ES2336967T3 - Uso de una aleacion de acero. - Google Patents

Abstract

Uso de una aleación de acero, que presenta la siguiente composición dada en porcentajes de peso: Carbono(C) 0,18-0,3% Silicio (Si) 0,1-0,7% Manganeso(Mn) 1,0-2,5% Fósforo(P) máx. 0,025% Azufre(S) máx. 0,01% Cromo(Cr) 0,1-0,8% Molibdeno(Mo) 0,1-0,5% Titanio(Ti) 0,02-0,05% Boro(B) 0,002-0,005% Aluminio(Al) 0,01-0,06% Resto: hierro(Fe) e impurezas debidas a la fundición como material para componentes de vehículos automóviles.

Description

Uso de una aleación de acero.

El invento se refiere al uso de una aleación de acero.

Se conocen componentes de vehículos automóviles de materiales de fundición en la industria automovilística.

Así, pues, el documento WO 03/031252 A1 describe un elemento de soporte que se funde de hierro, en especial de acero, presentando el elemento de soporte un espesor de pared de menos de 3 mm. En efecto, no se trata, en este caso, de un componente del mecanismo de traslación, sino de un componente estructural como, por ejemplo, una columna A de un vehículo automóvil. En los componentes estructurales y los componentes del mecanismo de traslación se plantean exigencias diferentes debido a su diferente ámbito de aplicación. Mientras que los componentes estructurales sirven para absorber energía de choque en caso de colisión, los componentes del mecanismo de traslación deben soportar cargas dinámicas, que se generan por el movimiento del vehículo. Debido a esas diferentes exigencias, sólo se pueden comparar limitadamente entre sí ambos tipos de componentes. Además, el elemento de soporte configurado, por ejemplo, como estructura en celosía y para refuerzo se rellena de bolas metálicas huecas o de espuma metálica, que luego se funden. El proceso de fabricación es, por ello, relativamente costoso. Además, no se concreta la aleación de la fundición de acero en cuanto a su composición química.

A partir del documento DE 100 15 325 A1, se conoce una estructura de bastidor portante, que se ha configurado como componente de acero colado de pared delgada con un espesor de pared de hasta un mínimo de 1,0 mm. Evidentemente, se trata nuevamente, en este caso, de un componente estructural. Aparte de ello, tampoco se ha dado aquí la composición química concreta del acero colado.

El documento DE 103 57 939 A1 describe asimismo un componente estructural de acero colado, a saber, una pieza para una estructura del bastidor portante, que se ha conformado como pieza de acero colado de pared delgada. Se ha integrado una chapa de acero en el componente de modo que una parte de la chapa de acero, la que queda dentro, se ha embutido en la pieza de acero colado. Por consiguiente, el componente no se ha configurado de una pieza, lo que dificulta el proceso de fabricación.

El documento DE 100 29 189 A1 describe un brazo oscilante transversal de una suspensión de ruedas, que se ha realizado como pieza de fundición de una pieza y que está compuesta de acero colado. Por cierto, no se conoce la composición química concreta del acero colado.

El documento EP 0 655 511 describe un acero colado ferrítico, termorresistente para piezas del sistema de escape para vehículos automóviles, que presenta la siguiente composición dada en porcentaje en peso: C = 0,20-1,20%, C-Nn/8 = 0,05-0,45%, Si \leq 2%, Mn \leq 2%, Cr = 16,0-25,0%, W y/o Mo = 1,0-5,0%, Nb = 1,02-6,0%, Ni = 0,1-2,0%, N = 0,01-0,15%, resto hierro e impurezas debidas a la fundición. Aunque el material es a duras penas soldable debido al elevado contenido de carbono de hasta 1,2%. Puesto que los componentes del mecanismo de traslación se han de unir, con frecuencia, a otros componentes durante la fabricación, la aptitud para la soldadura es una condición previa importante. Los tipos de fundición de elevado contenido en carbono no resultan, por ello, adecuados.

El documento DD 103 016 A propone un acero colado altamente resistente, que está compuesto de 0,20 a 0,55% de carbono; 0,30 a 0,85% de silicio; 1,10 a 1,90% de manganeso; 0,40 a 1,50% de cromo; 0,20 a 0,60% de molibdeno y 0,005 a 0,01% de boro. El acero fundido puede contener además individualmente o en combinación 0,2 a 0,4% de vanadio; 0,1 a 0,3% de titanio; 0,1 a 0,8% de aluminio y 0,3 a 0,6% de cobre. Las piezas coladas a partir de los aceros mencionados poseen buenas condiciones previas y pueden aplicarse, con éxito, para piezas muy solicitadas en la construcción de maquinaria pesada.

