chapa de aço para HS com resistência pós-têmpera da classe de 2,0 GPa, com espessura da chapa de 1,6 mm. Para a primeira rodada do aquecimento, para dissolver completamente os carbonetos no material a ser moldado, o material a ser moldado foi aquecido a 1050 °C e mantido isotérmico por cerca de cinco minutos antes de ser carregado em um molde prensado para realizar a moldagem. Depois disso, o material moldado foi resfriado à temperatura ambiente usando a transferência de calor por contato através do molde antes de ser temperado. Em seguida, para a segunda rodada de aquecimento, o material moldado foi aquecido a cerca de 900 ° C e, imediatamente depois, carregado no molde e sujeito a prensagem final enquanto era temperado usando o molde aquecido. O material moldado foi então colocado em contato parcial com o molde que foi aquecido a 400 °C e foi aquecido a 379 °C usando transferência de calor.
[00126] Uma pluralidade de produtos moldados com a forma mostrada na Figura 13 e com diferentes distribuições de resistibilidade foram fabricados e submetidos a testes de compressão. A Figura 14 ilustra as distribuições de resistibilidade nesses produtos moldados. Foram usados três tipos de distribuição de resistibilidade, N, V e P. Distribuição de resistibilidade N foi a distribuição de resistibilidade em um produto moldado temperado, isto é, um que não tinha sido revenido. A distribuição de resistibilidade V foi obtida através da revenimento dos flanges 14 e das porções curvas das paredes laterais 11 localizadas adjacentes aos flanges 14 (correspondentes aos ressaltos da matriz). Uma porção amolecida e uma porção de transição de resistibilidade de cada parede lateral 11 foram formadas entre a extremidade da parede
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41/48 adjacente ao flange associado 14 e a posição do meio da parede. A distribuição de resistibilidade P foi obtida por revenimento dos flanges 14, as porções curvas das paredes laterais 11 localizadas adjacentes aos flanges 4 (correspondentes aos ressaltos da matriz), as porções curvas das paredes laterais 11 localizadas adjacentes à porção de placa superior 13 (correspondente aos ressaltos de perfurador) e as porções inclinadas da porção de placa superior 13. Uma porção amolecida e uma porção de transição de resistibilidade de cada parede lateral 11 foram formadas entre a extremidade da parede adjacente ao flange associado 14 e a posição do meio da parede e entre a extremidade da parede lateral 11 adjacente à porção de placa superior 13 e a posição do meio da parede. Para o teste de compressão, o produto moldado foi comprimido na direção perpendicular à porção de placa superior 13.
[00127] A Tabela 2, fornecida abaixo, mostra as condições e os resultados do exemplo comparativo 8 e dos exemplos da invenção 7 e 8 de produtos moldados. As colunas na Tabela 2 têm os mesmos títulos que na Tabela 1. Os resultados mostrados na Tabela 2 demonstram que os valores de carga máxima para os produtos moldados que foram revenidos para formar porções amolecidas e porções de transição de resistibilidade nas paredes laterais foram maiores que os valores para os produtos moldados sem revenimento.
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TABELA 2
N° Distr Porção de transição de resistibilidade na parede lateral Posição inicial da porção de transição de resistibilidade Comprimento da resistência transição em relação à espessura da placa Carga máx. em compressão Curso de carga máx. Desgaste plástico de superfície máx, em carga máx Dobra/ rachadura
(mm/mm) (mm/mm) kN milímetros -
Comp. 8 N ausente - 18,0 3,0 0,15 ausente
inv. 7 P presente 0,0 1,0 20,1 4,0 0,48 ausente
Inv. 8 V presente 0,4 3,0 24,0 4,0 0,40 ausente
MÉTODO DE FABRICAÇÃO EXEMPLIFICATIVO [00128] Um método exemplificative de fabricação do membro de chapéu 1 usando estampagem a quente, discutido acima, será descrito. No presente método exemplificativo, o membro de chapéu 1 é fabricado através da realização de prensagem em um bloco bruto usando um molde com uma matriz e um perfurador. As Figuras 15A e 15B mostram uma configuração exemplificative de um aparelho para formação de prensa usando uma matriz e um perfurador. Na configuração exemplificativa mostrada nas Figuras 15A e 15B, o molde usa uma matriz 31 e um perfurador 32. A matriz 31 inclui um rebaixe. O rebaixe inclui um fundo 31c e paredes laterais 31b. As paredes laterais 31b são adjacentes ao fundo 31a. As superfícies das paredes laterais 31b sâo inclinadas em relação à superfície do fundo 31c. O perfurador 32 retribui entre o exterior e o interior do rebaixe da matriz 31. A seta SY indica as direções dos movimentos alternativos, ou seja, as direções do golpe, da matriz 31. A Figura 15B mostra a matriz 31 e o perfurador 32 como posicionados no ponto morto inferior de moldagem.
