ES2610470T3 - Procedimiento y dispositivo para la fabricación de un componente endurecido en prensa - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un componente endurecido en prensa que comprende al menos las siguientes etapas de proceso que se suceden una tras otra, respectivamente, directa o indirectamente. a) provisión de una pletina que presenta una aleación de acero endurecible y b1) calentamiento de la pletina, c1) conformación en caliente de la pletina calentada en una herramienta de prensa para formar un componente conformado en caliente y d1) endurecido por enfriamiento rápido del componente conformado en caliente en la herramienta de prensa para obtener el componente endurecido en prensa o b2) preconformado de la pletina sin calentamiento de la pletina en un componente preconformado, c2) calentamiento del componente preconformado, d2) conformación en caliente del componente preconformado calentado en una herramienta de prensa en un componente conformado en caliente y e2) endurecido por enfriamiento rápido del componente conformado en caliente en la herramienta de prensa para obtener el componente endurecido en prensa, caracterizado por que la pletina durante las etapas de proceso b1) y b2), así como el componente que se forma a partir de la pletina durante las etapas de proceso c1), d1), así como c2) a e2), son inspeccionados continuamente por medio de sensores para obtener magnitudes de estado que pueden ser atribuidas a la pletina, así como al componente que se forma a partir de la pletina, por que las magnitudes de estado obtenidas mediante sensores son sometidas a una evaluación basada en tolerancias, en la que en caso de que al menos una magnitud de estado detectada durante una etapa de proceso determinada sobrepase una tolerancia predeterminada es generada una señal de control o regulación que influye sobre al menos uno de los parámetros de proceso que caracterizan al menos la etapa de proceso determinada o excluye la pletina en cuestión o el componente en cuestión de la siguiente secuencia de etapas de proceso, y por que la detección por sensores es realizada mediante sensores electromagnéticos y/o acústicos para obtener magnitudes de estado que pueden ser atribuidas a la pletina, así como al componente que se forma a partir de la pletina en el curso de un procedimiento de ensayo no destructivo.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento y dispositivo para la fabricacion de un componente endurecido en prensa Campo tecnico

La invencion se refiere a un procedimiento, asi como a un dispositivo para la fabricacion de un componente endurecido en prensa de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 o 10.

En primer lugar es proporcionada una pletina que presenta una aleacion de acero endurecible, que puede estar provista opcionalmente de un recubrimiento, que en el marco de una variante de procedimiento designada como “endurecimiento en prensa directo” es sometida a un calentamiento, preferentemente en un horno, en el que al menos una zona parcial de la estructura de partida de austenita de la aleacion de acero es transformada en martensita. A continuation, en la etapa de calentamiento denominada tipicamente como proceso de horno, la pletina calentada es introducida en una herramienta de prensa y por el cierre de la herramienta es conformada en caliente en un componente. Para el endurecimiento del material, a continuacion del conformado en caliente se realiza en la herramienta cerrada un enfriamiento termico rapido, en el que el componente conformado en caliente dentro de la herramienta de prensa experimenta un enfriamiento rapido, en el que al menos en zonas parciales de la aleacion de acero tiene lugar una transformation en martensita que optimiza la dureza del componente.

En una segunda variante de procedimiento denominada "endurecimiento en prensa indirecto" se realiza un preconformado en frio de la pletina, es decir sin calentamiento de la pletina, para obtener un componente preconformado que a continuacion es calentado y conformado finalmente en una herramienta de prensa. Tambien en este caso, el componente conformado final es enfriado termicamente de forma rapida, con lo que el componente, como ocurria tambien en el endurecimiento en prensa directo, experimenta dentro de la herramienta de prensa un enfriamiento rapido.

Estado de la tecnica

El endurecimiento en prensa, o tambien endurecimiento en molde, es un procedimiento para la fabricacion de componentes metalicos de alta resistencia, tales como elementos de soporte y reforzamiento que son empleados preferentemente en la construction de carrocerias de automovil, por ejemplo en forma de soportes perpendiculares y longitudinales, pilares B, asi como refuerzos del tunel, que sirven para la protection de los ocupantes en caso de choque.

Para el endurecimiento en prensa directo son adecuadas tipicamente pletinas planas de un acero con aleacion de boro endurecible, por ejemplo 22 MnB5. En virtud de las representaciones de imagenes en secuencia ilustradas en la Figura 2 se explicara en detalle el procedimiento del endurecimiento en prensa directo. En una primera etapa de procedimiento, que esta ilustrada en la imagen I) de la secuencia, pletinas 2 separadas llegan a un horno 1, que esta disenado por ejemplo como horno de paso continuo, siendo movidas las pletinas 2 separadas a traves del horno 1 por ejemplo mediante rodillos de transporte 20. Naturalmente, tambien se emplean hornos estacionarios, que con maquinas de manipulation adecuadas son provistos de pletinas separadas y son vaciados despues de un tiempo de horno correspondiente. En la mayoria de los casos, las pletinas 2 estan recubiertas, como se deduce de la figura 3a, para por un lado evitar que se queme la superficie durante el calentamiento y por otra parte para proteger al componente que se forma frente a la corrosion. Sobre la pletina 2 hecha de una aleacion de acero endurecible como material de base 9 esta aplicada una capa 10, tipicamente como recubrimiento de AlSi, Zn, ZnNi, Zn-Fe, ZnMg, ZnCr, o hibrido, formandose en primer lugar durante el calentamiento de las pletinas 2 en el horno 1 una capa de difusion 11 a partir de la aleacion de acero en cuestion como material de base 9, asi como del material del recubrimiento de la capa 10, vease la figura 3b. Si, por el contrario, las pletinas 2 separadas fueran calentadas sin un recubrimiento adicional en el marco del proceso de horno, siempre que el horno no estuviera inundado de un gas inerte se produciria fuego que despues de la siguiente etapa de proceso del conformado, que se explicara a continuacion, debe ser eliminado.

Despues de la finalization del calentamiento en el marco del proceso de horno I), la pletina 2 es retirada del horno 1 por medio de una herramienta de transferencia 3, preferentemente en forma de un robot de manipulacion, e introducida en la herramienta de prensa 4, vease para ello el proceso de retirada y la transferencia II). La pletina 2 es conformada ahora rapidamente en el marco de un proceso de conformado en caliente III) por el cierre de la herramienta de prensa para formar un componente 5. Dado que el proceso de conformation se lleva a cabo a altas temperaturas de material, las fuerzas de conformacion requeridas son significativamente menores que a temperatura ambiente.

A continuacion del conformado en caliente III) del componente con ayuda de la herramienta de prensa 4, se realiza con la herramienta de prensa 4 cerrada, el llamado endurecimiento por enfriamiento rapido IV), en el que el componente 5 agarrado dentro de la herramienta de prensa 4 es enfriado termicamente de forma brusca a o por encima de una velocidad de enfriamiento critica especifica del material. El proceso termico de enfriamiento rapido se realiza con ayuda de canales de refrigeration 7 colocados cerca del componente dentro de la herramienta de prensa 4, a traves de los cuales es conducido el medio de refrigeracion correspondiente, por lo general agua. En el componente 5 conformado se crea de esta manera, una estructura martensitica de alta resistencia que,

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dependiendo de la historia de la temperatura tanto durante el calentamiento como durante el enfriamiento, es realizada o bien de forma homogenea o puede presentar zonas parcialmente mas blandas con estructuras mixtas que comprenden martensita, bainita, ferrita, perlita, etc. El componente 5 enfriado, que presenta tlpicamente temperaturas por debajo de 150° C, es retirado de la herramienta de prensa 4 en la ultima etapa de proceso V) con ayuda de otra herramienta de transferencia 8 y conducido a procesos posteriores correspondientes.

En comparacion con el endurecimiento en prensa directo, el endurecimiento en prensa indirecto se diferencia en que las pletinas 2 son preconformadas sin calentamiento o sin calentamiento significativo, es decir en estado "frlo", al menos a una geometrla intermedia que esta mas o menos proxima a la geometrla final. Esto se hace con una herramienta de prensa tlpica de la cual es retirado el componente preconformado frlo y es calentado en un horno para la austenizacion. A continuacion, el componente preconformado calentado es conformado a la geometrla final en una herramienta de prensa 4 correspondiente, as! como endurecido por enfriamiento rapido por mantenimiento en la herramienta de prensa enfriada.

