ES2640400T3

ES2640400T3 - Procedimiento para fabricar un elemento de acero, conformado en caliente y endurecido a presión, con un margen estrecho en la zona de transición

Info

Publication number: ES2640400T3
Application number: ES15198756.7T
Authority: ES
Inventors: Matthias Wiemers; Robert Stockter
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2035-12-09
Also published as: US20160175910A1; EP3037186A2; ES2757571T3; US10245632B2; CN105710226B; EP3184186A1; CN105710226A; US11548050B2; DE102014119545A1; US20190176203A1; EP3037186A3; EP3037186B1; EP3184186B1

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un componente (101) de acero, conformado en caliente y endurecido a presión, especialmente un componente de automóvil con propiedades de resistencia parcialmente distintas entre sí, caracterizado por las siguientes etapas del proceso - calentar una pletina (100) de una aleación templable de acero en una estación (102) de calentamiento, calentándose al menos una primera zona (105) a una temperatura superior a la de austenitización, y al menos una segunda zona (106) a una temperatura por debajo de la temperatura de austenitización, preferentemente menor que la AC1, y configurándose entre ambas zonas una zona (107) de transición. - transferir la placa (100) calentada así hasta una estación de control de temperatura o hasta una herramienta de conformado en caliente y endurecimiento a presión, en la que la estación de control de temperatura o la herramienta de conformado y endurecimiento en caliente (110), está configurada de forma segmentada y presentando al menos un segmento de templado (111), estando situado el segmento de templado (111) en la región de la zona resultante de transición (107) de la pletina (109), templada de forma parcialmente distinta entre sí. - templar la zona (107) de transición antes o durante el endurecimiento por presión, - conformar en caliente y endurecer a presión el componente (101) de acero, con al menos una zona dura (113) y una zona blanda (112), así como una zona de transición (114) situada entre ambas, siendo la zona de transición (114) menor en superficie que la región de transición (107).

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para fabricar un elemento de acero, conformado en caliente y endurecido a presion, con un margen estrecho en la zona de transicion

La presente invencion de refiere a un procedimiento segun la reivindicacion 1.

En el estado de la tecnica es conocido utilizar la tecnolog^a de conformado en caliente y endurecido a presion para la fabricacion de elementos para la conformacion de chapa. Se utiliza especialmente un procedimiento de ese tipo para la fabricacion de piezas estructurales de automoviles, y en este caso, con especial preferencia para piezas estructurales de seguridad de los automoviles, asf como piezas de la estructura de los automoviles.

En primer lugar se prepara una pletina de una aleacion de metal que pueda endurecerse, y se calienta la misma, al menos parcialmente, a una temperatura superior a la de austenitizacion. La pletina de chapa, autenitizada al menos parcialmente, posee, en estado de calentamiento, grados mas elevados de libertad de deformacion, de forma que la misma es conformada en una herramienta de conformado hasta una pieza estructural de chapa. De forma especialmente preferida, mientras, o bien despues de la finalizacion del proceso de conformado, se enfna la herramienta de conformado a presion, de forma que tiene lugar un temple de la pieza estructural de chapa conformada en caliente que aun se encuentra en la herramienta de conformacion en caliente. Especialmente, la pieza estructural de chapa conformada en caliente se enfna de forma tan rapida que la estructura austemtica se transforma en una estructura fundamentalmente martensitica, o bien en una estructura mixta. Tambien es posible, alternativamente, que la pieza estructural de chapa conformada en caliente, aun caliente, se traslade a una herramienta separada de sujecion, y en ella se endurezca entonces por temple mediante un enfriamiento rapido.

Especialmente en el temple parcial de un componente es necesario producir una zona de transicion con delimitacion estrecha entre las zonas templadas y las zonas no templadas. Debido a la transmision de calor en el interior de la pletina, pero tambien a la transmision de calor en el interior de la herramienta de conformado a presion, se ha demostrado como especialmente ventajoso configurar la propia herramienta de conformado a presion de forma segmentada. Esto significa que, por ejemplo, la herramienta superior, o bien la herramienta inferior esta dividida en al menos dos segmentos diferentes entre sf, y que entre los segmentos existe una separacion ffsica, por ejemplo en forma de un intervalo de aire. A traves de ello se evita una transmision de calor dentro de la herramienta. No obstante, en ello constituye un inconveniente que los segmentos separados se dilatan con distinta intensidad, debido a las diferentes temperaturas ajustadas.

A tftulo de ejemplo, una herramienta de ese tipo es conocida del documento DE 10 2011 018 850 A1.

Ademas, en la fabricacion de componentes conformados en caliente y endurecidos a presion, con zonas de resistencia parcialmente diferentes entre sf, la zona de transicion de la zona dura a la zona ductil no esta lo suficientemente delimitada estrechamente, debido a la transmision de calor dentro de la pletina a conformar, o bien en el componente conformado.

Del documento EP 243 808 A1 es conocido un procedimiento para la fabricacion de un componente de acero conformado en caliente y endurecido a presion.

