ES2692819T3 - Proceso de fabricación de alta productividad de piezas de acero revestidas y endurecidas con prensa - Google Patents

Abstract

Plancha o un cuerpo prerrevestido que incluye un sustrato de acero para un tratamiento térmico 1 coronado, sobre, al menos, una parte de al menos una de sus caras principales, de un prerrevestimiento 2, que incluye al menos una capa de aluminio o de aleación de aluminio, coronado, sobre al menos una parte del prerrevestimiento, de una capa polimerizada 3 de un espesor comprendido entre 2 y 30 micrómetros, compuesta por un polímero que no incluye silicio y cuya cantidad de nitrógeno es inferior a un 1 % en peso expresado en comparación con dicha capa, dicha capa polimerizada con pigmentos carbonados en una cantidad comprendida entre un 3 y 30 % en peso, expresada en comparación con dicha capa.

Description

DESCRIPCION

Proceso de fabricacion de alta productividad de piezas de acero revestidas y endurecidas con prensa

5 [0001] La invention se refiere a un proceso de fabricacion de piezas a partir de planchas de acero

prerrevestidas, calentadas, embutidas y luego endurecidas durante un enfriamiento obtenido al mantenerse dentro de una herramienta de prensa; estas piezas estan sobre todo destinadas a ser utilizadas como elementos de estructura en vehlculos automovillsticos para garantizar funciones de antintrusion o de absorcion de energla. Tales piezas pueden tambien utilizarse, por ejemplo, para la fabricacion de herramienta o de piezas de maquinas 10 agricolas. Durante este tipo de aplicaciones, se busca realizar piezas de acero que combinen una resistencia mecanica elevada, que soporten bien la corrosion y una buena capacidad para soldar. Se deberlan poder fabricar estas piezas embutidas en caliente a traves de procesos de alta productividad. Estas exigencias se reunen sobre todo en la industria automovillstica en la que se busca un aligeramiento significativo de los vehlculos. Las piezas anti-intrusion o piezas que contribuyen a la seguridad de vehlculos automovillsticos tales como las traviesas del 15 parachoques, los refuerzos de la puerta o de larguero, requieren, por ejemplo, las calidades mencionadas mas arriba. Esto puede ser sobre todo gracias a piezas de aceros cuya microestructura es martensltica o bainita martensltica.

[0002] La fabricacion de dichas piezas se conoce, sobre todo, segun las publicaciones FR2780984 y

20 FR2807447 segun las cuales un cuerpo recortado en una plancha de acero para un tratamiento termico, prerrevestido de un metal o de una aleacion metalica, se calienta en un horno y luego se embute en caliente. El prerrevestimiento puede ser de aluminio o una aleacion de aluminio, zinc o una aleacion de zinc. Cuando se calienta en el horno, este prerrevestimiento se alia al sustrato de acero para formar un compuesto que garantiza una protection de la superficie del acero contra la descarburacion y la formation de calamina. Este compuesto es apto 25 para calentarse. El mantenimiento de la pieza en el equipo permite que se adapte con un enfriamiento rapido que conduce a la obtencion de microestructuras de temple en el sustrato de acero, asociadas a caracterlsticas mecanicas de resistencia y de dureza muy elevadas. Este proceso se conoce con el nombre de endurecimiento por temple bajo prensa o “press hardening”.

30 [0003] Durante dicho proceso, los cuerpos se calientan en general en hornos de forma continua y los cuerpos

se desplazan sobre rodillos en estos hornos. Esta fase incluye una etapa de calentamiento seguida de un mantenimiento a temperatura en el horno, en general, en torno a los 900-950 °C. La temperatura de mantenimiento y la duration de mantenimiento dependen, sobre todo, del espesor de los cuerpos y de la naturaleza del prerrevestimiento de cuerpos. Por motivos de productividad, se buscan procedimientos que permitan acortar al 35 maximo la etapa de calentamiento en horno. Es as! como la publication EP2312005 describe un proceso en el que se suministra una de acero con un prerrevestimiento de aluminio, que se cuece de nuevo a 600-750 °C durante un tiempo que va de 1 a 200 horas. Una difusion del hierro del sustrato hacia el prerrevestimiento interviene, de modo que se obtiene de esta forma un producto prealeado. Despues del recorte, estos cuerpos prealeados pueden calentarse mas rapido, sobre todo, a causa de la modification de emisividad causada por el tratamiento de 40 prealeacion. Este procedimiento requiere, sin embargo, que se cueza de nuevo en bobina previa de larga duracion.

[0004] En el documento EP2463395, tambien se propone acelerar la cinetica de calentamiento disminuyendo localmente la reflectividad de un cuerpo gracias a diferentes procedimientos: deposition anterior de pintura negra, modificacion de la rugosidad por granallado, por laminado, Laser o ataque a traves de inmersion en una solution

45 acida. Este documento proporciona, sobre todo, ejemplos en los que pigmentos en fase acuosa o de la pintura negra con base de poliester/melamina en fase solvente, se han depositado sobre prerrevestimientos galvanizados. Relation de la tasa comun de mezcla: 90-92 % poliester y 8-10 % de melamina (C15H30N6O6) en la capa de pintura tras el secado, y de una concentration pigmentaria volumetrica maxima de un 30 %, la cantidad de nitrogeno en la capa de pintura puesta en marcha en estos experimentos esta en un rango de 1,7 a 2,4 % % tras el secado. 50 Sin embargo, este proceso deja completamente de lado algunos problemas esenciales relacionados con el uso posterior de estas piezas: efectivamente, tras la embuticion en caliente, las piezas deben ser aptas para una pintura por cataforesis, para poder soldarse y resistir a la corrosion. Sin embargo, como se mostrara mas abajo, la aplicacion antes de la embuticion en caliente de una pintura negra comun resistente a altas temperaturas, no permite obtener estas propiedades.

55

[0005] Se busca, por lo tanto, un proceso que permita incrementar de forma simultanea la productividad del proceso de embuticion en caliente y procurar que las piezas embutidas en caliente y endurecidas as! obtenidas sean compatibles con las condiciones habituales de la production industrial, es decir, que no necesiten, por ejemplo, ninguna modificacion de los ajustes existentes de las maquinas de soldadura por resistencia por puntos para el

ensamblaje de estas piezas. Este proceso tambien tiene que ser compatible con la fabrication de cuerpos soldados prerrevestidos con un revestimiento de aluminio que requiere la ablation anterior por un lado del prerrevestimiento en la periferia del cuerpo, como se describe en el documento EP2007545.

5 [0006] Se busca tambien un proceso poco sensible a ciertas variaciones eventuales de las condiciones de

fabricacion: particularmente, se busca un proceso cuyos resultados sean relativamente poco sensibles a las condiciones de preparacion del cuerpo prerrevestido.

[0007] Ademas, se busca un proceso que permita obtener una excelente resistencia frente al agrietamiento 10 diferido: se sabe efectivamente que el endurecimiento en prensa permite obtener piezas con una resistencia

mecanica extremadamente elevada cuya microestructura puede ser sensible a un agrietamiento debido a la presencia de hidrogeno en caso de tensiones, por ejemplo, las resultantes del recorte de piezas. Se busca, por lo tanto, un proceso que no represente ningun riesgo incrementado por el agrietamiento diferido o que permitiese incluso disminuir la sensibilidad a ese riesgo.

15

[0008] Se busca tambien un proceso que permita fabricar cuerpos soldados fabricados a partir de planchas de diferente espesor, que no conducirla a una velocidad de calentamiento sensiblemente diferente en las diferentes partes de estos cuerpos soldados.

20 [0009] Se busca finalmente un proceso cuyas etapas constitutivas y cuyos elementos materiales que

permitan su puesta en marcha, no conduzcan a un sobrecoste prohibitivo.

[0010] De forma sorprendente, los inventores han destacado que los problemas mencionados mas arriba se resolvlan de forma economica gracias a una deposition, antes de la embuticion en caliente, de una capa

25 polimerizada sobre un prerrevestimiento que incluye al menos una capa de aluminio o de una aleacion de aluminio, estando la capa polimerizada compuesta por un pollmero especlfico que contiene pigmentos de carbono en una cantidad comprendida entre un 3 y 30 % en peso.