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43/48 [00129] Conforme mostrado nas Figuras 15A e 15B, um bloco bruto 1A em forma de placa é posicionado entre a matriz 31 eo perfurador 32 durante a formação da prensa. A matriz 31 se move em direção ao perfurador 32. Neste momento, a face de fixação de placa 32a do perfurador 32 está em contato com a porção central do bloco bruto 1Aea porção central do bloco bruto 1A é empurrada para dentro do rebaixe da matriz 31. Quando a face de fixação de placa 32a do perfurador 32 e os retentores 31 ab da matriz passam próximos um do outro, os retentores 31 ab entram em contato com o bloco bruto 1A para iniciar a modelagem das primeiras saliências. Conforme mostrado na Figura 15B, quando a matriz 31 alcança o ponto morto do fundo de moldagem, a bloco bruto 1A preenche a lacuna entre o perfurador 32 e a matriz 31.
[00130] A face de fixação de placa 32a do perfurador 32 é a superfície na ponta do perfurador 32. Ou seja, a face de fixação de placa 32a do perfurador é a face da porção de perfurador na saliência mais distante, conforme determinado ao longo das direções do curso, determinado quando o perfurador 32 está no ponto morto inferior de molde.
[00131] Para prensagem a quente, o bloco bruto 1A, quando em um estado aquecido, é formado pela prensa 31 e perfurador 32. O aquecimento do bloco bruto 1A pode ser aquecimento elétrico, por exemplo. O aquecimento elétrico é realizado posicionando o bloco bruto 1A entre a matriz 31 e o perfurador 32 e, com essa condição mantida, conectando eletrodos ao bloco bruto 1A para passar a corrente elétrica. Altemativamente, o bloco bruto 1A pode ser aquecido por um forno de aquecimento e depois posicionado entre a matriz 31 e o perfurador 32 a ser pressionado.
[00132] Controlar a temperatura de aquecimento do bloco bruto 1A e a velocidade relativa entre a matriz 31 e o perfurador 32 durante a
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44/48 formação da prensa permite a fabricação de um membro de chapéu com porções amolecidas e porções de transição de resistibilidade como descrito acima.
[00133] Em um método exemplificative, o bloco bruto 1A pode ser aquecido e mantido embebido a uma temperatura de 900 °C ou superior por um minuto ou mais. Posteriormente, quando a temperatura do bloco bruto 1A, em contato com os retentores 31 ab da matriz, não for inferior a 600 °C e não superior a 800 °C, os retentores 31 ab e a face de fixação de placa 32a do perfurador 32 são levados a passar um perto do outro para formar as primeiras saliências 113. Além disso, quando a temperatura do bloco bruto 1A, em contato com a posição em cada parede lateral 31b da matriz 31 de metade da altura da parede (W/2), não é inferior a 300 °C e não é superior a 700 °C, cada ressalto de matriz 31 ab e a face de fixação de placa 32a do perfurador 32 são levados a passar próximos um do outro para formar as primeiras saliências 113 e a posição em cada parede lateral 31b da matriz 31 de metade da altura da parede (W/2) e a face de fixação de placa 32a do perfurador 32 são levadas a passar próximas uma da outra. Assim, um membro de chapéu incluindo porções amolecidas L e porções de transição de resistibilidade T como descrito acima pode ser fabricado por prensagem a quente. Neste caso, a etapa de revenimento para formar as porções amolecidas L e as porções de transição de resistibilidade T é desnecessário.
[00134] Conforme mostrado na Figura 15B, a altura W das paredes laterais 31b da matriz 31 é definida como a distância, medida nas direções do curso, entre a posição da face de fixação de placa 32a do perfurador 32 e a posição dos ombros da matriz 31 ab encontrados quando o dado e o perfurador estão no ponto morto do fundo da moldagem. [00135] Além disso, durante a prensagem a quente, é possível reduzir a velocidade relativa média V2 entre o molde 31 e o perfurador
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45/48 após a posição em cada parede lateral 31b do molde 31 da metade da altura da parede (W/2) e a fixação da placa a face 32a do perfurador 32 passa perto uma da outra até que a face de fixação de placa 32 do perfurador 32 atinja o ponto morto inferior do molde. Isso permite formar uma porção amolecida L e uma porção de transição de resistibilidade T entre a posição do meio 11c de cada parede 11 e a segunda saliência associada 114 do membro de chapéu sendo moldada. Por exemplo, é preferível controlar a velocidade do perfurador 32, de modo que a relação entre a velocidade relativa V1 entre a matriz e o perfurador encontrada quando cada ressalto da matriz e da face de fixação de placa do perfurador se aproxime uma da outra. Por outro lado, a velocidade reiativa média V2 acima discutida atende à Expressão (1) fornecida abaixo. Isso permite a formação eficiente das porções amolecidas L e das porções de transição de resistibilidade T.
