BR112020009764B1

BR112020009764B1 - Método de fabricação de peças de aço soldadas

Info

Publication number: BR112020009764B1
Application number: BR112020009764-0A
Authority: BR
Inventors: Jessy Haouas
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2023-01-10
Also published as: CN111491749A; BR112020009764A2; PL3727716T3; US20210163080A1; CN111491749B; MA55396B1; MX2020006511A; ZA202002412B; ES2907958T3; UA128111C2; WO2019122978A1; KR20200081485A; CA3081936C; JP7127129B2; EP3727716A1; WO2019123069A1; HUE057253T2; CA3081936A1; KR102264646B1; MA55396A

Abstract

A presente invenção refere-se a uma peça de aço soldada (1) obtida por meio de soldagem de primeira folha (2) com segunda folha (3), pelo menos uma dentre a primeira (2) e a segunda (3) folha é feita de substrato de aço e compreende um revestimento de liga de alumínio, em que a mencionada soldagem utiliza um fio de soldagem que, após fusão e resfriamento, constitui uma esfera de solda (4) que conecta a primeira folha (2) à segunda folha (3) e é parte da mencionada peça de aço soldada. Segundo a presente invenção, pelo menos uma dentre a primeira (2) e a segunda (3) folha é uma peça formada sob pressão a quente, a extremidade periférica (2a, 3a) correspondente da primeira (2) e da segunda (3) folha encontra-se em configuração do tipo extremidade de borda na qual a extremidade periférica (2a) da primeira folha (2) é disposta acima, sobre ou perto da face superior (3a11) de uma parte posterior (3a1) da extremidade periférica (3a) da segunda folha (3) que é estendida por uma parte de junção inclinada (3a2) e pelo menos uma parte da face superior (3a21) da parte de junção inclinada (3a2) delimita, ao menos lateralmente, com o final (2a3) da extremidade periférica (2a) da primeira folha (2), uma ranhura (5) que (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se principalmente a uma peça de aço formada sob pressão a quente e adicionalmente soldada com alta resistência mecânica.

[002] A presente invenção refere-se ainda a uma peça de aço formada sob pressão a quente utilizada para fabricação da mencionada peça de aço soldada.

[003] A presente invenção refere-se ainda a um método de fabricação da peça de aço soldada e ao uso dessa peça de aço soldada para preparar braços de suspensão e/ou partes de estrutura de veículos automotores.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[004] É prática conhecida preparar peças de aço soldadas com folhas de aço que possuem diferentes espessuras e/ou diferentes composições por meio de solda contínua das suas extremidades periféricas correspondentes. Essas peças de aço soldadas são particularmente encontradas na indústria automotiva e, mais especificamente, para fabricação de braços de suspensão ou partes de chassi de veículos automotores.

[005] É essencial que essas peças de aço soldadas possuam alta resistência mecânica para atender às tensões às quais são submetidas durante sua vida útil. Com relação às aplicações exigidas no domínio automotivo, a presente invenção refere-se a uma peça de aço soldada obtida por meio de soldagem de primeira folha com segunda folha, em que pelo menos uma das primeira e segunda folhas é formada sob pressão a quente, elaborada com substrato de aço e compreende um revestimento de liga de alumínio.

[006] São conhecidos diferentes métodos de soldagem que envolvem um fio de soldagem: por exemplo, processos de soldagem de arco, processo de soldagem a laser ou processos de soldagem a laser híbrida, ou seja, soldagem a laser combinada com soldagem de arco. Para soldagem de arco de folhas com espessuras na faixa de 1,5 a 4 mm, Soldagem de Arco Metálico de Gás (GMAW), Soldagem de Arco de Gás Tungstênio (GTAW) e Soldagem de Arco de Plasma já são conhecidas. Como também se sabe, após fusão e resfriamento, soldagem com fio de carga possibilita a obtenção de uma esfera de solda que conecta a primeira folha à segunda folha e é parte de uma mencionada peça de aço soldada.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] Com referência à Figura 1, é conhecido um método de soldagem de junção que consiste de alinhamento longitudinal das extremidades periféricas correspondentes 02a, 03a da primeira 02 e da segunda 03 folha metálica que formam uma peça de aço soldada 01 após soldagem e resfriamento da esfera de solda 04. Duas zonas são destacadas neste ponto sobre esta peça de aço soldada. A primeira zona corresponde à zona ocupada pela esfera de solda 04, que foi submetida a um processo de fusão durante a operação de solda. Isso é conhecido como a zona fundida Z1. A segunda zona é aquela que foi afetada termicamente durante a operação de soldagem, em que a temperatura atingiu mais de cerca de 700 °C. Esta zona é conhecida como a Zona Afetada pelo Calor (HAZ) Z2 e é adjacente à zona fundida Z1 ao lado da primeira placa de folha 02 e ao lado da segunda placa de folha 03. Nesta zona afetada pelo calor Z2, a microestrutura e as propriedades mecânicas são modificadas pelo ciclo térmico de soldagem local.

[008] A fim de avaliar a resistência mecânica da peça de aço soldada 01, é comum realizar teste de tensão conforme exibido pelas setas F na Figura 1 que ilustram os esforços de tensão, até a fratura da peça de aço soldada. As características mecânicas da zona soldada são avaliadas em seguida por meio de medição da Resistência à Tração (UTS) dessa peça de aço soldada submetida aos esforços de tensão mencionados acima e de observação se a fratura ocorre ou não na zona fundida Z1. Como critério de qualidade das soldas fabricadas para a indústria automotiva, exige-se frequentemente que a UTS seja de mais de 700 MPa e a fratura não ocorra na zona fundida.

[009] Foi conduzido o teste de tensão mecânica de uma peça soldada do tipo ilustrado na Figura 1. A primeira 02 e a segunda folha 03 são folhas de aço do tipo 22MnB5 aluminizadas e comercializadas com o nome comercial USIBOR® 1500, formadas por pressão a quente de forma a obter endurecimento por meio de resfriamento, de forma a atingir Resistência à Tração de cerca de 1500 MPa. Ao realizar-se soldagem com um fio de carga adaptado à soldagem de aço com Alto Limite de Elasticidade, a fratura ocorre fora da zona fundida e a UTS é de 880 a 910 MPa.

[0010] Embora essas características mecânicas da peça de aço soldada na junção exibida na Figura 1 sejam aceitáveis, essa configuração apresenta, entretanto, alguma dificuldade de realização industrial dessa peça de aço soldada. Considerando-se a configuração da solda de junção e a necessidade de fixação das folhas nessa configuração durante a operação de soldagem, a implementação da esfera é difícil. Este é particularmente o caso quando a espessura e/ou a forma geométrica das placas de folha forem diferentes.

[0011] Com referência às Figuras 2 e 3, é também conhecido o método de soldagem sobreposta que consiste em posicionamento da extremidade periférica 03a da segunda folha 03 sobre a extremidade periférica 02a da primeira folha 02. Conforme exibido na Figura 2, portanto, é realizado um suporte (a extremidade 02a da primeira folha 02) que permite simplificar a operação de solda e adaptar essa operação a diferentes configurações das partes de folha. Quando aplicado a folhas de aço aluminizado, entretanto, este método de soldagem sobreposta apresenta desvantagens com relação às propriedades mecânicas das soldas.

[0012] Para ilustrar estas dificuldades, foram conduzidos testes de tensão sobre uma peça de aço soldado conforme exibido na Figura 2. Com relação aos testes conduzidos sobre uma peça soldada na junção, esses testes consistem da aplicação de duas forças opostas, conforme ilustrado pelas setas F, até a ruptura da peça de aço soldada. A UTS da peça de aço soldada e a localização da zona de fratura são registradas. As primeira 02 e segunda 03 folhas testadas são as folhas comercializadas com o nome comercial USIBOR® 1500 que possuem resistência mecânica UTS de cerca de 1500 MPa após formação de pressão a quente. Os testes são conduzidos sobre peças de aço soldadas, em que as duas folhas formadas sob pressão a quente possuem espessura de 1,5 mm e sobre peças de aço soldadas em que as duas folhas formadas sob pressão a quente possuem espessura de 3,2 mm. Essa espessura anterior é particularmente utilizada na indústria automotiva. As soldas são realizadas com fios de carga ER70S-G e ER120S-G e essas designações referem-se ao padrão AWS-A5.28.

