BR112021001260B1

BR112021001260B1 - SET OF AT LEAST TWO METALLIC SUBSTRATES, WELDING METHOD AND USE OF ONE SET

Info

Publication number: BR112021001260B1
Application number: BR112021001260-5A
Authority: BR
Inventors: Tiago Machado Amorim; Pascal Bertho; Jean-Marie HELMER; Stéphanie MICHAUT
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2018-09-13
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2024-03-19

Abstract

A presente invenção se refere a um conjunto de pelo menos dois substratos metálicos soldados por pontos entre si através de pelo menos uma junta soldada por pontos, um método para a fabricação do conjunto de acordo com a presente invenção, tal método compreendendo duas etapas e o uso deste conjunto para a fabricação de veículos automotivos.The present invention relates to an assembly of at least two metallic substrates spot-welded to each other through at least one spot-welded joint, a method for manufacturing the assembly in accordance with the present invention, such method comprising two steps and the Use of this set for manufacturing automotive vehicles.

Description

FIELD OF INVENTION

[001] A presente invenção se refere a um conjunto de pelo menos dois substratos metálicos e um método para a fabricação deste conjunto. A invenção é particularmente adequada para a fabricação de veículos automotivos.[001] The present invention relates to a set of at least two metallic substrates and a method for manufacturing this set. The invention is particularly suitable for the manufacture of automotive vehicles.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[002] Com o objetivo de reduzir o peso dos veículos, é conhecida a utilização de chapas de aço de alta resistência para obter carrocerias de veículos mais leves e melhorar a segurança em colisões. As peças endurecidas também são usadas particularmente para reduzir o peso dos veículos. Na verdade, a resistência à tração desses aços é de no mínimo 1200 MPa e pode chegar a 2500 MPa. As peças endurecidas podem ser revestidas com um revestimento à base de alumínio ou à base de zinco possuindo boa resistência à corrosão e propriedades térmicas.[002] In order to reduce the weight of vehicles, it is known to use high-strength steel sheets to obtain lighter vehicle bodies and improve safety in collisions. Hardened parts are also particularly used to reduce the weight of vehicles. In fact, the tensile strength of these steels is at least 1200 MPa and can reach 2500 MPa. Hardened parts can be coated with an aluminum-based or zinc-based coating having good corrosion resistance and thermal properties.

[003] Normalmente, o método para a fabricação de uma peça endurecida revestida compreende as seguintes etapas: A) o fornecimento de uma chapa de aço pré-revestida com um revestimento metálico sendo um revestimento convencional à base de alumínio ou zinco, B) o corte da chapa de aço revestida para obter uma peça em bruto (blank), C) o tratamento térmico da peça em bruto em alta temperatura para obter uma microestrutura totalmente austenítica no aço, D) a transferência da peça em bruto para uma ferramenta de prensa, E) a conformação a quente da peça em bruto para obter uma peça, F) o resfriamento da peça obtida na etapa E a fim de obter uma microestrutura em aço sendo martensítica ou martensito-bainítica ou feita de pelo menos 75% de ferrita equiaxial, de 5% a 20% de martensita e bainita em quantidade menor ou igual a 10%.[003] Typically, the method for manufacturing a coated hardened part comprises the following steps: A) providing a steel sheet pre-coated with a metallic coating being a conventional aluminum or zinc-based coating, B) the cutting the coated steel sheet to obtain a blank, C) heat treating the blank at high temperature to obtain a fully austenitic microstructure in the steel, D) transferring the blank to a press tool , E) hot forming of the blank to obtain a part, F) cooling of the part obtained in step E in order to obtain a steel microstructure being martensitic or martensite-bainitic or made of at least 75% equiaxed ferrite , from 5% to 20% of martensite and bainite in quantities less than or equal to 10%.

[004] Geralmente é seguido pela soldagem de duas peças endurecidas revestidas ou uma peça endurecida revestida com outro substrato metálico. A soldagem de peças endurecidas com revestimento à base de alumínio ou zinco é muito difícil de realizar devido ao revestimento ser duro e espesso.[004] It is generally followed by welding of two coated hardened parts or a hardened part coated with another metal substrate. Welding hardened parts with an aluminum or zinc-based coating is very difficult to carry out due to the coating being hard and thick.

[005] O pedido de patente GB2468011 revela um método para aplicar uma corrente para soldagem resistiva de um conjunto de placa em que um material de pelo menos uma placa é um material de alta resistência, o método compreendendo: - uma primeira etapa de aplicação de uma primeira amperagem de uma magnitude que amolece uma superfície de um local de união do material de alta resistência, continuamente por um primeiro período predeterminado; - uma segunda etapa de, quando o primeiro período predeterminado tiver passado, alternar uma quantidade de energização da primeira amperagem para uma segunda amperagem que faz com que uma pepita cresça no local de junção; e - uma terceira etapa de aplicação da segunda amperagem continuamente por um segundo período predeterminado.[005] Patent application GB2468011 discloses a method for applying a current for resistive welding of a plate assembly in which a material of at least one plate is a high resistance material, the method comprising: - a first step of applying a first amperage of a magnitude that softens a surface of a bonding site of the high strength material continuously for a first predetermined period; - a second step of, when the first predetermined period has passed, alternating an energizing amount from the first amperage to a second amperage that causes a nugget to grow at the junction site; and - a third step of applying the second amperage continuously for a second predetermined period.

[006] Este método é dedicado a um material de alta resistência ou a um material estampado a quente. O material estampado a quente pode ser revestido com uma camada de revestimento. No entanto, a natureza da camada de revestimento não é especificada.[006] This method is dedicated to a high-strength material or a hot-stamped material. Hot stamped material can be coated with a coating layer. However, the nature of the coating layer is not specified.