A pesar de la secuencia de proceso facil de abarcar, los procesos especlficos del material involucrados dentro de la pletina o del componente son altamente complejos y muy sensibles con respecto a las condiciones del proceso que reinan, a las que esta sometida la pletina o el componente. La medida en que se forma por ejemplo la capa de difusion 11 durante el proceso del horno con un espesor de capa deseado y al mismo tiempo no gotea o se adhiere a los rodillos de transporte en el interior del horno de paso continuo 1 o en cualesquiera alojamientos en caso de un horno estacionario, depende de una pluralidad de factores que influyen. Lo mismo se aplica a la austenizacion que se desarrolla de forma homogenea o parcial en el horno, lo que a su vez afecta al resultado del posterior endurecimiento por enfriamiento rapido y, por tanto, es decisivo para lograr las propiedades mecanicas-tecnologicas deseadas del componente, como por ejemplo: dureza del componente, resistencia a la traccion, etc. En la etapa de proceso del conformado en caliente existe ademas para el componente el peligro de que se formen microgrietas en el recubrimiento o constricciones y grietas dentro del material de base, que hacen que el componente sea inutilizable. Durante el endurecimiento por enfriamiento rapido dentro de la herramienta de prensa bajo circunstancias desfavorables pueden formarse tambien porciones de estructura no deseadas, al menos localmente, como por ejemplo estructuras mas blandas de ferrita y/o bainita. En este caso, el componente ha de ser considerado como desecho, ya que el componente no dispone en todas partes de las propiedades de material deseadas, como por ejemplo dureza, resistencia a la traccion, etc. La causa de la aparicion local de estas porciones de estructura diferente es por lo general una temperatura de partida demasiado baja o demasiado alta del componente antes del proceso de endurecimiento por enfriamiento rapido y/o una velocidad de enfriamiento demasiado baja o demasiado alta durante el proceso del endurecimiento por enfriamiento rapido. Lo primero se puede atribuir de nuevo a una temperatura del componente demasiado baja o demasiado alta durante la retirada del horno o a un enfriamiento demasiado intenso durante el tiempo de transferencia desde el horno a la herramienta de prensa o durante el proceso de conformacion. Tambien las causas de una velocidad de enfriamiento insuficiente pueden ser diversas. Asl, entre otros juegan un papel importante la disipacion de calor a traves del refrigerante, las conductividades termicas de la superficie recubierta del componente y de la herramienta de prensa, asl como la superficie de contacto termico entre ambas, el espesor de la capa de difusion, asl como el desgaste y la fuerza de compresion de la herramienta de prensa. Ademas, debe tenerse en cuenta que la temperatura Ac3, a la que se produce la austenizacion de la aleacion de acero respectiva, asl como la velocidad de enfriamiento crltica, son especlficas del material y, por tanto, puede presentar ciertas fluctuaciones de cargas.

Dado que con el endurecimiento en prensa son fabricados componentes relevantes para la seguridad, hay que asegurar estrictamente la ausencia de defectos y la conformidad de las propiedades del material de los productos finales. Esto es a menudo diflcil de realizar, una vez que el endurecimiento en prensa representa una secuencia de etapas de proceso tecnologicamente costosas, que requieren tiempo y son crlticas en cuanto a la temperatura, que deben ser coordinadas exactamente entre si para obtener un producto con propiedades optimas en cuanto a forma, superficie, ausencia de defectos y parametros de material. Por la bibliografla son conocidos ya algunos enfoques para la monitorizacion y regulation del proceso, asl como el aseguramiento de la calidad de los componentes durante el endurecimiento en prensa, que seran esbozados brevemente a continuacion.

Para evaluar las propiedades del material, asl como la calidad de los cantos de corte provocados por la fabrication de una pletina que es separada de una capa presente como genero por metros de una chapa hecha de aleacion de acero, se dispone de una pluralidad de procedimientos destructivos y metalograficos. En un artlculo de Clobes, J. et al., "Strategies for Press Hardening of Products with Tailored Properties” 2° Internacional Seminar on Hot Sheet Metal Forming of High-Performances Steel, de Hannover, se describe la aplicacion de termoelementos sobre una pletina antes de la secuencia de procesos explicada en la Figura 2. De esta forma, se puede detectar aunque de forma locamente muy limitada el ciclo de temperatura completo desde el calentamiento hasta el enfriamiento rapido. Despues del calentamiento, asl como antes del conformado en caliente, sistemas de camaras termograficas permiten la detection de una distribucion de temperaturas por toda la superficie sobre la superficie de la pletina, indicando ya las fluctuaciones locales de temperatura que el endurecimiento en prensa subsiguiente en el curso de la conformacion en caliente y del endurecimiento por enfriamiento rapido posterior han tenido como consecuencia propiedades del material no homogeneas. Tambien el uso de elementos de sensor termicos tactiles dentro del dispositivo de transferencia necesario para la transferencia de la pletina calentada en el horno a la herramienta de prensa es una de las medidas conocidas.

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Durante el conformado en caliente, as! como el endurecimiento por enfriamiento rapido, son detectadas en general magnitudes de proceso, tales como la temperatura del proceso que reina o la presion de proceso que actua sobre el componente a ser deformado. Del documento DE 10 2011 111 212 A1 segun el preambulo se deduce en este contexto una herramienta de prensa en la que esta integrado un sensor de temperatura que funciona de forma tactil. Un sensor de temperatura que funciona de forma tactil comparable, que igualmente esta integrado dentro de una herramienta de prensa, esta descrito en el documento EP 2 500 112 A1. Una posibilidad para influir en una regulacion exacta de la temperatura, as! como en la velocidad de enfriamiento durante el endurecimiento por enfriamiento rapido, esta descrita en el documento EP 2 289 694 B1, en el que se explica una monitorizacion de la temperatura del agua de refrigeracion que fluye a traves de los canales de refrigeracion que discurren dentro de la herramienta de prensa.

Inmediatamente despues del endurecimiento en prensa, la distribucion de la temperatura en la superficie del componente es detectada termograficamente para detectar posiciones del componente con temperaturas localmente elevadas, ya que obviamente estas zonas han experimentado un enfriamiento demasiado pequeno, de modo que la dureza del componente en estas zonas esta reducida localmente. Del documento DE 10 2010 049 802 A1 se desprenden, a este respecto, un procedimiento, as! como un dispositivo, para la determinacion de la dureza de un componente endurecido en prensa, en el que la distribucion de la temperatura sobre la superficie del componente es rastreada con ayuda de sensores tactiles. En el documento EP 2 455 741 A2 se describe el uso de una camara de infrarrojos, con la que puede ser llevada a cabo la captacion de una distribucion de la temperatura por toda la superficie del componente endurecido en prensa inmediatamente despues del endurecimiento por enfriamiento rapido, con lo cual se pueden sacar conclusiones sobre las diferencias entre los valores reales y teoricos de la dureza del componente. En el documento DE 10 2009 060 388 A1 se describe un endurecimiento en molde directo multietapa de una pieza de chapa hecha de acero endurecible, que es conformada a una temperatura predeterminada constante deseada. Para ello estan integrados en las herramientas de prensa sensores de temperatura adecuados, cuyas senales de sensor sirven para una regulacion constante de la temperatura.

Tlpicamente, las propiedades de un componente endurecido en prensa con respecto a la ausencia de defectos, propiedades del material, recubrimientos existentes, etc. son monitorizadas sobre la base de ensayos de tipo muestral en el marco del control estadlstico de procesos clasico. Para este fin se utilizan habitualmente procedimientos de ensayo destructivos, tales como ensayo de traccion, ensayo de dureza y metalografla, vease, por ejemplo, Kurz, T. et al., "Crashperformance und Duktilitat von pressgeharteten Stahlen reicht der Zugversuch zur Beschreibung?”, Tagungsband 4; Erlanger Workshop Warmblechumformung, 2009, pagina 107.

Ademas, se deduce de un artlculo de Wolter, B., et al., "Zerstorungsfreie Prufung pressgeharteter Karosserieteile mit 3MA", DGZFP-Jahrestagung 2013 Dresde, , el ensayo de tipo muestral de las caracterlsticas de calidad de un componente endurecido en prensa mediante procedimientos de ensayo micromagneticos. Las senales proporcionan informaciones de medicion sobre la microestructura del material y permiten el analisis cuantitativo por sus propiedades tecnologicas-mecanicas. En este contexto, hay que mencionar en particular la tecnica de ensayo 3MA (analisis de microestructura y tension micromagnetico multiparametrico), que representa una combinacion de varios procedimientos de ensayo micromagneticos, con los que es posible la deteccion del ruido de Barkhausen, del analisis armonico, de la intensidad de campo magnetico tangencial, de la permeabilidad incremental, as! como de la corriente parasita multifrecuencia. En este contexto, hay que hacer referencia ademas a las siguientes publicaciones: Dobmann, G. Altpeter, I., Wolter, B. Kern, R. "Industrial Applications of 3MA - Micromagnetic Multiparameter Microstructure and Stress Analysis ", Romanian Welding Society, 5a International Conference Structural Integrity of Welded Structures, ISCS 2007, Timisoara, 2008, as! como Altpeter, I., Kopp, M, Kroning, M., Milch, M., Schaffner, C., Behrens, B.-A., " Influences on the part quality in conventional Deep drawing process”, Proc. 9a European Conference on NDT, ECNDT Berlin 2006, dGzIP Proceedings BB 103. En particular, del documento mencionado en ultimo lugar se deduce la aplicacion de la tecnica de ensayo 3MA para la inspeccion de tensiones y dilataciones propias y de carga.