V2/V1 < 0,05 (1).
[00136] O controle de velocidade discutido acima é um exemplo que pode ser usado se nenhum isolador for fornecido entre a face de fixação de placa 31a da matriz 31 e a face 32b do perfurador 32 que a enfrenta, ou seja, se a condutividade térmica do o molde 31 e o perfurador 32 são superiores a 0,3 (W/m-K).
[00137] Um isolador com uma condutividade térmica de 0,3 (W/m-K) ou inferior pode ser fornecido em pelo menos uma das faces de fixação de placa 31a da matriz 31 e na face 32b do perfurador 32 que a enfrenta. Em tais implantações, por exemplo, é preferível controlar a velocidade do perfurador 32 de modo que a relação entre V1 e V2 satisfaça a Expressão (2), fornecida abaixo. Isso permite uma formação ainda mais eficiente das porções amolecidas L e porções de transição de resistibilidade T.
0,05 < V2/V1 < 0,5 (2).
[00138] Além disso, a temperatura da matriz 31 ou perfurador 32
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46/48 pode ser controlada de modo que, após a face de fixação de placa 32a do perfurador 32 passar perto da posição em cada parede lateral 31b da matriz 31 com metade da altura da parede (W/2) e até que a face de fixação de placa de perfuração atinja o ponto morto inferior, o bloco bruto 1A entra em contato com a face de fixação de placa 31a da matriz 31 a 300 °C ou superior ou a face 32b da perfuração 32, a 300 °C ou mais alto, que enfrenta a face de fixação de placa 31a da matriz 31. Em tais implantações, por exemplo, é preferível controlar a velocidade do perfurador 32 de modo que a relação entre V1 e V2 satisfaça a Expressão (2) fornecida acima. Isso permite uma formação ainda mais eficiente das porções amolecidas L e das porções de transição de resistibilidade T. Alternativamente, tanto a face de fixação de placa 31a da matriz 31 a 300 °C ou superior quanto a face 32b do perfurador 32 que fica de frente para a placa a face de fixação 31a da matriz 31 a 300 °C ou superior pode entrar em contato com o bloco bruto 1A depois que a face de fixação de placa 32a do perfurador 32 passa perto da posição em cada parede lateral 31b da matriz 31 com metade da altura da parede (W/2) e até que a face de fixação de placa perfurada atinja o ponto morto da ripa.
[00139] As Figuras 16A e 16B mostram uma variação do aparelho para formação de prensa usando uma matriz e um perfurador. Na configuração exemplificative mostrada nas Figuras 16A e 16B, um suporte de folha 33 é montado na matriz 31. O suporte de folha 33 inclui um membro elástico preso ao fundo 31c do rebaixe da matriz 31 e uma placa de pressão presa à ponta do elemento elástico. A placa de pressão é pressionada contra o bloco bruto 1A durante a formação da pressão.
[00140] Especificamente, durante a formação da prensa, a porção central do bloco bruto 1A é pressionada entre a face de fixação de placa 32a do perfurador 32 e a placa de pressão do suporte da folha 33.
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Com essa condição mantida, o perfurador 32 é inserido no rebaixe da matriz 31.
[00141] Novamente, conforme mostrado na Figura 16B, a altura W das paredes laterais 31b da matriz 31 é definida como a distância, medida nas direções de curso, entre a posição da face de fixação de placa 32a do perfurador 32 e a posição dos ombros da matriz 31 ab encontrados quando o perfurador e a matriz estão no ponto morto inferior da moldagem.
