ES2199885T3 - Procedimiento para la fabricacion de un elemento estructural de acero de alta resistencia. - Google Patents
Procedimiento para la fabricacion de un elemento estructural de acero de alta resistencia.Info
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de un elemento estructural de acero de alta resistencia, que presenta una configuración en sección transversal uniforme específica, que comprende las etapas de disponer una pieza en bruto de un material de acero de alta resistencia plano laminado que presenta una resistencia a la tracción de por lo menos aproximadamente 814 MPa (118000 psi) y un límite de elasticidad de por lo menos aproximadamente 621 MPa (90000 psi), reduciendo después el espesor de la pieza en bruto plana laminada de manera que el material de acero es endurecido y después conformar en frío la pieza en bruto plana laminada endurecida para dar un elemento estructural que presenta una configuración en sección transversal uniforme substancialmente a lo largo de toda su longitud, incluyendo la configuración en sección transversal por lo menos una pestaña que presenta un espesor menor que una dimensión del perímetro exterior global de la configuración en sección transversal y la pestaña proporciona una mayor capacidad de soporte de cargas al elemento estructural, de manera que las propiedades mecánicas de resistencia a la tracción y límite de elasticidad del elemento estructural son substancialmente las mismas o mayores que la pieza en bruto sin la necesidad de etapas adicionales de procesamiento para mejorar la tenacidad.
Description
Procedimiento para la fabricación de un elemento
estructural de acero de alta resistencia.
La presente solicitud de Patente de Invención
consiste, conforme indica su enunciado, en un "Procedimiento para
la fabricación de un elemento Estructural de acero de alta
resistencia", cuyas nuevas características de construcción,
conformación y diseño cumplen la misión para la cual ha sido
específicamente proyectado, con una seguridad y eficacia máximas y
proporcionando numerosas ventajas tal como se detallará en la
presente memoria.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la fabricación de elementos estructurales de
acero de alta resistencia, y más concretamente, se refiere a un
procedimiento en el cual una pieza en bruto plana laminada de acero
de alta resistencia se conforma en fío para producir un elemento
estructural que presenta una sección transversal deseada tal que la
resistencia del elemento permanece substancialmente igual o mayor
que la de la pieza en bruto.
Hasta ahora se han utilizado una pluralidad de
procedimientos para fabricar elementos de acero y elementos
estructurales. Estos procedimientos a menudo parten de barras de un
material de alta resistencia y emplean técnicas de conformación en
frío, tales como laminado, recalcado, recalcado parcial y
extrusión, las cuales son bien conocidas en la técnica. En el
recalcado, el área en sección transversal de parte o de toda una
barra de metal aumenta. El recalcado parcial es una forma
particular de recalcado en el que el material de partida son piezas
de alambre, varillas o barras. Las cabezas de los tornillos se
fabrican a menudo utilizando técnicas de recalcado. En la
extrusión, la barra de metal es obligada a pasar a través del
orificio de una matriz con un contorno en sección transversal
adecuado para producir un tramo de metal que presenta una sección
transversal uniforme. La extrusión es particularmente aplicable
para la formación de elementos estructurales alargados que
presentan una sección transversal uniforme a lo largo de
substancialmente todo el elemento. El laminado incluye la formación
de un elemento acabado haciendo pasar repetidamente unos rodillos
por toda la longitud de la barra hasta que ha tomado la forma
deseada.
Uno de los citados procedimientos para la
fabricación de elementos estructurales de acero de alta resistencia
es bien conocido y comienza con el recocido, o de otra manera el
ablandamiento, de la barra de acero. La barra de acero recocida se
conforma después en frío, en un proceso que incluye una de las
técnicas de conformación descritas anteriormente, en una sección
transversal geométrica deseada. El elemento estructural que se ha
formado es tratado térmicamente después, es decir, es
austenitizado, endurecido mediante temple, para obtener las
propiedades mecánicas de alta resistencia deseadas. El material de
acero del elemento resultante presenta típicamente una
microestructura de martensita templada. Las propiedades mecánicas
producidas a partir de dichos tratamientos térmicos son con
frecuencia irregulares y pueden variar mucho de un elemento a otro.
Además, las etapas de recocido y de tratamiento térmico se suman de
manera significativa al coste del proceso global para la
fabricación de elementos estructurales de acero de alta
resistencia, debido en gran parte al consumo de energía asociado al
calentamiento del elemento y al trabajo
y procesamiento requeridos.
y procesamiento requeridos.