Ademas, para la inspeccion de defectos de componentes de chapa de acero es conocido emplear transductores ultrasonicos electromagneticos, en abreviatura transductores EMAT, con los que, por ejemplo, es posible la excitacion de ondas de Lamb dentro de componentes de chapa conformados en frlo, como en el artlculo de Wolter, B., Bastuck M., Conrad, C., Herrmann, H.-G., Kern, R. Valeske, B. "Non-destrutive Testing for Quality Assurance and Process Control of Presshardened Steel”,2° International Seminar on Hot Sheet Metal Forming of High-Perfomance Steel, Hannover, .

Durante el endurecimiento en prensa, los ensayos de tipo muestral realizados que acompanan a la fabricacion, descritos en relacion a las propiedades de producto de los componentes que van a ser endurecidos en prensa o endurecidos en prensa pueden ser realizados siempre solo en un grado limitado por motivos de tiempo, as! como de costes. Sin embargo, si no son inspeccionados todos los componentes, siempre existe el riesgo de que sigan siendo desconocidos componentes con caracterlsticas de calidad no conformes. El ensayo fuera de linea conocido hasta ahora y que acompana a la fabricacion empleado debido al sistema conduce siempre a un desfase de tiempo entre la fabricacion y el ensayo de un componente endurecido en prensa respectivo. Si es identificado un componente defectuoso, sin embargo, no se puede excluir que componentes producidos con anterioridad fueran ya igualmente

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defectuosos. Por seguridad, en tal caso, cargas enteras de productos son asumidas como defectuosas y desechadas y esto eventualmente sin mayor conocimiento de forma innecesaria. Perturbaciones de proceso que se producen dentro de las etapas individuales del proceso de endurecimiento en prensa y que, por tanto, pudieran conducir a componentes defectuosos, no pueden ser reconocidas en el curso del ensayo fuera de llnea y, por tanto, no pueden ser contrarrestadas inmediatamente. Especialmente problematico resulta el desfase de tiempo entre la fabricacion y el ensayo en el muestreo para el proceso de fabrication y liberation del producto, ya que a continuation del ensayo puede realizarse una liberacion, cuya presencia es un prerrequisito para la admision de la production en serie. En el ensayo fuera de llnea, el ensayo se lleva a cabo normalmente en el producto final, es decir, en el componente endurecido en prensa. Si el producto intermedio ya era defectuoso, esto no es detectado por el ensayo en el producto final, por lo que de esta manera no se puede evitar un valor anadido adicional innecesario tras la presencia de una pieza de desecho.

Description de la Invention

La invencion se propone el objeto de perfeccionar un procedimiento, as! como un dispositivo, para la fabricacion de un componente endurecido en prensa que es fabricado en el curso del endurecido en prensa directo o indirecto, de tal manera que sea posible una inspection en gran medida sin lagunas de la calidad del componente ya durante todo el proceso del endurecimiento en prensa. Por la inspeccion de la calidad sin lagunas debe reducirse por un lado la tasa de rechazos de componentes endurecidos en prensa, as! como mejorarse la verification de la calidad de los componentes de este tipo.

La solution del objeto que se propone la invencion se indica en la reivindicacion 1. Un dispositivo segun la invencion para el endurecimiento en prensa es el contenido de la reivindicacion 10. Las caracterlsticas que perfeccionan de forma ventajosa la idea de la invencion son el contenido de las reivindicaciones subordinadas, as! como se deducen de la siguiente descripcion con referencia a los ejemplos de realization.

La idea en la que se basa la invencion parte de una monitorizacion por sensores del componente endurecido en prensa o que va ser endurecido en prensa integrada en la fabricacion, que es perseguida por un concepto integral para la detection y monitorizacion de los estados del material que resultan o se ajustan durante el proceso del endurecimiento en prensa y las propiedades del material del componente y las caracterlsticas de calidad que se derivan de ellas. La deteccion por sensores, que se lleva a cabo mediante sensores electromagneticos y/o acusticos, permite generar magnitudes de estado del componente respectivo, que se basan en una evaluation cualitativa y no solo en la monitorizacion de la calidad, y que sirven ademas para la participation activa en la etapa de proceso respectiva a la que esta sometido el componente. Para ello, los parametros de proceso que determinan la etapa de proceso respectiva son influidos en el marco de una regulation o control apropiados.

El procedimiento segun la solucion para la fabricacion de un componente endurecido en prensa comprende de una manera conocida al menos las siguientes etapas de proceso que se suceden, respectivamente, directa o indirectamente.

En una primera etapa de proceso a) es proporcionada una pletina que presenta una aleacion de acero endurecible que es separada mediante tecnicas de separation conocidas en si de una capa de chapa presente como producto por metros de una aleacion de acero, por ejemplo en el curso de un proceso de troquelado o corte. La pletina es recubierta, preferiblemente al menos por un lado, como fue explicado anteriormente en relation con las figuras 3a, 3b.

En el marco del endurecimiento en prensa directo, la pletina es calentada preferiblemente en un proceso de horno segun la etapa b1), y posteriormente en el marco de la etapa de proceso c1) mediante el cierre de la herramienta de prensa es conformada en una herramienta de prensa en un componente conformado en caliente. El componente conformado en caliente experimenta inmediatamente despues del conformado en caliente todavla dentro de la herramienta de prensa cerrada un enfriamiento d1), por el cual el componente conformado en caliente es enfriado termicamente de forma rapida, con lo que se forma el componente endurecido en prensa.

Alternativamente al endurecimiento en prensa directo explicado anteriormente, es posible igualmente preconformar la pletina proporcionada segun la etapa a) sin calentamiento previo de la pletina en el curso de una etapa de proceso alternativa b2), habitualmente esta etapa de proceso es denominada tambien "conformation en frlo". Despues de obtener el llamado componente preconformado en frlo, este es calentado preferentemente en un proceso de horno c2) y a continuacion es conformado en caliente a la geometrla final con ayuda de una herramienta de prensa, de acuerdo con la etapa de proceso d2). Por ultimo, el componente conformado en caliente en la herramienta de prensa cerrada es enfriado termicamente de forma rapida para obtener el componente endurecido en prensa final segun la etapa de proceso e2).

Indiferentemente de que se trate del endurecimiento en prensa directo o indirecto de un componente, las etapas de proceso individuales explicadas anteriormente pueden referirse a la pletina en cuestion o al componente en cuestion, de manera integral o solo en zonas parciales, es decir que las etapas de procedimiento del calentamiento de acuerdo con la etapa del proceso b1) o c2) son aplicadas en cada caso a la totalidad de la pletina o, al menos, solo a una zona parcial de la pletina. En el caso del conformado en caliente de acuerdo con las etapas de proceso c1) y

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d2), respectivamente, todo el componente preconformado o al menos unicamente una zona parcial del componente preconformado son conformados en caliente. Lo mismo se refiere tambien a la etapa de proceso del endurecimiento por enfriamiento rapido segun d1) y e2) en la que, respectivamente, todo el componente conformado en caliente o al menos solo una zona parcial del componente conformado en caliente es sometida a un enfriamiento termico rapido especlfico.

Para facilitar la posterior explication del procedimiento segun la solution se supone que la pletina respectiva o el componente respectivo es abarcado en su realization espacial completa por la etapa de proceso respectiva.

De acuerdo con la solucion se propone que la pletina al menos durante la etapa de proceso del calentamiento b1) o del conformado en frlo b2, as! como el componente que se forma a partir de la pletina durante la etapa de proceso del conformado en caliente c1), endurecimiento por enfriamiento rapido d1) o calentamiento del componente preconformado en frlo c2) hasta el endurecimiento por enfriamiento rapido e2), sean inspeccionados continuamente por sensores electromagneticos y/o acusticos, es decir con ayuda de un procedimiento de ensayo no destructivo para obtener magnitudes de estado atribuibles a la pletina, as! como al componente que se forma a partir de la pletina. De forma particularmente ventajosa, la inspection por sensores es realizada ademas tambien antes e inmediatamente despues de las etapas de proceso individuales. Las magnitudes de estado obtenidas por sensores electromagneticos y/o acusticos son sometidas durante el proceso, respectivamente, a una evaluation basada en tolerancias, en la que en caso de detectarse que al menos una de las magnitudes de estado supera una tolerancia predeterminada durante una etapa de proceso determinada, es generada una senal de control o regulation, que influye en al menos un parametro de proceso que caracteriza al menos la etapa de proceso determinada o excluye la pletina en cuestion o el componente en cuestion de la siguiente secuencia de etapas de proceso.