[0011] Con este fin, la invention tiene como primer objeto una plancha o un cuerpo prerrevestido que incluye 30 un sustrato de acero para un tratamiento termico 1 coronado, sobre, al menos, una parte de al menos una de sus

caras principales, de un prerrevestimiento 2, que incluye al menos una capa de aluminio o de aleacion de aluminio, coronado, sobre al menos una parte del prerrevestimiento, de una capa polimerizada 3 de un espesor comprendido entre 2 y 30 micrometros, compuesta por un pollmero que no incluye silicio y cuya cantidad de nitrogeno es inferior a un 1 % en peso expresado en comparacion con la capa, conteniendo la capa polimerizada pigmentos carbonados en 35 una cantidad comprendida entre un 3 y 30 % en peso, expresada en comparacion con la capa. Preferentemente, los elementos del pollmero se seleccionan de una lista constituida por C, H, O, N.

[0012] De modo preferente, la capa polimerizada se obtiene a partir de una resina bajo forma de dispersion o de emulsion en fase acuosa.

40

[0013] De otro modo preferente, la capa polimerizada se obtiene a partir de una resina bajo forma de solution en un solvente no acuoso.

[0014] De otro modo preferente, la capa polimerizada esta constituida por una pellcula colaminada con 45 sustrato.

[0015] Preferentemente, la capa polimerizada se obtiene a partir de una resina de tipo acrllico.

[0016] De un modo preferente, la capa polimerizada se obtiene a partir de una resina de tipo epoxi o acrllico 50 bajo forma de solucion en un solvente no acuoso.

[0017] De otro modo preferente, la capa polimerizada esta constituida por una pellcula de tereftalato de polietileno o polietileno o tereftalato de polibutileno o polipropileno.

55 [0018] Los pigmentos estan constituidos preferentemente, al menos de forma parcial, por carbono activado.

[0019] De forma preferente, los pigmentos estan constituidos al menos de forma parcial por grafito.

[0020] La cantidad de carbono activado en la capa polimerizada es preferentemente inferior a un 5 %,

expresada en peso en comparacion con la capa.

[0021] Preferentemente, la capa de aluminio o de una aleacion de aluminio constituye mas de un 50 % del espesor del prerrevestimiento.

5

[0022] La invencion se refiere tambien a una plancha o un cuerpo segun uno cualquiera de los modos descritos mas arriba, que se caracteriza porque el prerrevestimiento lleva una capa de aleacion intermetalica 4 en contacto con el sustrato 1 coronada por una capa de aleacion de aluminio metalica 5 y porque, sobre al menos una cara prerrevestida de la plancha, una zona 6 esta desprovista de la capa polimerizada y de la capa de aleacion

10 metalica, al situarse la zona en la periferia de la plancha o del cuerpo.

[0023] La invencion se refiere tambien a un cuerpo soldado realizado por soldadura de, al menos, dos cuerpos, uno al menos de cuerpos 7 siendo un cuerpo, segun una cualquiera de las caracterlsticas mas arriba, de un espesor e7, y menos uno de los cuerpos siendo un cuerpo 8 de un espesor es formado por un sustrato de acero

15 revestido de una capa de aluminio o de una aleacion de aluminio identica

imagen1

a la del cuerpo 7, siendo el espesor de los cuerpos 7 y 8 tal como 20 [0024] El cuerpo (7) es preferentemente un cuerpo revestido sobre la totalidad del prerrevestimiento, de la

2,6>fl>2,2.

e8

capa polimerizada 3, y los espesores ei y es son tales que:

[0025] La invencion se refiere tambien a una pieza 9 obtenida por austenitizacion tras las embuticion en caliente y temple por mantenimiento en la herramienta de embuticion, de una plancha o de un cuerpo que contiene

25 un prerrevestimiento que incluye al menos una capa de aluminio o de una aleacion de aluminio, la microestructura del sustrato 10 de la pieza que contienen martensita y/o bainita, al estar coronado el sustrato sobre, al menos, una de sus caras principales, por un revestimiento 11 resultado de la interdifusion entre el sustrato de acero y el prerrevestimiento, al estar coronado el revestimiento 11 por una capa de oxido 12, la cantidad ponderal media de oxlgeno entre 0 y 0,01 micrometros bajo la superficie de la pieza que es inferior a un 25 %, y la cantidad ponderal 30 media de oxlgeno entre 0,1 y 0,2 micrometros bajo la superficie, que es inferior a un 10 %.

[0026] La invencion se refiere tambien a un proceso de fabrication de una pieza endurecida en prensa, que incluye las etapas sucesivas segun las cuales:

35 - se suministra una plancha o un cuerpo sustrato de acero para un tratamiento termico

- se suministra un prerrevestimiento que tiene al menos una capa de aluminio o de una aleacion de aluminio en contacto con el sustrato de acero, sobre al menos una de caras principales de la plancha o del cuerpo, luego

- se deposita sobre el prerrevestimiento, una capa polimerizada 3 de un espesor comprendido entre 2 y 30 micrometros, compuesta por un pollmero que no incluye silicio y cuya cantidad de nitrogeno es inferior a un 1 % en

40 peso expresado en comparacion con la capa, conteniendo la capa polimerizada pigmentos carbonados en una cantidad comprendida entre un 3 y 30 % en peso, expresada en comparacion con la capa, luego

- se caliente el cuerpo o la plancha de forma que se realiza una interdifusion entre el sustrato de acero y el prerrevestimiento y para conferirle una estructura de forma parcial o total austenltica al acero, luego

- se embute el cuerpo o la plancha en caliente para obtener una pieza, luego

45 - se enfrla la pieza por mantenimiento en la herramienta de embuticion de forma que la microestructura del sustrato de acero contenga, al menos en una parte de la pieza, martensita y/o bainita De modo preferente, el espesor de la plancha o del cuerpo esta comprendido entre 1 y 2 mm y la velocidad de calentamiento del cuerpo o de la plancha entre 50 y 500 °C esta comprendida entre 15 y 35 °C/s.

50 [0027] Preferentemente, la capa de aluminio o de una aleacion de aluminio ocupa mas de un 50 % del

espesor del prerrevestimiento.

[0028] De modo preferente, los elementos del polfmero se seleccionan de una lista constituida por C, H, O, N.

[0029] La invention se refiere tambien a un proceso de fabrication de un cuerpo soldado embutido en caliente y endurecido en prensa, que incluye las etapas sucesivas segun las cuales:

5

- se suministra un cuerpo soldado realizado por soldadura de al menos dos cuerpos, que incluye

- al menos un cuerpo 7 segun una cualquiera de las caracterfsticas mas arriba, con un espesor e7,

- al menos un cuerpo 8 de un espesor es formado por un sustrato de acero revestido de una capa de aluminio o de una aleacion de aluminio de un prerrevestimiento identico al del cuerpo 7,

imagen2

10 - siendo el espesor de los cuerpos 7 y 8 tal como

- se calienta el cuerpo soldado de forma que se realiza una interdifusion entre el sustrato de acero y el prerrevestimiento y para conferirle una estructura de forma parcial o total austenftica al acero, luego

- se embute el cuerpo soldado para obtener un cuerpo soldado embutido en caliente, luego

- se vuelve a enfriar el cuerpo soldado embutido en caliente por mantenimiento en la herramienta de embuticion de 15 forma a obtener, al menos en una parte del sustrato del cuerpo soldado embutido en caliente, martensita y/o bainita.

[0030] Preferentemente, el cuerpo soldado, embutido en caliente y endurecido se caracteriza porque el cuerpo (7) esta revestido sobre la totalidad del prerrevestimiento, por la capa polimerizada 3, y porque:

2,6*fl*2,2.

es

20

[0031] Apareceran otras caracterfsticas o ventajas de la invencion apareceran a lo largo de la description mas abajo dada a tftulo de ejemplo y que hacen referencia a las figuras que se adjuntan a continuation:

La figura 1 presenta un ejemplo esquematico de la plancha o del cuerpo prerrevestido segun la invencion, antes de 25 la embuticion en caliente.

La figura 2 ilustra un ejemplo esquematico de un cuerpo soldado segun la invencion, en el que los dos cuerpos no tienen el mismo espesor.

La figura 3 ilustra un ejemplo esquematico de un cuerpo segun la invencion, destinado a ser soldado mediante laser y luego embutido en caliente.