[0013] Para as folhas com 1,5 mm de espessura e o fio ER70S-G, UTS é de cerca de 800 MPa e a fratura tem lugar na zona fundida Z1 ou na zona afetada pelo calor Z2. Para as folhas com 1,5 mm de espessura e o fio ER120S-G, UTS é de cerca de 900 MPa e a fratura tem lugar na zona afetada pelo calor Z2. Para as partes de folha com espessura de 3,2 mm, a resistência mecânica é de cerca de 550 MPa para o fio ER70S-G e a ruptura ocorre sistematicamente na zona fundida Z1. O fio ER120S-G gera UTS de 630 MPa e ainda ocorre fratura na zona fundida Z1.

[0014] Pode-se concluir, portanto, que a UTS tende a ser reduzida com espessuras mais altas e a localização da fratura é deslocada da zona afetada pelo calor ou da zona de fusão para a zona fundida. Pode-se também concluir que o método de soldagem por sobreposição gera resultados heterogêneos em termos de localização da ruptura e UTS, dependendo da espessura das folhas e dos fios utilizados. Além disso, ocorre um fenômeno de rotação da peça de aço em volta da esfera de solda 04 durante a aplicação das forças de tensão. Conforme exibido na Figura 2, os dois esforços de tensão não são alinhados por consequência da sobreposição das duas folhas. As tensões principais seguem um trajeto da folha inferior 02 para a folha superior 03. As duas placas de folhas tendem, portanto, a alinhar-se entre si e a peça de aço soldada é encontrada na configuração exibida na Figura 3, em que a raiz 04c da esfera de solda 04 é submetida a alta tensão. Como a solda é realizada sobre folhas de aço 02, 03 com revestimento de alumínio, o alumínio é fundido, incorporado à zona fundida durante a soldagem e pode ser concentrado em algumas regiões, tais como a raiz da solda. Como alumínio é alfagene, a presença desse elemento na raiz pode causar a formação de componentes mais moles, tais como ferrite, em comparação com os componentes mais duros (tais como martensita e bainita), que são os principais componentes da solda. Em consequência da geometria sobreposta e da presença de ferrite na raiz, na solda submetida a esforços de tensão, o estiramento é concentrado no ferrite ou na interface entre ferrite e a matriz, de forma a iniciar a fratura na zona fundida Z1, o que resulta em baixa resistência mecânica da peça de aço soldada. Uma possível solução para superar este problema é a realização de ablação total ou parcial do revestimento de alumínio das extremidades periféricas correspondentes das duas folhas antes da soldagem, de forma a evitar ou ao menos limitar a presença de ferrite na esfera de solda. Esta solução causa, entretanto, custos adicionais.

[0015] Mesmo se a configuração de sobreposição facilitar a soldagem, portanto, esta configuração envolveria resultados heterogêneos, dependendo da espessura das folhas e dos fios utilizados e, na maior parte das vezes, das propriedades mecânicas inadequadas da peça de aço soldada resultante quando aplicada a folhas aluminizadas formadas sob pressão a quente.

[0016] Deseja-se, portanto, ter um processo de soldagem de folhas aluminizadas que não cause as dificuldades mencionadas acima. Neste contexto, a presente invenção refere-se a uma peça de aço soldada que possui Resistência à Tração de mais de 700 MPa para espessura fina de 1 a 4 mm, para a qual as operações de soldagem são facilmente realizadas para diferentes espessuras, conformação relativa da primeira folha com relação à segunda folha e composições das folhas.

[0017] A presente invenção refere-se ainda a um método de fabricação dessa peça de aço soldada que é simples e econômico.

[0018] Com este propósito, a presente invenção refere-se a uma peça de aço soldada obtida por meio de soldagem de primeira folha com segunda folha, pelo menos uma dentre a primeira e a segunda folha é feita de um substrato de aço e compreende um revestimento de liga de alumínio, em que a mencionada soldagem utiliza um fio de solda que, após fusão e resfriamento, constitui uma esfera de solda que conecta a primeira folha à segunda folha e é parte da mencionada peça de aço soldada, pelo menos uma dentre a primeira e a segunda folha é uma parte formada sob pressão a quente, a extremidade periférica correspondente da primeira e da segunda folha encontram-se em configuração do tipo extremidade de borda na qual a extremidade periférica da primeira folha é disposta acima, sobre ou perto da face superior de uma parte posterior da extremidade periférica da segunda folha que é estendida por uma parte de junção inclinada, pelo menos uma parte da face superior da parte de junção inclinada delimita, ao menos lateralmente com o final da extremidade periférica da primeira folha, uma ranhura que recebe a esfera de solda, em que a parte de união inclinada estende-se por uma parte de soldagem em continuidade longitudinal com a extremidade periférica da primeira folha: - em que a continuidade longitudinal é definida por alinhamento longitudinal de pelo menos uma parte de uma zona com espessura média da parte de soldagem com pelo menos uma parte de uma zona com espessura média da extremidade periférica da primeira folha; - em que o alinhamento longitudinal das zonas com espessura média é definido pela posição sobre o final da extremidade periférica da primeira folha de um ponto de projeção de pelo menos uma linha reta que é paralela à zona de superfície com espessura média da segunda folha e que é posicionada na zona com espessura média correspondente, em que a mencionada posição está localizada dentro da zona com meia espessura da primeira folha; e - em que cada uma das mencionadas zonas com espessura média é definida transversalmente por uma zona centralizada sobre a espessura média da folha correspondente, que possui espessura igual a 40% da espessura das folhas correspondentes.

[0019] A peça de aço soldada de acordo com a presente invenção pode também compreender as características opcionais a seguir, consideradas separadamente ou de acordo com todas as combinações técnicas possíveis: - a face superior da extremidade periférica da primeira folha e a face superior da parte de soldagem da extremidade periférica da segunda folha são paralelas; - a primeira e a segunda folha possuem a mesma espessura e a face superior da extremidade periférica da primeira folha e a face superior da parte de soldagem da extremidade periférica da segunda folha encontram- se em alinhamento longitudinal; - os dois pontos de solda opostos da esfera de solda localizados, respectivamente, sobre a face superior da extremidade periférica da primeira folha e sobre a face superior da extremidade periférica da segunda folha encontram-se em alinhamento longitudinal; - a parte de junção inclinada da extremidade periférica da segunda folha forma um ângulo com a superfície com espessura média longitudinal da mencionada segunda folha de 120 a 160°, preferencialmente 130 a 150°; - m que a microestrutura da esfera de solda compreende ferrite pelo menos na raiz da mencionada esfera de solda; - pelo menos a segunda folha compreende um revestimento feito de liga de alumínio; - a microestrutura de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda folha compreende um revestimento feito de liga de alumínio e compreende martensita; - a composição química de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda folha compreende, em peso: 0,04 < C < 0,1%, 0,3% < Mn < 2%, Si < 0,3%, Ti < 0,8%, 0,015% < Nb < 0,1%, Cr, Ni, Cu, Mo < 0,1%, em que o restante é Fe e impurezas inevitáveis; - a composição química de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda folha compreende, em peso: 0,06 < C < 0,10%, 1,4% < Mn < 1,9%, 0,2% < Si < 0,5%, 0,020% < Al < 0,070%, 0,02% < Cr < 0,1%, em que: 1,5% < (C + Mn + Si + Cr) < 2,7%, 0,040% < Nb < 0,060%, 3,4 x N <Ti < 8 x N, em que: 0,044% < (Nb + Ti) < 0,090%, 0,0005 < B < 0,004%, 0,001% < N < 0,009%, 0,0005% < S < 0,003%, 0,001% < P < 0,020%, opcionalmente: 0,0001% < Ca < 0,003%, em que o restante é Fe e impurezas inevitáveis; - alternativamente, a composição química de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda folha compreende, em peso: 0,20 < C < 0,25%, 1,1% < Mn < 1,4%, 0,15% < Si < 0,35%, 0,020% < Al < 0,070%, Cr < 0,3%, 0,020% < Ti < 0,060% e B<0,010%, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis; - alternativamente, a composição química de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda folha compreende, em peso: 0,24%<C<0,38%, 0,40%<Mn<3%, 0,10%<Si<0,70%, 0,015%<Al<0,070%, 0%<Cr<2%, 0,25%<Ni<2%, 0,015%<Ti<0,10%, 0%<Nb<0,060%, 0,0005%<B<0,0040%, 0,003%<N<0,010%, 0,0001%<S<0,005% e 0,0001%<P<0,025%, compreendendo-se que o teor de titânio e nitrogênio satisfaz: Ti/N >3,42, os teores de carbono, manganês, cromo e silício satisfazem: Mn Cr Si 2.6 C + + — + — > 1,1% 5.3 13 15 e a composição química compreende opcionalmente um ou mais dos elementos a seguir: 0,05% < Mo < 0,65%, 0,001% < W < 0,30% e 0,0005% < Ca < 0,005%, em que o restante consiste de ferro e impurezas inevitáveis originárias da produção e a folha contém teor de níquel Nisurf na região da superfície da mencionada folha ao longo de uma profundidade Δ, de forma que: Nisurf > Ninom, Ninom indica o teor de níquel nominal da folha e Nimax indica o teor de níquel máximo em Δ:

em que a profundidade Δ é expressa em micrômetros e os teores de Nimax e Ninom são expressos na forma de percentuais em peso; - o substrato de aço da primeira e da segunda folha possui a mesma composição química; - a espessura da primeira e da segunda folha é de 1,5 a 4 mm; - a espessura das mencionadas primeira e segunda folhas é de 1,5 a 3 mm e a mencionada peça de aço soldada possui Resistência à Tração (UTS) de mais de 800 MPa; e - a espessura das mencionadas primeira e segunda folhas é de 2 a 4 mm e a mencionada peça de aço soldada possui Resistência à Tração (UTS) de mais de 700 MPa.

[0020] A presente invenção também se refere a uma peça de aço prensada a quente, em que a mencionada segunda folha encontra-se em configuração do tipo extremidade de borda, em que a extremidade periférica da mencionada segunda folha compreende uma parte posterior que é estendida por uma parte de junção inclinada que se estende por uma parte central paralela à parte posterior e espaçada transversalmente em distância de não mais de 10 milímetros a partir da mencionada parte posterior, o comprimento adicionado da parte posterior e da parte de junção inclinada é de não mais de 50 milímetros e a parte de junção inclinada forma um ângulo com a parte central que é de 120 a 160°, preferencialmente de 130 a 150°.

[0021] A peça de aço prensada a quente de acordo com a presente invenção pode também compreender as características opcionais a seguir, consideradas separadamente ou de acordo com todas as combinações técnicas possíveis: - a mencionada peça de aço prensada a quente possui Resistência à Tração (UTS) maior ou igual a 500 MPa; - a mencionada peça de aço prensada a quente possui Resistência à Tração (UTS) de mais de 1000 MPa; - a mencionada peça de aço prensada a quente possui Resistência à Tração (UTS) de mais de 1500 MPa; e - a mencionada peça de aço prensada a quente compreende um revestimento de liga de alumínio.

[0022] A presente invenção refere-se adicionalmente a um método de fabricação de peças de aço soldadas conforme indicado acima, que compreende as etapas de: - . fornecimento de primeira e segunda folhas de aço, em que pelo menos uma dentre a primeira e a segunda folha de aço é produzida com substrato de aço, compreende um revestimento de liga de alumínio e é formada por pressão a quente; - i. deformação da extremidade periférica da segunda folha de aço para criar uma parte posterior que é estendida por uma parte de junção inclinada até uma parte de solda; - ii. posicionamento de extremidade periférica da primeira folha acima, sobre ou perto da face superior da parte posterior da extremidade periférica da segunda folha, de forma a criar uma ranhura delimitada lateralmente por pelo menos uma parte da superfície superior da parte de junção inclinada da extremidade periférica da segunda folha e do final da extremidade periférica da primeira folha; e - v. soldagem das primeira e segunda folhas de aço posicionadas desta forma, utilizando-se um fio de carga que é depositado na ranhura realizada anteriormente, em que a parte posterior da extremidade periférica da segunda folha que é uma folha de suporte de soldagem.

[0023] O método de acordo com a presente invenção pode também compreender as características opcionais a seguir, consideradas separadamente ou de acordo com todas as combinações técnicas possíveis: - a etapa de deformação da extremidade periférica da segunda folha é conduzida por meio de dobra ou formação a frio; - a etapa de deformação da extremidade periférica da segunda folha é conduzida por meio de formação sob pressão a quente antes da etapa de fornecimento das primeira e segunda folhas de aço; - a etapa de formação sob pressão a quente da extremidade periférica da segunda folha é conduzida ao mesmo tempo que a etapa de formação sob pressão a quente da mencionada segunda folha; - a extremidade periférica da primeira folha é espaçada com lacuna máxima de 2 mm a partir da parte posterior da extremidade periférica da segunda folha; - ao posicionar a extremidade periférica da primeira folha acima, sobre ou perto da parte posterior da extremidade periférica da segunda folha, a extremidade da primeira folha é disposta longitudinalmente na junção entre a parte posterior e a parte de junção inclinada da extremidade periférica da segunda folha ou em distância máxima de 2 mm a partir da mencionada junção sobre o lado da mencionada parte posterior; - ao posicionar a extremidade periférica da primeira folha acima, sobre ou perto da parte posterior da extremidade periférica da segunda folha, a face superior da extremidade periférica da primeira folha e a face superior da parte de soldagem da extremidade periférica da segunda folha são dispostas em alinhamento longitudinal; - a composição química de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda folha compreende, em peso: 0,20 < C < 0,25%, 1,1% < Mn < 1,4%, 0,15% < Si < 0,35%, 0,020% < Al < 0,070%, Cr < 0,3%, 0,020% <Ti < 0,060% e B<0,010%, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis; - a composição química de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda folha compreende, em peso: 0,24%<C<0,38%, 0,40%<Mn<3%, 0,10%<Si<0,70%, 0,015%<Al<0,070%, 0%<Cr<2%, 0,25%<Ni<2%, 0,015%<Ti<0,10%, 0%<Nb<0,060%, 0,0005%<B<0,0040%, 0,003%<N<0,010%, 0,0001%<S<0,005% e 0,0001%<P<0,025%, compreendendo-se que o teor de titânio e nitrogênio satisfaz: Ti/N > 3,42, os teores de carbono, manganês, cromo e silício satisfazem: Mn Cr Si 2.6 C + + — + — > 1,1% 5.3 13 15 e a composição química compreende opcionalmente um ou mais dos elementos a seguir: 0,05% < Mo < 0,65%, 0,001% < W < 0,30% e 0,0005% < Ca < 0,005%, em que o restante consiste de ferro e impurezas inevitáveis originárias da produção, em que a folha contém teor de níquel Nisurf na região da superfície da mencionada folha ao longo de uma profundidade Δ, de forma que: Nisurf > Ninom, Ninom indica o teor de níquel nominal da folha e Nimax indica o teor de níquel máximo em Δ: (Nimax + Ninom) x (Δ) > 0,6, de forma que:(Nimx—Ninom) > 0,01; 2 Δ em que a profundidade Δ é expressa em micrômetros e os teores de Nimax e Ninom são expressos na forma de percentuais em peso; - o processo de soldagem é um processo de soldagem em arco, processo de soldagem a laser ou processo de soldagem a laser híbrido utilizando um gás de proteção; - o processo de soldagem em arco é Soldagem em Arco Metálico de Gás, Soldagem em Arco de Gás Tungstênio e Soldagem em Arco de Plasma; - a composição química do fio de carga compreende, em peso, 0,03 < C < 0,14%, 0,9 < Mn < 2,1% e 0,5 < Si < 1,30%, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis; - o diâmetro do fio de carga é de 0,8 a 2 mm; e - o processo de soldagem é realizado com velocidade de soldagem de menos de 1,5 m/min e a energia de soldagem linear é de 1,5 a 10 kJ/cm.