En otro procedimiento para la fabricación de
dichos elementos estructurales de acero de alta resistencia, el
acero es inicialmente austenitizado, endurecido por temple y
después templado hasta el punto en el que las propiedades mecánicas
de la barra post-tratada térmicamente son tales que
puede ser conformado en frío posteriormente, en un proceso que
incluye una de las técnicas de conformación descritas
anteriormente, para obtener una sección transversal geométrica
deseada. El material de acero del elemento acabado a partir de este
procedimiento también presenta una microestructura de martensita
templada. Aunque este procedimiento aparentemente presenta ventajas
sobre el procedimiento descrito anteriormente en el que, según se
dice, se obtienen menores tolerancias de resistencia de un elemento
a otro, este procedimiento emplea todavía un proceso de
tratamiento térmico costoso.
La conformación en frío de un material de alta
resistencia es conocida. En la patente americana n° 3.904.445,
concedida al presente titular, se describe un procedimiento para
conformar en frío un tramo de una barra de partida de acero de alta
resistencia en un tornillo en U. Sin embargo la conformación en
frío de una curva en un tramo de una barra es menos severo que
otras técnicas de conformación en frío, tales como el recalcado y
la extrusión. Hasta la invención de la patente '445, se pensaba
que la conformación en frío de un material de partida de alta
resistencia en una pieza o elemento estructural mediante técnicas
de recalcado o extrusión sería probable que produjera formación de
grietas o incluso fracturas en el producto acabado o al menos sería
probable que requiriese la conformación gradual del elemento
mediante etapas de conformación en frío en serie con una etapa de
recocido o de liberación de tensiones realizada entre operaciones
de conformación en frío sucesivas. Es probable que tales grietas o
fracturas destruyan el elemento. Además, la utilización de dichas
etapas de conformación en frío y de recocido añadiría más tiempo y
coste a la fabricación de los citados elementos estructurales de
acero de alta resistencia.
En la patente americana n° 5.496.425 se describe
un procedimiento más nuevo de conformación en frío de elementos
estructurales de acero de alta resistencia y la cual corresponde a
la solicitud de patente internacional n° WO96/02676. En la práctica
de la invención descrita en la patente '425 se conforma en frío un
material de acero de alta resistencia que presenta una composición
química específica para formar un elemento estructural por
laminado, recalcado, forjado o extrusión. Aunque dicho proceso
evita muchos de los inconvenientes y desventajas descritos
anteriormente y asociados a la conformación en caliente de
elementos estructurales, éste requiere la aplicación de importantes
fuerzas y presiones asociadas al proceso de extrusión. En
particular, forzar al material de acero de alta resistencia a un
proceso de estirado en frío a través de una matriz cónica o similar
para formar un elemento estructural requiere ejercer una cantidad
importante de presión o energía sobre el material de acero, la
matriz y la maquinaria asociada. Como tales, los procesos de
forjado y extrusión para la conformación en frío de elementos
estructurales requieren una cantidad importante de energía y pueden
ocasionar daños al equipo de forjado o extrusión así como una
frecuente sustitución de las matrices o componentes asociados.
Una matriz apropiada para el proceso de estirado
en frío o forjado resulta muy costosa y por consiguiente es un
elemento importante y potencialmente caro de reparar y sustituir.
Por esta razón, la oportunidad de evitar el estirado en frío o la
extrusión ofrece ventajas importantes en la producción comercial de
elementos estructurales de acero de alta resistencia.
Adicionalmente, la capacidad para realizar un tratamiento térmico a
los elementos estructurales para aumentar o mejorar las propiedades
mecánicas es limitada. Por ello, la necesidad de tal tratamiento
térmico debería evitarse, si es que es posible, aunque proporcione
elementos estructurales de acero de alta resistencia con los
niveles de resistencia apropiados.
Ha faltado hasta ahora un procedimiento para la
fabricación de un elemento de acero de alta resistencia con una
microestructura de ferrita-perlita y que presente
las propiedades de alta resistencia deseadas, cuyo procedimiento
permita la extrusión o el forjado e incluya una etapa de
conformación en frío en la que la pieza en bruto sea un material
plano laminado y se conforme en frío en un elemento estructural
deseado, con la resistencia mecánica del elemento permaneciendo
substancialmente igual o de mayor resistencia que la que tenía
originalmente por el material de partida laminado plano sin la
necesidad de tratamiento térmico.