[007] O pedido de patente EP3020499 revela um método de soldagem a ponto por resistência que compreende: - um processo de pulsação de prender um conjunto de chapa de duas ou mais chapas de aço sobrepostas, incluindo pelo menos uma chapa de aço de alta resistência usando um par de eletrodos de soldagem que estão conectados a uma fonte de energia de soldagem por pontos empregando um método de corrente contínua de inversor e realizando uma pluralidade de repetições de passagem de corrente e parada de passagem de corrente, enquanto pressiona as chapas de aço com os eletrodos de soldagem; e - um processo de passagem de corrente contínuo no qual, após o processo de pulsação, a corrente é passada continuamente por um período de tempo mais longo do que um tempo máximo de passagem de corrente do processo de pulsação, enquanto pressiona as chapas de aço com os eletrodos de soldagem.[007] Patent application EP3020499 discloses a resistance spot welding method comprising: - a pulsation process of clamping a sheet assembly of two or more overlapping steel sheets, including at least one high-strength steel sheet using a pair of welding electrodes that are connected to a spot welding power source employing an inverter direct current method and performing a plurality of repetitions of passing current and stopping current passing while pressing the steel sheets with welding electrodes; and - a continuous current passing process in which, after the pulsing process, current is passed continuously for a period of time longer than a maximum current passing time of the pulsing process, while pressing the steel sheets with welding electrodes.

[008] No entanto, este método é dedicado apenas a chapas de aço estampadas a quente revestidas com revestimento convencional à base de zinco ou à base de alumínio. De fato, nos exemplos, este método foi testado em chapas de aço estampadas a quente de 1500 MPa revestidas com alumínio, chapa de aço estampada a quente de grau 1500 MPa revestida e recozida após galvanização (galvannealed) e chapa de aço estampada a quente de grau 1500 MPa revestida com Al e tratada com revestimento de ZnO. Revestimentos específicos à base de alumínio ou zinco incluindo outros elementos não estão incluídos neste pedido de patente.[008] However, this method is only dedicated to hot-stamped steel sheets coated with conventional zinc-based or aluminum-based coating. In fact, in the examples, this method was tested on 1500 MPa hot stamped steel sheet coated with aluminum, 1500 MPa hot stamped steel sheet coated and annealed after galvannealing (galvannealed) and hot stamped steel sheet of grade 1500 MPa coated with Al and treated with ZnO coating. Specific aluminum or zinc-based coatings including other elements are not included in this patent application.

[009] O pedido de patente EP3085485 revela um método de soldagem a pontos por resistência que solda uma pluralidade de chapas de aço, incluindo uma chapa de aço de alta resistência sobreposta, em que no referido método de soldagem a pontos por resistência, o sistema de condução é a condução de pulsação usando uma fonte de alimentação de soldagem CC de inversor, e na pluralidade de pulsos de corrente formando a condução de pulsação, nos respectivos pulsos de corrente, o tempo de condução, os intervalos dos pulsos de corrente definidos como o tempo ocioso de condução e as correntes de solda aplicadas pelos pulsos de corrente são controlados de forma variável.[009] Patent application EP3085485 discloses a resistance spot welding method that welds a plurality of steel sheets, including an overlapping high-strength steel sheet, wherein in said resistance spot welding method, the system conduction is pulsation conduction using an inverter DC welding power source, and in the plurality of current pulses forming pulsation conduction, in the respective current pulses, the conduction time, the intervals of the current pulses defined as the conduction idle time and the welding currents applied by the current pulses are variably controlled.

[010] No entanto, este método é dedicado a chapas de aço estampadas a quente compreendendo em sua superfície uma solução sólida de compostos intermetálicos e ferro por uma reação de liga entre um revestimento convencional à base de zinco (Zn puro, Zn-Fe, Zn-Ni, Zn-Al, Zn -Mg, Zn-Mg-Al, etc.) ou um revestimento convencional à base de alumínio (Al-Si etc.) e o aço do material de base. Essas superfícies são formadas por uma camada de óxido composta principalmente de zinco ou alumínio. Além disso, às vezes a superfície do revestimento composta principalmente por compostos intermetálicos de ferro e alumínio é formada com uma película composta principalmente de óxido de zinco. Nos exemplos, o método foi testado em chapas de aço estampadas a quente revestidas com uma liga de revestimento de alumínio compreendendo 9% em peso de Si e Fe e uma quantidade muito pequena de ZnO, e em chapas de aço estampadas a quente revestidas e recozidas após galvanização. Normalmente, a camada de óxido nativo desses revestimentos tem uma espessura entre 10 nm e 100 nm. Quando uma fina camada de ZnO é depositada na peça endurecida revestida à base de alumínio antes da austenitização, o ZnO e o revestimento à base de alumínio são ligados. Uma vez que uma camada muito fina de ZnO é depositada no revestimento à base de alumínio, o óxido nativo composto principalmente de alumínio ainda é muito fino após a austenitização, ou seja, 10-100 nm, levando a uma soldagem fácil. Revestimentos específicos à base de alumínio ou zinco contendo outros elementos não estão incluídos neste pedido de patente.[010] However, this method is dedicated to hot-stamped steel sheets comprising on their surface a solid solution of intermetallic compounds and iron by an alloying reaction between a conventional zinc-based coating (pure Zn, Zn-Fe, Zn-Ni, Zn-Al, Zn-Mg, Zn-Mg-Al, etc.) or a conventional aluminum-based coating (Al-Si, etc.) and the base material steel. These surfaces are formed by an oxide layer composed mainly of zinc or aluminum. In addition, sometimes the coating surface composed mainly of iron and aluminum intermetallic compounds is formed with a film mainly composed of zinc oxide. In the examples, the method was tested on hot-stamped steel sheets coated with an aluminum coating alloy comprising 9% by weight of Si and Fe and a very small amount of ZnO, and on hot-stamped steel sheets coated and annealed. after galvanization. Typically, the native oxide layer of these coatings is between 10 nm and 100 nm thick. When a thin layer of ZnO is deposited on the hardened aluminum-based coated part before austenitizing, the ZnO and the aluminum-based coating are bonded. Since a very thin layer of ZnO is deposited on the aluminum-based coating, the native oxide mainly composed of aluminum is still very thin after austenitization, i.e. 10-100 nm, leading to easy welding. Specific aluminum or zinc-based coatings containing other elements are not included in this patent application.