[0024] Por fim, a presente invenção também se refere ao uso da parte soldada conforme descrito acima, para elaboração de braços de suspensão ou partes de chassi para veículos automotores.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0025] Outras características e vantagens da presente invenção surgirão claramente a partir da descrição fornecida abaixo por meio de indicação e que, de nenhuma forma, é restrita com referência às figuras anexas, nas quais: - a Figura 1 já discutida exibe esquematicamente uma peça de aço soldada de acordo com o estado da técnica, para a qual as primeira e segunda placas de aço são alinhadas longitudinalmente de acordo com a configuração de soldagem por junção; - a Figura 2 já discutida exibe esquematicamente uma peça de aço soldada de acordo com o estado da técnica, para a qual as primeira e segunda placas de aço são soldadas uma acima da outra de acordo com a configuração sobreposta; - a Figura 3 já discutida exibe esquematicamente a peça de aço soldada da Figura 2 cuja rotação ocorre em volta da esfera de solda quando a parte soldada é submetida a esforços de tensão; - a Figura 4 exibe esquematicamente a parte de aço soldada de acordo com a presente invenção em primeira realização preferencial para a qual as primeira e segunda folhas encontram-se em configuração de extremidade de borda; - a Figura 5 exibe esquematicamente a peça de aço soldada de acordo com a presente invenção da Figura 4 representada sem a esfera de solda, por simplicidade; - a Figura 6 exibe esquematicamente a peça de aço soldada de acordo com a presente invenção em segunda realização representada sem a esfera de solda e para a qual a face superior da extremidade periférica da primeira folha não é paralela à face superior da seção de soldagem da extremidade periférica da segunda folha; - a Figura 7 exibe esquematicamente a peça de aço soldada de acordo com a presente invenção em terceira realização representada sem a esfera de solda e para a qual a face superior da extremidade periférica não é alinhada longitudinalmente com a face superior da seção de soldagem da extremidade periférica da segunda folha; - a Figura 8 exibe esquematicamente a peça de aço soldada de acordo com a presente invenção em quarta realização representada sem a esfera de solda e para a qual a primeira e a segunda folha possuem espessuras diferentes; - a Figura 9 exibe esquematicamente a peça de aço soldada da Figura 6 representada com a esfera de solda e para a qual os pontos de solda da esfera de solda não se encontram em alinhamento longitudinal; - a Figura 10 exibe esquematicamente o ângulo α entre a seção inclinada da extremidade periférica da segunda folha e a superfície com espessura média longitudinal da mencionada segunda folha aplicada à peça de aço soldada da primeira realização da Figura 4; - a Figura 11 exibe esquematicamente a peça de aço prensada a quente de acordo com a presente invenção que pode ser utilizada como segunda folha na peça de aço soldada de acordo com a presente invenção; e - as Figuras 12a a 12e exibem esquematicamente as etapas principais do método de acordo com a presente invenção. A Figura 12a exibe a etapa de fornecimento de primeira e segunda folhas de aço. A Figura 12b exibe a etapa de deformação da extremidade periférica da segunda folha de aço que permite elaborar o aço prensado a quente de acordo com a presente invenção. A Figura 12c exibe a etapa de posicionamento da extremidade periférica da primeira folha acima e próxima da face superior da parte posterior da extremidade periférica da segunda folha. A Figura 12d exibe a etapa de soldagem da primeira e da segunda folha de aço posicionadas desta forma utilizando um fio de carga. A Figura 12e exibe a peça de aço soldada elaborada por meio do método de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[0026] A presente invenção destina-se especialmente a propor uma peça de aço soldada obtida por meio de soldagem de primeira folha com segunda folha. Pelo menos uma dentre a primeira e a segunda folha de aço é elaborada com substrato de aço e compreende um revestimento de liga de alumínio. Dentro do contexto da presente invenção, liga de alumínio é definida como contendo em média pelo menos 30% de alumínio em peso, conforme medido com relação à camada de revestimento. A operação de soldagem utiliza um fio de soldagem que, após fusão e resfriamento, constitui uma esfera de solda que conecta a primeira folha à segunda folha e é parte da mencionada peça de aço soldada.

[0027] Segundo a presente invenção e com referência às Figuras 4 e 5, pelo menos uma dentre a primeira 2 e a segunda 3 folha é uma peça formada por meio de pressão a quente de acordo com a operação industrial habitual de partes estruturais e partes de segurança no campo automotivo. Além disso, a extremidade periférica correspondente 2a, 3a da primeira 2 e da segunda 3 folha encontra-se em configuração do tipo extremidade de borda. Essa configuração de extremidade de borda pode ser definida pela disposição da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 acima, sobre ou perto da face superior 3a11 da extremidade periférica 3a da segunda folha 2. Mais precisamente, a extremidade periférica 3a possui geometria específica substancialmente em forma de “S” que compreende uma parte posterior 3a1 que é estendida por uma parte de junção inclinada 3a2 que se estende por uma parte de soldagem 3a3. Pelo menos uma parte da face superior 3a21 da parte de junção inclinada 3a2 delimita, ao menos lateralmente com a extremidade 2a3 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2, uma ranhura 5 (Figura 5) que recebe a esfera de solda 4 (Figura 4).

[0028] Além disso, a parte de solda 3a3 encontra-se em continuidade longitudinal com a extremidade periférica 2a da primeira folha 2. Esta continuidade longitudinal é essencial para evitar que a fratura gerada pela tensão de tração ocorra na zona fundida Z1 e para garantir que a peça de aço soldada possua resistência mecânica de mais de 700 MPa.

[0029] Essa continuidade longitudinal é definida em primeiro lugar por alinhamento ao menos parcial das fibras centrais na primeira e na segunda folha ou, mais precisamente, das fibras centrais da primeira folha e da parte soldada 3a3 da extremidade periférica 3a da segunda folha 2. Fibra central de uma folha é definida como a zona central localizada sobre uma zona com espessura média da folha correspondente.

[0030] Esta continuidade longitudinal é definida por meio de alinhamento longitudinal de pelo menos uma parte da zona com espessura média 6 da parte de soldagem 3a3, com pelo menos uma parte da zona com espessura média 7 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2. Cada zona com espessura média 6,7 é definida transversalmente pela espessura H21, H31 centralizada sobre a superfície com espessura média 6a, 7a da folha correspondente 2, 3. A espessura dessas zonas com espessura média 6, 7 é definida como sendo igual a 40% da folha correspondente 2 ou 3. O alinhamento longitudinal das zonas com espessura média 6, 7 é definido conforme segue: o prolongamento virtual dos planos que delimitam a zona com espessura média 6 intersecciona a extremidade 2a3 da primeira folha 2. Essas intersecções são denominadas pontos de projeção P. Quando pelo menos um ponto de projeção P obtido desta forma estiver localizado dentro da zona com espessura média 7a, as zonas com espessura média 6 e 7 são definidas como estando em continuidade longitudinal. Devido a essa continuidade longitudinal, o inventor concluiu que a tensão de corte na raiz é reduzida quando a solda é submetida a esforços de tensão.

[0031] Segundo a presente invenção, a configuração do tipo extremidade de borda da extremidade periférica corespondente 2a, 3a da primeira 2 e da segunda 3 folha que possui revestimento de alumínio, conforme descrito anteriormente, permite fabricar uma peça de aço soldada com Resistência à Tração de mais de 700 MPa e garante evitar fraturas da esfera de solda 4, como se observará posteriormente nos exemplos.