Para someter a la pletina que se va a endurecer en prensa o al componente que se va a endurecer en prensa que se forma a partir de ella a una inspeccion por sensores integral en su configuration geometrica, as! como de forma continua, es decir, sin interruption desde el inicio de la secuencia de etapas de proceso hasta la obtencion del componente endurecido en prensa, para obtener en cualquier instante de la secuencia de etapas de proceso conocimiento de las propiedades flsicas, geometricas, as! como tambien de las propiedades de calidad que resultan de ello de la pletina o del componente que se forma a partir de ella, se requiere la integration de sensores electromagneticos y/o acusticos en las herramientas que determinan las etapas de proceso individuales, as! en particular del horno necesario para el calentamiento de la pletina o del componente preconformado en frlo, de la herramienta de prensa necesaria en el marco del endurecimiento en prensa indirecto para el conformado en frlo de la pletina, as! como de la herramienta de prensa para la realizacion del conformado en caliente, as! como del endurecimiento por enfriamiento rapido, dentro de la cual permanece el componente conformado en caliente.

Asl, preferentemente con ayuda de la sensorica que esta integrada en las herramientas respectivas son detectadas las propiedades electricas, magneticas y acusticas de la pletina, asl como del componente que se forma a partir de la pletina, con los medios o con la condition de un ensayo no destructivo, es decir, la inspeccion por sensores se realiza con referencia a la pletina que va a ser inspeccionada o con referencia al componente que va a ser inspeccionado sin degradacion.

Como sensores que van a ser integrados en las herramientas descritas anteriormente, que preferiblemente tambien comprenden las herramientas de transferencia con las que se realizan tanto la colocation, como la retirada y la transferencia de la pletina o del componente respectivo de una herramienta a otra herramienta, son adecuados sensores electromagneticos, asl como sensores acusticos. En particular, los sensores electromagneticos, tales como los sensores 3MA mencionados permiten detectar sin contacto las siguientes propiedades electromagneticas de la pletina y/o del componente respectivo: el ruido de Barkhausen, armonicos de una intensidad de campo magnetico tangencial que reina en una superficie de la pletina o del componente, permeabilidad incremental, asl como corrientes parasitas multifrecuencia. Para la indagacion de las propiedades acusticas son adecuados en particular sensores EMAT, con los que pueden ser detectados: tiempos de propagation del sonido, oscilaciones del sonido, asl como tambien emisiones de sonido que salen de la pletina o del componente

Puesto que la estructura basica de un transductor ultrasonico electromagnetico, en abreviatura transductor EMAT, y de un sensor 3MA conocido en si son muy similares, ya que ambas tecnicas se basan en las interacciones electromagneticas con el componente que va a ser examinado, en una forma de realizacion particularmente preferida del procedimiento segun la solucion, asl como del dispositivo segun la solucion que se va a describir a continuation, es adecuado el uso de un denominado sensor hlbrido que combina entre si las dos tecnicas de medicion y las magnitudes de ensayo detectables en cada caso con este. El componente principal de un sensor hlbrido de este tipo consiste en un electroiman como dispositivo de magnetization, que induce en la pletina o dentro del componente un campo magnetico estatico o casi estatico, orientado paralelamente a la superficie, asl como un sistema de bobinas de alta frecuencia. El sistema de bobinas de alta frecuencia contiene una bobina de emision o reception para la conversion electromagnetica de los ultrasonidos, asl como una bobina separada para la medicion de la corriente parasita y la permeabilidad incremental, como parte del llamado procedimiento 3MA. Ademas, esta prevista una cavidad para la fijacion de una sonda Hall, que es necesaria para la medicion de la intensidad de campo magnetico tangencial en el procedimiento 3MA. Sobre la base de un sensor hlbrido concebido de esta forma se puede detectar cuantitativamente con las tecnicas de medicion una pluralidad de magnitudes de estado

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caracterlsticas de la pletina o del componente durante las respectivas etapas de proceso, que permiten una conclusion acerca de las propiedades de calidad de la pletina o del componente. Asl, pueden ser obtenidos datos precisos sobre las propiedades actuales del material de la aleacion de acero endurecible con respecto a su dureza, resistencia a la traccion, llmite de elasticidad, alargamiento a la rotura, asl como la elongacion uniforme. Magnitudes de geometrla de la pletina, asl como del componente, con respecto a las dimensiones de espesor y/o longitud pueden ser determinadas en el curso del examen acustico. Ademas, es posible detectar cuantitativamente espesores de capa de al menos una capa de material aplicada sobre la pletina o el componente o de una capa de material que se forma en el curso de las etapas de proceso. Tanto el grado de austenizacion, como de formacion de martensita, dentro de la aleacion de acero pueden ser determinados en funcion de la temperatura que reina en el proceso en cada caso, ya sea en el curso del calentamiento o del enfriamiento termico rapido. Del mismo modo, son posibles tambien afirmaciones relativas a las tensiones mecanicas y dilataciones dentro de la aleacion de acero. Ademas, es posible la deteccion con la tecnica de medicion de la conductibilidad electrica, asl como de la conductividad termica de la aleacion de acero, asl como de la conductividad termica de una capa de material aplicada opcionalmente sobre la pletina o el componente o de una capa de material que se forma en el curso de las etapas de proceso. Tanto la temperatura de la aleacion de acero, como las temperaturas al principio y al final de una transformacion en martensita que se forma en la aleacion de acero, pueden ser determinadas con exactitud.

Sobre la base de las magnitudes de estado cuantitativas que pueden ser detectadas con las tecnicas de medicion anteriores es posible una valoracion cualitativa de la calidad actual de la pletina o del componente respectivo por una evaluacion basada en tolerancias, en la que se determina si al menos una de las magnitudes de estado detectadas con la tecnica de medicion excede o no una tolerancia predeterminada. Si se ha superado una tolerancia correspondiente, entonces la calidad de la pletina o del componente no cumple los requisitos de calidad predeterminados. En este caso son generadas senales de control con las que se influye sobre las condiciones de proceso que reinan actualmente en cada caso a las que esta sometida la pletina o el componente en la etapa de proceso respectiva, de acuerdo con el llamado "control de retroalimentacion". Si, por ejemplo, en la etapa de proceso del calentamiento en una zona parcial de la pletina que se calienta o del componente que es preconformado se detectan temperaturas que estan por encima de una temperatura teorica predeterminada, entonces son generadas senales de regulacion por las cuales se reduce de forma adecuada la temperatura del horno. Si en el caso de la conformacion en caliente se detecta por sensores al menos en una zona parcial un espesor de pared del componente demasiado grande, entonces la presion de prensado dentro de la herramienta de prensa es aumentada de forma adecuada. Si, por el contrario, una determinada magnitud de estado detectada por sensores excede de un rango de tolerancias ampliado fijado anteriormente, que al ser superado por influencia de la regulacion en la etapa de proceso que reina en cada caso no es posible una correccion deseada y restablecimiento de las propiedades de calidad de la pletina o del componente dentro de un rango de calidad tolerable, entonces la pletina o el componente inspeccionado es excluido de la siguiente secuencia de etapas de proceso.

Si, por el contrario, despues de la finalizacion, por ejemplo del calentamiento de la pletina o del componente preconformado o de la conformacion en caliente con ayuda de la herramienta de prensa, se detecta que al menos una magnitud de estado esta fuera de un intervalo de tolerancias predeterminado, entonces es generada una senal de control con la que se influye en la siguiente etapa de proceso en un esfuerzo para optimizar la calidad del componente que va a ser endurecido en prensa en la siguiente etapa de proceso. Si, por ejemplo, ya al inicio del procedimiento de endurecimiento en prensa, inmediatamente despues de proporcionar la pletina y antes del inicio de la etapa de proceso denominada anteriormente b1 o b2), es decir el calentamiento de la pletina o el conformado en frlo correspondiente de la pletina, es detectado por la inspeccion por sensores que al menos una de las magnitudes de estado atribuibles a la pletina en la evaluacion basada en tolerancias se situa fuera de un rango de tolerancias predeterminado, pero aun dentro de un rango de tolerancias ampliado que no hace necesaria una exclusion de la pletina inspeccionada de la secuencia de las etapas de proceso, entonces es generada una senal de control que influye en al menos la etapa de proceso inmediatamente precedente del calentamiento de la pletina segun la etapa de proceso b1) o del conformado en frlo de la pletina segun la etapa de proceso b2), de manera que los parametros del proceso que se refieren a la etapa del proceso son ajustados previamente de forma adecuada. En particular, esto se refiere a la especificacion de la temperatura, asl como al tiempo de permanencia dentro del horno de la pletina que se calienta o del componente que se calienta, para de esta manera influir en el grado de austenizacion, la distribucion de la temperatura, asl como eventualmente la estructura de capas o la estructura de capas que se forma durante el calentamiento.