30 La figura 4 ilustra esquematicamente un ejemplo de la formation de capas observadas sobre una pieza embutida en caliente segun la invencion.

Se destacara que estos esquemas no aspiran a reproducir a escala las dimensiones relativas de los diferentes elementos constitutivos.

La figura 5 presenta perfiles de analisis superficial de la cantidad de oxfgeno, despues del calentamiento a 900 °C y 35 tras la embuticion en caliente y el endurecimiento por temple bajo prensa.

La figura 6 presenta perfiles de analisis superficial de la cantidad de carbono, despues del calentamiento a 900 °C y tras la embuticion en caliente y el endurecimiento por temple bajo prensa.

La figura 7 presenta perfiles de analisis superficial de la cantidad de carbono, oxfgeno et silicio despues del tratamiento a 900 °C y tras la embuticion en caliente y el endurecimiento por temple bajo prensa, de un cuerpo 40 prerrevestido no conforme a la invencion. La figura 8 muestra el aspecto de la superficie de una pieza embutida en caliente segun la invencion, en comparacion con una pieza embutida en caliente que no incluye ninguna deposition anterior de una capa de polfmero con pigmentos carbonados. Esta ultima esta ilustrada a la figura 9.

[0032] El espesor de la plancha de acero puesta en marcha en el proceso segun la invencion esta

45 comprendida preferentemente entre 0,5 y 4 mm aproximadamente, gama de espesor utilizada sobre todo en la fabricacion de piezas estructurales o de refuerzo para la industria automovilfstica.

[0033] El acero del sustrato es un acero para tratamiento termico, es decir, un acero que puede endurecerse despues de una austenitization y enfriarse rapidamente por temple.

50

[0034] A modo de ejemplo, el acero contiene ventajosamente los elementos siguientes, siendo expresada la composicion en peso:

- una cantidad de carbono comprendida entre un 0,07 y 0,5 %, preferentemente entre un 0,09 y 0,38 % en peso, y muy preferentemente entre un 0,15 y 0,25 % en peso. Este elemento desempena un gran papel en la templabilidad y la resistencia mecanica obtenida tras el enfriamiento que sigue el tratamiento de austenitizacion. Por debajo de una cantidad de un 0,07 % en peso, la capacidad al temple se reduce y la resistencia mecanica en traccion es

5 insuficiente tras el endurecimiento por temple bajo prensa. Una cantidad de 0,15 %C permite garantizar una templabilidad suficiente en las zonas mas deformadas en caliente. Mas alla de una cantidad de un 0,5 % en peso, el riesgo de que se formen defectos aumenta durante el temple, particularmente, para las piezas de mayor espesor. Tambien se vuelve diflcil garantizar una maleabilidad durante el doblado de piezas tras el endurecimiento por temple bajo prensa. Una cantidad en carbono comprendida entre un 0,09 y 0,38 % permite obtener una resistencia a la 10 traccion Rm comprendida entre 1000 y 2050 MPa aproximadamente cuando la microestructura de la pieza es totalmente martensltica.

- ademas de su papel de desoxidante, el manganeso tambien tienen un efecto importante sobre la templabilidad particularmente cuando su cantidad en peso es superior a un 0,5 %, y preferentemente superior a un 0,8 %. Sin embargo, es preferible limitar su anadido a un 3 % en peso, y muy preferentemente limitarlo a un 1,5 % para evitar

15 una segregacion excesiva.

- la cantidad de silicio del acero tiene que estar comprendida entre un 0,02 y 0,5 % en peso, y preferentemente entre un 0,1 y 0,35 %.

Ademas de su papel en la desoxidacion del acero llquido, este elemento contribuye al endurecimiento del acero pero su cantidad debe, sin embargo, limitarse para evitar la formacion excesiva de oxidos y para no perjudicar la 20 capacidad de revestimiento durante el templado.

- mas alla de una cantidad superior a un 0,01 %, el cromo aumenta la templabilidad y contribuye a obtener una mayor resistencia tras la operacion de moldeo en caliente. Mas alla de una cantidad igual a un 1 %, preferentemente un 0,3 %, el efecto del cromo sobre la homogeneidad de las propiedades mecanicas en la pieza, se satura.

- el aluminio es un elemento que favorece la desoxidacion y la precipitation del nitrogeno. En cantidad excesiva se 25 forman aluminatos bastos durante la elaboration que tienden a disminuir la maleabilidad, lo que lleva a limitar la

cantidad de aluminio a un 0,25 % en peso. Una cantidad minima de un 0,001 % permite desoxidar el acero al estado llquido durante la elaboracion.

- en cantidades excesivas, el azufre y el fosforo conducen a que aumenten la fragilidad. Es por ese motivo que es preferible limitar su cantidad respectiva a un 0,05 y 0,1 % en peso.

30 - el boro, cuya cantidad tiene que estar comprendida entre un 0,0005 y 0,010 % en peso, y preferentemente entre un 0,002 y 0,005 % en peso, es un elemento que desempena un papel importante en relation con la templabilidad. Por debajo de una cantidad de 0,0005 %, no se obtiene ningun efecto suficiente sobre la templabilidad. El efecto integral se obtiene para una cantidad de un 0,002 %. La cantidad maxima en boro tiene que ser inferior a un 0,010 %, y preferentemente un 0,005 %, para no deteriorar la tenacidad.

35 - El titanio tiene una fuerte afinidad para el nitrogeno. Protege el boro de forma que este elemento se encuentra bajo forma libre para desempena su efecto integral sobre la templabilidad. Mas alla de un 0,2 %, existe, sin embargo, un riesgo de que se formen nitruros de titanio bastos en el acero llquido que desempenan un papel nefasto sobre la tenacidad. Esta comprendido preferentemente entre un 0,02 y 0,1.

- A titulo opcional, el acero puede tambien incluir tungsteno en una cantidad comprendida entre un 0,001 y 0,3 % % 40 en peso. En las cantidades indicadas, este elemento aumenta la templabilidad y la capacidad para endurecerse

gracias a la formacion de carburos.

- A titulo opcional, el acero puede tambien contener calcio en una cantidad comprendida entre un 0,0005 y 0,005 %: al combinarse con el oxigeno y el azufre, el calcio permite evitar la formacion de inclusiones de grandes dimensiones que son nefastas para la maleabilidad de las planchas o de las piezas asi fabricadas.

45

[0035] El resto de la composition esta formada por hierro e impurezas inevitables que resultan de la elaboracion.

[0036] Preferentemente, se utilizara el acero 22MnB5 que contiene en peso: 0,20-0,25 %C, 1,1-1,35 %Mn, 50 0,15 0,35 %Si, 0,02-0,06 %Al, 0,02-0,05 %Ti, 0,02-0,25 %Cr, 0,002-0,004 %B, el saldo siendo del hierro y de las

impurezas inevitables. El sustrato de acero tiene un prerrevestimiento de aluminio o una aleacion de aluminio. En este ultimo caso, el revestimiento contiene por lo tanto una cantidad de aluminio superior a un 50 % en peso. Este prerrevestimiento, fabricado preferentemente por templado de forma continua, es ventajosamente una aleacion aluminio-silicia que incluye en peso 7 un 15 % de silicio, de un 2 a 4 % de hierro, opcionalmente entre 15 y 30 ppm 55 de calcio, siendo el resto aluminio e impurezas inevitables que resultan de la elaboracion.

[0037] El prerrevestimiento puede ser tambien una aleacion de aluminio que contiene un 40-45 %Zn, 310 %Fe, 1-3 %Si, siendo el saldo aluminio e impurezas inevitables que resultan de la elaboracion.

[0038] El prerrevestimiento puede estar tambien compuesto por una superposicion de capas depositadas por etapas sucesivas, de las cuales al menos una de las capas es aluminio o una aleacion de aluminio. La capa de aluminio o de una aleacion de aluminio (o, si existen varias capas de esta naturaleza, la suma de los espesores de estas capas) ocupa preferentemente mas de un 50 % del espesor del prerrevestimiento.

5

[0039] Este prerrevestimiento es coronado, al menos sobre una de las caras principales de la plancha, con una capa polimerizada que contiene pigmentos carbonados. Esta capa puede depositarse sobre la totalidad del prerrevestimiento metalico o solo sobre una parte de este. En este ultimo caso, los efectos conferidos por esta capa, descritos mas abajo, se obtienen en las zonas en las que se presenta la capa. Con lo que respeta particularmente

10 los efectos termicos de esta capa, estos se aplican tambien en menor medida en las zonas que son localmente contiguas a donde se deposito la capa.