[0032] Na parte de aço soldada da primeira realização das Figuras 4 e 5, a face superior 2a1 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 e a face superior 3a31 da parte de soldagem 3a3 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 são paralelas. A configuração é a configuração preferida principalmente porque possibilita produzir uma peça de aço soldada para a qual as zonas próximas da esfera de solda 4 encontram-se em alinhamento longitudinal e fornece às duas folhas 2, 3 uma superfície plana contínua sobre cada lado da esfera de solda.

[0033] Alternativamente e conforme exibido na Figura 6, a parte de soldagem 3a3 é inclinada de forma oblíqua com relação à superfície com espessura média 7a da primeira folha 2. A parte em projeção P sobre a extremidade de 2a3 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 de pelo menos uma linha reta paralela à zona de superfície com espessura média 6 da segunda folha 3 e localizada dentro da zona com espessura média correspondente 6, entretanto, está localizada na zona com espessura média 7 da primeira folha 2. Essa configuração é incluída na definição geral da continuidade longitudinal da parte de solda 3a3 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 com extremidade periférica 2a da primeira folha 2 conforme fornecido acima. Nessa configuração, a zona adjacente 3a4 à parte de soldagem 3a3 garante que o conjunto seja plano por ser paralelo e/ou encontrar-se dentro do eixo longitudinal da extremidade periférica 2a da primeira folha 2.

[0034] Na parte de aço soldada da primeira realização das Figuras 4 e 5, a primeira 2 e a segunda 3 folha possuem aproximadamente a mesma espessura (ou seja, sua diferença de espessura é de menos de 10%) e a face superior 2a1 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 e a face superior 3a31 da parte de soldagem 3a3 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 encontram-se em alinhamento longitudinal. Esta configuração é uma configuração preferencial em vista da espessura da primeira 2 e da segunda 3 folha, por exemplo, em vista do alinhamento longitudinal da face superior 2a1 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 com a face superior 3a31 da parte de soldagem 3a3 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3. Com referência à espessura da primeira 2 e da segunda 3 folha, esta configuração corresponde a várias exigências industriais. Com referência ao alinhamento longitudinal da face superior 2a1 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 com a face superior 3a31 da parte de solda 3a3 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3, esta configuração fornece a melhor planaridade da zona próxima da zona de soldagem e também fornece à esfera de solda 4 posicionamento preferencial que será detalhado a seguir.

[0035] Alternativamente e conforme representado na Figura 7, a face superior 2a1 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 e a face superior 3a31 da parte de soldagem 3a3 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 são paralelas, mas não se encontram em alinhamento longitudinal. Nesta realização, entretanto, a espessura H22 e H32 da primeira 2 e da segunda 3 folha é igual.

[0036] Alternativamente e conforme representado na Figura 8, a espessura H22 da primeira folha 2 é menor que a espessura H32 da segunda folha 3. Nesta realização, entretanto, a face superior 2a1 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 e a face superior 3a31 da parte de soldagem 3a3 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 encontram-se em alinhamento longitudinal.

[0037] Outra realização não representada nas figuras, mas dentro do escopo da presente invenção, pode combinar as características das Figuras 7 e 8, considerando que a espessura H22 e H32 da primeira e da segunda folha é igual e a face superior 2a1 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 e a face superior 3a31 da parte de soldagem da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 são paralelas, mas não se encontram em alinhamento longitudinal e as zonas com espessura média correspondentes (6, 7) encontram-se em alinhamento longitudinal.

[0038] Outra característica a ser considerada é a esfera de soldagem 4 e, particularmente, o posicionamento dos pontos de solda opostos 4a-4b da esfera de solda 4 localizados, respectivamente, sobre a face superior 2a1 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 e a face superior 3a31 da extremidade periférica 3a1 da segunda folha 3. Quando a face superior 2a1 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 e a face superior 3a31 da parte de soldagem 3a3 da extremidade periférica da segunda folha 3 forem alinhadas longitudinalmente, como ocorre na realização representada na Figura 1, isso permite que os dois pontos de solda opostos 4a, 4b da esfera de solda 4 também se encontrem em alinhamento longitudinal. Por outro lado, quando a face superior 2a1 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 e a face superior da parte de soldagem 3a3 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 não se encontrarem em alinhamento longitudinal, como é o caso da realização representada na Figura 9, isso pode produzir alteração longitudinal entre os dois pontos de solda opostos 4a, 4b da esfera de solda 4. Em outro posicionamento não ilustrado, a face superior 2a1 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 e a face superior 3a31 da parte de soldagem 3a3 da extremidade periférica da segunda folha 3 são alinhadas longitudinalmente enquanto os dois pontos de solda opostos 4a, 4b da esfera de solda 4 não se encontram em alinhamento longitudinal. Prefere-se o alinhamento longitudinal dos dois pontos de solda opostos 4a, 4b da esfera de solda 4, particularmente para limitar rotação excessiva da peça de aço soldada 1 durante esforços de tensão, conforme descrito com referência às Figuras 1 a 3 em que os dois esforços de tensão aplicados em direções opostas são representados pelas setas F.

[0039] Com referência à Figura 10, outra característica a ser considerada é o ângulo α entre a parte de junção inclinada 3a2 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 com a superfície com espessura média longitudinal 6a da mencionada segunda folha 3. O valor mínimo do ângulo α é de 90 graus. Neste caso, a ranhura 5 delimitada pela face superior 3a21 da parte de junção inclinada 3a2 e a extremidade 2a3 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 é pequena. Este ângulo α deve, em qualquer caso, ser de menos de 180 graus com relação à configuração de tipo de extremidade de borda da extremidade periférica 2a, 3a da primeira 2 e da segunda 3 folha. Quando o ângulo α for alto, a ranhura 5 também é grande, o que exige quantidade maior de fio de carga para atingir a solda. A formação da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 deve ser também considerada: esta formação será mais fácil se o ângulo α for grande.

[0040] Preferencialmente, o ângulo α é de 120 a 160 graus. Esses valores permitem fornecer, ao mesmo tempo, formação mais fácil da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 e uma ranhura 5 com volume razoável. Preferencialmente, o ângulo é de 130 a 150 graus.

[0041] O uso de uma dentre a primeira e a segunda folha 2, 3 de um revestimento preparado com liga de alumínio causa, conforme indicado anteriormente, presença de ferrite na esfera de solda 4 e, particularmente, na raiz da esfera de solda 4. Conforme explicado anteriormente, esta presença de ferrite mole reduz a tensão de tração de cisalhamento final da esfera de solda 4. O inventor apresentou surpreendentemente, entretanto, que a configuração de tipo extremidade de borda da extremidade periférica 2a, 3a da primeira 2 e da segunda folha 3 da peça de aço soldada de acordo com a presente invenção reduz o risco de fratura na esfera de solda 4 quando submetida a tensões de tração apesar da presença de ferrite e do consequente enfraquecimento da esfera de solda 4. Como será detalhado nos exemplos, a fratura da peça de aço soldada de acordo com a presente invenção submetida a esforços de tensão não mais ocorre na zona fundida Z1 e é associada a UTS mais alta.

[0042] A primeira e a segunda folha de aço 2 e 3 são folhas de aço que foram aluminizadas e formadas sob pressão a quente em seguida. A camada de revestimento de alumínio possibilita evitar a oxidação e descarburização do substrato de aço durante o aquecimento precedente à formação sob pressão e o resfriamento subsequente na prensa. O substrato de aço das folhas de aço 2 e 3 é aço para tratamento térmico, ou seja, aço do qual é possível obter endurecimento estrutural por meio de transformação de martensita ou bainita após aquecimento no domínio austenítico.

[0043] Preferencialmente, a microestrutura pelo menos da primeira 2 e da segunda 3 folha após formação sob pressão a quente contém martensita, o que possibilita atingir UTS maior ou igual a 1000 MPa, preferencialmente mais de 1500 MPa.

[0044] Segundo primeira alternativa, a composição química de pelo menos uma dentre a primeira 2 e a segunda 3 folha compreende, em peso: 0,04 < C < 0,1%, 0,3% < Mn < 2%, Si < 0,3%, Ti < 0,8%, 0,015% < Nb < 0,1%, Cr, Ni, Cu, Mo < 0,1%, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis. Segundo esta alternativa, a folha de aço que compreende essa composição possui resistência mecânica UTS após formação sob pressão a quente de cerca de 500 MPa.