El objetivo de la invencion es mostrar un procedimiento para delimitar estrechamente una zona de transicion en un componente conformado en caliente y endurecido a presion, con zonas de diferente resistencia entre sf.

El objetivo se alcanza, segun la invencion, con un procedimiento para la fabricacion de un componente conformado en caliente y endurecido a presion segun las caractensticas en la reivindicacion 1.

Variantes ventajosas de la herramienta de conformado en caliente, segun la invencion, son objeto de las reivindicaciones subordinadas.

La presente invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion de un componente de acero, conformado en caliente y endurecido a presion, especialmente un componente de un automovil, con caractensticas de resistencia parcialmente distintas entre sf. El procedimiento se caracteriza por las siguientes etapas:

- calentar, en una estacion de calentamiento, una pletina de una aleacion de acero que pueda endurecerse, siendo calentada al menos una primera zona a una temperatura superior a la de austenitizacion (AC3), y al menos una segunda zona a una temperatura por debajo de la de austenitizacion, preferentemente menor que la AC1, y configurandose una zona de transicion entre ambas zonas,

- transportar la pletina asf calentada a una estacion de templado, o bien a una herramienta de conformado en caliente y endurecimiento a presion, estando configuradas de forma segmentada la estacion de templado, o bien la herramienta de conformado en caliente y endurecimiento a presion, y presentando al menos un segmento de templado, y estando situado el segmento de templado en la zona de transicion resultante de la pletina calentada,

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- templar la zona de transicion con el segmento de templado, a una temperatura por debajo de la temperatura AC1, y no obstante, de forma preferida, a una temperatura mayor de 450°C, especialmente mayor de 550°C,

- conformar en caliente y endurecer a presion el componente de acero, con al menos una zona dura y una zona blanda, asf como con una zona de transicion situada entre ellas.

Con el procedimiento segun la invencion es posible producir una zona delgada de transicion, delimitada estrechamente, entre la zona completamente endurecida del componente de acero fabricado, y la zona del componente de acero mas blanda comparada con la anterior. La zona completamente endurecida esta compuesta preferentemente de forma casi completa de estructura martensftica, la cual fue correspondientemente enfriada rapidamente desde una temperatura superior a la AC3. La zona mas blanda, comparada con la anterior, presenta preferentemente una estructura mixta, con los respectivos componentes particulares adicionales de bainita, ferrita, perlita y/o austenita residual. Esto se produce especialmente si, o bien la zona mas ductil, y con ello mas blanda del componente de acero, no esta de momento austenitizada completamente antes de la conformacion en caliente, y/o durante el endurecimiento por prensado no es enfriada tan rapidamente, de forma que se evita una estructura completamente martensftica, o bien, preferentemente, no se configura ninguna estructura martensitica.

La zona de transicion esta configurada en primer lugar de forma bastante ancha durante el calentamiento, por ejemplo con una anchura de mas de 100 mm, y preferentemente entre 100 y 200 mm. Esto esta condicionado por que, por una parte, en la estacion de calentamiento, por ejemplo en forma de un horno de paso continuo, o bien un horno de pisos, esta colocada una pared de separacion que presenta una correspondiente anchura, por ejemplo de varios cm, para el aislamiento termico entre dos zonas de temperatura, por ejemplo 900°C y 600°C, de forma que ya se genera una zona de transicion en la pletina de mas de 100 mm a traves de los diferentes efectos de la temperatura en las dos zonas de temperatura de la estacion de calentamiento. Un factor adicional es la propagacion del calor dentro de la propia pletina. La pletina esta configurada de una aleacion de acero que se puede endurecer, la cual presenta ademas una elevada conductibilidad termica del calor. Si, por ejemplo, se calienta una zona de la pletina a mas de 900°C, y otra zona a menos de 700°C, aparece una conduccion de calor dentro de la propia pletina, desde la zona mas caliente hacia la zona mas fna. A traves de esto se genera tambien una zona de transicion, la cual presenta una correspondiente anchura de mas de 100 mm. Los tiempos de calentamiento en la estacion de calentamiento son preferentemente entre 1 y 20 min, y especialmente entre 3 y 7 min.

Aqu exactamente, el procedimiento segun la invencion determina que se usa en primer lugar una herramienta de conformado en caliente y endurecido a presion, o bien, alternativamente, una estacion de templado, las cuales presentan un segmento de templado. El propio segmento de templado esta configurado cubriendo solamente una zona pequena respecto a la superficie total de la pletina, o bien del componente a conformar, de forma que el segmento de templado cubre fundamentalmente solamente de forma aproximada la zona de transicion de la pletina calentada. El segmento de templado es puesto en contacto con la zona de transicion, y puede entonces, debido al templado por contacto, o bien recalentar, o bien enfriar, o bien mantener caliente durante el templado en el caso de una herramienta de endurecido a presion, de forma que se genera un porcentaje reducido de enfriamiento. En el caso de una estacion de templado, en primer lugar se introduce la pletina, tratada en caliente en la estacion de calentamiento, en la estacion de templado, y se templa en la estacion de templado, mediante templado por contacto, al menos la zona de transicion, mediante lo cual se ajusta una zona de transicion estrechamente delimitada, y desde ahora tambien delgada, la cual configura, tras el endurecimiento por presion, una zona de transicion delimitada estrechamente. A continuacion se coloca la pletina directamente en una herramienta de conformado en caliente y endurecido a presion, de forma que se impide una transmision adicional de calor en la pletina, y, condicionada por ello, una ampliacion de la zona de transicion. De forma especialmente ventajosa. la herramienta de conformado en caliente puede ser enfriada entonces de forma homogenea, y ser configurada sin segmentos de calentamiento.