[011] Recentemente, novos revestimentos foram desenvolvidos para chapas de aço moldadas a quente. O pedido de patente WO 2017017521 revela uma peça endurecida fosfatável revestida com um revestimento de liga compreendendo de 0,4% a 20,0% em peso de zinco, de 1,0% a 3,5% em peso de silício, opcionalmente de 1,0% a 4,0% em peso de magnésio, em que a razão Zn/Si está entre 3,2 e 8,0. O pedido de patente WO 2017/017514 revela uma peça endurecida revestida com um revestimento de liga compreendendo de 2,0% a 24,0% em peso de zinco, de 1,1% a 7,0% em peso de silício e, opcionalmente, de 1,1% a 8,0% de magnésio, sendo o restante de alumínio, em que a razão Al/Zn está acima de 2,9 para melhorar a resistência à fragilização por metal líquido (LME). O pedido de patente WO 2017/017513 revela uma chapa de aço de sacrifício revestida com um revestimento compreendendo de 2,0% e 24% em peso de zinco, de 7,1% a 12,0% de silício, opcionalmente de 1,1% a 8,0% em peso de magnésio, sendo o restante alumínio, em que a razão Al/Zn está acima de 2,9 e a peça endurecida de sacrifício revestida obtida após o método de endurecimento por prensa. Esses revestimentos específicos têm uma camada de óxido nativo de espessura micrométrica. Devido à espessura e à dureza da camada de óxido nativo, esses revestimentos são muito difíceis de soldar.[011] Recently, new coatings have been developed for hot-formed steel sheets. Patent application WO 2017017521 discloses a phosphate hardened part coated with an alloy coating comprising from 0.4% to 20.0% by weight zinc, from 1.0% to 3.5% by weight silicon, optionally from 1.0% to 4.0% by weight magnesium, where the Zn/Si ratio is between 3.2 and 8.0. Patent application WO 2017/017514 discloses a hardened part coated with an alloy coating comprising from 2.0% to 24.0% by weight zinc, from 1.1% to 7.0% by weight silicon and, optionally, from 1.1% to 8.0% magnesium, the remainder being aluminum, where the Al/Zn ratio is above 2.9 to improve resistance to liquid metal embrittlement (LME). Patent application WO 2017/017513 discloses a sacrificial steel sheet coated with a coating comprising 2.0% and 24% by weight zinc, 7.1% to 12.0% silicon, optionally 1. 1% to 8.0% by weight magnesium, the remainder being aluminum, in which the Al/Zn ratio is above 2.9 and the coated sacrificial hardened part obtained after the press hardening method. These specific coatings have a micrometer-thick native oxide layer. Due to the thickness and hardness of the native oxide layer, these coatings are very difficult to weld.

[012] No entanto, nenhum método foi desenvolvido para soldar essas peças endurecidas por prensa com revestimento específico.[012] However, no method has been developed to weld these press-hardened parts with specific coating.

DESCRIPTION OF THE INVENTION

[013] Assim, o objetivo da presente invenção é fornecer um método de soldagem para a fabricação de peças endurecidas revestidas com revestimentos específicos à base de alumínio ou zinco recentemente desenvolvidos. Em particular para as linhas de produção, o objetivo é obter uma faixa de soldagem para tais peças endurecidas revestidas específicas sendo igual ou superior a 1kA.[013] Thus, the objective of the present invention is to provide a welding method for the manufacture of hardened parts coated with recently developed specific aluminum or zinc-based coatings. In particular for production lines, the aim is to obtain a welding range for such specific coated hardened parts being equal to or greater than 1kA.

[014] Este objetivo é alcançado fornecendo um conjunto de pelo menos dois substratos metálicos de acordo com a presente invenção. O conjunto também pode compreender quaisquer características de acordo com a presente invenção.[014] This objective is achieved by providing a set of at least two metallic substrates according to the present invention. The assembly may also comprise any features in accordance with the present invention.

[015] Outro objetivo é alcançado ao fornecer um método de soldagem para a fabricação deste conjunto, de acordo com a presente invenção. O método de soldagem também pode compreender quaisquer características de acordo com a presente invenção.[015] Another objective is achieved by providing a welding method for manufacturing this assembly, in accordance with the present invention. The welding method may also comprise any features in accordance with the present invention.

[016] Finalmente, também outro objetivo é alcançado ao fornecer o uso do conjunto, de acordo com a presente invenção.[016] Finally, another objective is also achieved by providing the use of the set, in accordance with the present invention.

[017] Outras características e vantagens da invenção tornar-se-ão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada da invenção.[017] Other features and advantages of the invention will become evident from the following detailed description of the invention.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[018] Para ilustrar a invenção, várias formas de realização e ensaios de exemplos não limitativos serão descritos, particularmente com referência às seguintes Figuras: - A Figura 1 ilustra uma forma de realização de acordo com a presente invenção. - As Figuras 2 a 5 ilustram exemplos de ciclo de soldagem por pontos de acordo com a presente invenção.[018] To illustrate the invention, various embodiments and non-limiting example tests will be described, particularly with reference to the following Figures: - Figure 1 illustrates an embodiment in accordance with the present invention. - Figures 2 to 5 illustrate examples of spot welding cycles according to the present invention.

DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION

[019] A designação peça de aço endurecida por prensa significa uma chapa de aço moldada a quente ou estampada a quente com uma resistência à tração de até 2500 MPa e, mais preferencialmente, de até 2000 MPa. Por exemplo, a resistência à tração é superior ou igual a 500 MPa, vantajosamente superior ou igual a 1200 MPa, de preferência superior ou igual a 1500 MPa.[019] The term press-hardened steel part means a hot-formed or hot-stamped steel sheet with a tensile strength of up to 2500 MPa and, more preferably, up to 2000 MPa. For example, the tensile strength is greater than or equal to 500 MPa, advantageously greater than or equal to 1200 MPa, preferably greater than or equal to 1500 MPa.