El término "pieza en bruto" tal como se
utiliza aquí tiene su significado habitual, es decir, una pieza de
metal que se va a conformar para convertirse en un elemento acabado
de una sección transversal geométrica adecuada. La presente
invención está particularmente dirigida a piezas en bruto planas
laminadas en las que la pieza en bruto deriva de una bobina de
material laminar de alta resistencia, una lámina, una placa o
generalmente un material de partida substancialmente plano. Una
pieza en bruto laminada plana se diferencia de un elemento
estructural en que en el elemento estructural presenta por lo menos
una pestaña incluida en su configuración de sección transversal. La
pestaña presenta un espesor menor que la dimensión exterior global
de la configuración en sección transversal del elemento estructural
y proporciona una mayor capacidad de soporte de cargas al elemento
estructural.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la fabricación de elementos estructurales de
acero de alta resistencia a partir de piezas en bruto planas
laminadas de un material de acero de alta resistencia, tal como se
reivindica en la reivindicación 1. En una realización, la pieza en
bruto plana laminada presenta una microestructura de ferrita-
perlita y una resistencia a la tracción de por lo menos
aproximadamente 827 MPa (120000 psi) y un límite de elasticidad de
por lo menos aproximadamente 621 MPa (90000 psi) con la siguiente
composición en tanto por ciento en peso: carbono- aproximadamente
de un 0,30 a un 0,65%, manganeso- aproximadamente de un 0,30 a un
2,5%, por lo menos un aditivo de microaleación del grupo que
consiste en aluminio, niobio, titanio y vanadio y sus mezclas, en
una cantidad de hasta aproximadamente un 0,35%, y el resto
hierro.
En uno de sus aspectos, la presente invención
presenta un procedimiento para la fabricación de elementos
estructurales de acero de alta resistencia a partir de dichas
piezas en bruto planas laminadas mediante la conformación en frío
de la pieza en bruto plana laminada por laminación para
proporcionar un elemento que presente la sección transversal
geométrica deseada con una microestructura de
ferrita-perlita, en la que las propiedades
mecánicas de resistencia a la tracción y límite de elasticidad del
elemento sean substancialmente las mismas o mayores que la de la
pieza en bruto plana laminada. Los elementos estructurales acabados
pueden tener una variedad de configuraciones y aplicaciones. Puede
utilizarse, por ejemplo, un par de elementos estructurales en forma
de C como carriles laterales de un chasis de camión o similar.
La presente invención dispone también un
procedimiento para la fabricación de elementos estructurales de
acero de alta resistencia que incluye la conformación en frío de
una pieza en bruto plana laminada de acero de alta resistencia de
manera que las propiedades mecánicas de resistencia a la tracción y
límite de elasticidad sean substancialmente las mismas o mayores
que las de la pieza en bruto plana laminada y en la que el
elemento, con las propiedades mecánicas deseadas de resistencia a
la tracción y límite de elasticidad, se fabrique sin la necesidad
de etapas de proceso adicionales para mejorar la tenacidad.
Dependiendo por lo menos en parte de su sección transversal
geométrica, algunos elementos pueden necesitar liberar las
tensiones dentro de un margen de temperaturas de entre
aproximadamente 232°C (450°F) y aproximadamente 649°C (1200°F) con
el fin de aumentar, disminuir, o de otra manera modificar las
propiedades mecánicas del elemento de acero (por ejemplo
resistencia a la tracción, límite de elasticidad, porcentaje de
elongación, dureza, porcentaje de la reducción del área, etc.).
En una realización de la presente invención, la
pieza en bruto plana laminada está en forma de bobina de material
de acero de alta resistencia cuyo espesor se ha reducido por
laminado o extrusión. Esta bobina es ranurada o cortada
inicialmente para proporcionar secciones de bobina de una anchura
especificada. Posteriormente, la pieza en bruto plana laminada se
corta a la longitud deseada. La pieza en bruto plana laminada es
conformada en frío después por laminado u otras técnicas apropiadas
a una temperatura de entre temperatura ambiente y hasta menos de
aproximadamente 150°C (300°F). Más preferiblemente, el elemento
estructural no es tratado térmicamente tras la etapa de
conformación en frío para evitar el tiempo y el coste asociados a
dicha etapa así como los otros inconvenientes descritos
anteriormente de técnicas de tratamiento térmico. Puede resultar
ventajoso el granallado del elemento estructural para aumentar la
resistencia a la fatiga y la formación de orificios según convenga
para el elemento estructural.