El documento JP 07305139 A propone una clase de acero para piezas forjadas. La clase de acero se compone en porcentaje en peso de 0,05 a 0,35% de carbono; 0,2 a 1,5% de silicio; 0,3 a 1,5% de manganeso; 0,0005 a 0,010% de boro; menos de 1,5% de cromo; menos de 0,2% de molibdeno y menos de 0,3% de níquel. La aleación contiene adicionalmente de 0,001 a 0,6% de uno o varios de los elementos S, Pb, Ca, Bi y Te, y en total de 0,005 a 0,2% de Al y/o Nb.

El documento JP 2000273582 AA revela una clase de acero a base de 0,05 a 0,18% de carbono; 0,10 a 0,5% de silicio; 0,3 a 1,0% de manganeso; un máximo de 5% de níquel; 0,8 a 3,0% de cromo; 0,4 a 1,5% de molibdeno; 0,001 a 0,006% de boro; 0,008 a 0,06% de titanio; 0,010 a 0,030% de aluminio; un máximo de 0,010% de nitrógeno; un máximo de 0,02% de fósforo y un máximo de 0,001% de azufre como impurezas; residuo de hierro e impurezas condicionadas por la fundición. El titanio y el níquel han de cumplir además la siguiente igualdad: (3,4 x N)/Ti ha de ser menor o igual que 1,6. Se trata de aleación de acero especial para piezas de recipientes a presión.

El documento US 3.251.682 describe una clase de acero compuesta de menos de 0,25% de carbono, menos de 0,5% de silicio; 0,50 a 1,50% de manganeso; 0,80 a 2,0% de cromo; 0,2 a 0,6% de molibdeno; 0,01 a 0,15% de aluminio; 0,005 a 0,0003% de boro; 0,017 a 0,05% de titanio; residuo básicamente de hierro. Esta clase de acero se templa y se bonifica o se normaliza.

La composición de aleación según el invento se conoce, por ejemplo, a partir del documento DE 197 43 802 C2. La aleación es conocida para chapas que, en especial, se someten a embutición profunda en caliente y se templan al menos parcialmente. Esto ocurre preferentemente en el caso de componentes de acero de paredes delgadas, permaneciendo en la herramienta de conformación en caliente. La aleación de acero presenta tras el temple una elevada resistencia; la aleación puede soldarse bien debido al pequeño contenido en carbono.

El documento DE 200 09 689 U1 describe un árbol trasero de transmisión intermedia para vehículos automóviles de una clase 22MnB5 de acero, que comprende dos brazos oscilantes longitudinales unidos por una traviesa intermedia. Los brazos oscilantes longitudinales se han configurado como componentes tubulares y la traviesa intermedia, como perfil tubular. El árbol también se puede fabricar alternativamente en construcción monocasco. La traviesa intermedia está templada al menos parcialmente. Obviamente, la fabricación de componentes del mecanismo de traslación requiere la representación de geometrías complicadas. Según el estado de la técnica mostrado en los dos documentos precedentes, se necesita, por ello, una serie de etapas de trabajo en forma de prensado, estampado, doblado, embutido, soldadura de cordón longitudinal, etc. Estas extensas etapas de trabajo dificultan el proceso de fabricación.

El documento EP 1 712 379 A1 revela la composición de acero denominada en este invento como chapa de acero laminada en caliente, que seguidamente es tratada por medio de varias etapas de fabricación como una conformación de chapas de brazo primera y segunda, una conformación de orificios primero y segundo en los extremos opuestos de las chapas de brazo, un corte a medida de los espaciadores primero y segundo de un tubo, una colocación de los espaciadores entre las chapas de brazo, y una soldadura de los espaciadores con los brazos para dar el producto final de brazo oscilante transversal. Es necesaria, para ello, una serie de etapas de trabajo en forma de prensado, estampado, doblado, embutido, soldadura de cordón longitudinal, etc. Estas extensas etapas de trabajo dificultan el proceso de fabricación.

Partiendo de este estado de la técnica, es, por ello, misión del invento proporcionar el uso de una aleación de acero, que cumpla las condiciones de empleo de un componente de vehículo automóvil, en especial a las cargas dinámicas, a las que está expuesto, y a las condiciones constructivas, y que posibilite un procedimiento de fabricación simplificado para componentes de vehículos automóviles.

Este problema lo resuelve el invento con las características de la reivindicación 1.

Se propone el uso de una aleación de acero que presente la siguiente composición dada en porcentaje en pesos: Carbono(C) = 0,18-0,3%, silicio(Si)= 0,1-0,7%, manganeso(Mn) = 1,0-2,5%, fósforo(P) \leq 0,025%, azufre(S) \leq 0,01%, cromo(Cr) = 0,1-0,8%, molibdeno(Mo) = 0,1-0,5%, titanio (Ti) = 0,02-0,05%, boro(B) = 0,002-0,005%, aluminio(Al) = 0,01-0,06%, resto hierro(Fe) e impurezas condicionadas por la fusión como material de colada para componentes de vehículos automóviles. En especial, se pueden fabricar así componentes de vehículo de una pieza, que presenten preferentemente un espesor de pared menor de 5 mm. Se pueden fabricar así brazos oscilantes transversales rectos con sencillez y de buenas propiedades.