[020] A invenção se refere a um conjunto de pelo menos dois substratos metálicos soldados por pontos entre si através de pelo menos uma junta soldada por pontos, o referido conjunto compreendendo: - um primeiro substrato metálico sendo uma peça de aço endurecida revestida com: - um revestimento de liga compreendendo de 0,1% a 11,0% em peso de zinco, de 0,1% a 20% em peso de silício, opcionalmente 0,1% a 20% em peso de magnésio, opcionalmente elementos adicionais escolhidos a partir de Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr ou Bi, sendo o teor em peso de cada elemento adicional inferior a 0,3% em peso e, opcionalmente, elementos residuais dos lingotes de alimentação ou da passagem do substrato de aço no banho fundido incluindo ferro, o restante sendo de alumínio, coberto diretamente por - uma camada de óxido nativo compreendendo ZnO e, opcionalmente, MgO, - a referida junta soldada por pontos compreendendo uma pepita; e a referida junta soldada por pontos sendo tal que no seu topo, pelo menos uma parte da camada de óxido nativo e/ou revestimento de liga não está presente.[020] The invention relates to a set of at least two metallic substrates spot-welded to each other through at least one spot-welded joint, said set comprising: - a first metallic substrate being a hardened steel piece coated with: - an alloy coating comprising from 0.1% to 11.0% by weight zinc, from 0.1% to 20% by weight silicon, optionally 0.1% to 20% by weight magnesium, optionally additional elements chosen from Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr or Bi, the weight content of each additional element being less than 0.3% by weight and, optionally, elements residues from the feed ingots or from the passage of the steel substrate in the molten bath including iron, the remainder being aluminum, covered directly by - a native oxide layer comprising ZnO and, optionally, MgO, - said spot welded joint comprising a nugget; and said spot-welded joint being such that at its top, at least a part of the native oxide layer and/or alloy coating is not present.

[021] Sem querer ser limitado por qualquer teoria, parece que quando o conjunto compreende o revestimento específico acima na peça endurecida compreendendo, entre outros, 0,1% a 11,0% em peso de zinco, a faixa de soldagem é igual ou superior a 1 kA. Na verdade, parece que o ZnO e, opcionalmente, o MgO estão naturalmente presentes na superfície da peça de aço endurecida devido à oxidação do aço endurecido com o ar. Acredita-se que a espessura da camada de óxido nativo compreendendo ZnO e, opcionalmente, MgO é mais importante quando o teor de zinco está fora do escopo da presente invenção, ou seja, acima de 11,0% em peso, levando a uma baixa qualidade de soldagem. De preferência, o revestimento de liga da peça de aço endurecida compreende de 3,0% a 9,5% e, mais preferencialmente, de 6,5% a 9,5% em peso de zinco. Na verdade, sem querer ser limitado por qualquer teoria, acredita- se que quando o revestimento compreende essas quantidades de zinco, o escopo da faixa de soldagem é melhorado ainda mais.[021] Without wishing to be limited by any theory, it appears that when the assembly comprises the above specific coating on the hardened part comprising, among others, 0.1% to 11.0% by weight of zinc, the welding range is equal to or greater than 1 kA. In fact, it appears that ZnO and optionally MgO are naturally present on the surface of the hardened steel part due to oxidation of the hardened steel in air. It is believed that the thickness of the native oxide layer comprising ZnO and optionally MgO is more important when the zinc content is outside the scope of the present invention, i.e. above 11.0% by weight, leading to a low welding quality. Preferably, the alloy coating of the hardened steel part comprises from 3.0% to 9.5% and, more preferably, from 6.5% to 9.5% by weight of zinc. In fact, without wanting to be limited by any theory, it is believed that when the coating comprises these amounts of zinc, the scope of the welding range is further improved.

[022] De preferência, o revestimento de liga da peça de aço endurecida compreende de 0,1% a 12,0%, mais preferencialmente entre 0,1% e 6,0% e, vantajosamente, entre 2,0% e 6,0% em peso de silício.[022] Preferably, the alloy coating of the hardened steel part comprises from 0.1% to 12.0%, more preferably between 0.1% and 6.0% and, advantageously, between 2.0% and 6.0%. .0% by weight silicon.

[023] Vantajosamente, o revestimento de liga da peça de aço endurecida compreende de 0,1% a 10,0%, de preferência de 0,1% a 4,0% em peso de magnésio.[023] Advantageously, the alloy coating of the hardened steel part comprises from 0.1% to 10.0%, preferably from 0.1% to 4.0% by weight of magnesium.

[024] Opcionalmente, o revestimento compreende até 5% em peso de ferro.[024] Optionally, the coating comprises up to 5% by weight of iron.

[025] Em uma forma de realização preferida, o segundo substrato metálico é um substrato de aço ou um substrato de alumínio. De preferência, o segundo substrato de aço é uma peça de aço endurecida, de acordo com a presente invenção.[025] In a preferred embodiment, the second metallic substrate is a steel substrate or an aluminum substrate. Preferably, the second steel substrate is a hardened piece of steel in accordance with the present invention.

[026] Em outra forma de realização preferida, o conjunto compreende uma terceira chapa de substrato metálico sendo um substrato de aço ou um substrato de alumínio. Neste caso, duas ou várias juntas soldadas por pontos estão presentes.[026] In another preferred embodiment, the assembly comprises a third metal substrate sheet being a steel substrate or an aluminum substrate. In this case, two or several spot-welded joints are present.