En el caso de la extraccion de la estacion de calentamiento, y del paso directo a una herramienta de conformado en caliente y endurecido a presion, el segmento de templado esta dispuesto en la propia herramienta de conformado en caliente y endurecido a presion. Aqm, el segmento de templado esta configurado especialmente como un segmento de calefaccion, y temple, o especialmente se calienta la zona de transicion de la pletina durante el templado a presion.

La zona de transicion es templada de tal forma que, en el componente terminado de fabricar, esta pertenece a la zona mas blanda, o bien mas ductil. Por otra parte, esto significa que la zona de transicion generada en la pletina en la estacion de calentamiento se enfna en primer lugar desde unos 700°C a 800°C hasta por debajo de la temperatura AC1, especialmente hasta 500°C a 650°C, y/o durante el proceso de templado se calienta de tal manera que se genera un porcentaje reducido de enfriamiento, y con ello casi ninguna formacion de martensita en la zona de transicion.

Con ello, en el marco de la invencion es posible generar una zona de transicion estrechamente delimitada, que presenta una anchura entre 50 mm y 200 mm en la pletina templada en la estacion de calentamiento, y con el proceso mas optimizado y de forma energeticamente mas sencilla, una zona de transicion con una anchura entre 1 mm y 50 mm, especialmente entre 15 mm y 40 mm, y de forma especialmente preferida entre 20 mm y 30 mm, en el componente fabricado tras el proceso de endurecimiento a presion.

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Para ello, el segmento de templado esta colocado en la herramienta superior y/o en la herramienta inferior de la estacion de templado, o bien en la herramienta de conformado en caliente y endurecido a presion. Para ello, el segmento de templado tiene un dimensionamiento tal, que recubre una porcion de superficie del 50 al 95% de la zona de transicion de la pletina calentada.

En otra variante ventajosa de configuracion, el segmento de templado esta dimensionado de tal forma que se solapa adicionalmente hasta 70 mm, especialmente hasta 60 mm, y de forma especialmente preferida hasta 50 mm, con la parte de la zona de transicion calentada por debajo de la temperatura AC3, especialmente por debajo de la temperatura AC1. Entonces se cubre en total una zona superficial del segmento de templado que se corresponde con un 70 hasta un 140% de la zona de transicion.

El procedimiento se realiza especialmente en una herramienta de conformado en caliente que se describe a continuacion, estando colocado, ademas, de forma especialmente preferida, un elemento de compensacion tras el segmento de templado, de forma que se compensan, o bien se equilibran las distintas dilataciones termicas del segmento de templado, especialmente en la direccion de la carrera de la prensa de la herramienta de conformado en caliente.

La herramienta de conformado en caliente presenta una herramienta superior y una herramienta inferior, las cuales pueden desplazarse una contra la otra, y que configuran un espacio hueco de conformado entre la herramienta superior y la herramienta inferior con la herramienta de conformado en caliente cerrada, estando la herramienta superior y/o la herramienta inferior subdividida en al menos dos segmentos. En el espacio hueco de conformado, el elemento fabricado de chapa conformada esta en contacto de apoyo con la respectiva superficie de conformado de la herramienta superior, o bien de la herramienta inferior.

La herramienta de conformado en caliente esta caracterizada, segun la invencion, por que al menos un segmento esta configurado como elemento de calentamiento, y por que el elemento de calentamiento presenta un elemento de compensacion en el lado contrapuesto al espacio hueco de conformado, de forma que se compensa una dilatacion termica del segmento de calefaccion en la direccion de la carrera de la prensa.

En ello, la herramienta de conformado en caliente se utiliza especialmente, en el marco de la invencion, para el conformado de pletinas de chapa, presentando las pletinas de chapa una temperatura mas elevada respecto a la temperatura ambiente. En ello, las pletinas de chapa estan configuradas de una aleacion de acero, pero tambien de una aleacion de materiales ligeros, por ejemplo de una aleacion de aluminio. No obstante, preferentemente con la herramienta de conformado en caliente, segun la invencion, se mecaniza una aleacion de acero que pueda conformarse en caliente y endurecerse a presion, de forma que la herramienta de conformado en caliente esta configurada como una herramienta de conformado en caliente y endurecido a presion. La temperatura del componente a conformar en caliente presenta entonces, al menos parcialmente, una temperatura por encima de la temperatura de austenitizacion, por consiguiente por encima de la AC3.

Se prefiere el elemento de compensacion en combinacion con un apoyo flotante con un grado lineal de libertad, configurado especialmente en combinacion con un muelle en la direccion de la carrera de la prensa. El propio elemento de calentamiento esta calentado preferentemente de forma activa, de forma que, a tttulo de ejemplo, se ha integrado especialmente una fuente de calor en el propio elemento de calentamiento.