Los objetivos y las características de la
invención resultarán más fácilmente evidentes a partir de la
siguiente descripción detallada tomada en conjunto con los dibujos
que se acompañan, en los cuales:
La figura n° 1 es una representación esquemática
de una etapa de reducción de espesor de una bobina de material de
acero de alta resistencia para utilizarlo como material de partida
en la fabricación de elementos estructurales de acuerdo con una
realización de la presente invención;
La figura n° 2 es una vista en perspectiva de una
sección de bobina cortada a lo ancho deseada de la bobina de la
figura n° 1;
La figura n° 3 es una vista en perspectiva del
material de acero de alta resistencia utilizado para producir un
elemento plano laminado;
La figura n° 4 es una vista en perspectiva de la
sección de bobina resultante de la etapa de reducción de espesor de
la figura n° 1;
La figura n° 5 es una representación esquemática
de una pieza en bruto plana laminada cortada a la longitud deseada
de la sección de la bobina; y
Las figuras n° 6 y 6A son vistas en perspectiva
de elementos estructurales representativos producidos a partir de
la conformación en frío de la pieza en bruto plana laminada.
El procedimiento de la presente invención resulta
útil para producir una amplia variedad de elementos estructurales
acabados de acero de alta resistencia a partir de piezas de bruto
planas laminadas. En particular, elementos estructurales de acero
de alta resistencia alargados que presentan una configuración en
sección transversal uniforme substancialmente por toda su longitud.
Se describen, por ejemplo, elementos estructurales con forma en O,
L, C, Z, I, T, W, U V y otros elementos que son susceptibles de ser
conformados a través de un proceso de conformación en frío.
Elementos estructurales que presentan una configuración en sección
transversal en forma de C que se fabricaron de acuerdo con la
presente invención resultan particularmente apropiados para
utilizarlos como raíles laterales o similares para chasis de
camiones.
Una pieza en bruto plana laminada se distingue
aquí de un elemento estructural en que un elemento estructural es
alargado con una configuración en sección transversal uniforme que
incluye por lo menos pestafia. La pestafia es un elemento que
presenta un espesor menor que una dimensión exterior global de la
configuración en sección transversal (es decir, la anchura, la
altura, o el diámetro exterior del elemento estructural). La
pestaña distingue al elemento estructural de una pieza en bruto
plana laminada en que la pestaña proporciona una mayor capacidad de
soporte de cargas al elemento. En otras palabras, el elemento
estructural tiene más capacidad de soporte de cargas con la pestaña
que un elemento sin la pestaña que tenga la misma composición y
propiedades del material que el elemento estructural. La carga
puede ser axial como en una carga longitudinal, lateral como en una
carga lateral o cualquier otro tipo de carga aplicada al elemento
estructural. La pestaña está formada solidaria de manera continua o
bien discontinua respecto al resto del elemento estructural.
Ejemplos de pestañas discontinuas son la parte superior e inferior
de una viga de forma en I respecto a la parte central de la viga en
I, o bien la pata de un montante de forma en L respecto a la otra
pata del montante. Un ejemplo de pestaña continua es cualquier
cordón o parte de la configuración de la sección transversal de un
elemento estructural en forma de O. Ejemplos de elementos
estructurales que presenten por lo menos una pestafia son elementos
estructurales en forma de O, L, C, Z, I, T, U, V y W.
En una realización, el procedimiento de la
presente invención para la fabricación de un elemento estructural
de acero de alta resistencia incluye la disposición de una pieza en
bruto plana laminada de un material de acero de alta resistencia
que presenta una microestructura de perlita fina en una matriz
ferrítica, una resistencia a la tracción de por lo menos
aproximadamente 827 MPa (120000 psi) y preferiblemente por lo menos
aproximadamente 1034 MPa (150000) y un límite de elasticidad de por
lo menos aproximadamente 621 MPa (90000 psi) y preferiblemente por
lo menos aproximadamente 896 MPa (130000 psi). Los constituyentes
perlíticos generalmente se consideran que son "finos" cuando
sus láminas no son resolubles en un aumento óptico de
aproximadamente 1000 X. En una forma, el material de acero de alta
resistencia utilizado como pieza en bruto plana laminada
previamente se ha reducido en caliente y se ha laminado en frío
para proporcionar las propiedades mecánicas de resistencia a
tracción y límite de elasticidad indicadas anteriormente.