[027] A invenção também se refere a um método de soldagem para a fabricação do conjunto de acordo com a presente invenção, compreendendo as seguintes etapas: A) o fornecimento de pelo menos dois substratos metálicos, em que um primeiro substrato metálico é uma peça de aço endurecida revestida com: ■ um revestimento de liga compreendendo de 0,1% a 11,0% em peso de zinco, de 0,1% a 20% em peso de silício, opcionalmente 0,1% a 20% em peso de magnésio, opcionalmente elementos adicionais escolhidos a partir de Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr ou Bi, sendo o teor em peso de cada elemento adicional inferior a 0,3% em peso e, opcionalmente, elementos residuais dos lingotes de alimentação ou da passagem da chapa de aço no banho fundido, sendo o restante de alumínio, coberto diretamente por ■ uma camada de óxido nativo compreendendo ZnO e, opcionalmente, MgO, B) a aplicação de um ciclo de soldagem por pontos com uma máquina de solda por pontos, compreendendo eletrodos de soldagem e uma fonte de energia de soldagem por pontos aplicando uma corrente contínua de inversor, através dos pelo menos dois substratos metálicos da etapa A, o referido ciclo de soldagem por pontos compreendendo as seguintes subetapas: i) pelo menos uma pulsação (22, 32, 42, 52) tendo uma corrente de pulsação (Cp) aplicada através dos referidos pelo menos dois substratos metálicos unidos usando eletrodos de soldagem conectados à fonte de energia de soldagem por pontos e diretamente após, ii) uma etapa de soldagem (23, 33, 43, 53) tendo uma corrente de soldagem (Cw) aplicada através dos pelo menos dois substratos metálicos e em que a corrente (Cp) é diferente da corrente (Cw) e em que a duração da pulsação está abaixo da duração da soldagem.[027] The invention also relates to a welding method for manufacturing the assembly according to the present invention, comprising the following steps: A) providing at least two metallic substrates, wherein a first metallic substrate is a piece hardened steel coated with: ■ an alloy coating comprising from 0.1% to 11.0% by weight zinc, from 0.1% to 20% by weight silicon, optionally 0.1% to 20% by weight of magnesium, optionally additional elements chosen from Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr or Bi, the weight content of each additional element being less than 0.3% in weight and, optionally, residual elements from the feed ingots or from the passage of the steel plate in the molten bath, the remainder being aluminum, covered directly by ■ a layer of native oxide comprising ZnO and, optionally, MgO, B) the application of a spot welding cycle with a spot welding machine, comprising welding electrodes and a spot welding power source applying a direct inverter current, through the at least two metallic substrates of step A, said welding cycle by points comprising the following substeps: i) at least one pulsation (22, 32, 42, 52) having a pulsation current (Cp) applied through said at least two metallic substrates joined using welding electrodes connected to the power source of spot welding and directly after, ii) a welding step (23, 33, 43, 53) having a welding current (Cw) applied through the at least two metallic substrates and in which the current (Cp) is different from the current (Cw) and where the pulsation duration is below the welding duration.

[028] Sem querer ser limitado por qualquer teoria, parece que o método de soldagem, de acordo com a presente invenção, realizado em dois substratos metálicos compreendendo pelo menos uma peça de aço endurecida revestida com o revestimento específico compreendendo de 0,1% a 11,0% em peso de zinco, permite um faixa de soldagem igual ou superior a 1kA e uma diminuição de salpicos na superfície do conjunto. Na verdade, acredita-se que a pelo menos uma pulsação quebra a camada de barreira de ZnO e, opcionalmente, de MgO presente na peça de aço endurecida revestida, abrindo um caminho para a corrente de soldagem. No entanto, se o teor de zinco estiver fora do escopo da presente invenção, acredita-se que a camada de barreira de ZnO e, opcionalmente, de MgO é muito espessa para ser quebrada por dita pelo menos uma pulsação.[028] Without wishing to be limited by any theory, it appears that the welding method, according to the present invention, carried out on two metallic substrates comprising at least one hardened steel piece coated with the specific coating comprising from 0.1% to 11.0% by weight of zinc, allows a welding range equal to or greater than 1kA and a reduction in spatter on the surface of the assembly. In fact, it is believed that at least one pulsation breaks the barrier layer of ZnO and, optionally, MgO present on the coated hardened steel part, opening a path for the welding current. However, if the zinc content is outside the scope of the present invention, it is believed that the barrier layer of ZnO and, optionally, MgO is too thick to be broken by said at least one pulse.

[029] Conforme ilustrado na Figura 1, uma máquina de solda por pontos (não ilustrada), compreendendo eletrodos de soldagem (1, 1’) e uma fonte de soldagem por pontos (2), é usada. Neste exemplo, os eletrodos permitem juntar duas peças de aço endurecidas (3, 3’) revestidas com o revestimento de acordo com a invenção (4, 4’, 4’’). Durante a soldagem, uma pepita (5) é formada entre as duas peças de aço endurecidas por difusão. A pepita é uma liga dos revestimentos residuais e das peças de aço. Graças ao ciclo de soldagem por pontos de acordo com a presente invenção, acredita-se que pelo menos uma parte do revestimento é removida na pepita. Além disso, no topo da junta soldada por pontos (6, 6’), acredita-se que pelo menos uma parte da camada de óxido nativo e/ou revestimento de liga não está presente. De fato, parece que a pelo menos uma pulsação quebra a camada de óxido nativo e inicia a soldagem entre as duas peças de aço endurecidas revestidas por fusão e remoção dos revestimentos no topo da junta soldada por pontos e na pepita. Assim, a corrente pode fluir através das duas peças de aço endurecidas permitindo uma melhoria na soldagem. Finalmente, acredita-se que nenhum resfriamento é necessário entre a pelo menos uma pulsação e a etapa de soldagem. De fato, se um resfriamento for realizado entre essas etapas, existe o risco de interromper a formação da pepita entre as duas peças de aço endurecidas porque as peças de aço começam a solidificar. Ao contrário, quando nenhum resfriamento é realizado, parece que as peças de aço permanecem na forma líquida e podem ser facilmente unidas.[029] As illustrated in Figure 1, a spot welding machine (not illustrated), comprising welding electrodes (1, 1') and a spot welding source (2), is used. In this example, the electrodes make it possible to join two hardened steel pieces (3, 3') coated with the coating according to the invention (4, 4', 4''). During welding, a nugget (5) is formed between the two diffusion hardened steel pieces. Nugget is an alloy of waste coatings and steel parts. Thanks to the spot welding cycle according to the present invention, it is believed that at least a part of the coating is removed on the nugget. Furthermore, at the top of the spot welded joint (6, 6'), it is believed that at least a portion of the native oxide layer and/or alloy coating is not present. In fact, it appears that at least one pulse breaks the native oxide layer and initiates welding between the two coated hardened steel pieces by melting and removing the coatings on top of the spot welded joint and the nugget. Thus, current can flow through the two hardened steel pieces allowing for improved welding. Finally, it is believed that no cooling is necessary between at least one pulsation and the welding step. In fact, if a cooling is carried out between these steps, there is a risk of interrupting the formation of the nugget between the two hardened steel pieces because the steel pieces begin to solidify. On the contrary, when no cooling is carried out, it appears that the steel parts remain in liquid form and can be easily joined together.