Preferentemente esta previsto un segmento de calefaccion en la herramienta superior, y, correspondiendo con el mismo, un segmento de calefaccion colocado en la herramienta inferior. No obstante, tambien puede estar previsto solamente un segmento de calefaccion en la herramienta superior, o bien solamente un segmento de calefaccion en la herramienta superior. No obstante, pueden estar previstos respectivamente varios segmentos de calentamiento en la herramienta superior y en la herramienta inferior.

Los segmentos restantes, especialmente los segmentos adyacentes al segmento de calefaccion, estan dotados entonces con canales de refrigeracion, y son atemperados, de forma que la pletina conformada de chapa es enfriada tan rapidamente que, por ejemplo, en el caso de una estructura austemtica de la pletina, se origina una estructura endurecida, especialmente una estructura martensitica. Como consecuencia, el segmento de calefaccion presenta una temperatura mas elevada, durante la utilizacion en turnos de trabajo, respecto al resto de los segmentos de la herramienta de conformado en caliente, y se dilata mas fuertemente. Tambien la temperatura y la dimension del elemento de calentamiento se diferencian entre sf antes y durante el contacto con la pletina. El elemento de compensacion en la parte posterior del elemento de calentamiento posibilita el que se compense una dilatacion termica del elemento de calentamiento en la herramienta superior, o bien en la herramienta inferior en la direccion de la carrera de la prensa, y por lo tanto una dilatacion termica en la direccion del espacio hueco de conformado, mediante el elemento de compensacion. Para ello, el elemento de calentamiento esta apoyado especialmente de forma elastica, de forma que una dilatacion del elemento de calentamiento conduce a que el elemento de compensacion sea comprimido, asf como una contraccion del elemento de calentamiento conduce una dilatacion del elemento de compensacion. Cono resultado, la posicion absoluta de la superficie de moldeo del elemento de calentamiento en el espacio hueco de conformado es aproximadamente constante, originandose entonces un contacto uniforme de apoyo de la superficie de moldeo del elemento de calentamiento, asf como de la superficie de moldeo de los segmentos adyacentes, sobre la pletina.

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Como resultado puede alcanzarse una zona de transicion, limitada estrechamente, entre los estados de la estructura, ajustados de forma encauzada y con distintas durezas entre s^ en las distintas secciones del componente fabricado.

Como fuente de calentamiento en el segmento de calefaccion pueden utilizarse distintas fuentes de calor. A tftulo de ejemplo, son imaginables los cartuchos calentadores, o bien tambien calefacciones de resistencia en forma de alambres de calefaccion. Tambien es imaginable una fuente de calentamiento inductiva, la cual puede estar integrada entonces en el segmento de calefaccion, o bien tambien externamente, en relacion con el espacio hueco de conformado que esta colocado detras del segmento de calefaccion.

Ademas, de forma especialmente preferida, el segmento de calefaccion esta configurado a la temperatura ambiente con una dimension inferior. Esto significa que la dimension real del segmento de calefaccion en su estado a la temperatura ambiente es menor que la dimension teorica del segmento de calefaccion a la temperatura de trabajo. Las indicaciones de dimension se refieren a la posicion absoluta de la superficie de conformado del elemento de calentamiento en el espacio hueco de conformado. En caso de calentamiento del segmento de calefaccion mediante una fuente activa de calentamiento, el segmento de calefaccion se dilata entonces como consecuencia de la accion del calor. De forma preferida, a la temperatura de trabajo el segmento de calefaccion alcanza una dimension teorica y/o una dimension situada ligeramente sobre la dimension teorica. Aqm se ajusta entonces exactamente y de forma pasiva la respectiva posicion absoluta de la superficie de conformado del segmento de calefaccion respecto al espacio hueco de conformado. Las posibles oscilaciones, como consecuencia de las distintas temperaturas durante el proceso de produccion, se compensan entonces mediante la pequena sobremedida, y/o mediante el elemento de compensacion.

De forma preferida, el elemento de compensacion esta configurado como un elemento pasivo mecanicamente, con un grado lineal de libertad de movimiento, especialmente en la direccion de la carrera de la prensa. Ademas, el elemento de compensacion es, de forma preferida, un elemento de deformacion elastica de muelle, especialmente un muelle, y de forma preferida muy especialmente un resorte helicoidal de compresion. Ademas, de forma preferida muy especialmente, varios elementos de compensacion, especialmente varios muelles, estan distribuidos de tal forma que se evita que se ladee el elemento de calentamiento al comprimir el elemento de compensacion. El numero y la posicion, y/o el mdice de elasticidad de los elementos de compensacion, especialmente de los muelles, puede dimensionarse entonces en dependencia del grado de deformacion y/o de la presion superficial que actua sobre la seccion superficial respectiva en el segmento de calefaccion. A tftulo de ejemplo, en una seccion delgada del segmento de calefaccion es suficiente un solo elemento de compensacion, mientras que en una seccion mas ancha estan colocados, posicionados a una cierta distancia entre sf, tres, cuatro o cinco elementos de compensacion. No obstante, el elemento de compensacion puede ser tambien una almohadilla, especialmente una almohadilla hidraulica, la cual esta rellena con un fluido comprimible.