De forma ventajosa la pletina calentada en el marco del proceso de horno de acuerdo con la etapa de proceso b1) o el componente preconformado calentado de acuerdo con la etapa de proceso c2), con ayuda de una herramienta de transferencia es retirado del horno y transferido a la herramienta de prensa, de modo que durante la transferencia, la pletina o el componente es inspeccionado por sensores para la obtencion de magnitudes de estado atribuibles a la pletina o al componente. Para ello, en la herramienta de transferencia esta integrada una sensorica realizada de forma especial, por ejemplo por la provision de una pluralidad de los sensores hlbridos anteriormente descritos. Durante la transferencia pueden ser detectados de esta forma: el grado de formacion de martensita, la distribucion de temperaturas, tensiones mecanicas, dilataciones y constricciones, asl como la formacion de grietas de manera integral o local. Las magnitudes de estado atribuibles a la pletina o al componente obtenidas con ayuda de los sensores hlbridos integrados son sometidas durante la transferencia a una evaluacion basada en tolerancias, con la que se detecta si al menos una magnitud de estado sobrepasa una tolerancia prefijable. En caso de sobrepasarse

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una tolerancia, es generada una senal de control que influye sobre al menos un parametro de proceso que caracteriza al menos las etapas de proceso del conformado en caliente segun c1) o c2) o del endurecimiento por enfriamiento rapido segun b1) o e2) de acuerdo con un "control de retroalimentacion". Por ejemplo, la senal de control en el marco del proceso de conformacion puede influir de antemano en la fuerza de prensado, la velocidad de prensado, as! como el tiempo de retencion dentro de la herramienta de prensa. Igualmente es posible que la senal de control descrita anteriormente influya en el proceso de enfriamiento rapido segun las etapas de proceso b1) o e2), influyendo en las magnitudes de ajuste del circuito del medio de refrigerante que determinan la velocidad de enfriamiento. Si debe comprobarse que la desviacion de tolerancia de al menos una variable de estado es demasiado grande, entonces la herramienta de transferencia puede excluir al componente o a la pletina precalentada retirada del horno de la siguiente secuencia de proceso.

De la misma forma en la que es realizada la transferencia de la pletina o del componente desde el horno a la herramienta de prensa con ayuda de una herramienta de transferencia dotada de sensores, esta tambien prevista una herramienta de transferencia que retira el componente endurecido por enfriamiento rapido de la herramienta de prensa y lo conduce a otro uso o evaluacion. Durante la retirada y conduccion el componente endurecido en prensa es igualmente inspeccionado por sensores para obtener magnitudes de estado atribuibles al componente que, como se ha descrito anteriormente, son sometidas a una evaluacion basada en tolerancias. Si en esta evaluacion se constatara que al menos una variable de estado excede la tolerancia predeterminada, entonces es generada igualmente una senal de control que influye al menos en la etapa de proceso inmediatamente precedente del endurecimiento por enfriamiento rapido relativa al procesamiento de un componente subsiguiente. Si no fuera posible un procesamiento posterior del componente endurecido por enfriamiento rapido inspeccionado para cumplir con los requisitos de calidad requeridos del componente endurecido en prensa, entonces el componente endurecido en prensa inspeccionado es excluido de un uso o secuencia de proceso posterior.

En todos los casos en los que son generadas senales de control y regulacion para influir en los parametros de proceso que determinan las etapas de proceso individuales, esto se hace bajo la condicion de optimizacion de la calidad del componente atribuible al componente que va es endurecido en prensa. En el caso de la generacion de senales de regulacion, hay que ajustar o comprobar aquel parametro del proceso de una etapa del proceso al que esta sometida in situ la pletina o el componente correspondiente, es decir precisamente en su lugar, de acuerdo con el principio de retroalimentacion. Si, por el contrario, son generadas senales de control, entonces estas influyen en aquel parametro de proceso de una etapa del proceso, a la que es conducida la pletina o el componente en la secuencia del proceso como la siguiente etapa de proceso. Del mismo modo, es posible con ayuda de las senales de control generadas influir tambien en aquellos parametros de proceso de una etapa de proceso a la que esta sometida una pletina o componente siguiente en la secuencia de proceso.

El procedimiento segun la solucion explicado anteriormente para el endurecimiento en prensa de una pletina que presenta una aleacion de acero endurecible para la fabricacion de un componente endurecido en prensa puede ser realizado con un dispositivo que dispone de un horno, una herramienta de prensa, as! como una unidad de refrigeracion, caracterizandose el dispositivo de acuerdo con la solucion porque en el horno, as! como en la herramienta de prensa esta integrada, respectivamente, una sensorica electromagnetica y/o acustica que genera continuamente senales del sensor que se derivan directa o indirectamente de una pletina que se encuentra en el horno y/o en la herramienta de prensa o de un componente que se encuentra en el horno y/o en la herramienta de prensa. Las senales del sensor generadas de forma continua son transmitidas a una unidad de evaluacion y control por cable o de forma inalambrica, que evalua las senales de los sensores teniendo en cuenta al menos una medida de tolerancia o una condicion de tolerancia y en caso de no conformidad de la al menos una condicion de la tolerancia general al menos una senal de regulacion y/o control. Ademas, esta prevista una unidad de control, que establece y monitoriza los parametros de funcionamiento para el funcionamiento del horno, as! como de la herramienta de prensa y a la que puede ser transmitida la al menos una senal de regulacion y/o control para influir en los parametros de funcionamiento.

Ademas de la provision de sensores electromagneticos y acusticos separados, al menos dentro del horno y de la herramienta de prensa, una forma de realizacion particularmente preferida del dispositivo preve el uso de sensores hlbridos que son adecuados debido a su forma de construccion compacta y que ahorra de espacio, especialmente para la integracion en el horno y en la herramienta de prensa. Para evitar sobrecalentamientos, los sensores estan dispuestos lo mas cerca posible de canales de refrigeracion que atraviesan el horno, as! como la herramienta de prensa cerca de la superficie, por lo que es posible una regulacion de la temperatura especlfica de la herramienta respectiva, as! como tambien en particular un enfriamiento de los sensores hlbridos.

El procedimiento segun la solucion, en particular el dispositivo disenado segun la solucion, para la realizacion del procedimiento se explicara a continuation con referencia a los ejemplos de realizacion preferidos ilustrados.

Breve description de la Invention

La invencion se describira ejemplarmente a continuacion, sin limitar la idea general de la invencion, en virtud de ejemplos de realizacion con referencia a los dibujos. Muestran:

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Las Figuras 1a, b, c: representacion de la aplicacion y la zona de interaccion de un sensor hlbrido en una pletina,

la Figura 2: representacion de un flujo de proceso esquematico en el endurecimiento en prensa directo segun el estado de la tecnica,

las Figuras 3a, b: representacion de la estructura de capas de una pletina, as! como de un componente precalentado,

la Figura 4: representacion del horno con sensores integrados,

la Figura 5: representacion de una herramienta de transferencia con sensores,

las Figuras 6a, b: representacion de una herramienta de prensa con sensores integrados para la conformacion en caliente, as! como para la monitorizacion del endurecimiento por enfriamiento rapido y las Figuras 7a, b: representacion de una herramienta de transferencia con sensores integrados para la retirada del componente endurecido en prensa de la herramienta de prensa.

Formas de realization de la Invention, aplicabilidad industrial

Las figuras 1a-c muestran la aplicacion, as! como la zona de interaccion de un sensor hlbrido 12 en una pletina 2 hecha de una aleacion de acero endurecible o en un componente 5 correspondiente. El sensor hlbrido 12 combina los procedimientos de ensayo no destructivo, concretamente la tecnica de ensayo 3MA (analisis de microestructura y tension micromagnetico multiparametrico), que se basa en interacciones electromagneticas, con la tecnica de ensayo EMAT para la generation y detection de ondas ultrasonicas generadas electromagneticamente. Dado que el sensor hlbrido 12 puede ser realizado compacto y con una construction pequena, es adecuado de forma particular para una integration lo mas cerca posible de la pletina o del componente en el horno, la herramienta de prensa, as! como en las herramientas de transferencia para la realizacion del procedimiento de endurecimiento en prensa, como se puede deducir de la figura 4 y siguientes.

El sensor hlbrido 12 es aplicado tan cerca como sea posible en un lado de la pletina 2 o del componente 5. Dado que las interacciones electromagneticas del sensor hlbrido actuan con el componente 5 tambien a traves de un resquicio de aire, la medicion puede ser realizada con una pequena elevation 13 de unos pocos millmetros entre el sensor 12 y el componente 5. Esto tiene la ventaja de que ni es desgastado el sensor hlbrido 12 ni es danada la pletina 2 o el componente 5.