[0040] Esta capa polimerizada puede sobre todo obtenerse a traves de los modos siguientes:

15 - a partir de una resina bajo forma de dispersion o de emulsion en fase acuosa. Se podra sobre todo utilizar una resina de tipo acrllico.

- a partir de una resina bajo forma de solucion en un solvente no acuoso. Se podra sobre todo utilizar una resina de tipo epoxi, por ejemplo, epoxi fenolica, o acrllica.

- a partir de una pellcula pollmera termoplastica colaminada a la plancha sustrato. Se podra sobre todo utilizar una 20 pellcula tereftalato de polietileno o polietileno o tereftalato de polibutileno o polipropileno.

[0041] Por motivos de productividad y de regularidad del espesor, la deposicion de esta capa puede realizarse preferentemente con rodillo (“roll coating”). Tras la polimerizacion y/o secado, se obtiene una capa polimerizada cuyo espesor esta comprendido entre 2 y 30 micrometros. Un espesor inferior a dos micrometros no

25 permite obtener una tasa de cobertura suficiente para poner en marcha el proceso. Un espesor superior a 30 micrometres conduce a que aumente el riesgo de contaminacion de los hornos durante el calentamiento posterior.

[0042] La plancha o el cuerpo prerrevestido estan representados esquematicamente en la figura 1. La figura 1 ilustra el sustrato de acero para un tratamiento termico 1 coronado por un prerrevestimiento metalico 2, el mismo

30 coronado por una capa polimerizada 3 que contiene pigmentos carbonados.

[0043] Llegados a ese punto, el sustrato de acero aun no se ha endurecido, es decir, que no tiene, o apenas tiene constituyentes procedentes del temple, por ejemplo, menos de un 10 % de martensita. La plancha o el cuerpo se presentan bajo una forma sensiblemente plana.

35

[0044] Durante el proceso de endurecimiento bajo prensa, el sustrato de acero se caliente a una temperatura T que conduce a su austenitizacion al menos parcial de forma a realizar una transformation martensltica o bainltica durante el enfriamiento posterior. Si se desea calentar una plancha revestida con una pintura a dicha temperatura, serla entonces logico elegir una pintura resistente a una temperatura T superior a Tg, es decir, cuyo aglomerante

40 conserve su funcion con respecto a los pigmentos de la pintura. Se sabe que las pinturas resistentes a altas temperaturas son, en general, de resina de silicona, de polisiloxano, que contienen por lo tanto silicio. Efectivamente, estas estan hechas a base de cadenas Si-O-Si que contienen conexiones muy estables, que resisten a altas temperaturas. Sin embargo, los inventores han destacado de forma sorprendente que convenla poner en marcha pollmeros que no contienen silicio. Se han obtenido efectos ventajosos, expuestos mas abajo, cuando los elementos 45 constitutivos de los pollmeros se eligen entre el carbono, el hidrogeno, el oxlgeno o el nitrogeno. Durante el calentamiento, estos pollmero se descomponen a una temperatura inferior a Tg y se combinan en parte con el oxlgeno de la atmosfera del horno. Se esperaba entonces que los pigmentos de la pintura, desprovistos de aglomerante, ya no fuesen adherentes al sustrato y se desolidaricen de el. Tambien se podia temer que solo subsistiese tras el calentamiento una capa procedente de la descomposicion de la pintura que impediria una puesta 50 en marcha posterior por cataforesis o por soldadura por resistencia. Sin embargo, los inventores han destacado de forma sorprendente que estas consecuencias nefastas no se producian en las condiciones de la invention.

[0045] La cantidad de nitrogeno de la capa polimerizada 3 tienen que limitarse a un 1 %, preferentemente un 0,5 %, y muy preferentemente un 0,2 %, bajo pena de formar de compuestos del tipo HCN o amoniaco en

55 cantidades demasiado importantes, durante el calentamiento a la temperatura necesaria para la embuticion. La cantidad ponderal de pigmentos carbonados, expresada en comparacion con la capa polimerizada 3, es comprendida entre un 3 y 30 %: por debajo de un 3 %, la reduction de la duration del ciclo de calentamiento es insuficiente. Mas alla de un 30 %, la mezcla presenta una viscosidad inapropiada de la deposicion. En esta gama de proporciones, la pieza obtenida despues de la embuticion en caliente no presenta practicamente ningun

enriquecimiento superficial de carbono, como se mostrara mas abajo.

[0046] Los pigmentos carbonados pueden estar bajo forma de grafito o de carbono activado. Este ultimo, que se obtiene a traves de una etapa de carbonizacion a altas temperaturas, posee una estructura amorfa y una

5 superficie especifica importante que le confiere un fuerte poder adsorbente. La cantidad ponderal del carbono activado, expresada en comparacion con la capa depositada, tiene que ser inferior a un 5 % para ser apta para una mezcla con el polimero.

[0047] Los cuerpos que llevan el prerrevestimiento metalico y la capa de polimero que contienen las 10 particulas de carbono se calientan en un horno bajo atmosfera normal a partir de una temperatura ambiente hasta

una temperatura Ty, habitualmente alrededor de los 900 °C, que permite la embuticion en caliente posterior. Durante el calentamiento, el carbono de la capa sigue presente sobre la superficie del cuerpo durante la mayor parte de esta etapa de calentamiento, es decir, que su efecto sobre la reflectividad actua en mayor medida de esta etapa en la que contribuye, por lo tanto, a reducir de forma muy notable la duracion. En las condiciones de la invencion, los 15 inventores han constatado que se combinaban de forma progresiva durante el calentamiento con el oxigeno del horno y desaparecian casi en tu totalidad cuando el cuerpo alcanzaba la temperatura Tg. Los inventores tambien han constatado que para aplicar la pintura segun la invencion no era necesario ningun tratamiento de arenado posterior para eliminar una capa eventual de oxido nefasto con respecto a una pintura posterior por cataforesis. La aplicacion de la pintura segun la invencion no modifica su capacidad para soldar por resistencia piezas despues de la 20 embuticion en caliente, de modo que no es necesario modificar los ajustes de las maquinas de soldadura. Ademas, como se mostrara mas abajo, el proceso de la invencion permite aumentar la resistencia al agrietamiento diferido de piezas embutidas en caliente, debido a la disminucion de la cantidad de hidrogeno que se pueda propagar. La aplicacion de la pintura segun la invencion no disminuye la resistencia a la corrosion de las piezas embutidas en caliente.

25

[0048] La invencion puede ponerse en marcha segun un modo particular presentado en la figura 2 que ilustra esquematicamente un cuerpo soldado que incluye dos cuerpos 7 y 8 con unos espesores respectivos e7 y es tales

imagen3

como . Estos dos cuerpos incluyen un sustrato de acero prerrevestido de aluminio o de una aleacion de

aluminio, siendo identico el prerrevestimiento sobre los dos cuerpos. La junta soldada puede realizarse mediante 30 cualquier proceso adecuado, y sobre todo, por soldadura con arco o por rayo laser. Si dicha junta soldada se calienta par ser embutida en caliente, el espesor diferente de las partes constitutivas conduce a una cinetica de calentamiento diferente en estas dos partes, al calentarse el cuerpo 7 a una velocidad menos rapido que el cuerpo 8 mas delgado. Esto puede entonces conducir a microestructuras y propiedades diferentes en el sustrato y en el revestimiento de las partes 7 y 8, despues de la embuticion en caliente. En algunos cas, no se pueden determinar 35 condiciones operacionales como la temperatura de calentamiento y la duracion de mantenimiento, satisfactorias para obtener las propiedades deseadas en las diferentes zonas constitutivas de la junta soldada.