Ademas, de forma especialmente preferida, la herramienta superior esta alojada en una mesa portapunzon, y/o la herramienta inferior en una mesa de prensa. De forma preferida, los lados posteriores de los segmentos estan fijados posicionalmente, con union positiva de forma, sobre la mesa portapunzon en el caso de la herramienta superior, y sobre la mesa de prensa en el caso de la herramienta inferior, preferentemente con la integracion de una placa de sujecion. El respectivo segmento de calefaccion esta alojado entonces de forma flotante, y presenta, de forma especialmente preferida, una gma lineal. La gma lineal esta configurada especialmente de tal manera que el grado lineal de libertad de movimiento se efectua en la direccion de la carrera de la prensa. La gma esta realizada especialmente en forma de una barra de gma, la cual encastra en un orificio de gma, por consiguiente como gma de deslizamiento con union positiva de forma.

De forma especialmente preferida, la gma lineal esta dispuesta en el centro del segmento de calefaccion, con referencia a un plano perpendicular a la direccion de la carrera de la prensa de la herramienta de conformado en caliente. Con ello se posibilita una dilatacion longitudinal del segmento de calefaccion en todas las direcciones del plano, desde el centrado fundamentalmente concentrico. Por otra parte, la dilatacion en la propia direccion de la carrera de la prensa se realiza mediante el elemento de compensacion.

Ademas, de forma especialmente preferida, sobre el lado posterior del segmento de calefaccion se ha colocado una capa aislante, y/o sobre los bordes laterales, o bien sobre las superficies laterales del segmento de calefaccion, se han colocado capas de aislamiento. Debido a la capa de aislamiento puede reducirse una perdida de calor, tanto con el segmento de calefaccion activo, ya que el flujo de calor ha de ser concentrado solamente sobre la pletina de chapa, y no obstante la conduccion del calor tiene lugar en todas direcciones en el segmento de calefaccion, como tambien por tanto hacia la parte posterior del segmento de calefaccion. Mediante un uso de una capa aislante puede disminuirse el aporte de energfa para el calentamiento activo del segmento de calefaccion. Las capas aislantes en los bordes laterales, o bien en las superficies laterales, estan configuradas de tal forma que se impide una conduccion de calor al segmento adyacente al segmento de calefaccion. Tambien aqm se mantiene reducido el aporte de energfa para calentar el segmento de calentamiento, y al mismo tiempo se alcanza una zona de transicion delimitada estrechamente en el elemento a fabricar.

En otra variante preferida de ejecucion, el segmento de calefaccion esta configurado de un material que presenta una menor conductibilidad termica respecto al resto de la herramienta superior y/o de la herramienta inferior. Por

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consiguiente, la conductibilidad termica del material del segmento de calefaccion es menor que la conductibilidad termica de los materiales de los segmentos adyacentes al segmento de calefaccion.

De forma especialmente preferida, el material del segmento de calefaccion tiene una resistencia termica particularmente alta. El objetivo de los segmentos adyacentes al segmento de calefaccion es conseguir una alta disipacion termica, de forma que se lleve a cabo el proceso de endurecimiento por prensado. Sin embargo, en el propio segmento de calefaccion no debe ser disipado predominantemente ningun calor, o bien manifiestamente menos calor, de modo que no se produzca ningun endurecimiento, o bien como mucho un endurecimiento parcial. Debido a que el segmento de calefaccion solamente ha de disipar menos calor, este presenta una menor resistencia al calor. Como resistencia al calor ha de entenderse la estabilidad dimensional al atemperar el elemento de calefaccion.

Opcionalmente, complementariamente esta prevista tambien una forma de diseno adicional preferida, a saber, que en el segmento de calefaccion esten configurados conductos de refrigeracion, de modo que la zona del componente de conformado de chapa metalica al que esta unido el segmento de calefaccion pueda ser al menos enfriado parcialmente. A traves de esto se puede, por ejemplo, ajustar selectivamente una estructura mixta parcialmente endurecida. Ademas, con ello puede conseguirse que, en caso de mantenimiento, se alcance rapidamente un estado de tibieza en el segmento de calefaccion, o bien que el segmento de calefaccion no se sobrecaliente. Ademas, de forma especialmente preferida, entre el segmento de calefaccion y al menos uno de los segmentos adyacentes del segmento de calefaccion esta configurada una hendidura, especialmente una hendidura de aire. Esta hendidura de aire tiene dos ventajas. Por una parte, y debido a la hendidura, por consiguiente, la separacion ffsica, no se produce ninguna conduccion de calor del segmento de calefaccion a un segmento adyacente. Por consiguiente, el area de transicion puede ser delimitada mas exactamente.