[0045] Conforme segunda alternativa, a composição química de pelo menos uma dentre a primeira 2 e a segunda 3 folha da peça de aço soldada de acordo com a presente invenção compreende, em peso: 0,06 < C < 0,10%, 1,4% < Mn < 1,9%, 0,2% < Si < 0,5%, 0,020% < Al < 0,070%, 0,02% < Cr < 0,1%, em que: 1,5% < (C + Mn + Si + Cr) < 2,7%, 0,040% < Nb < 0,060%, 3,4 x N < Ti < 8 x N, em que: 0,044% < (Nb + Ti) < 0,090%, 0,0005 < B < 0,004%, 0,001% < N < 0,009%, 0,0005% < S < 0,003%, 0,001% < P < 0,020%, opcionalmente: 0,0001% < Ca < 0,003%, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis. Segundo esta alternativa, a folha de aço que compreende essa composição possui resistência mecânica UTS após formação sob pressão a quente de cerca de 1000 MPa.

[0046] Segundo terceira alternativa, a composição química de pelo menos uma dentre a primeira 2 e a segunda 3 folha da peça de aço soldada de acordo com a presente invenção compreende, em peso: 0,20 < C < 0,25%, 1,1% < Mn < 1,4%, 0,15% < Si < 0,35%, 0,020% < Al < 0,070%, Cr < 0,3%, 0,020% < Ti < 0,060% e B<0,010%, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis. Segundo esta alternativa, a folha de aço que compreende essa composição possui resistência mecânica UTS após formação sob pressão a quente de cerca de 1500 MPa.

[0047] Segundo quarta alternativa, a composição química de pelo menos uma dentre a primeira 2 e a segunda 3 folha da peça de aço soldada de acordo com a presente invenção compreende, em peso: 0,24%<C<0,38%, 0,40%<Mn<3%, 0,10%<Si<0,70%, 0,015%<Al<0,070%, 0%<Cr<2%, 0,25%<Ni<2%, 0,015%<Ti<0,10%, 0%<Nb<0,060%, 0,0005%<B<0,0040%, 0,003%<N<0,010%, 0,0001%<S<0,005% e 0,0001%<P<0,025%, compreendendo-se que o teor de titânio e nitrogênio satisfaz: Ti/N > 3,42, os teores de carbono, manganês, cromo e silício satisfazem: Mn Cr Si 2.6 C + + — + — > 1,1% 5.3 13 15 e a composição química compreende opcionalmente um ou mais dos elementos a seguir: 0,05% < Mo < 0,65%, 0,001% < W < 0,30% e 0,0005% < Ca < 0,005%, em que o restante consiste de ferro e impurezas inevitáveis originárias da produção, em que a folha contém teor de níquel Nisurf na região da superfície da mencionada folha ao longo de uma profundidade Δ, de forma que: Nisurf > Ninom, Ninom indica o teor de níquel nominal da folha e Nimax indica o teor de níquel máximo em Δ: (Nimax + Ninom) x (Δ) > 0,6, de forma que:(Nimax—Ninom) > 0,01; 2 Δ em que a profundidade Δ é expressa em micrômetros e os teores de Nimax e Ninom são expressos na forma de percentuais em peso. Segundo esta alternativa, a folha de aço que compreende essa composição possui resistência mecânica UTS após formação sob pressão a quente de mais de 1800 MPa.

[0048] Convenientemente, a primeira 2 e a segunda 3 folha possuem a mesma composição química.

[0049] A parte de aço soldada de acordo com a presente invenção pode apresentar a faixa de espessura necessária para fabricação de peças de aço soldadas no campo automotivo e, mais especificamente, para fabricação de braços de suspensão e/ou partes de chassi de veículos automotores. Com este propósito, a espessura da primeira 2 e da segunda 3 folha é de 1,5 a 4 mm.

[0050] A composição química da primeira 2 e da segunda 3 folha pode ser de acordo com as alternativas descritas acima com espessura 6b, 7b das mencionadas primeira 2 e segunda 3 folhas de 1,5 a 3 mm. Como se observará nos exemplos, essa parte de aço possui resistência mecânica de mais de 800 MPa.

[0051] A composição química da primeira 2 e da segunda 3 folha pode também ser de acordo com as segunda, terceira e quarta alternativas com espessura 6b, 7b das mencionadas primeira 2 e segunda 3 folhas de 2 a 4 mm. Como se observará nos exemplos, essa parte de aço possui resistência mecânica (UTS) de mais de 700 MPa. Esta faixa de espessuras permite especialmente a fabricação de partes estruturais e de chassi de veículos automotores que normalmente são mais espessas.

[0052] Com referência à Figura 11, a presente invenção também se refere a uma parte formada prensada a quente utilizada como segunda folha 3 na parte de aço soldada de acordo com a presente invenção. Com relação à segunda folha 3 das Figuras 4 a 10, a mencionada parte de forma prensada a quente encontra-se em configuração do tipo extremidade de borda em que a extremidade periférica 3a da mencionada parte 3 compreende uma parte posterior 3a1 que se estende por uma parte de junção inclinada 3a2 que se estende por uma parte central 3a3. Na parte formada prensada a quente de acordo com a presente invenção, a parte central 3a3 é paralela à parte posterior 3a1. A distância transversal D1 entre a parte posterior 3a1 e a parte central 3a3 é de não mais de 10 milímetros. Além disso, o comprimento D2 adicionado da parte posterior 3a1 e da parte de junção inclinada 3a2 é de não mais de 50 milímetros. Por fim, a parte de junção inclinada 3a2 forma um ângulo α com a parte central 3a3 de 120 a 160°, preferencialmente 130 a 150°. Isso permite o uso da parte de forma prensada a quente de acordo com a presente invenção como segunda folha na peça de aço soldada de acordo com a presente invenção em vista da fabricação de peças para o campo automotivo.

[0053] Preferencialmente, a microestrutura da segunda 3 folha após a formação sob pressão a quente contém martensita, o que possibilita atingir UTS maior ou igual a 1000 MPa, preferencialmente mais de 1500 MPa.

[0054] Segundo primeira alternativa e de acordo com o acima, a composição química da segunda 3 folha compreende, em peso: 0,04 < C < 0,1%, 0,3% < Mn < 2%, Si < 0,3%, Ti < 0,8%, 0,015% < Nb < 0,1%, Cr, Ni, Cu, Mo < 0,1%, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis. Segundo esta alternativa, a folha de aço 3 que compreende essa composição possui resistência mecânica UTS após formação sob pressão a quente de cerca de 500 MPa.

[0055] Conforme segunda alternativa e de acordo com o acima, a composição química da segunda folha 3 da peça de aço soldada de acordo com a presente invenção compreende, em peso: 0,06 < C < 0,10%, 1,4% < Mn < 1,9%, 0,2% < Si < 0,5%, 0,020% < Al < 0,070%, 0,02% < Cr < 0,1%, em que: 1,5% < (C + Mn + Si + Cr) < 2,7%, 0,040% < Nb < 0,060%, 3,4 x N < Ti < 8 x N, em que: 0,044% < (Nb + Ti) < 0,090%, 0,0005 < B < 0,004%, 0,001% < N < 0,009%, 0,0005% < S < 0,003%, 0,001% < P < 0,020%, opcionalmente: 0,0001% < Ca < 0,003%, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis. Segundo esta alternativa, a folha de aço 3 que compreende essa composição possui resistência mecânica UTS após formação sob pressão a quente de cerca de 1000 MPa.

[0056] Segundo terceira alternativa e de acordo com o acima, a composição química da segunda folha 3 da peça de aço soldada de acordo com a presente invenção compreende, em peso: 0,20% < C < 0,25%, 1,1% < Mn < 1,4%, 0,15% < Si < 0,35%, 0,020% < Al < 0,070%, Cr < 0,3%, 0,020% < Ti < 0,060% e B<0,010%, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis. Segundo esta alternativa, a folha de aço 3 que compreende essa composição possui resistência mecânica UTS após formação sob pressão a quente de cerca de 1500 MPa.