[030] De preferência, na etapa B.i, a corrente de pulsação (Cp) está entre 0,1 kA e 30 kA, de preferência entre 0,1 kA e 20 kA, mais preferencialmente entre 8,0 kA e 20 kA e, vantajosamente, entre 8,0 kA e 15 kA.[030] Preferably, in step B.i, the pulsation current (Cp) is between 0.1 kA and 30 kA, preferably between 0.1 kA and 20 kA, more preferably between 8.0 kA and 20 kA and, advantageously, between 8.0 kA and 15 kA.

[031] Vantajosamente, na etapa B.i, a duração da pulsação é de 5 ms a 60 ms, de preferência de 4 ms a 30 ms.[031] Advantageously, in step B.i, the duration of the pulsation is from 5 ms to 60 ms, preferably from 4 ms to 30 ms.

[032] De preferência, na etapa B.ii, a corrente de soldagem (Cw) está entre 0,1 kA e 30 kA, de preferência entre 0,1 kA e 20 kA, mais preferencialmente entre 0,1 kA e 10 kA e, vantajosamente, entre 1 kA e 7,5 kA.[032] Preferably, in step B.ii, the welding current (Cw) is between 0.1 kA and 30 kA, preferably between 0.1 kA and 20 kA, more preferably between 0.1 kA and 10 kA and, advantageously, between 1 kA and 7.5 kA.

[033] Vantajosamente, na etapa B.ii, a duração da soldagem é de 150 ms a 500 ms e, mais preferencialmente, de 250 ms a 400 ms.[033] Advantageously, in step B.ii, the welding duration is from 150 ms to 500 ms and, more preferably, from 250 ms to 400 ms.

[034] Em uma forma de realização preferida, a corrente (Cp) está abaixo da corrente (Cw).[034] In a preferred embodiment, the current (Cp) is below the current (Cw).

[035] Em outra forma de realização preferida, a corrente (Cp) está acima da corrente (Cw). Na verdade, sem querer se limitar a qualquer teoria, os inventores verificaram que quando a (Cp) está acima da (Cw), a faixa de soldagem é melhorada ainda mais.[035] In another preferred embodiment, the current (Cp) is above the current (Cw). In fact, without wanting to limit themselves to any theory, the inventors found that when (Cp) is above (Cw), the welding range is improved even further.

[036] De preferência, a força de soldagem está entre 50 daN e 550 daN.[036] Preferably, the welding force is between 50 daN and 550 daN.

[037] Em uma forma de realização preferida, a força de soldagem durante o ciclo de soldagem por pontos está entre 350 daN e 550 daN.[037] In a preferred embodiment, the welding force during the spot welding cycle is between 350 daN and 550 daN.

[038] Em outra forma de realização preferida, a força de soldagem durante o ciclo de soldagem por pontos está entre 50 daN e 350 daN. Neste caso, parece que há uma melhor localização da corrente nos centros dos eletrodos permitindo uma melhor soldabilidade.[038] In another preferred embodiment, the welding force during the spot welding cycle is between 50 daN and 350 daN. In this case, it appears that there is a better localization of the current in the centers of the electrodes, allowing for better weldability.

[039] De preferência, a frequência de soldagem está entre 500 Hz e 5000 Hz, mais preferencialmente 500 Hz e 3000 Hz e, por exemplo, entre 800 Hz e 1200 Hz.[039] Preferably, the welding frequency is between 500 Hz and 5000 Hz, more preferably 500 Hz and 3000 Hz and, for example, between 800 Hz and 1200 Hz.

[040] De preferência, a etapa de soldagem (23, 33, 43, 53) na etapa B.ii compreende uma pluralidade de pulsos, a pelo menos uma pulsação (22, 32, 42, 52) na etapa B.i sendo seguida diretamente pelo primeiro pulso da etapa de soldagem. Neste caso, não há resfriamento entre a pulsação e o primeiro pulso. O primeiro pulso é seguido por um ou mais pulso(s), um período de pausa estando presente entre cada pulso subsequente. De preferência, o período de pausa é de 20 ms a 80 ms e, de preferência, de 30 ms a 60 ms.[040] Preferably, the welding step (23, 33, 43, 53) in step B.ii comprises a plurality of pulses, the at least one pulsation (22, 32, 42, 52) in step B.i being followed directly by the first pulse of the welding stage. In this case, there is no cooling between the pulsation and the first pulse. The first pulse is followed by one or more pulse(s), a pause period being present between each subsequent pulse. Preferably, the pause period is 20 ms to 80 ms, and preferably 30 ms to 60 ms.

[041] O ciclo de soldagem por pontos, de acordo com a presente invenção, pode ter uma forma diferente. A Figura 2 ilustra uma forma de realização preferida em que o ciclo de soldagem por pontos (21) tem uma forma retangular compreendendo um pico de pulsação retangular (22) e um pico de soldagem retangular (23). A Figura 3 ilustra outra forma de realização preferida em que o ciclo de soldagem por pontos (31) tem uma forma parabólica compreendendo um pico de pulsação parabólico (32) e um pico de soldagem parabólico (33). A Figura 4 ilustra outra forma de realização preferida em que o ciclo de soldagem por pontos (41) tem uma forma triangular que compreende um pico de pulsação triangular (42) e um pico de soldagem triangular (43). De acordo com outras formas de realização, o ciclo de soldagem por pontos tem uma forma parabólica e uma retangular compreendendo um pico de pulsação parabólico e um pico de soldagem retangular ou, uma forma triangular e uma retangular compreendendo um pico de pulsação triangular e um pico de soldagem retangular.[041] The spot welding cycle, according to the present invention, can have a different form. Figure 2 illustrates a preferred embodiment in which the spot welding cycle (21) has a rectangular shape comprising a rectangular pulsation peak (22) and a rectangular welding peak (23). Figure 3 illustrates another preferred embodiment in which the spot welding cycle (31) has a parabolic shape comprising a parabolic pulsation peak (32) and a parabolic welding peak (33). Figure 4 illustrates another preferred embodiment in which the spot welding cycle (41) has a triangular shape comprising a triangular pulsation peak (42) and a triangular welding peak (43). According to other embodiments, the spot welding cycle has a parabolic and a rectangular shape comprising a parabolic pulsation peak and a rectangular welding peak or, a triangular and a rectangular shape comprising a triangular pulsation peak and a rectangular welding.