No obstante, como segunda ventaja ha de contemplarse la posibilidad de expansion horizontal del segmento de calefaccion, que se consigue gracias a esto. El segmento de calentamiento puede expandirse en el sentido de la carrera de la prensa gracias al elemento de compensacion, estando la direccion de la carrera de la prensa orientada en general verticalmente.

Debido a la hendidura, el elemento de calefaccion puede dilatarse horizontalmente, por lo tanto perpendicularmente a la direccion de la carrera de la prensa, mientras el mismo, de forma preferida, esta alojado de forma no desplazable en la direccion horizontal, debido a la grna lineal en el centro.

Otras ventajas, caractensticas, propiedades y aspectos de la presente invencion son el objeto de la descripcion siguiente. Las variantes preferidas de configuracion se representan en las figuras esquematicas. Estas sirven para la facil comprension de la invencion. Se muestran:

Figura 1a yb una herramienta de conformado en caliente, en vista de una seccion transversal y vista

lateral, para la realizacion del proceso segun la invencion,

Figura 2a y b una variante alternativa de configuracion de la figura 1a y b con el elemento de calefaccion en

el interior, y

Figura 3 el proceso, segun la invencion, para la fabricacion de un componente de acero conformado

en caliente y endurecido a presion, con diferentes zonas de resistencia distintas entre sf.

En las figuras se utilizan los mismos signos de referencia para componentes identicos o similares, aun cuando se prescinda de una descripcion repetida, por razones de simplificacion.

La figura 1 muestra una herramienta de conformado en caliente 1 para la realizacion del procedimiento, en el caso de la figura 1b en una vista lateral, y en el caso de la figura 1a en una vista de la seccion transversal, segun la lmea de seccion a-a. La herramienta de conformado en caliente 1 presenta una herramienta superior 2 y una herramienta inferior 3, estando formada la herramienta superior por tres segmentos 4,5,6, los cuales comprenden dos segmentos normales 4,5 y un segmento de calentamiento 6, y la herramienta inferior 3 esta formada asimismo por tres segmentos 7,8,9, y la misma tambien comprende dos segmentos 7,8 y un segmento de calentamiento 9.

Los segmentos de calefaccion 6,9 presentan respectivamente dos fuentes de calefaccion 10, por ejemplo lmeas de medios para el paso de un medio de calefaccion, o bien tambien serpentines de calefaccion o similares. El resto de los segmentos 4, 5, 7, 8 presentan respectivamente canales 11 de refrigeracion. En ello, los segmentos 4,5 de la herramienta superior 2 se fijan a una mesa 13 de portapunzon, con la incorporacion de una mesa de sujecion 12. Los segmentos 7,8 de la herramienta inferior 3 se fijan sobre una bancada de sujecion 14, que a su vez se monta sobre una mesa 15 de la prensa. La fijacion se realiza, por ejemplo, mediante tacos de corredera.

Segun la invencion, ademas esta previsto que el segmento de calefaccion 9 de la herramienta inferior 3 este alojado de forma flotante sobre elementos de compensacion 16, estando configurados los elementos de compensacion 16 como resortes, al menos parcialmente. Ademas, tambien es claramente visible, en las figuras 1a y 1b, la grna lineal

17 que esta dispuestas en el centro y presenta un grado axial de libertad de movimiento en la direccion de carrera

18 de la prensa. Perpendicularmente a la direccion de la carrera 18 de la de prensa esta colocada la grna lineal 17,

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respectivamente en el centro del segmento de calefaccion 9, de modo que el segmento de calefaccion 9 puede expandirse o contraerse en todas las direcciones, perpendicularmente a la gma lineal 17, debido a los efectos termicos. La herramienta de conformado en caliente 1 esta representada en estado cerrado, de forma que resulta un espacio hueco 19 de conformado entre la herramienta superior 2 y la herramienta inferior 3, y en el espacio hueco 19 de conformado esta un componente de chapa conformada 20, el cual esta en contacto de apoyo con la superficie respectiva de los segmentos 4, 5, en el estado cerrado de la herramienta de conformado en caliente 1. La dilatacion del segmento de calefaccion 9 en la direccion de carrera 18 de la prensa, que puede ser eventualmente distinta entre sf respecto al segmento 8 adyacente con el mismo, se compensa mediante los elementos 16 de compensacion.

Adicionalmente, entre el segmento de calefaccion 9 y el segmento 8, asf como entre el segmento de calefaccion 6 y el segmento 5, se ha previsto una hendidura 21, la cual impide una conduccion de calor del segmento de calefaccion 6, 9 al segmento 5, 8.

En este caso, el segmento de calentamiento 6 no esta alojado de forma elastica en la herramienta superior 2. Las capas aislantes 22 estan dispuestas en el lado de los segmentos de calefaccion 6,9 contrapuesto al espacio hueco 19 de conformado, de modo que se evita considerablemente una transferencia de calor a las respectivas mesas de sujecion 12, 14, debida a la conduccion de calor. Ademas, las capas de aislamiento 22 tambien estan dispuestas en las superficies laterales exteriores de los segmentos de calefaccion 6, 9, de forma que se evita asimismo la evacuacion del calor al medio ambiente U.