[0057] Segundo quarta alternativa e de acordo com o acima, a composição química da primeira 2 e da segunda 3 folha da peça de aço soldada de acordo com a presente invenção compreende, em peso: 0,24%<C<0,38%, 0,40%<Mn<3%, 0,10%<Si<0,70%, 0,015%<Al<0,070%, 0%<Cr<2%, 0,25%<Ni<2%, 0,015%<Ti<0,10%, 0%<Nb<0,060%, 0,0005%<B<0,0040%, 0,003%<N<0,010%, 0,0001%<S<0,005% e 0,0001%<P<0,025%, compreendendo-se que o teor de titânio e nitrogênio satisfaz: Ti/N > 3,42, os teores de carbono, manganês, cromo e silício satisfazem: Mn Cr Si 2.6 C + + — + — > 1,1% 5.3 13 15 e a composição química compreende opcionalmente um ou mais dos elementos a seguir: 0,05% < Mo < 0,65%, 0,001% < W < 0,30% e 0,0005% < Ca < 0,005%, em que o restante consiste de ferro e impurezas inevitáveis originárias da produção, em que a folha contém teor de níquel Nisurf na região da superfície da mencionada folha ao longo de uma profundidade Δ, de forma que: Nisurf > Ninom, Ninom indica o teor de níquel nominal da folha e Nimax indica o teor de níquel máximo em Δ: (Nimax + Ninom) x (Δ) > 0,6, de forma que:(Nimax—Ninom) > 0,01; 2 Δ em que a profundidade Δ é expressa em micrômetros e os teores de Nimax e Ninom são expressos na forma de percentuais em peso. Segundo esta alternativa, a folha de aço 3 que compreende essa composição possui resistência mecânica UTS após formação sob pressão a quente de mais de 1800 MPa.

[0058] Preferencialmente, a peça de aço prensada a quente compreende um revestimento de liga de alumínio, em que a mencionada liga de alumínio é definida como contendo pelo menos 30% em peso de alumínio em média, conforme medido com relação à camada de revestimento.

[0059] Com referência às Figuras 12a a 12e, o método, de acordo com a presente invenção, de fabricação de peças de aço soldadas conforme descrito anteriormente compreende as etapas de: i. fornecimento da primeira 2 e da segunda 3 folha de aço (Figura 12a); ii. deformação da extremidade periférica 3a da segunda folha de aço 3 para criar uma parte posterior 3a1 que é estendida por uma parte de junção inclinada 3a2 até uma parte de solda 3a3 (Figura 12b); iii. posicionamento da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 acima, sobre ou perto da face superior 3a11 da parte posterior 3a1 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3, de forma a criar a ranhura 5 (Figura 12c); e iv. soldagem da primeira 2 e da segunda 3 folha de aço (Figura 12d) posicionadas desta forma, utilizando um fio de carga 8 que é depositado na ranhura 5 realizada anteriormente, em que a parte posterior 3a1 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 é uma folha de suporte de soldagem, de forma a obter uma peça de aço soldada de acordo com a presente invenção (Figura 12e).

[0060] A etapa (ii) pode ser conduzida por meio de formação a frio, dobra ou formação por pressão a quente antes da etapa de fornecimento da primeira e da segunda folha de aço. Preferencialmente, a etapa (ii) é conduzida ao mesmo tempo que a etapa de formação a quente da mencionada segunda folha 3. Graças a essa configuração anterior, a formação da segunda folha 3 e a formação da extremidade periférica 3a desta segunda folha 3 podem ser preparadas em uma única etapa.

[0061] Com referência à Figura 12c, a etapa (iii) é conduzida por meio de espaçamento da extremidade periférica 2a da primeira folha a partir da parte posterior 3a1 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 com lacuna máxima D3 de 2 milímetros. Acima de 2 mm, a peça de aço soldada resultante apresentaria desalinhamento das fibras centrais que envolve baixa resistência mecânica.

[0062] Também com referência à Figura 12c, a extremidade 2a3 da primeira folha 2 é disposta na junção 9 entre a parte posterior 3a1 e a parte de junção inclinada 3a2 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 em distância máxima D4 de 3 mm a partir dessa junção sobre o lado da mencionada parte posterior 3a1. Acima de 3 mm, o grande volume da ranhura 5 seria prejudicial à operação de soldagem e às propriedades mecânicas finais.

[0063] Ainda com referência à Figura 12c, ao posicionar a extremidade periférica 2a sobre a parte posterior 3a1 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3, a face superior 2a1 da extremidade periférica 2a da primeira folha 2 e a face superior 3a31 da parte da parte de soldagem 3a3 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 são preferencialmente dispostas em alinhamento longitudinal para fornecer as vantagens expostas anteriormente.

[0064] Com referência agora à etapa de soldagem da primeira 2 e da segunda 3 folha de aço, o processo de soldagem pode ser um processo de soldagem em arco, processo de soldagem a laser ou processo de soldagem a laser híbrido que combina laser e arco. Quando o processo de soldagem for um processo de soldagem em arco, ele pode ser Soldagem em Arco Metálico de Gás (GMAS), Soldagem em Arco de Gás Tungstênio (GTAW) ou Soldagem em Arco de Plasma (PAW).

[0065] A composição química do fio de carga pode compreender, em percentuais em peso: 0,03 < C < 0,14%, 0,9 < Mn < 2,1% e 0,5 < Si < 1,30%, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis.

[0066] O diâmetro do fio de carga 9 é preferencialmente de 0,8 a 2 mm.

[0067] Por fim, quando o processo de soldagem for um processo de soldagem em arco, a velocidade de soldagem é de menos de 1,5 m/min e a energia de soldagem linear é de 1,5 a 10 kJ/cm.

[0068] Os dois exemplos abaixo exibem os resultados de testes mecânicos conduzidos sobre a parte de aço soldada de acordo com a presente invenção elaborada com primeira folha 2 e segunda folha 3 da mesma composição química correspondente à terceira alternativa que compreende, em peso: 0,22C, 1,16% Mn, 0,26% Si; 0,030% Al, 0,17% Cr, 0,035% Ti, 0,003% B, 0,001% S e 0,012% P, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis.

EXEMPLO 1

[0069] A parte de aço soldada de acordo com este exemplo é elaborada com duas folhas formadas sob pressão a quente com a mesma espessura de 2,5 mm. Cada folha foi previamente prensada a quente após aquecimento a 900 °C por oito minutos. As folhas são revestidas com liga de alumínio e a espessura do revestimento é de cerca de 50 μm sobre cada face. TABELA 1

[0070] Resultados de testes de tensão obtidos sobre uma peça de aço soldada de acordo com a presente invenção que possui espessura de 2,5 mm, unida por meio de Soldagem de Arco Metálico de Gás (GMAW):

[0071] A segunda folha 3 é formada por uma operação de formação a quente conduzida com ferramentas adaptadas.

[0072] A configuração de extremidade com bordas da primeira 2 e da segunda 3 folha é exibida nas Figuras 4 e 12e, de forma a enquadrar-se na definição geral da peça de aço soldada de acordo com a presente invenção, em que, notadamente, a parte de soldagem 3a3 da extremidade periférica 3a da segunda folha 3 encontra-se em continuidade longitudinal com a extremidade periférica 2a da primeira folha 2.

[0073] Nos três exemplos 1A, 1B e 1C, a ruptura da peça de aço soldada ocorre a cerca de 2 mm do ponto de solda 4b, sempre fora da esfera de solda, pois a presente invenção evita excesso de concentração de tensão na raiz da esfera de solda que compreende ferrite, devido ao alumínio resultante da fusão do revestimento.

[0074] Nos três exemplos 1A, 1B e 1C, a Resistência à Tração é claramente mais de 700 MPa perto da resistência mecânica obtida para o método de soldagem de junção (880 a 910 MPa) e bem acima da resistência mecânica atingida para o método de soldagem por sobreposição, que é de cerca de 740 MPa.