CONTROLE DE VELOCIDADE EXEMPLIFICATIVO [00142] O processo de prensagem a quente de um produto modelo de um pilar central mostrado nas Figuras 17 e 18, foi analisado. A Figura 17 é uma vista superior do produto modelo. A Figura 18 é uma vista em corte do produto tomada ao longo da linha AA da Figura 17. O produto modelo tinha uma corte transversal em forma de chapéu. A altura do produto modelo após a moldagem foi de 75 mm. Para cada um dos três padrões da velocidade do perfurador em relação à matriz, a prensagem a quente foi analisada e a distribuição da dureza na corte transversal, conforme mostrado na Figura 18 foi medido. A Figura 19 é um gráfico mostrando os três padrões de velocidade. No gráfico da Figura 19, o eixo vertical representa o curso da matriz durante a moldagem, onde zero significa o ponto morto inferior e o eixo horizontal representa o tempo. No caso 1, a moldagem foi realizada movendo a matriz a uma velocidade constante de 40 mm/s durante todo o curso. No caso 2, a moldagem foi realizada com uma velocidade de 50 mm/s desde o início do curso até uma posição 30 mm antes do ponto morto inferior, onde a distância entre a posição 30 mm antes do ponto morto inferior e o ponto morto inferior necessitou de 15 segundos. A velocidade nos últimos 30 mm para o Caso 2 foi de 2 mm/s. No caso 3, a moldagem foi realizada com uma velocidade de 40 mm/s desde o início do golpe até uma posição 30 mm antes do ponto morto inferior,
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48/48 onde os últimos 30 mm do golpe do perfurador levaram 45 segundos. A velocidade nos últimos 30 mm para o Caso 3 foi de 0,66 mm/s.
[00143] A Figura 20 é um gráfico que mostra a distribuição da dureza no produto modelo criado sob as condições de cada um dos casos 1 a 3, como visto na corte transversal da Figura 18. No caso 1, a dureza era geralmente constante da parede lateral em direção ao flange. No caso 3, houve diferenças na dureza da parede lateral em direção ao flange. Isto é, porções amolecidas e porções de transição de resistibilidade foram formadas. Embora não mostrado, porções amolecidas e por transição de resistibilidade também foram formadas para o Invólucro 2. Também nesta análise, porções amolecidas e porções de transição de resistibilidade foram formadas dentro da faixa de V1/V2 <0,05.
[00144] Embora modalidades da presente invenção tenham sido descritas, as modalidades ilustradas acima são meros exemplos para a realização da presente invenção. Assim, a presente invenção não está limitada às modalidades ilustradas acima, e as modalidades ilustradas acima podem ser modificadas conforme apropriado, sem se afastar do espírito da invenção a ser realizada.
EXPLICAÇÃO DOS CARACTERES
1: membro de chapéu
11: paredes laterais
13: porção de placa superior
14: flanges
L: porção amolecida
T: porção de transição de resistibilidade
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Claims (6)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Membro de chapéu, caracterizado pelo fato de que compreende:
    uma porção de placa superior;
    duas primeiras saliências, cada uma posicionada em uma das respectivas extremidades da porção de placa superior;
    duas paredes laterais sendo que cada uma se estende de uma primeira extremidade adjacente à primeira saliência associada a uma segunda extremidade em uma direção com um ângulo de 90° a 135° em relação à porção de placa superior, as duas paredes laterais, sendo que cada uma tem uma dureza média Dc de 300 HV ou superior, onde a dureza média é definida como a mais baixa das durezas das duas paredes laterais medidas em suas posições médias determinadas ao longo de uma direção perpendicular à porção de placa superior, as duas paredes laterais, sendo que cada uma inclui uma porção amolecida e uma porção de transição de resistibilidade adjacente à porção amolecida, a porção amolecida que se estende da segunda extremidade até uma posição antes da posição do meio, a porção amolecida que tem uma dureza Dn inferior à dureza média Dc em pelo menos 8%, a porção de transição de resistibilidade que se estende 0,5 mm ou mais a partir da porção amolecida em direção à primeira extremidade e localizada mais próxima à segunda extremidade que um meio entre a primeira extremidade e a segunda extremidade, a porção de transição de resistibilidade com uma dureza Dt que muda transicionalmente em um intervalo de 8% a 1% inferior à dureza média (0,92 Dc<Dt<0,99Dc);
    duas segundas saliências, cada uma adjacente à segun
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  2. 2/5 da extremidade de uma entre as duas paredes laterais associadas; e dois flanges que se estendem para longe um do outro a partir das respectivas segundas saliências.
    2. Membro de chapéu, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma largura da porção de transição de resistibilidade medida entre a extremidade mais próxima da primeira saliência e a extremidade mais próxima da segunda saliência não é maior que cinco vezes a espessura média da porção de transição de resistibilidade.