En el modo micromagnetico del sensor hlbrido, la zona de interaccion 14 dentro de la pletina o del componente esta limitada a unos pocos millmetros cuadrados, como se puede deducir de las figuras 1 a y b. La figura 4c, sin embargo, muestra el modo de medicion EMAT, en el que son generadas ondas de Lamb 15 dentro de la pletina 2 o del componente 5 que se extienden hasta el canto izquierdo de la pletina 2 o del componente 5 y all! son reflejadas, vease el slmbolo de referencia 16. En la llamada imagen A de la senal de ultrasonido, que representa la amplitud del ultrasonido recibida resuelta en el tiempo, se forma claramente el eco del canto en el lugar de la reflexion 16. Con ayuda de la diferencia de tiempo entre la senal de acoplamiento 15 y el eco del canto 16 pueden sacarse conclusiones sobre la velocidad del sonido de la onda ultrasonica dentro del material. Si existe una irregularidad 17, por ejemplo en forma de una grieta en la superficie en la trayectoria de la onda ultrasonica 15, entonces son reflejadas partes de las ondas ultrasonicas, vease el slmbolo de referencia 18, que en la imagen A de la senal ultrasonica recibida representa un eco de defecto.

Tambien las profundidades de interaccion de ambos modos de medicion son diferentes. En el caso de procedimiento de ensayo micromagnetico, la profundidad de interaccion 14 puede ser ajustada de forma individual, es decir, o bien pueden ser detectados de la profundidad de interaccion todo el espesor de la chapa, como en el caso de la figura 1a, o solo recubrimientos cerca de la superficie, como en el caso de la figura 1b. Por el contrario, la onda de Lamb 15 generada mediante el procedimiento de ensayo EMAT suministra constantemente informaciones de medicion sobre todo el espesor o longitud de la pletina. Debido a las informaciones de medicion en parte redundantes que son obtenidas con dos procedimientos de ensayo, las diferentes profundidades de interaccion pueden ser utilizadas para detectar las informaciones de medicion de forma selectiva en profundidad.

Asl, pueden ser detectadas la estructura y las propiedades del material de la aleacion de acero endurecible, as! como una posible estructura de capas en la pletina 2 o en el componente 5, siendo detectados los espesores de capa de la capa de difusion, asl como de la capa residual (veanse para ello las aclaraciones a las figuras 3a, b) con ayuda del procedimiento micromagnetico. El grado de austenization, asl como de la posterior formation de martensita que se forma durante el endurecimiento por enfriamiento rapido, resulta de la dependencia de las senales del sensor micromagnetico, asl como del sensor EMAT del estado magnetico del material. Estados de tension y dilatation, que se ajustan durante los procesos de conformacion dentro del componente, dan lugar a variaciones en las senales detectables en ambos sensores, es decir, tanto dentro del sensor micromagnetico como del sensor EMAT. Las senales ultrasonicas del sensor EMAT pueden ademas ser utilizadas para detectar grietas y constricciones en la chapa debidas al conformado. La posibilidad de monitorizar la temperatura resulta de la dependencia de la temperatura de las senales de ambos sensores. Ademas, la temperatura puede ser determinada selectivamente en el recubrimiento o en el material de base, es decir, dentro de la aleacion de acero endurecible. Por la observation selectiva de la evolution de la temperatura en el recubrimiento y en la aleacion de acero endurecible durante la fase de calentamiento o calefaccion puede hacerse una afirmacion sobre la conductividad termica del recubrimiento.

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Por la integration del sensor hlbrido descrito anteriormente en el horno se pueden detectar continuamente durante el proceso de calentamiento: la formation de la capa de difusion, la austenization, as! como la temperatura durante la fase de calentamiento de la pletina o del componente, de manera que las desviaciones que se produzcan en cualquier caso de las especificaciones de los valores teoricos correspondientes del proceso de horno pueden ser influidas de forma adaptativa mediante la generation de senales de regulation (control de retroalimentacion). Ademas, es posible sobre la base de las magnitudes de estado detectadas continuamente por sensores generar senales de control correspondientes a traves del componente calentado dentro del horno respectivo para las siguientes etapas de proceso (control de prealimentacion).

La figura 4 muestra para ello un horno 1 en el que cerca de la superficie hacia la pletina 2 que va a ser calentada estan integrados sensores hlbridos 12. Los sensores hlbridos 12 estan integrados a lo largo del tramo de calentamiento longitudinalmente al horno 1 realizado como un horno de paso continuo. Para proteger a los sensores hlbridos 12 de sobrecalentamiento debido a la temperatura del horno, esta integrada una refrigeration activa 19, que puede enfriar los sensores hlbridos 12 a traves de un circuito de aire o de agua correspondiente. Preferentemente, los sensores hlbridos 12 integrados en el horno de paso continuo estan implementados, respectivamente, entre los rodillos de transporte 20 sobre los que son transportadas de izquierda a derecha las pletinas 2 con una velocidad v predeterminable en la representation de la imagen segun la figura 4.

Especialmente en el caso de un horno de paso continuo, de acuerdo con representacion de la imagen en la figura 4, los sensores hlbridos 12 colocados a la entrada del horno suministran informaciones sobre el material de partida de la pletina 2, por lo que el proceso de calentamiento que tiene lugar dentro del horno 1 puede ser ajustado en consecuencia. Por el contrario, los sensores hlbridos 12 a la salida del horno proporcionan informaciones sobre el estado final de la pletina, por ejemplo con respecto a la formacion de capas, aqul en particular, la capa de difusion, as! como la conductividad termica del recubrimiento y el grado de austenizacion, lo que hace posible evaluar las relaciones entre las variables de entrada y de salida de esta etapa de proceso en el marco de una unidad de evaluation y control 21. Asl, las senales de sensor detectadas por los sensores hlbridos 12 son transmitidas centralmente por cable o de forma inalambrica a la unidad de evaluacion y control 21, all! son reunidas y procesadas. En la unidad de evaluacion y control 21, las senales de los sensores son evaluadas bajo la especificacion de al menos una medida de tolerancia o una condition de la tolerancia y en caso de no conformidad de la al menos una condicion de la tolerancia es generada al menos una senal de regulacion y/o control. Ademas, esta prevista una unidad de control 22 que establece y monitoriza los parametros de funcionamiento para el funcionamiento del horno, es decir, el tiempo de mantenimiento t en el horno o la velocidad de avance v en el caso de un horno de paso continuo, asl como las velocidades de calentamiento, dT/dt, y la temperatura maxima T. A la unidad de control 22, es transmitida la al menos una senal de regulacion y/o control desde la unidad de evaluacion y control 21 para influir en los parametros de funcionamiento. De esta forma, por medio de un circuito de regulacion cerrado se puede influir en las magnitudes de ajuste del proceso de horno. Ademas, se pueden reconocer las irregularidades dentro de la pletina 2, por ejemplo en forma de grietas inducidas por el calor en el recubrimiento, y excluidas posibles piezas de desecho en el primer momento posible.

La integracion de los sensores hlbridos 12 es tambien posible en la herramienta de transferencia 3 con la cual es retirada la pletina 2 calentada del horno 1 y transferida para su posterior procesamiento a la herramienta de prensa. La figura 5 muestra, en una representacion esquematica, una herramienta de transferencia 3 de este tipo que esta realizada en forma de un brazo de robot con multiples articulaciones, que dispone de una pinza 23 para recoger la pletina 2. Dentro de la pinza 23 estan integrados los sensores hlbridos 12, que debido a la alta temperatura de la pletina 2 estan acoplados termicamente a un sistema de refrigeracion 19 igual que en el horno 1. Las senales de sensor obtenidas con ayuda de los sensores hlbridos integrados en herramienta de soporte 3, a las que pueden ser asignadas magnitudes de estado de la pletina 2, son asimismo evaluadas en la unidad de evaluacion y control 21 (vease la figura 4) y sirven igualmente para la generacion de senales de control que son suministradas al siguiente proceso de conformation, en el sentido de un control de prealimentacion. Tambien es posible utilizar senales de control correspondientes para el reajuste del proceso del horno para el calentamiento de la pletina inmediatamente posterior en el sentido de un denominado control de retroalimentacion.