Las figuras 2a y b muestran una variante analoga de ejecucion a la de la figura 1, con las diferencias descritas a continuacion. Los segmentos de calefaccion 6,9 estan situados respectivamente en el interior, en relacion con la representacion de la figura 2b. Tambien aqrn, el segmento de calefaccion 6, 9 de la herramienta inferior 3 esta alojado de nuevo de forma flotante, o bien elastica, mediante los elementos de compensacion 16, de forma que se evita una dilatacion termica distinta entre sf en la direccion de carrera 18 de la prensa. Adicionalmente, entre los respectivos segmentos de calefaccion 6,9 y los segmentos 4, 5, 7, 8, vecinos de los mismos, se ha colocado una capa de aislamiento 22 correspondiente. Ademas, segun la figura 2a se observa que no esta prevista ninguna gma, sino que los elementos de compensacion asumen adicionalmente una funcion de guiado, asf como que estan dispuestas asimismo capas de aislamiento 22 respecto al entorno U.

En la figura 3 se muestra la secuencia del procedimiento descrito segun la invencion. En primer lugar se prepara una pletina 100 de una aleacion templable de acero. Esta presenta ya aqrn un corte en la pletina, para la fabricacion de un componente 101 de acero, en forma de una columna B para un vehfculo. La pletina 100 es conducida a una estacion de calentamiento 102, aqrn, por ejemplo, en forma de un horno de paso continuo. La estacion de calentamiento 102 presenta dos zonas distintas de temperatura 103, 104, una zona de temperatura superior 103 sobre la temperatura AC3, referida al plano del dibujo, y la zona de temperatura inferior 104 por debajo de la temperatura AC1, referida al plano del dibujo. En lo sucesivo se calienta una primera zona 105 de la pletina 100 a la temperatura AC3 o superior, y una segunda zona 106 por debajo de la temperatura AC1. Entre la primera zona 105 y la segunda zona 106, se crea entonces una amplia zona de transicion 107, la cual se genera, por una parte, debido a la transmision de calor dentro de la propia pletina 100, y por otra parte debido al hecho de que una pared 108 de la estacion de calentamiento 102 presenta una cierta anchura, a fin de aportar un cierto aislamiento termico entre la zona de temperatura sobre AC3, 103, y la zona de temperatura por debajo de AC1, 104.

Tras su retirada de la estacion de calefaccion 102, se dispone de una pletina templada 109, en la que estan configuradas una primera zona 105 sobre la temperatura de austenitizacion y una segunda zona 106 por debajo de la temperatura AC1, asf como una zona de transicion 107 que se extiende entre ellas, con una anchura b107 desde 50 mm hasta 200 mm.

La pletina 109 asf templada se coloca en una herramienta 110 de conformado en caliente y endurecido a presion, la cual esta representada aqrn, a tttulo de ejemplo, a traves de una vista en planta desde arriba sobre una herramienta inferior. En ella esta dispuesto al menos un segmento, el cual esta configurado como segmento 111 de templado, y especialmente como segmento de calefaccion. En ello el segmento 111 de templado cubre superficialmente una gran parte de la zona de transicion 107, y se solapa asimismo, partiendo de la zona 107 de transicion, con una parte de la segunda zona 106, la cual se encuentra debajo de la temperatura AC1. Con el segmento 111 de templado se hace posible controlar la velocidad de enfriamiento durante el proceso de templado, y especialmente conseguir una menor tasa de enfriamiento, de forma que se evita ampliamente una formacion de martensita en la zona 107 de transicion. En lo que sigue se ajusta, en la segunda zona 106, una zona blanda 112 respecto a una zona dura 113, prolongandose tambien la zona blanda 112 sobre una gran parte de la zona de transicion 107 existente de momento, y se ajusta una zona de transicion 114, delimitada exactamente, preferentemente con una anchura b114 de 10 mm a 35 mm, y especialmente entre 20 mm y 30 mm. La posicion teorica del segmento 111 de templado esta representada con una lmea discontinua en el componente de acero 101 terminado de fabricar.

La anchura b114 de la zona de transicion 114 se corresponde preferentemente con menos de la mitad de la anchura b107 de la zona de transicion 107, especialmente con menos de un tercio de la anchura b107 y preferentemente a menos de una cuarta parte de la anchura b107. Ademas, en la herramienta 110 de conformado en caliente y endurecimiento a presion se muestra que el segmento de templado 111 no cubre una parte superior 107o de la zona

5

10

15

20

25

30

35

40

de transicion 107, sino que cubre una parte inferior de 107u de la zona de transicion 107, correspondiendo preferentemente la parte inferior 107u de la zona de transicion 107 a un 50% hasta un 95% de la superficie de la zona de transicion 107. Ademas, el segmento de templado 111 se extiende desde la zona de transicion 107 en la direccion hacia la segunda zona 106, con una anchura preferentemente de 70 mm, especialmente de 60 mm y, de forma especialmente preferida, de 50 mm. Esta segunda zona cubierta 106U se describe con sfmbolo de referencia 106U. A traves de ello se garantiza que la zona limftrofe 115, entre la segunda zona 106 y la zona de transicion 107, reciba tambien una estructura de material homogenea durante el proceso de endurecimiento por prensado.