El material de acero de alta resistencia
utilizado para fabricar la pieza plana laminada presenta la
siguiente composición, en tanto por ciento en peso:
carbono: aproximadamente 0,30 a aproximadamente
0,65%
manganeso: aproximadamente 0,30 a aproximadamente
2,5%
por lo menos un elemento de microaleación del
grupo que consiste en aluminio, niobio, titanio y vanadio, y sus
mezclas, en una cantidad de hasta aproximadamente un
0,35%
hierro: el resto.
En una forma más preferida, el material de acero
de alta resistencia presenta la siguiente composición, en tanto por
ciento en peso:
carbono: aproximadamente 0,40 a aproximadamente
0,55%
manganeso: aproximadamente 0,30 a aproximadamente
2,5%
por lo menos un elemento de microaleación del
grupo que consiste en aluminio, niobio, titanio y vanadio, y sus
mezclas, en una cantidad de hasta aproximadamente un
0,20%
hierro: el resto.
En una forma todavía más preferida, el material
de acero de alta resistencia presenta la siguiente composición, en
tanto por ciento en peso:
carbono: aproximadamente 0,50 a aproximadamente
0,55%
manganeso: aproximadamente 1,20 a aproximadamente
1,65%
por lo menos un elemento de microaleación del
grupo que consiste en aluminio, niobio, titanio y vanadio, y sus
mezclas, en una cantidad de entre aproximadamente un 0,03% a
aproximadamente un
0,20%
hierro: el resto.
Aunque el aluminio, el niobio, el titanio y el
vanadio pueden ser conocidos como afinadores de grano, en la
presente invención estos componentes no se utilizan para producir
un acero con granos finos como en aplicaciones típicas de
refinamiento de grano. Estos elementos se utilizan en la presente
invención como componentes de microaleación para aumentar y/o
mantener los niveles de resistencia del elemento estructural
resultante conformado en frío.
La pieza en fruto plana laminada, que presenta
una composición y unas propiedades mecánicas de resistencia a la
tracción y límite de elasticidad tal como se ha indicado
anteriormente se conforma en frío utilizando técnicas tales como el
laminado o similar a una temperatura entre temperatura ambiente o
temperatura normal hasta menos de aproximadamente 150°C (300°F), y
preferiblemente aproximadamente a temperatura ambiente, para
proporcionar un elemento que presente una sección transversal
geométrica deseada, de manera que las propiedades mecánicas de
resistencia a la tracción y límite de elasticidad del elemento sean
substancialmente las mismas o mayores que la pieza en bruto plana
laminada. El elemento conformado, con las propiedades mecánicas de
resistencia a la tracción y límite de elasticidad dadas, se produce
preferiblemente sin la necesidad de etapas de procesamiento
adicionales, tales como una etapa final de liberación de tensiones,
para mejorar la tenacidad. Sin embargo, para determinadas
secciones transversales geométricas y aplicaciones del elemento
puede ser necesaria una etapa de liberación de tensiones.
La pieza en bruto plana laminada de material de
acero de alta resistencia que presenta una resistencia a la
tracción de por lo menos aproximadamente 827 MPa (120000 psi) y un
límite de elasticidad de por lo menos 621 MPa (90000 psi), que se
utiliza como pieza de partida en el procedimiento de la presente
invención, se produce mediante cualquier procedimiento adecuado
conocido en la técnica. Uno de dichos procedimientos se describe en
la patente americana n° 3.904.445 del titular de la presente
invención.