[0049] Segun la invencion, se deposita una capa de polimero descrita mas arriba, para obtener una capa polimerizada que contiene de un 3 a 30 % de pigmentos carbonados, en el cuerpo 7 el mas grueso. El cuerpo 8 el

40 mas delgado no incluye dicha capa sobre el prerrevestimiento de aluminio o de una aleacion de aluminio. En funcion de la homogeneidad deseada de las propiedades sobre la pieza embutida en caliente, se puede depositar la capa sobre la totalidad del cuerpo 7 o solo sobre una parte. El cuerpo soldado se coloca luego en un horno. La aplicacion anterior de la capa de pintura permite aumentar la emisividad del cuerpo 7 y reducir la diferencia de velocidad de calentamiento entre los dos cuerpos 7 y 8 que existe debido a la diferencia entre los espesores.

45

[0050] Los inventores han demostrado que cuando el suministro de los cuerpos es tal como:

2,6 2—22,2,

la duracion de calentamiento es practicamente la misma en las partes 7 y 8, ya que la aplicacion de la capa de pintura segun la invencion modifica la emisividad para compensar casi en su totalidad el efecto de la diferencia de espesores de los cuerpos 7 y 8 durante el ciclo de calentamiento, lo que garantiza una excelente 50 homogeneidad de las propiedades de la pieza despues de la embuticion en caliente y el endurecimiento bajo prensa.

[0051] Los cuerpos 7 y 8 pueden prerrevestirse, por ejemplo, con una aleacion aluminio-silicia que incluye en

peso un 7-15 % de silicio, de un 2 a 4 % de hierro, opcionalmente entre 15 y 30 ppm de calcio, siendo el resto aluminio e impurezas inevitables que resultan de la elaboracion. En estas condiciones, como lo ilustra esquematicamente la figura 3, el prerrevestimiento 2 incluye una capa de una aleacion intermetalica 4 de unos micrometros de espesor que incluye mayoritariamente Fe2Al3, Fe2Al5 y FexAlySiz, en contacto con el sustrato de 5 acero 1. Esta capa intermetalica 4 esta coronada por una capa de una aleacion metalica Al-Si-Fe 5. Sobre el cuerpo 7, el mas grueso, esta capa 5 esta ella misma coronada por una capa de pollmero 3 descrita mas arriba, que contiene de un 3 a 30 % de pigmentos carbonados. Para evitar la formacion de compuestos intermetalicos fragiles en la zona fundida durante la soldadura, se retira la capa de una aleacion metalica 5 de la periferia de cuerpos, dejando sitio a la fina capa de una aleacion intermetalica 4. Esta ablacion local puede realizarse a traves de

10 cualquier medio, sobre todo, por fusion y vaporizacion gracias a un laser pulsado. Los inventores han destacado que la presencia de la capa de pollmero con pigmentos carbonados no entorpecla la ablacion que puede realizarse en condiciones de productividad satisfactorias. A tltulo indicativo, los resultados deseados pueden obtenerse utilizando una potencia laser de 50 W a 1,5 kW, una velocidad de ablacion del orden de 3 a 6 m/mn, una longitud de onda de 300 a 1500 nm.

15

[0052] La figura 3 ilustra un ejemplo en el que se retira sobre un borde de un cuerpo prerrevestido pintado, la

capa de pintura 3 y la capa de aleacion metalica 5. El revestimiento intermetalico 4 asoma por lo tanto a la superficie 6 despues de esta ablacion.

20 [0053] La figura 3 presenta un ejemplo en el que la ablacion Se realizo sobre una sola cara del cuerpo.

Tambien se puede realizar esta ablacion sobre las dos caras cuando se desea minimizar la cantidad de aluminio introducida en el metal fundido de la soldadura por refusion.

[0054] La soldadura de los cuerpos interviene a lo largo del borde en el que se realiza la ablacion. Estos

25 luego se calienta y finalmente embutidos en caliente y endurecidos en prensa. Los inventores han demostrado que el proceso segun la invencion permite fabricar piezas embutidas en caliente que presentan una buena capacidad para soldarse por punto y para la pintura por cataforesis, una buena resistencia a la corrosion y al agrietamiento diferido.

30 [0055] A modo de ejemplos no limitativos, los modos de realizacion siguientes van a ilustrar ventajas

conferidas por la invencion.

Ejemplo 1:

35 [0056] Se han suministrado cuerpos de 1 mm de espesor de acero que tienen la siguiente composicion en

peso: 0,228 % C, 1,189 % Mn, 0,014 % P, 0,001 % S, 0,275 % Si, 0,028 % Al, 0,034 % Ti, 0,003 % B, 0,177 % Cr, el resto siendo hierro e impurezas que resultan de la elaboracion. Estos cuerpos tienen un prerrevestimiento de 24 micrometros de espesor sobre cada cara, que contienen un 9 % en peso de silicio, un 3 % en peso de hierro, siendo el saldo aluminio e impurezas inevitables. Luego se deposita sobre algunos de los cuerpos, por aplicacion con rodillo

40 sobre la totalidad de las dos caras, una capa compuesta de pollmero y de pigmentos carbonados, en fase acuosa, en las diferentes condiciones indicadas en la tabla mas abajo. La resina acrllica fenoxi contiene menos de un 0,2 % de nitrogeno sobre capa depositada. La cantidad ponderal de pigmentos en carbono de estas capas depositadas con rodillo se indica en la tabla 1 mas abajo. Las capas depositadas se han secado mediante quemado a 70 °C durante 5 minutos.

45

Tabla 1. Condiciones de la prueba

Prueba

Naturaleza del pollmero de la capa depositada sobre el prerrevestimiento Cantidad ponderal de pigmentos de carbono activado, expresado en relacion con la capa despues del secado (%) Cantidad ponderal de pigmentos de carbono grafito, expresado en relacion con la capa despues del secado (%) Espesor dela capa depositada despues del secado (micrometros)

I1

Resina acrllica fenoxi 5 - 15

I2

Resina acrllica fenoxi - 15 15

I3

Resina acrllica fenoxi 1 12 15

I4

Resina acrllica fenoxi 1 12 11

I5

Resina acrllica fenoxi 1 12 26

R1

Polisiloxano 0 0 30

R2

Sin revestimiento pollmero ni pigmentos carbono

(I = Invencion, R = Referencia)

[0057] Analisis termogravimetricos revelan que la resina acrliica' se descompone en su mayorla en torno a

los 400°C.

5 [0058] Se han calentado cuerpos de acero preparados en las condiciones de la tabla mas arriba a partir de

una temperatura ambiente hasta los 900 °C en un horno bajo atmosfera normal, mantenidos un minuto a esta

temperatura, y luego embutidos en caliente y endurecidos por temple manteniendolos en la herramienta de embuticion. El enfriamiento rapido as! obtenido le confiere una estructura martensltica al sustrato de acero. La resistencia mecanica Rm es de aproximadamente 1500 MPa.

10

[0059] El ciclo termico provoca una aleacion del hierro del sustrato con el revestimiento, creando as! aleaciones intermetalicas que contienen esencialmente aluminio, hierro y silicio.

[0060] En cada una de las condiciones mas arriba, se midio mediante termopares la duracion de

A/900

15 calentamiento, es decir, el tiempo que se extiende entre el momento en el que el cuerpo esta a

temperatura ambiente y el momento en el que alcanza los 900 °C. Se representan los resultados en la tabla 2.

Tabla 2- Duracion de calentamiento de 20 a 900 °C

Prueba

A/900 (SI

I1

70

I2

70

I3

70

I4

70

I5

70

R1

68

R2

185

20 [0061] La aplicacion de una capa polimerizada, que tiene pigmentos de carbono (experimentos I1 a I5 y R1),

permite reducir a mas de un 50 % la duracion de calentamiento en comparacion con solo el prerrevestimiento metalico (prueba R2)

[0062] Tambien se mide la velocidad media obtenida durante el calentamiento entre los 50 y 500 °C, sobre de

25 cuerpos preparados en las condiciones I3 y R2, con un espesor comprendido entre 1 y 2mm. La tabla 3 muestra los resultados obtenidos.

Tabla 3: Velocidad de calentamiento entre 50 y 500 °C

Prueba

Espesor (mm) V20-500 °C (°C/s)

I3

1 31

1,5

22

2

16

R2

1 12

1,5

10

2

7

[0063] En las condiciones de la invencion, se destaca as! que se puede obtener una velocidad de 30 calentamiento comprendida entre 15 y 40 °C/s entre 50 y 500 °C, para toda la gama de espesores, mientras que

esta velocidad sigue siendo inferior a 12 °C/s, en las condiciones de referencia R2.