La Figura 6a muestra una vista en section esquematica a traves de una herramienta de prensa 4, en la que es conformado en caliente un componente 5. La herramienta de prensa 4 dispone de un macho de prensa 24, asl como de una matriz de prensa 25, en las que estan introducidos, respectivamente, canales de refrigeracion 7 para el enfriamiento de la superficie. Adicionalmente, tanto en el macho de prensa 24, como en la matriz de prensa 25, estan integrados sensores hlbridos 12, de tal manera que durante la conformacion son aplicados en contacto con el componente 5 o a una corta distancia del mismo. Los canales de refrigeracion 7 integrados sin mas dentro de la herramienta de prensa 4 sirven ademas para enfriar los sensores hlbridos 12, de modo que para el proposito del enfriamiento de los sensores, no es necesario un gasto de sistema adicional. Las magnitudes de ajuste que caracterizan el proceso de conformacion relativas a la velocidad de conformacion v, asl como a la fuerza de conformacion F, son reguladas de forma adaptativa para evitar la aparicion de tensiones y dilataciones inaceptablemente altas, o la aparicion de constricciones, asl como de formaciones de grietas, y prevenir un enfriamiento excesivo durante la conformacion.

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Los sensores hlbridos 12 mostrados en la Figura 6 se emplean tambien en la etapa de proceso del endurecimiento por enfriamiento rapido, que esta ilustrado en la figura 6b. El componente 5 conformado en caliente permanece sujeto en la herramienta de prensa 6 entre el macho de prensa 24 y la matriz de prensa 25. Despues de la termination de la conformation en caliente, los sensores hlbridos 12 proporcionan informaciones de ensayo sobre el grado formation de martensita (grado de formation de bainita), as! como la temperatura en el componente. Al mismo tiempo puede ya ser inspeccionado dentro de la herramienta de prensa 4, si el componente conformado en caliente cumple la conformidad de todas las caracterlsticas de calidad, es decir, si las propiedades del material de la aleacion de acero, la estructura del recubrimiento, as! como la presencia de grietas y constricciones cumplen las especificaciones teoricas pertinentes. Los parametros de proceso que determinan el proceso de endurecimiento por enfriamiento rapido que sigue al conformado en caliente son el tiempo de retention t, la fuerza de retention F, as! como el flujo volumetrico del refrigerante dV/dt. En caso de desviaciones correspondientes de las magnitudes de estado detectadas por los sensores con respecto de las especificaciones teoricas pueden ser reajustados igualmente los parametros de proceso anteriores en el curso de una regulation o control. Tambien con ayuda de los sensores hlbridos es posible detectar la aparicion de magnitudes de ajuste, como por ejemplo suciedad intensa o danos en la propia herramienta de prensa.

Para la extraction del componente 5 endurecido por enfriamiento rapido de la herramienta de prensa 4 despues de la etapa del proceso de endurecimiento por enfriamiento rapido sirve una herramienta de transferencia 8 realizada igualmente como brazo de robot, que esta ilustrada en las figuras 7a, 7b. En la figura 7a esta ilustrada una pinza 23 de la herramienta de transferencia 8, en la que estan integrados los sensores hlbridos 12 que pueden inspeccionar el componente 5 retirado de la herramienta de prensa 4 o 6 inmediatamente despues de agarrarlo. El componente 5 tiene tlpicamente temperaturas menores de 200° C, por lo que no es necesario un enfriamiento activo para los sensores hlbridos 12 dentro de la pinza 23.

Alternativamente a ello, para la retirada del componente 5 endurecido por enfriamiento rapido de la herramienta de prensa 4 o 6, puede ser empleada una herramienta de transferencia 8 realizada convencionalmente segun la representation de la imagen en la Figura 7b, cuya pinza 23 no presenta sensores hlbridos 12. En este caso esta previsto un dispositivo de ensayo 26 despues del endurecimiento por enfriamiento rapido, en el que estan integrados sensores hlbridos 12 correspondientes, sobre el que es colocado el componente 5 con la ayuda de la herramienta de transferencia 8 para poder llevar a cabo una inspection de calidad final del componente 5 endurecido en prensa.

En ambos casos, el ciclo de ensayo para la inspeccion de la calidad del componente endurecido en prensa es igual o menor que el ciclo de production del proceso de endurecimiento en prensa, con lo que es posible un ensayo al 100 % de todos los componentes 5.

Con ayuda del procedimiento segun la solution descrito anteriormente, as! como del dispositivo segun la solution que lo acompana, resultan una serie de mejoras con respecto al estado de la tecnica, que son enumeradas sucesivamente a continuation:

- monitorizacion y regulacion o control continuo del proceso en base a magnitudes de estado

detectadas por sensores y caracterlsticas de calidad derivadas de ellas del producto intermedio endurecido en prensa, as! como del producto final endurecido en prensa,

- se evitan o reducen las piezas de rechazo,

- posibilidad de regulacion y optimization del proceso de horno en cuanto a calidad y costes, en particular, minimization del tiempo de permanencia en el horno,

- posibilidad de regulacion y optimizacion de la conformacion en caliente y del endurecimiento por enfriamiento rapido en cuanto a calidad y costes, aqul en particular, minimizacion del tiempo de mantenimiento, reduction del tiempo de ciclo, as! como de la demanda de refrigerante,

- inspeccion directa de defectos automatizada al 100 % de todos los componentes producidos, en particular constricciones, grietas, etc., tensiones propias y propiedades tecnologicas mecanicas, tales como por ejemplo: dureza, resistencia a la traction, y

- determination de la temperatura en el interior del componente y no solo en una superficie del componente.

Lista de slmbolos de referencia

1

horno

2

pletina

3

herramienta de transferencia para la retirada de la pletina del horno

4

herramienta de prensa

5

componente

6

herramienta de prensa en el endurecimiento por enfriamiento rapido

7

canales de refrigeration

8

herramienta de transferencia para la retirada del componente de la herramienta de prensa

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material de base, aleacion de acero

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recubrimiento de partida, recubrimiento residual

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capa de difusion

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19

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sensor hlbrido elevacion

campo de vision del sensor de micromagnetico onda de Lamb de ultrasonido que va hacia delante onda de Lamb de ultrasonido que va hacia atras grieta, constriccion

onda ultrasonica reflejada en la grieta o en la constriccion

refrigeracion activa adicional para el enfriamiento de los sensores

rodillo en el horno de paso continuo

unidad de evaluacion y control

unidad de control

pinza

macho de prensa matriz de prensa dispositivo de ensayo

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   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para la fabricacion de un componente endurecido en prensa que comprende al menos las siguientes etapas de proceso que se suceden una tras otra, respectivamente, directa o indirectamente.

   a) provision de una pletina que presenta una aleacion de acero endurecible

   y

   b1) calentamiento de la pletina,

   c1) conformacion en caliente de la pletina calentada en una herramienta de prensa para formar un componente conformado en caliente y

   d1) endurecido por enfriamiento rapido del componente conformado en caliente en la herramienta de prensa para obtener el componente endurecido en prensa o

   b2) preconformado de la pletina sin calentamiento de la pletina en un componente preconformado, c2) calentamiento del componente preconformado,

   d2) conformacion en caliente del componente preconformado calentado en una herramienta de prensa en un componente conformado en caliente y

   e2) endurecido por enfriamiento rapido del componente conformado en caliente en la herramienta de prensa para obtener el componente endurecido en prensa,

   caracterizado por que la pletina durante las etapas de proceso b1) y b2), as! como el componente que se forma a partir de la pletina durante las etapas de proceso c1), d1), as! como c2) a e2), son inspeccionados continuamente por medio de sensores para obtener magnitudes de estado que pueden ser atribuidas a la pletina, as! como al componente que se forma a partir de la pletina,

   por que las magnitudes de estado obtenidas mediante sensores son sometidas a una evaluation basada en tolerancias, en la que en caso de que al menos una magnitud de estado detectada durante una etapa de proceso determinada sobrepase una tolerancia predeterminada es generada una senal de control o regulation que influye sobre al menos uno de los parametros de proceso que caracterizan al menos la etapa de proceso determinada o excluye la pletina en cuestion o el componente en cuestion de la siguiente secuencia de etapas de proceso, y por que la detection por sensores es realizada mediante sensores electromagneticos y/o acusticos para obtener magnitudes de estado que pueden ser atribuidas a la pletina, as! como al componente que se forma a partir de la pletina en el curso de un procedimiento de ensayo no destructivo.
2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las etapas de procedimiento

   de calentamiento segun b1), y c2) son aplicadas, respectivamente, a la pletina completa o al menos a una zona parcial de la pletina,

   de conformado en caliente segun c1) y d2) son aplicadas, respectivamente, a todo el componente preconformado o al menos a una zona parcial del componente preconformado,

   as! como de endurecimiento por enfriamiento rapido segun d1) y e2) es aplicada, respectivamente, a todo el componente conformado en caliente o al menos a una zona parcial del componente conformado en caliente.
3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que la pletina antes y/o despues de las etapas de proceso b1) y b2), as! como el componente que se forma a partir de la pletina antes y/o despues de las etapas de proceso c1), d1), as! como c2) a e2), son cada uno de ellos inspeccionados continuamente por sensores para obtener magnitudes de estado que pueden ser atribuidas a la pletina, as! como al componente que se forma a partir de la pletina, y

   por que las magnitudes de estado obtenidas mediante sensores son sometidas a una evaluacion basada en tolerancias, en la que en caso de que al menos una de las magnitudes de estado detectadas antes y/o despues de una etapa de proceso determinada sobrepase una tolerancia predeterminada es generada una senal de control que influye en al menos uno de los parametros de proceso que caracterizan al menos la etapa de proceso determinada o excluye la pletina en cuestion o el componente en cuestion de la siguiente secuencia de etapas de proceso.
4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3,

   caracterizado por que la deteccion por sensores en las etapas de proceso individuales es realizada, de tal manera que son detectadas las siguientes magnitudes de estado y caracterlsticas de calidad (parametros) que pueden ser atribuidos a la pletina, as! como al componente:

   - propiedades del material que caracterizan a la aleacion de acero endurecible, que incluyen al menos: la dureza, la resistencia a la traction, el llmite de elasticidad, la elongation a la rotura y la elongation uniforme,

   - magnitudes de geometrla, que comprenden al menos una dimension de espesor o longitud atribuible a la pletina o al componente,

   - espesor de capa de al menos una capa de material aplicada sobre la pletina o el componente o una capa de material que se forma en el curso de las etapas de proceso,

   - grado de formation de austenita o martensita en la aleacion de acero en funcion de una temperatura del proceso que reina en cada caso,

   5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   - tensiones mecanicas y dilataciones en la aleacion de acero,

   - conductividad electrica y termica de la aleacion de acero, as! como de una capa de material aplicada sobre la pletina o el componente o una capa de material que se forma en el curso de las etapas de proceso,

   - temperatura de la aleacion de acero

   - las temperaturas al principio y al final de una transformacion en martensita que se tiene lugar en la aleacion de acero.
5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4,

   caracterizado por que la pletina proporcionada en la etapa de proceso a) es inspeccionada por sensores antes de la etapa de proceso b1) o b2) para obtener magnitudes de estado atribuibles a la pletina y por que las magnitudes de estado obtenidas por los sensores son sometidas a una evaluacion basada en tolerancias, en la que en caso de que al menos una magnitud de estado sobrepase una tolerancia predeterminada, es generada una senal de control que influye sobre al menos un parametro de proceso que caracteriza al menos la etapa de proceso b1) o b2) o excluye la pletina inspeccionada de la siguiente secuencia de etapas de proceso.
6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5,

   caracterizado por que el calentamiento de la pletina en la etapa de proceso b1), as! como el calentamiento del componente preconformado en la etapa de proceso c2), es realizado en un proceso de horno, en el que la pletina o el componente es llevado a un horno y tras la finalizacion del proceso del horno es transferido con una herramienta de transferencia desde del horno a la herramienta de prensa, y por que durante la transferencia la pletina o el componente son inspeccionados por sensores para obtener magnitudes de estado que pueden ser atribuidas a la pletina o al componente y por que las magnitudes de estado obtenidas por sensores son sometidas a una evaluacion basada en tolerancias, en la que en caso de que al menos una de las magnitudes de estado sobrepase una tolerancia predeterminada es generada una senal de control que influye sobre al menos un parametro de proceso que caracteriza al menos la etapa de proceso c1 o d2) o excluye la pletina inspeccionada o el componente inspeccionado de la siguiente secuencia de etapas de proceso.
7. 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6,

   caracterizado por que despues de la finalizacion del endurecimiento por enfriamiento rapido del componente conformado en caliente en la herramienta de prensa para obtener el componente endurecido en prensa segun las etapas de proceso d1) o e2), el componente endurecido en prensa es retirado con una herramienta de transferencia de la herramienta de prensa y conducido a un procesamiento posterior,

   y por que durante la retirada y conduccion el componente endurecido en prensa es inspeccionado por sensores para obtener magnitudes de estado que pueden ser atribuidas al componente y por que las magnitudes de estado obtenidas por los sensores son sometidas a una evaluacion basada en tolerancias, en la que en caso de que al menos una magnitud de estado sobrepase una tolerancia predeterminada es generada una senal de control que influye sobre al menos un parametro de proceso que caracteriza al menos la etapa de proceso d1) o e2) y/o excluye el componente endurecido en prensa inspeccionado de la siguiente secuencia de etapas de proceso.
8. 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7,

   caracterizado por que la evaluacion de las magnitudes de estado detectadas por sensores, la generacion de cualesquiera senales de control y regulacion, as! como la influencia sobre el al menos un parametro de proceso que caracteriza al menos una etapa de proceso se realizan con la condicion de una optimizacion de una calidad del componente atribuible al componente que va a ser endurecido en prensa.
9. 9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 8,

   caracterizado por que las senales de regulacion generadas influyen en aquellos parametros de proceso de una etapa de proceso, a la que es sometida in situ la pletina o el componente, y

   por que las senales de control generadas influyen en aquellos parametros de proceso de una etapa de proceso, a la que es conducida la pletina o el componente en la secuencia de proceso como siguiente etapa de proceso.
10. 10. Dispositivo para el endurecimiento en prensa de una pletina que presenta una aleacion de acero endurecible para la fabricacion de un componente endurecido en prensa, con un horno, as! como con una herramienta de prensa que dispone de una unidad de refrigeracion,

    caracterizado por que en el horno, as! como en la herramienta de prensa, esta integrada, respectivamente, una sensorica que comprende al menos un sensor electromagnetico y/o acustico que generan continuamente senales de sensor que son detectadas directa o indirectamente por una pletina que se encuentra en el horno y/o en la herramienta de prensa o por un componente que se encuentra en el horno y/o en la herramienta de prensa, por que esta prevista una unidad de evaluacion y control que evalua las senales de los sensores teniendo en cuenta al menos una medida de tolerancia y en caso de no satisfacerse la al menos una medida de tolerancia, genera al menos una senal de regulacion y/o control, as! como

    al menos una unidad de control, que predetermina y monitoriza los parametros de funcionamiento para el funcionamiento del horno, as! como de la herramienta de prensa, y a la que puede ser transmitida la al menos una senal de regulacion y control para influir en los parametros de funcionamiento.
11. 11. Dispositivo segun la reivindicacion 10,

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    caracterizado por que en cada caso el sensor electromagnetico puede detectar las siguientes propiedades electromagneticas de la pletina y/o del componente:

    ruido de Barkhausen, armonicos de una intensidad de campo magnetico tangencial que reina en una

    superficie de la pletina o del componente,

    permeabilidad incremental y corrientes parasitas multifrecuencia.
12. 12. Dispositivo segun la reivindicacion 10 u 11,

    caracterizado por que cada uno de los sensores acusticos puede detectar las siguientes propiedades acusticas de la pletina y/o del componente:

    tiempos de propagation del sonido, atenuacion del sonido y emisiones de sonido.
13. 13. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 10 a 12,

    caracterizado por que la sensorica esta realizada, respectivamente, como sensor hlbrido que puede detectar las siguientes propiedades electromagneticas y acusticas de la pletina y/o del componente:

    ruido de Barkhausen, armonicos de una intensidad de campo magnetico tangencial que reina en una superficie de la pletina o del componente, permeabilidad incremental, corriente parasita multifrecuencia y tiempos de propagacion del sonido, atenuacion del sonido y emisiones de sonido de la pletina o del componente.
14. 14. Dispositivo segun la reivindicacion 13,

    caracterizado por que al menos un sensor hlbrido esta integrado, respectivamente, en el horno, as! como en la herramienta de prensa, en una superficie del horno o de la herramienta de prensa que da a la pletina o al componente, y por que en el horno y en la herramienta de prensa estan introducidos, respectivamente, medios que enfrlan el al menos un sensor hlbrido.
15. 15. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 10 a 14,

    caracterizado por que al menos una herramienta de transferencia esta dispuesta y realizada de tal manera que la herramienta de transferencia agarra una pletina o un componente que se encuentra en el horno y lo transfiere para la colocation de la pletina o del componente en la herramienta de prensa,

    por que en la herramienta de transferencia esta integrada al menos una sensorica que genera continuamente senales de sensor de la pletina o componente agarrado, y

    por que las senales de sensor pueden ser transmitidas por cable o de forma inalambrica a la unidad de evaluation y control.
16. 16. Dispositivo segun la reivindicacion 15,

    caracterizado por que al menos otra herramienta de transferencia esta dispuesta y realizada de tal manera que la herramienta de transferencia agarra un componente que se encuentra en la herramienta de prensa y lo transfiere a un procesamiento posterior,

    por que en la herramienta de transferencia esta integrada al menos una sensorica que genera continuamente senales de sensor desde el componente, y

    por que las senales del sensor pueden ser transmitidas por cable o de forma inalambrica a la unidad de evaluacion y control.