Con ello, en la herramienta de conformado en caliente y endurecimiento a presion 110 puede ajustarse, a traves de una medida simple y efectiva con una estacion convencional de calefaccion 102, asf como con una herramienta modificada de conformado en caliente y endurecimiento a presion 110, una zona de transicion 114 de alta precision y con delimitacion estrecha entre diferentes zonas 112, 113 de resistencias distintas en un componente de acero 101.

De forma preferida se fabrican tambien las columnas A, la construccion del techo, las ventanas de las puertas traseras, o bien los componentes similares de automocion, los cuales presentan especialmente zonas blandas de gran superficie.

Signos de referencia:

1 - herramienta de conformado en caliente

2 - herramienta superior

3 - herramienta inferior

4 - segmento de 2

5 - segmento de 2

6 - segmento de calefaccion de 2

7 - segmento de 3

8 - segmento de 3

9 - segmento de calefaccion de 3

10- fuente de calor

11 - canal de enfriamiento

12- bancada de sujecion de 2

13- mesa del portapunzon

14 - bancada de sujecion de 3

15- mesa de la prensa

16- elemento de compensacion

17 - grna

18- direccion de la carrera de la prensa

19- espacio hueco de conformado

20 - pletina

21 - hendidura

22 - base aislante

23 - lado posterior de 6, 9

100- pletina

101 - componente de acero

102 -: estacion de calefaccion

103 -: zona de temperatura sobre la AC3

104 -: zona de temperatura por debajo de la AC1

105 -: primera zona de 100

5 106 -: segunda zona de 100

106u -: segunda zona recubierta

107 -: zona de transicion de 100

107o -: parte superior de 107

107u -: parte inferior de 107

10 108 -: pared de separacion

109-: pletina templada

110 -: herramienta de conformado en caliente y endurecido a presion

111 -: segmento de templado

112-: zona blanda

15 113-: zona dura

114-: zona de transicion de 101

115-: zona limttrofe

b107 -: anchura de 107

20 b114 -: anchura de 114

U -: periferia

Claims

10

15
2.

20
3.

25
4.
5.

30
6.

35
7.

40

REIVINDICACIONES

Procedimiento para la fabricacion de un componente (101) de acero, conformado en caliente y endurecido a presion, especialmente un componente de automovil con propiedades de resistencia parcialmente distintas entre s^ caracterizado por las siguientes etapas del proceso

- calentar una pletina (100) de una aleacion templable de acero en una estacion (102) de calentamiento, calentandose al menos una primera zona (105) a una temperatura superior a la de austenitizacion, y al menos una segunda zona (106) a una temperatura por debajo de la temperatura de austenitizacion, preferentemente menor que la AC1, y configurandose entre ambas zonas una zona (107) de transicion.

- transferir la placa (100) calentada asf hasta una estacion de control de temperatura o hasta una herramienta de conformado en caliente y endurecimiento a presion, en la que la estacion de control de temperatura o la herramienta de conformado y endurecimiento en caliente (110), esta configurada de forma segmentada y presentando al menos un segmento de templado (111), estando situado el segmento de templado (111) en la region de la zona resultante de transicion (107) de la pletina (109), templada de forma parcialmente distinta entre sf

- templar la zona (107) de transicion antes o durante el endurecimiento por presion,

- conformar en caliente y endurecer a presion el componente (101) de acero, con al menos una zona dura (113) y una zona blanda (112), asf como una zona de transicion (114) situada entre ambas, siendo la zona de transicion (114) menor en superficie que la region de transicion (107).

Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la estacion de calentamiento (103) es un horno de varios pisos, o un horno continuo, con zonas de temperatura (103.104) diferentes entre sf, estando las zonas de temperatura (103.104) aisladas termicamente entre sf, especialmente mediante una pared divisoria (108).

Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que en la estacion de calentamiento (103) se genera una region (107) de transicion entre la primera zona (105) y la segunda zona (106), con una anchura entre 50 mm y 200 mm.

Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el segmento de templado (111) cubre una porcion de superficie de la region (107) de transicion de entre el 50% y el 95%.

Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el segmento de templado (111) esta configurado como un segmento de calefaccion, y por que la region (107) de transicion es calentada de tal forma mediante el segmento de calefaccion, durante el proceso de conformado en caliente y endurecido a presion, que no se origina ningun endurecimiento completo, especialmente de tal manera que en el componente de acero (101) endurecido a presion, en la region (107) de transicion cubierta por el segmento de templado (111), se ajusta una estructura del material igual a la de la zona blanda (112).

Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que se genera una zona de transicion (114) entre la zona dura (113) y la zona blanda (112), con una anchura (b114) entre 1 mm y 50 mm, especialmente con una anchura entre 10 mm y 40 mm, y de forma especialmente preferida entre 20 mm y 30 mm.

Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el elemento de calefaccion se solapa con la zona (106) de la region (107) de transicion, calentada por debajo de la temperatura AC1, en hasta 70 mm, especialmente hasta 60 mm, y preferentemente hasta 50 mm.