[0064] La figura 5 ilustra los analisis de oxlgeno por espectroscopia de descarga luminiscente realizados sobre cuerpos calentados a 900 °C y luego templados. Estas expresan la variacion de la cantidad ponderal de

oxlgeno en funcion del espesor, a partir de la superficie de las piezas endurecidas bajo prensa. En comparacion con los experimentos de referencia R1 (revestimiento con base de polisiloxano) y R2 (prerrevestimiento metalico sin aplicacion de pintura), la aplicacion de resina y de pigmentos carbonados segun la invencion (I3) conduce a una disminucion de la capa de oxido en la capa superior de la superficie: en el caso de la prueba I3, la cantidad media de 5 oxlgeno medida entre 0 y 0,01 micrometro bajo la superficie es de un 16,7 %, mientras que es de un 30,3 % para la prueba R2. Esta disminucion de la cantidad media de oxlgeno en superficie permite disminuir la resistencia de contacto, lo que le confiere una mejor capacidad para soldarse por resistencia por puntos. Sin estar relacionado con ninguna teorla, se cree que la deposicion de la capa de pollmero segun la invencion protege en cierta medida, la capa de aleacion de aluminio subyacente, y reduce la formacion de alumina en la superficie.

10

[0065] En los otros experimentos I4 y I5, se constata que la variacion de la cantidad de oxlgeno en funcion de la profundidad, es muy semejante a la que se ilustra para I3 en la figura 5.

[0066] En el caso de la prueba R1, el uso de un pollmero con base de polisiloxano conduce a la formacion de 15 una capa gruesa de oxido: la cantidad media de oxlgeno medida entre 0,1 y 0,2 micrometres bajo la superficie es de

un 18 %, mientras que esta es inferior a un 10 % en las condiciones de la invencion: 3,8 % en la prueba I3, 3 % para la prueba I4, 4,8 % para la prueba I5. En el caso de la prueba R1, para realizar una pintura posterior por cataforesis, es necesario retirar la capa de oxido mediante tratamientos de arenado o de granallado costosos, mientras que estos no son necesarios en el caso de la invencion ya que la capa de oxido tienen un espesor claramente inferior.

20

[0067] En los experimentos I3-I5 segun la invencion, la cantidad de oxlgeno superficial despues de endurecerse bajo prensa, apenas depende del espesor de la capa polimerizada depositada sobre el prerrevestimiento, como lo demuestra la tabla mas abajo.

25 Tabla 4: caracterlsticas de la cantidad de oxlgeno en superficie en funcion del espesor de la deposicion del pollmero

sobre el prerrevestimiento

Prueba

Espesor de la capa depositada despues del secado (micrometres) Cantidad media de oxlgeno entre 0 y 0,01 micrometre bajo la superficie (%) Cantidad media de oxlgeno entre 0,1 y 0,2 micrometres bajo la superficie (%)

I4

11 17,5 3

I3

15 16,6 3,8

I5

26 14,4 4,8

[0068] Esto significa que la etapa inicial de deposicion de la capa de pollmero con las partlculas de carbono puede realizarse con cierta flexibilidad con respeto al espesor y no necesita por lo tanto poner en marcha procesos

30 de deposicion especlficos y costosos.

[0069] Se observa en la figura 6 que la deposicion de pigmentos carbonados con un pollmero en las condiciones de la invencion (experimentos I3 y I5) no provoca ningun enriquecimiento superficial significativo de carbono en comparacion con la situacion de referencia R2. Contrariamente a lo que se esperaba, los inventores han

35 destacado que el anadido de pigmentos carbonados reducla incluso la cantidad de carbono en la capa superior de la superficie despues del tratamiento de endurecimiento bajo prensa. Esto indica que una reaccion del carbono con el oxlgeno de la atmosfera interviene de forma casi total durante la fase de calentamiento del cuerpo en el horno.

[0070] En las condiciones de la invencion, pruebas interrumpidas a diferentes temperaturas durante el 40 calentamiento revelan que el carbono sigue presente en la superficie del cuerpo durante la mayor parte de esta

etapa, es decir que su efecto sobre la reflectividad tiene lugar directamente durante una gran parte del ciclo termico. Pero, tal y como se indico la combinacion progresiva del oxlgeno de la atmosfera con el carbono conduce a que desaparezca casi completamente este ultimo elemento cuando el cuerpo alcanza la temperatura de 900 °C.

45 [0071] En el caso de una deposicion realizada en condiciones de referencia (R1), se presenta en la figura 7

variaciones de proporciones ponderales en carbono, oxlgeno y silicio medidas sobre las piezas obtenidas por calentamiento a 900 °C, mantenimiento un minuto a esta temperatura y luego embuticion en caliente y temple bajo prensa. Ademas de una cantidad en oxlgeno mas elevada que en los experimentos segun la invencion I3-I5, se destaca un aumento sensible de la cantidad superficial de silicio, al encontrarse este bajo forma de oxido que 50 modifica la capacidad para soldarse por resistencia, a causa del fuerte aumento de la resistencia de contacto, superior a 1,5 milliohms

[0072] Se ha examinado la soldabilidad por resistencia por punto de piezas realizadas segun las condiciones I2 y R2, realizando puntos soldados bajo un esfuerzo de soldadura de 350 daN. Se examina la amplitud del campo de soldabilidad a traves de la diferencia entre la intensidad minima Imin que permita obtener un diametro de punto de 6 mm asociado a un comportamiento mecanico satisfactorio, y la intensidad maxima Imax mas alla de la que se

5 constata una expulsion de metal llquido durante la soldadura. El ancho del campo de soldabilidad (Imax- Imin) es de aproximadamente 1500 A, equivalente para las condiciones I2 y R2. Del mismo modo, se constata que los resultados de experimentos de traccion en cruz sobre los puntos soldados son identicos: para una intensidad de soldadura Imin, la resistencia mecanica es igual a 3370 N (condicion R2) y a 3300 N (condicion I2) Para una intensidad de soldadura Imax, - la resistencia mecanica: es igual a 4290 N (condicion R2) y a 4127 (condicion I2) 10 Asl, la aplicacion de pollmero y de partlculas de carbono segun la invencion no altera la capacidad para soldarse por puntos. La invencion puede ponerse en marcha sin modificar los ajustes de maquinas de soldadura. Se puede soldar una plancha prerrevestida de aluminio o de una aleacion de aluminio con una deposicion de pollmero y de carbono segun la invencion, y una plancha solamente prerrevestida, con la garantla que las condiciones de soldadura seran las adecuadas para estos dos tipos de planchas.

15

[0073] Las superficie de piezas embutidas en caliente y endurecidas en las condiciones I1-3 y R2 han sido observadas cenitalmente con un microscopio electronico de barrido. En la condicion de referencia (R2, figura 8), la rugosidad superficial es importante, lo que garantiza una buena capacidad para la pintura por cataforesis posterior. Se observa en la figura 9 que la rugosidad superficial de la pieza realizada en la condicion de la invencion (I2) es

20 similar. Se han realizado observaciones identicas para las condiciones I1 y I3. Como se vio anteriormente que la superficie de piezas fabricadas segun la invencion no era enriquecida con carbono, esto garantiza que no se reduce la capacidad para la cataforesis por la aplicacion anterior del pollmero y de pigmentos carbonados.

Ejemplo 2:

25

[0074] Se examino la resistencia a diferentes formas de corrosion de piezas embutidas en caliente y endurecidas bajo prensa, realizadas segun los condiciones I2 (prerrevestimiento AISi y pintura segun la invencion) y R2 (solo prerrevestimiento AISi) de la tabla 1.

30 [0075] Se determino la resistencia a la corrosion cosmetica en las condiciones siguientes: se realizaron

aranazos de diferentes profundidades, que afectaban unicamente el revestimiento (condicion A) o que afectaban tambien el sustrato (condicion B) de piezas embutidas en caliente. Estas se sometieron a alternancias ciclicas de temperatura y de humedad en niebla salina durante seis semanas en las condiciones descritas en la prueba “new VDA 233-102” conocido de por si. Se midio luego la amplitud de la formacion de ampollas a la altura de los 35 aranazos. Se presentan los resultados en la tabla 5.