Con referencia a la figura n° 3 se muestra una
bobina (10a) de un material de acero de alta resistencia que, en
una realización de la presente invención, se utiliza para producir
la pieza en bruto plana laminada (12) para formar el elemento de
acero de alta resistencia (14). El acero de la bobina (10a)
presenta la composición química descrita anteriormente así como los
niveles de resistencia a la tracción y límite de elasticidad. La
bobina (10a), de acuerdo con una forma de la presente invención, ha
sido previamente laminada en caliente, reducida en frío y
posteriormente ranurada o cortada para proporcionar secciones de
bobina (16) que presentan una anchura específica (W) de
aproximadamente 40,6 cm (16 pulgadas) (figura n° 4). Después,
durante la reducción en frío, las secciones de bobina (10) son
procesadas entre rodillos que giran en sentido contrario (18, 20) o
similares para la reducción en frío, tal como se muestra en la
figura n° 1. La sección de bobina reducida resultante (l0a), tal
como se muestra en la figura n° 1, se corta entonces a la anchura
deseada (W) para producir secciones de bobina (16), figura n° 4. La
sección de bobina (16) se desenrolla después y se corta a la
longitud deseada, tal como se muestra en la figura n° 5, para
proporcionar la pieza en bruto plana laminada (12).
Alternativamente, aunque la pieza en bruto plana
laminada (12) se muestra y se describe en una realización como que
se origina a partir de la bobina (16) de material de acero de alta
resistencia, la pieza en bruto plana laminada (12) también puede
disponerse en otras formas tales como una lámina, una placa u otros
elementos planos y similares, todos los cuales se denominan aquí
colectivamente como piezas en bruto planas laminadas.
La pieza en bruto plana laminada (12) se conforma
entonces en frío preferiblemente a temperatura ambiente y hasta
aproximadamente 150°C (300°F) por laminado u otros procedimientos
de conformación en frío apropiados para producir un elemento
estructural (14), cuyos ejemplos se muestran en las figuras n° 6 y
6A. Preferiblemente, el proceso de conformación en frío utilizado
para el elemento estructural de acero de alta resistencia (14) es
por laminado o doblado mediante el uso de una plegadora. El
elemento estructural conformado en frío (14) es un elemento
alargado de longitud (L) que, en una realización, presenta una
configuración en sección transversal uniforme que incluye por lo
menos una pestaña (22) que presenta un espesor (T) que es menor que
una dimensión del perímetro exterior global (D) de la configuración
de la sección transversal, de manera que la pestaña (22)
proporciona una mayor capacidad de soporte de cargas al elemento
estructural (14). Por ejemplo, tal como se muestra en la figura n°
6A, un elemento estructural (14) que presenta una configuración en
sección transversal de forma en O presenta una pestaña (22) con un
espesor (T) identificado por el espesor de la pared lateral del
elemento estructural en forma de 0 (14). El espesor (T) es menor
que la dimensión del perímetro exterior global (D) del elemento
estructural en forma de O.
De manera similar, un elemento estructural en
forma de C (14), tal como se muestra en la figura n° 6, incluye una
pestaña superior (22) y una pestaña inferior (22) unidas entre sí
por una pestaña intermedia (22) en el que por lo menos una de las
pestañas presenta un espesor (T) que es menor que por lo menos una
dimensión del perímetro exterior global (D).
Después de que el elemento estructural de acero
de alta resistencia (14) se haya conformado en frío, puede
aplicarse un granallado del elemento estructural para aumentar la
resistencia a la fatiga del mismo. Un ejemplo de proceso de
granallado típico que puede emplearse con la presente invención
incluye el cubrimiento del 100% del área del elemento estructural
(SAE J443 Enero de 1984) en el cual se utilizó una especificación
de granallado MI-230-H (SAE J444
Mayo de 1993) con una intensidad de 0,016 a 0,018A (SAE J442 Enero
de 1995).
Un importante beneficio de la presente invención
sobre los procesos conocidos para la conformación de elementos
estructurales de acero de alta resistencia incluye la etapa de
reducción del espesor en frío para la pieza en bruto plana laminada
que endurece el acero para mantener y/o aumentar sus propiedades
mecánicas. Adicionalmente, debido a que el elemento estructural de
acero de alta resistencia está formado preferiblemente por
laminado, no es necesario un tratamiento térmico, rectificado y
trabajado posteriores del elemento estructural conformado como en
los procesos de la técnica anterior utilizados a menudo para los
raíles laterales del chasis de un camión.
En comparación con los procedimientos anteriores
que utilizan un proceso de tratamiento térmico (es decir,
austenitización, endurecimiento por temple y templado),
especialmente cuando el tratamiento térmico se utilizaba para
conformar en frío para producir las propiedades mecánicas de alta
resistencia deseadas del elemento, es más probable que los
elementos estructurales acabados fabricados de acuerdo con la
presente invención presenten constantemente unas propiedades
mecánicas que se encuentren dentro de un margen más estrecho. Por
lo tanto, es más probable que la presente invención produzca
constantemente elementos estructurales con niveles más elevados de
resistencia y dentro de un margen más estrecho.