La ventaja de la aleación utilizada según el invento en comparación con la fundición gris es su buena aptitud para la soldadura. Debido a la pequeña proporción de carbono de la aleación de acero según el invento, en cuantía de 0,18 a 0,3%, se pueden unir bien los componentes a otros componentes mediante soldadura en caso de refuerzo. La fundición gris presenta una proporción de carbono sensiblemente mayor y no es soldable. En comparación con la fundición de aluminio o la fundición de hierro, la aleación de acero según el invento presenta una buena tenacidad. Es esta última de gran importancia para la fabricación de un componente de vehículo automóvil, ya que este tipo de componentes debe resistir junto a cargas oscilantes también cargas de percusión y de empuje. En comparación con la fabricación de componentes para vehículos automóviles, en especial de brazos oscilantes transversales, en el diseño de cascos de chapa o de tubos, la utilización de la aleación de acero según el invento como acero colado tiene la ventaja de que también se pueden fabricar geometrías complejas de los componentes.

La aleación de acero según el invento se puede templar bien y en estado templado alcanza elevados valores de resistencia. Para el proceso de fundición, se funde la aleación de colada para luego solidificarla en el molde de fundición para formar una estructura metálica de fundición. Esta estructura metálica de fundición es, por lo general, tan frágil que se ha de normalizar inmediatamente. Para ello, se calienta la pieza de fundición a una temperatura por encima del punto AC_{3} de la aleación, lo que tiene como consecuencia una adecuada modificación de la estructura en la zona de la austenita. Para conseguir elevados valores de resistencia, la aleación de acero según el invento debe enfriarse con una velocidad crítica de temple, que sólo se puede alcanzar, en principio, por un enfriamiento brusco en un líquido, por lo general en agua. El proceso de normalización, por lo demás necesario, puede, por ello, aprovecharse ventajosamente para enfriar bruscamente la pieza de fundición tras normalizar el acero y templarla o bonificarla así. No es necesario un proceso de temple separado para elevar los valores de resistencia. Utilizando la aleación de acero según el invento, puede fabricarse, por ello, el componente totalmente de fundición de acero colado sin espacios huecos o zonas de aluminio fundido. Por eso, se pueden fabricar componentes de una pieza y reducir a un mínimo el espesor de pared gracias a la elevada resistencia. Ventajas de esta reducción de espesor de pared son una reducción del peso del componente y un empleo más reducido de material.

Pero, en caso de necesidad, la fundición de acero colado según el invento se puede endurecer también parcial o totalmente en una etapa de trabajo separada. En este caso, se pueden aplicar diversos métodos ya conocidos de calentamiento o de endurecimiento totales o parciales. Además, la aleación aún es conformable también después de la colada. Gracias al uso según el invento de la aleación de acero mostrada como material de fundición no son necesarios en el proceso de fabricación proceso alguno de doblado y/o embutición profunda. Así puede rebajarse el número de etapas de trabajo en comparación con el modo constructivo de chapa. La aleación de acero utilizada según el invento se puede soldar bien. Aunque al aplicar calor de soldadura se rebajan las resistencias previamente establecidas en el cordón de soldadura, no resulta crítico, no obstante, según el caso de aplicación, ya que los valores de resistencia aún son suficientes para las exigencias.

La aplicación de la aleación de acero colado según el invento es, por cierto, además relativamente cara en comparación con la fundición de hierro o la fundición de aluminio. El gasto elevado se relativiza, sin embargo, por la reducción de peso y la menor cantidad de material requerido.

La única figura muestra un brazo 1 oscilante transversal fundido. El brazo 1 oscilante transversal se ha fundido con pared delgada y se ha reforzado sólo con pocas traviesas 2. Por ello, resulta especialmente fácil de construir.

Claims (4)

1. Uso de una aleación de acero, que presenta la siguiente composición dada en porcentajes de peso:

Carbono(C)

0,18-0,3%

Silicio (Si)

0,1-0,7%

Manganeso(Mn)

1,0-2,5%

Fósforo(P)

máx. 0,025%

Azufre(S)

máx. 0,01%

Cromo(Cr)

0,1-0,8%

Molibdeno(Mo)

0,1-0,5%

Titanio(Ti)

0,02-0,05%

Boro(B)

0,002-0,005%

Aluminio(Al)

0,01-0,06%

Resto: hierro(Fe) e impurezas debidas a la fundición

como material para componentes de vehículos automóviles.

2. Uso de una aleación de acero según la reivindicación 1 para fabricar componentes de una pieza para mecanismos de traslación.

3. Uso de una aleación de acero según la reivindicación 1 ó 2 para fabricar componentes para mecanismos de traslación, que presentan un espesor de pared menor de 5 mm.

4. Uso de una aleación de acero según una de las reivindicaciones precedentes para fabricar un brazo 1 oscilante transversal fundido para un mecanismo de traslación de un vehículo automóvil.