  3. 3. Método de fabricação para fabricar o membro de chapéu, de acordo com a reivindicação 1, através de formação de prensa em um bloco bruto com o uso de um perfurador e uma matriz, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende:
    aquecer o bloco bruto a 900 °C ou mais e embeber e manter o bloco bruto a 900 °C ou mais por um minuto ou mais;
    formar as primeiras saliências, fazendo com que um ressalto da matriz e uma face de fixação de placa do perfurador se aproximem quando o bloco bruto, em contato com o ressalto da matriz, estiver a uma temperatura não inferior a 600 °C e não superior a 800 °C; e fazer com que uma posição na matriz a uma altura de metade de uma parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador se aproximem quando o bloco bruto, em contato com a posição na matriz a uma altura de metade da parede lateral da matriz, está a uma temperatura não inferior a 300 °C e não superior a 700 °C.
  4. 4. Método de fabricação para fabricar o membro de chapéu, de acordo com a reivindicação 1, através de formação de prensa em um bloco bruto com o uso de um perfurador e uma matriz, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende:
    aquecer o bloco bruto a 900 °C ou mais e embeber e
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    3/5 manter o bloco bruto a 900 °C ou mais por um minuto ou mais;
    formar as primeiras saliências, fazendo com que um ressalto da matriz e uma face de fixação de placa se aproximem; e formar as segundas saliências, fazendo com que uma posição na matriz a uma altura de metade de uma parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador se aproximem, em que uma velocidade relativa média V2 entre a matriz e o perfurador, após a posição na matriz a uma altura de metade da parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador passarem próximas uma da outra até a face de fixação de placa do perfurador alcançar um ponto morto inferior de moldagem, é menor que um vigésimo de uma velocidade relativa V1 entre a matriz e o perfurador encontrada quando o ressalto da matriz e da face de fixação de placa do perfurador passam próximos um do outro.
  5. 5. Método de fabricação para fabricar o membro de chapéu, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que realizar a formação de prensa em um bloco bruto com o uso de um perfurador e uma matriz compreende:
    aquecer o bloco bruto a 900 °C ou mais e embeber e manter o bloco bruto a 900 °C ou mais por um minuto ou mais;
    formar as primeiras saliências, fazendo com que um ressalto da matriz e uma face de fixação de placa se aproximem; e formar as segundas saliências, fazendo com que uma posição na matriz a uma altura de metade de uma parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador se aproximem, em que um isolador com uma condutividade térmica de 0,3 (W/m-K) ou menor é fornecido, sendo que o isolador está localizado em uma face do perfurador voltada para uma face de fixação de placa da matriz ou na face de fixação de placa da matriz, e o bloco bruto entra em contato com o isolador após a posição na matriz a uma
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    4/5 altura de metade da parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador passarem perto uma da outra em um momento em que a face de fixação de placa do perfurador alcança um ponto morto inferior de moldagem, e uma velocidade relativa média V2 entre a matriz e o perfurador, após a posição na matriz a uma altura de metade da parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador passarem próximas uma da outra até a face de fixação de placa do perfurador alcançar o ponto morto inferior de moldagem, não é menor que um vigésimo e não maior que metade de uma velocidade relativa V1 entre a matriz e o perfurador encontrada quando o ressalto de matriz e da face de fixação de placa do perfurador passam perto um do outro.
  6. 6. Método de fabricação para fabricar o membro de chapéu, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que realizar a formação de prensa em um bloco bruto com o uso de um perfurador e uma matriz compreende:
    aquecer o bloco bruto a 900 °C ou mais e embeber e manter o bloco bruto a 900 °C ou mais por um minuto ou mais;
    formar as primeiras saliências, fazendo com que um ressalto da matriz e uma face de fixação de placa se aproximem; e formar as segundas saliências fazendo com que uma posição na matriz a uma altura de metade da de uma parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador passem próximas uma da outra, em que o bloco bruto entra em contato com uma face do perfurador voltada para uma face de fixação de placa da matriz a uma temperatura de não menos que 300 °C ou a face de fixação de placa da matriz a uma temperatura de não menos que 300 °C após a posição na matriz a uma altura de metade da parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador passarem próximas uma da ou
    Petição 870190089168, de 09/09/2019, pág. 113/115
    5/5 tra em um momento onde a face de fixação de placa do perfurador alcança um ponto morto Inferior de moldagem, e uma velocidade relativa média V2 entre a matriz e o perfurador, após a posição na matriz a uma altura de metade da parede lateral da matriz e da face de fixação de placa do perfurador passarem próximas uma da outra até a face de fixação de placa do perfurador alcançar o ponto morto inferior de moldagem, não é menor que um vigésimo e não maior que metade de uma velocidade relativa V1 entre a matriz e o perfurador encontrada quando o ressalto de matriz e da face de fixação de placa do perfurador passam perto um do outro.
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