Tabla 5 - Resultados de corrosion cosmetica

Amplitud de la formacion de ampollas (mm) Condicion A Amplitud de la formacion de ampollas (mm) Condicion B

I2

2,7 4

R2

2,6 4,2

[0076] Con respeto a la prueba de referencia R2, se constata que la aplicacion de la pintura segun la 40 invencion no disminuye la resistencia a la corrosion cosmetica.

[0077] Se evaluo la resistencia a la corrosion perforante a traves de experimentos llevados a cabo durante doce semanas en las condiciones de la prueba “new VDA” mencionada mas arriba. Las perdidas de masa medidas para las piezas fabricadas en las condiciones I2 y R2 son las siguientes:

45

Tabla 6 - Resultados de corrosion cosmetica

Perdida de masa (g/m2)

I2

170

R2

180

[0078] Con respeto a la prueba de referencia R2, se constata que la aplicacion de la pintura segun la

invencion no disminuye la resistencia a la corrosion perforante.

50 Piezas de 1 mm embutidas en caliente realizadas segun las condiciones I2 y R2 han soportado una pintura por cataforesis.

Se midio la adherencia de esta capa de cataforesis despues de los aranazos en cuadrlcuia, luego inmersion en agua a 50 °C durante 10 dlas. Se constata que la aplicacion de la pintura segun la invencion no disminuye la adhesion de la capa de cataforesis.

5 Ejemplo 3:

[0079] Se han suministrado cuerpos de acero 22MnB5 de 1, 5 y 2 mm de espesor que tienen en sus dos

caras un prerrevestimiento de 23 micrometros de espesor, que contienen un 9 % de Si y un 3 % de Fe, siendo el resto aluminio e impurezas inevitables. Luego se deposito sobre algunos de los cuerpos, mediante aplicacion con 10 rodillo sobre la totalidad de las dos caras principales, una capa compuesta de pollmero y de pigmentos carbonados, en la condicion I2 segun la invencion indicada en la tabla 1. No se pintaron los otros cuerpos (condicion R)

Los cuerpos se calentaron a 900 °C, mantenidos un minuto a esta temperatura, y luego embutidos en caliente y endurecidos por temple manteniendolos en la herramienta de embuticion. Se midio la cantidad de hidrogeno que se pueda propagar gracias a un procedimiento de analisis de desorcion termica (o “Thermal Desorption Analysis”) 15 conocida de por si. La cantidad de hidrogeno que se puede propagar de estos cuerpos se recoge en la tabla 7.

Tabla 7 - Cantidad de hidrogeno que se^ puede propagar

Revestimiento

Espesor del cuerpo (mm) Cantidad de hidrogenos que se puede propagar(ppm)

I2

1,5 0,15

R

1,5 0,21

I2

2 0,17

R

2 0,25

[0080] La deposicion de la pintura especlfica de la invencion permite reducir de forma muy notable la

20 cantidad de hidrogeno que se puede propagar. Sin estar relacionado con ninguna teorla, los inventores piensan que la aplicacion de la deposicion segun la invencion reduce la duracion durante la que el hidrogeno puede ser adsorbido a lo largo de la etapa de calentamiento antes de la embuticion. La invencion permite, por lo tanto, disminuir notablemente la sensibilidad al agrietamiento diferido de piezas embutidas en caliente y endurecidas. La puesta en marcha de la invencion permite, por lo tanto, utilizar aceros cuya composition mas cargada de elementos de 25 aleacion conduce a una resistencia mecanica mas elevada despues de embuticion en caliente, todo ello sin aumentar el riesgo con respecto al agrietamiento diferido.

Ejemplo 4:

30 [0081] Se han suministrado cuerpos de acero 22MnB5 de 1, 2 y 2,5 mm de espesor que tienen en sus dos

caras un prerrevestimiento de 23 micrometros de espesor, que contienen un 9 % de Si y un 3 % de Fe, siendo el resto aluminio e impurezas inevitables. El prerrevestimiento esta formado por una fina capa de una aleacion intermetalica que incluye en su mayor parte Fe2Al3, Fe2Al5 y FexAlySiz, de aproximadamente 4 micrometros de espesor en contacto con el sustrato de acero. Esta capa intermetalica esta coronada por una capa de una aleacion 35 metalica Al-Si de 19 micrometros de espesor.

[0082] Se deposito sobre algunos de los cuerpos, mediante aplicacion con rodillo sobre la totalidad de las dos caras principales, una capa compuesta de pollmero y de pigmentos carbonados, en la condicion I2 indicada en la tabla 1.

40

[0083] Se han calentado estos cuerpos a 900 °C, los ciclos termicos medidos por termopares han permitido determinar la emisividad termica: para las planchas pintadas segun la invencion, esta disminuye durante el ciclo de calentamiento de 0,6 a 0,3 aproximadamente. Para los planchas no pintadas de referencia, la emisividad disminuye de 0,2 a 0,1 aproximadamente durante el ciclo de calentamiento.

45

[0084] Tomando como referencia la figura esquematica 2, se han realizado cuerpos ensamblados por soldadura laser. Estos cuerpos estaban constituidos por dos cuerpos de espesores diferentes. El mas delgado de cuerpos, marcado como 8, con un espesor e8 esta formado por una plancha prerrevestida de la aleacion de aluminio mas arriba; el cuerpo mas grueso, marcado como 7, con un espesor e7 esta formado por una plancha prerrevestida

50 con la misma aleacion de aluminio y con una capa polimerizada segun la condicion I2 mas arriba. Para evitar la formation de compuestos intermetalicos fragiles en la zona fundida durante la soldadura, se ha retirado, mediante ablation sobre las dos caras, mediante un laser pulsado, la capa de la aleacion metalica Al-Si-Fe sobre un ancho de

1,1mm en la periferia de cuerpos, dejando en su sitio la fina capa de aleacion intermetalica. En el caso de cuerpos prerrevestidos no pintados, solo se retiro la capa de aleacion metalica; en el caso de cuerpos prerrevestidos con capa polimerizada, la capa de aleacion metalica ademas de la capa polimerizada se han retirado sobre el ancho mencionado mas arriba. Una velocidad de ablacion de 3 m/mn permite conseguir los resultados deseados.

5

[0085] Se ha calentado luego a 900 °C estos cuerpos soldados midiendo la temperatura a traves de

termopares colocados en cada una de las dos partes 7 y 8 de los cuerpos soldados (cuerpos con un espesor el y

At

900

20

e8). Se determina asi la duracion de calentamiento en cada una de las partes 7 y 8 ademas de la

diferencia de temperatura que existe entre estas dos partes en todo momento durante el calentamiento. La

A087,

At

900

20

10 diferencia de temperatura maxima durante el ciclo de calentamiento ademas de estan indicadas

en la tabla 8. Los cuerpos soldados son luego embutidos en caliente y endurecidos por mantenimiento bajo prensa.

Tabla 8

Referencia de la prueba

e7 (mm) cuerpo sin capa polimerizada e8 (mm) cuerpo capa polimerizada Ar900 20 (7) (S) At900 ^‘20 (8) (s) A 0® (°C)

I4

2 1 2 160 170 44

I5

2,5 1 2,5 175 170 2

15

20

25

30

[0086] En comparacion, la tabla 9 presenta el resultado obtenido durante el calentamiento de un cuerpo

soldado formado por dos cuerpos prerrevestidos de una aleacion Al-Si, no pintadas, con un espesor respectivo de 2 y 1 mm.

Tabla 9

Referencia de la prueba

e7 (mm) cuerpo sin capa polimerizada e8 (mm) cuerpo capa polimerizada At900 20 (7) (s) At900 CM 20 (8) (s) A 0® <°C)

R3

2 1 2 360 170 155

[0087] En las condiciones de la invencion (experimentos I4 y I5) la duracion de calentamiento es muy

semejante en las dos partes 7 y 8 que forman la junta soldada. Esto permite garantizar que las microestructuras del sustrato de acero despues de la austenitizacion y del revestimiento obtenido por interdifusion seran muy semejantes en los partes 7 y 8 de la junta soldada. En comparacion, la prueba de referencia R3 conduce a una situacion en la que la parte del cuerpo soldado la mas gruesa se calienta a 900 °C de forma mucho mas lenta que la parte delgada. Por lo tanto, es necesario que la parte delgada del junta soldada se mantenga a 900 °C durante 190s, para que la parte gruesa alcance la temperatura de 900 °C, lo que puede conducir a un aumento del grano austenltico no deseado en el sustrato de acero de la parte mas delgada, o una interdifusion excesiva entre el prerrevestimiento y el sustrato en esta parte. El proceso segun la invencion permite evitar estos problemas.

imagen4

e8

[0088] En la prueba 15, en la que la relacion 'es igual a 2,5, la diferencia de temperatura entre las dos

partes de la junta soldada en todo momento del ciclo de calentamiento es particularmente debil; inferior a 2 °C,

14 (£l=2)

g

mientras que es igual a 44 °C en la prueba K Este modo preferente en el que la relacion del espesor

esta comprendida entre 2,2 y 2,6, se elegira la mayor homogeneidad termica posible, cuando se busque, durante el calentamiento de cuerpos soldados.