[042] A Figura 5 ilustra uma forma de realização preferida em que o ciclo de soldagem por pontos compreende uma pulsação na etapa B.i sendo seguida diretamente por um primeiro pulso da etapa de soldagem. Neste exemplo, o ciclo de soldagem por pontos (51) tem uma forma retangular que compreende um pico de pulsação retangular (52) e três picos de soldagem retangulares (53, 53’, 53’’).[042] Figure 5 illustrates a preferred embodiment in which the spot welding cycle comprises a pulse in step B.i being directly followed by a first pulse in the welding step. In this example, the spot welding cycle (51) has a rectangular shape comprising a rectangular pulsation peak (52) and three rectangular welding peaks (53, 53', 53'').

[043] Finalmente, a invenção refere-se ao uso do conjunto de acordo com a presente invenção para a fabricação de veículos automotivos.[043] Finally, the invention relates to the use of the assembly according to the present invention for the manufacture of automotive vehicles.

[044] A invenção será agora explicada em ensaios realizados apenas para informação. Eles não são limitantes.[044] The invention will now be explained in tests carried out for information only. They are not limiting.

EXAMPLE 1: WELDING TEST

[045] O ensaio 1 sendo a chapa de aço Usibor® 1500 que foi revestida por imersão a quente com um revestimento convencional compreendendo 9% em peso de silício, 3% em peso de ferro, sendo o restante alumínio.[045] Test 1 being Usibor® 1500 steel sheet which was hot dip coated with a conventional coating comprising 9% by weight silicon, 3% by weight iron, the remainder being aluminum.

[046] Os ensaios 2 a 10 sendo chapas de aço Usibor® 1500 que foram revestidas por imersão a quente com um revestimento compreendendo 3% em peso de silício, 2% em peso de magnésio, zinco, sendo o restante alumínio. Dependendo do ensaio, a porcentagem de zinco variou de 5% a 12% em peso.[046] Tests 2 to 10 being Usibor® 1500 steel sheets that were hot dip coated with a coating comprising 3% by weight silicon, 2% by weight magnesium, zinc, the remainder being aluminum. Depending on the assay, the percentage of zinc varied from 5% to 12% by weight.

[047] As chapas de aço foram então endurecidas por prensa a uma temperatura de austenitização de 900 °C por 5 minutos.[047] The steel sheets were then press hardened at an austenitizing temperature of 900 °C for 5 minutes.

[048] Em seguida, para cada ensaio, dois aços endurecidos por prensa idênticos foram soldados juntos.[048] Then, for each test, two identical press-hardened steels were welded together.

[049] A faixa de soldagem foi determinada de acordo com a norma SEP1220-2. O teste de soldagem começou com 3 kA e aumentou 0,2 kA a cada duas soldas por pontos. Quando dois salpicos consecutivos ocorreram no mesmo nível de corrente, o limite de salpicos foi encontrado. Quando o limite de salpicos foi atingido, a corrente de soldagem diminuiu com a etapa de 0,1 kA para ter três amostras soldadas consecutivas no mesmo nível de corrente sem expulsão. Este nível de corrente é definido como o limite superior de soldagem da faixa de corrente: (Imax).[049] The welding range was determined in accordance with the SEP1220-2 standard. The welding test started at 3 kA and increased by 0.2 kA with every two spot welds. When two consecutive splashes occurred at the same current level, the splash limit was found. When the splash limit was reached, the welding current decreased with 0.1 kA step to have three consecutive welded samples at the same current level without expulsion. This current level is defined as the upper limit of the welding current range: (Imax).

[050] Depois disso, o limite inferior (Imin) foi encontrado. A pesquisa de (Imin) foi feita usando o critério de 4Vt, onde t é a espessura da chapa. Este critério define o valor do diâmetro mínimo aceitável que garantiu a qualidade e resistência da solda. Para confirmação, cinco amostras consecutivas soldadas foram obtidas com diâmetro de soldagem superior ao diâmetro mínimo de soldagem.[050] After that, the lower limit (Imin) was found. The search for (Imin) was carried out using the 4Vt criterion, where t is the thickness of the sheet. This criterion defines the value of the minimum acceptable diameter that guarantees the quality and resistance of the weld. For confirmation, five consecutive welded samples were obtained with a welding diameter greater than the minimum welding diameter.

[051] Para os ensaios 1, 3, 5, 8 e 10, o ciclo de soldagem compreende apenas uma etapa de soldagem tendo uma corrente de soldagem (Cw) definida por (Imin) e (Imax) de acordo com a norma SEP1220-2. Para os ensaios 2, 4, 6, 7 e 9, o ciclo de soldagem compreende uma pulsação tendo uma corrente de pulsação (Cp) e uma etapa de soldagem tendo uma corrente de soldagem (Cw) definida por (Imin) e (Imax), de acordo com a norma SEP1220- 2.[051] For tests 1, 3, 5, 8 and 10, the welding cycle comprises only one welding step having a welding current (Cw) defined by (Imin) and (Imax) in accordance with the SEP1220- standard. two. For tests 2, 4, 6, 7 and 9, the welding cycle comprises a pulsation having a pulsation current (Cp) and a welding step having a welding current (Cw) defined by (Imin) and (Imax) , in accordance with standard SEP1220-2.

[052] A frequência foi de 1000Hz. O (Imin), (Imax) e a faixa de corrente de soldagem obtidos estão na Tabela 1 a seguir. *: de acordo com a presente invenção[052] The frequency was 1000Hz. The (Imin), (Imax) and welding current range obtained are in Table 1 below. *: according to the present invention

[053] Os ensaios 3, 5, 8 e 10 não foram soldáveis, ou seja, os critérios de (Imin) e (Imax) definidos na norma SEP1220-2 não foram alcançados. Os ensaios de acordo com a presente invenção têm uma faixa de soldagem igual ou superior a 1kA.[053] Tests 3, 5, 8 and 10 were not weldable, that is, the (Imin) and (Imax) criteria defined in the SEP1220-2 standard were not achieved. The tests according to the present invention have a welding range equal to or greater than 1kA.