Claims (16)
1. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, que presenta una
configuración en sección transversal uniforme específica, que
comprende las etapas de disponer una pieza en bruto de un material
de acero de alta resistencia plano laminado que presenta una
resistencia a la tracción de por lo menos aproximadamente 814 MPa
(118000 psi) y un límite de elasticidad de por lo menos
aproximadamente 621 MPa (90000 psi), reduciendo después el espesor
de la pieza en bruto plana laminada de manera que el material de
acero es endurecido y después conformar en frío la pieza en bruto
plana laminada endurecida para dar un elemento estructural que
presenta una configuración en sección transversal uniforme
substancialmente a lo largo de toda su longitud, incluyendo la
configuración en sección transversal por lo menos una pestaña que
presenta un espesor menor que una dimensión del perímetro exterior
global de la configuración en sección transversal y la pestaña
proporciona una mayor capacidad de soporte de cargas al elemento
estructural, de manera que las propiedades mecánicas de resistencia
a la tracción y límite de elasticidad del elemento estructural son
substancialmente las mismas o mayores que la pieza en bruto sin la
necesidad de etapas adicionales de procesamiento para mejorar la
tenacidad.
2. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según la 1ª
reivindicación, caracterizado en que la pieza en bruto plana
laminada presenta una microestructura de ferrita perlita y que
comprende, además, en peso:
carbono: aproximadamente de un 0,30 a un
0,65%,
manganeso: aproximadamente de un 0,30 a un
2,5%,
por lo menos un aditivo de microaleación del
grupo que consiste en aluminio, niobio, titanio, vanadio y sus
mezclas, hasta aproximadamente un 0,35%,
y
hierro: el resto.
3. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según la 2ª
reivindicación, caracterizado en que el material de acero de
alta resistencia comprende, en tanto por ciento en peso:
carbono: aproximadamente de un 0,40 a un
0,55%
manganeso: aproximadamente de un 0,30 a un
2,5%
por lo menos un elemento de microaleación del
grupo que consiste en aluminio, niobio, titanio y vanadio, y sus
mezclas hasta aproximadamente un
0,20%
hierro: el resto.
4. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según la 3ª
reivindicación, caracterizado en que el material de acero de
alta resistencia comprende, en tanto por ciento en peso:
carbono: aproximadamente de un 0,50 a un
0,55%
manganeso: aproximadamente de un 1,20 a un
1,65%
por lo menos un aditivo de microaleación del
grupo que consiste en aluminio, niobio, titanio, vanadio y sus
mezclas, aproximadamente de un 0,03% a un
0,20%
hierro: el resto.
5. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la
pieza en bruto plana laminada de material de acero de alta
resistencia presenta una resistencia a la tracción de por lo menos
aproximadamente 1034 MPa (150000 psi) y un límite de elasticidad de
por lo menos aproximadamente 896 MPa (130000 psi).
6. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que
comprende, además, el corte de la pieza en bruto plana laminada a
una anchura o longitud especificada antes de la conformación en
frío.
7. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la
pieza en bruto plana laminada se origina a partir de una
bobina.
8. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según la
reivindicación 7, caracterizado en que comprende, además, el
desenrollamiento de la bobina del material de la pieza en bruto de
acero de alta resistencia en una configuración substancialmente
plana antes de la conformación en frío.
9. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la
pieza en bruto plana laminada no ha sido laminada previamente.
10. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la
reducción es hasta aproximadamente un 10% a aproximadamente un 16%
del espesor de la pieza en bruto plana laminada.
11. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la
conformación en frío se lleva a cabo a una temperatura entre
temperatura ambiente y hasta menos de aproximadamente 150°C
(300°F).
12. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que
comprende, además, el granallado del elemento estructural para
aumentar la resistencia a la fatiga del mismo.
13. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que
comprende, además, la formación de orificios en por lo menos la
pieza en bruto plana laminada o el elemento estructural conformado
en frío.
14. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la
conformación en frío comprende el laminado en frío.
15. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la
configuración en sección transversal se selecciona del grupo que
consiste en formas O, L, C, Z, I, T, U, V y W.
16. Procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural de acero de alta resistencia, según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el
elemento estructural no se tratado térmicamente tras la
conformación en frío.
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