EXEMPLO 2

[0075] A peça de aço soldada de acordo com este exemplo é obtida por meio da junção de duas folhas formadas sob pressão a quente com a mesma espessura de 3,2 mm, que possui revestimento de alumínio de cerca de 50 μm sobre a superfície. TABELA 2

[0076] Resultados de testes de tensão obtidos sobre uma peça de aço soldada de acordo com a presente invenção que possui espessura de 3,2 mm, unida por meio de Soldagem de Arco Metálico de Gás (GMAW):

[0077] A configuração e a formação da primeira 2 e da segunda 3 folha, bem como as operações das condições de soldagem, são idênticas às apresentadas no Exemplo 1.

[0078] Nos dois Exemplos 2A e 2B, a ruptura ocorre fora da esfera de solda e, mais precisamente, com referência à Figura 12e, sobre o lado da segunda folha 3 no nível do ponto de solda 4b. Essa ruptura ocorre sistematicamente fora da esfera de solda, ao contrário dos casos discutidos acima de soldagem por sobreposição.

[0079] Nos dois Exemplos 2A e 2B, a Resistência à Tração é maior que o alvo de 700 MPa e bem acima da resistência mecânica obtida para o método de soldagem por sobreposição para a mesma espessura de folha (cerca de 550 MPa). Caso a resistência mecânica permaneça inferior à obtida para o método de soldagem de junção, isso se deve a um leve desalinhamento dos pontos de soldagem opostos 4a-4b que causa redução da Resistência à Tração. A fratura sistemática fora da esfera de solda e a presença de suporte natural para realizar a soldagem (segunda folha 3) envolvem, entretanto, propriedades vantajosas da peça de aço soldada de acordo com a presente invenção.

[0080] A presente invenção possibilita, portanto, o uso da peça soldada de acordo com a presente invenção para fabricação de braços de suspensão ou partes de chassis para a indústria automotiva.

Claims

1. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE PEÇAS DE AÇO SOLDADAS (1), caracterizado por compreender as etapas de: i. fornecimento de uma primeira (2) e uma segunda (3) folhas de aço, em que pelo menos uma dentre a primeira (2) e a segunda (3) folha de aço é produzida com substrato de aço, compreende um revestimento de liga de alumínio e é formada por pressão a quente; ii. deformação de uma extremidade periférica (3a) da segunda folha de aço (3) para criar uma parte posterior (3a1) que é estendida por uma parte de junção inclinada (3a2) até uma parte de solda (3a3); iii. posicionamento de uma extremidade periférica (2a) da primeira folha (2) acima, sobre ou perto de uma face superior (3a11) da parte posterior (3a1) da extremidade periférica (3a) da segunda folha (3), de forma a criar uma ranhura (5) delimitada lateralmente por pelo menos uma parte da superfície superior (3a21) da parte de junção inclinada (3a2) da extremidade periférica (3a) da segunda folha (3) e de um final (2a3) da extremidade periférica (2a) da primeira folha (2); a parte de junção inclinada (3a2) se estendendo pela parte de soldagem (3a3) em continuidade longitudinal com a extremidade periférica (2a) da primeira folha (2), em que a continuidade longitudinal é definida por alinhamento longitudinal de pelo menos parte de uma zona com espessura média (6) da parte de soldagem (3a3) com ao menos parte de uma zona com espessura média (7) da extremidade periférica (2a) da primeira folha (2); em que o alinhamento longitudinal das zonas com espessura média (6, 7) é definido pela posição sobre o final (2a3) da extremidade periférica (2a) da primeira folha (2) de um ponto de projeção (P) de pelo menos uma linha reta que é paralela à zona de superfície com espessura média (6) da segunda folha (3) e que é posicionada na zona com espessura média (6) correspondente, em que a mencionada posição está localizada dentro da zona com espessura média (7) da primeira folha (2); e em que cada uma das mencionadas zonas com espessura média (6, 7) é definida transversalmente por uma zona (H21, H31) centralizada sobre a espessura intermediária (6a, 7a) da folha correspondente (2, 3), que possui espessura igual a 40% da espessura das folhas correspondentes (2) ou (3); iv. soldagem da primeira (2) e da segunda (3) folha de aço posicionadas desta forma, utilizando um fio de carga (8) que é depositado na ranhura (5) realizada anteriormente, em que o fio de carga (8), após fusão e resfriamento, constitui uma esfera de solda (4) conectando a primeira folha (2) à segunda folha (3) e fazendo parte da peça de aço soldada (1), em que a parte posterior (3a1) da extremidade periférica (3a) da segunda folha (3) é uma folha de suporte de soldagem.

2. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela etapa de deformação da extremidade periférica (3a) da segunda folha (3) ser conduzida por meio de dobra ou formação a frio.

3. MÉTODO de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela etapa de deformação da extremidade periférica (3a) da segunda folha (3) ser conduzida por meio de formação sob pressão a quente antes da etapa de fornecimento das primeira e segunda folhas de aço.

4. MÉTODO de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela etapa de formação sob pressão a quente da extremidade periférica (3a) da segunda folha (3) ser conduzida ao mesmo tempo que a etapa de formação sob pressão a quente da mencionada segunda folha (3).

5. MÉTODO de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizada pela composição química de pelo menos uma dentre a primeira (2) e a segunda (3) folha compreender, em peso: 0,20 < C < 0,25%, 1,1% < Mn < 1,4%, 0,15% < Si < 0,35%, 0,020% < Al < 0,070%, Cr < 0,3%, 0,020% < Ti < 0,060%, B<0,010% e B<0,010%, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis.

6. MÉTODO de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizada pela composição química de pelo menos uma dentre a primeira e a segunda folha compreender, em peso: 0,24%<C<0,38%, 0,40%<Mn<3%, 0,10%<Si<0,70%, 0,015%<Al<0,070%, 0%<Cr<2%, 0,25%<Ni<2%, 0,015%<Ti<0,10%, 0%<Nb<0,060%, 0,0005%<B<0,0040%, 0,003%<N<0,010%, 0,0001%<S<0,005% e 0,0001%<P<0,025%, compreendendo-se que o teor de titânio e nitrogênio satisfaz: Ti/N > 3,42, os teores de carbono, manganês, cromo e silício satisfazem: Mn Cr Si 2.6 C + + — + — > 1,1% 5.3 13 15 e a composição química compreende opcionalmente um ou mais dos elementos a seguir: 0,05% < Mo < 0,65%, 0,001% < W < 0,30% e 0,0005 % < Ca < 0,005%, em que o restante consiste de ferro e impurezas inevitáveis originárias da produção, a folha contém teor de níquel Nisurf na região da superfície da mencionada folha ao longo de uma profundidade Δ, de forma que: Nisurf > Ninom, Ninom indica o teor de níquel nominal do aço e Nimax indica o teor de níquel máximo em Δ: (Nimax + Ninom) x (Δ) > 0,6, de forma que:(Nimx—Ninom) > 0,01; 2 Δ em que a profundidade Δ é expressa em micrômetros e os teores de Nimax e Ninom são expressos na forma de percentuais em peso.

7. MÉTODO de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo processo de soldagem ser um processo de soldagem em arco, processo de soldagem a laser ou processo de soldagem a laser híbrido utilizando um gás de proteção.

8. MÉTODO de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo processo de soldagem em arco ser Soldagem em Arco Metálico de Gás, Soldagem em Arco de Gás Tungstênio e Soldagem em Arco de Plasma.

9. MÉTODO de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 8, caracterizada pela composição química do fio de carga compreender, em peso, 0,03 < C < 0,14%, 0,9 < Mn < 2,1% e 0,5 < Si < 1,30%, em que o restante é ferro e impurezas inevitáveis.

10. MÉTODO de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo diâmetro do fio de carga (8) ser de 0,8 a 2 mm.

11. MÉTODO de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo processo de soldagem ser realizado com velocidade de soldagem de menos de 1,5 m/min e a energia de soldagem linear ser de 1,5 a 10 kJ/cm.