Claims

1. SET OF AT LEAST TWO METALLIC SUBSTRATES (3, 3') spot-welded to each other through at least one spot-welded joint, characterized by comprising: - a first metallic substrate (3) being a hardened steel piece coated with : - an alloy coating (4) comprising from 0.1% to 11.0% by weight zinc, from 0.1% to 20% by weight silicon, optionally 0.1% to 20% by weight magnesium , optionally additional elements chosen from Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr or Bi, the weight content of each additional element being less than 0.3% by weight and , optionally, residual elements from the feed ingots or from the passage of the steel substrate in the molten bath including iron, the remainder being aluminum, covered directly by - a native oxide layer comprising ZnO and, optionally, MgO, - the joint welded by points comprising a nugget (5); and the spot-welded joint being such that at its top (6), at least a part of the native oxide layer and/or alloy coating is absent.

2. ASSEMBLY according to claim 1, characterized in that the alloy coating of the hardened steel part comprises from 3.0% to 9.5% by weight of zinc.

3. ASSEMBLY according to claim 2, characterized in that the alloy coating of the hardened steel part comprises from 6.5% to 9.5% by weight of zinc.

4. ASSEMBLY according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the alloy coating of the hardened steel part comprises from 0.1% to 12.0% by weight of silicon.

5. ASSEMBLY according to claim 4, characterized in that the alloy coating of the hardened steel part comprises from 0.1% to 6.0% by weight of silicon.

6. ASSEMBLY according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the alloy coating of the hardened steel part comprises from 0.1% to 10.0% by weight of magnesium.

7. ASSEMBLY according to claim 6, characterized in that the alloy coating of the hardened steel part comprises from 0.1% to 4.0% by weight of magnesium.

8. ASSEMBLY according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a second metallic substrate (3') is a steel substrate or an aluminum substrate.

9. ASSEMBLY, according to claim 8, characterized in that the second metallic steel substrate (3') is a hardened steel part as defined in any one of claims 1 to 7.

10. ASSEMBLY, according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises a third metal substrate sheet being a steel substrate or an aluminum substrate.

11. WELDING METHOD for manufacturing an assembly as defined in any one of claims 1 to 10, characterized in that it comprises the following steps: A) providing at least two metallic substrates (3, 3'), wherein a first metal substrate (3) is a hardened steel part coated with: ■ an alloy coating (4) comprising from 0.1% to 11.0% by weight zinc, from 0.1% to 20% by weight silicon , optionally 0.1% to 20% by weight magnesium, optionally additional elements chosen from Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr or Bi, the weight content being of each additional element less than 0.3% by weight and, optionally, residual elements from the feed ingots or from passing the steel plate into the molten bath, the remainder being aluminum, covered directly by ■ a native oxide layer comprising ZnO and, optionally, MgO, B) applying a spot welding cycle (21, 31, 41, 51) with a spot welding machine, comprising welding electrodes (1, 1') and a power source of spot welding (2) applying a direct inverter current, through the at least two metallic substrates of step A, the spot welding cycle (21, 31, 41, 51) comprising the following substeps: 1. - at least one pulsation (22, 32, 42, 52) having a pulsation current (Cp) applied through the at least two metal substrates joined using welding electrodes connected to the spot welding power source and directly after, 11. - a step of welding (23, 33, 43, 53) having a welding current (Cw) applied across the at least two metallic substrates; and where the pulsation current (Cp) is different from the welding current (Cw) and where the pulsation duration is below the welding duration.

12. WELDING METHOD, according to claim 11, characterized in that, in step B i, the pulsation current (Cp) is between 0.1 kA and 30 kA.

13. WELDING METHOD, according to any one of claims 11 to 12, characterized in that, in step B i, the duration of the pulsation is from 5 ms to 60 ms.

14. WELDING METHOD, according to any one of claims 11 to 13, characterized in that, in step B ii, the welding current (Cw) is between 0.1 kA and 30 kA.

15. WELDING METHOD, according to any one of claims 11 to 14, characterized in that, in step B ii, the welding duration is from 150 ms to 500 ms.

16. WELDING METHOD, according to any one of claims 11 to 15, characterized in that the welding force is between 50 daN and 550 daN.

17. WELDING METHOD, according to claim 16, characterized in that the welding force during the spot welding cycle is between 350 daN and 550 daN.

18. WELDING METHOD, according to claim 16, characterized in that the welding force during the spot welding cycle is between 50 daN and 350 daN.

19. WELDING METHOD, according to any one of claims 11 to 18, characterized in that the pulsation current (Cp) is below or above the welding current (Cw).

20. WELDING METHOD, according to any one of claims 11 to 19, characterized in that the welding frequency is between 500 Hz and 5000 Hz.

21. WELDING METHOD, according to any one of claims 11 to 20, characterized in that the welding step (23, 33, 43, 53) in step B ii comprises a plurality of pulses, at least one pulsation (22, 32 , 42, 52) in step B i being directly followed by a first pulse from the welding step.

22. WELDING METHOD according to any one of claims 11 to 21, characterized in that the shape of the spot welding cycle (21, 31, 41, 51) is selected from: • a rectangular shape comprising a rectangular pulsation peak (22) and a rectangular welding peak (23), • a parabolic shape comprising a parabolic pulsation peak (32) and a parabolic welding peak (33), • a triangular shape comprising a triangular pulsation peak (42 ) and a triangular welding peak (43), • a parabolic and a rectangular shape comprising a parabolic pulsation peak (32) and a rectangular welding peak (23); and • a triangular and a rectangular shape comprising a triangular pulsation peak (42) and a rectangular welding peak (23).

23. USE OF AN ASSEMBLY, as defined in any one of claims 1 to 10, or obtainable according to the method as defined in any one of claims 11 to 22, characterized in that it is for the manufacture of automotive vehicles.