[0089] Asl, la invencion permite fabricar piezas embutidas en caliente en condiciones de productividad

aumentadas, que presentan una buena capacidad para soldarse por punto y para la pintura por cataforesis, una

buena resistencia a la corrosion y al agrietamiento diferido. Estas piezas se utilizaran de forma provechosa como piezas de estructura o de refuerzo en el campo de la construccion automovillstica.

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES

   1. Plancha o un cuerpo prerrevestido que incluye un sustrato de acero para un tratamiento termico 1 coronado, sobre, al menos, una parte de al menos una de sus caras principales, de un prerrevestimiento 2, que

   5 incluye al menos una capa de aluminio o de aleacion de aluminio, coronado, sobre al menos una parte del prerrevestimiento, de una capa polimerizada 3 de un espesor comprendido entre 2 y 30 micrometros, compuesta por un pollmero que no incluye silicio y cuya cantidad de nitrogeno es inferior a un 1 % en peso expresado en comparacion con dicha capa, dicha capa polimerizada con pigmentos carbonados en una cantidad comprendida entre un 3 y 30 % en peso, expresada en comparacion con dicha capa.

   10
2. 2. Plancha o cuerpo segun la reivindicacion 1 se caracteriza porque los elementos de dicho pollmero se seleccionan de una lista constituida por C, H, O, N.
3. 3. Plancha o cuerpo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 que se caracteriza porque 15 dicha capa polimerizada se obtiene a partir de una resina bajo forma de dispersion o de emulsion en fase acuosa.
4. 4. Plancha o cuerpo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 que se caracteriza porque dicha capa polimerizada se obtiene a partir de una resina bajo forma de solucion en un solvente no acuoso.

   20 5. Plancha o cuerpo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 que se caracteriza porque

   dicha capa polimerizada esta formada por una pellcula colaminada a dicho sustrato.
5. 6. Plancha o cuerpo segun la reivindicacion 3 que se caracteriza porque dicha capa polimerizada se obtiene a partir de una resina de tipo acrllica.

   25
6. 7. Plancha o cuerpo segun la reivindicacion 4 que se caracteriza porque dicha capa polimerizada se obtiene a partir de una resina de tipo epoxi o acrllica.
7. 8. Plancha o cuerpo segun la reivindicacion 5 que se caracteriza porque dicha capa polimerizada esta 30 formada por una pellcula de tereftalato de polietileno o de polietileno o de tereftalato de polibutileno o de

   polipropileno.
8. 9. Plancha o cuerpo segun cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8, que se caracteriza porque dichos pigmentos estan formados, al menos de forma parcial, por carbono activado.

   35
9. 10. Plancha o cuerpo segun una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 9, que se caracteriza porque dichos pigmentos estan formados, al menos de forma parcial, por grafito.
10. 11. Plancha o cuerpo segun una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 10 que se caracteriza porque 40 la cantidad de carbono activado de dicha capa polimerizada es inferior a un 5 %, expresado en peso en comparacion

    con dicha capa.
11. 12. Plancha o cuerpo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 que se caracteriza porque dicha capa de aluminio o de una aleacion de aluminio constituye mas de un 50 % del espesor de dicho

    45 prerrevestimiento.
12. 13. Plancha o un cuerpo segun una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 12, que se caracteriza porque dicho prerrevestimiento lleva una capa de aleacion intermetalica (4) en contacto con dicho sustrato (1) coronada por una capa de aleacion de aluminio metalica (5) y porque, sobre al menos una cara prerrevestida de

    50 dicha plancha, una zona (6) esta desprovista de dicha capa polimerizada y dicha capa de aleacion metalica, al situarse la zona en la periferia de la plancha o del cuerpo.
13. 14. Cuerpo soldado realizado por soldadura de, al menos, dos cuerpos, que se caracteriza porque uno al menos de los cuerpos (7) siendo un cuerpo, segun una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 13 con el

    55 espesor e7, y que al menos uno de los cuerpos sea un cuerpo 8 con un espesor e8 formado por un sustrato de acero revestido de una capa de aluminio o de una aleacion de aluminio identica a la del cuerpo (7), siendo el espesor de

    dichos cuerpos (7) y (8) tal como

    imagen1
14. 15. Cuerpo soldado segun la reivindicacion 14, que se caracteriza porque dicho cuerpo (7) es un cuerpo

    revestido sobre la totalidad de dicho prerrevestimiento, por dicha capa polimerizada (3), y porque:

    5

    2,6 *£1,2,2
15. 16. Pieza (9) obtenida por austenitizacion tras la embuticion en caliente y temple por mantenimiento en la

    herramienta de embuticion, de una plancha o de un cuerpo segun la reivindicacion 1, que contiene un 10 prerrevestimiento que incluye al menos una capa de aluminio o de una aleacion de aluminio, la microestructura del sustrato (10) de dicha pieza que contiene martensita y/o bainita, al estar coronado dicho sustrato sobre, al menos, una de sus caras principales, por un revestimiento (11) coronado por una capa de oxido (12), que se caracteriza porque la cantidad ponderal media de oxfgeno entre 0 y 0,01 micrometros bajo la superficie de la pieza, es inferior a un 25 %, porque la cantidad ponderal media de oxfgeno entre 0,1 y 0,2 micrometros bajo la superficie, que es 15 inferior a un 10 %.
16. 17. Proceso de fabrication de una pieza endurecida en prensa, que incluye las etapas sucesivas segun las cuales:

    20 - se suministra una plancha o un cuerpo sustrato de acero para un tratamiento termico

    - se realiza un prerrevestimiento que tiene al menos una capa de aluminio o de una aleacion de aluminio en contacto con el sustrato de acero, sobre al menos una de caras principales de la plancha o del cuerpo, luego

    - se deposita sobre dicho prerrevestimiento, una capa polimerizada 3 de un espesor comprendido entre 2 y 30 micrometros, compuesta por un polfmero que no incluye silicio y cuya cantidad de nitrogeno es inferior a un 1 % en

    25 peso expresado en comparacion con dicha capa, dicha capa polimerizada que contiene pigmentos carbonados en una cantidad comprendida entre un 3 y 30 % en peso, expresada en comparacion con dicha capa, luego

    - se calienta el cuerpo o la plancha de forma que se realiza una interdifusion entre el sustrato de acero y el prerrevestimiento y para conferirle una estructura de forma parcial o total austenftica al acero, luego

    - se embute dicho cuerpo o dicha plancha en caliente para obtener una pieza, luego

    30 - se enfrfa dicha pieza por mantenimiento en la herramienta de embuticion de forma que la microestructura de dicho sustrato de acero contenga, al menos en una parte de dicha pieza, martensita y/o bainita.
17. 18. Proceso segun la reivindicacion 17, que se caracteriza porque el espesor de dicha plancha o de dicho cuerpo esta comprendido entre 1 y 2 mm y la velocidad de calentamiento del cuerpo o de dicha plancha entre

    35 50 y 500 °C esta comprendida entre 15 y 35 °C/s.
18. 19. Proceso segun la reivindicaciones 17 a 18 que se caracteriza porque dicha capa de aluminio o de una aleacion de aluminio constituye mas de un 50 % del espesor de dicho prerrevestimiento.

    40 20. Proceso segun cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19 que se caracteriza porque los elementos

    de dicho polfmero se seleccionan de una lista constituida por C, H, O, N.
19. 21. Proceso de fabricacion de un cuerpo soldado embutido en caliente y endurecido en prensa, que

    incluye las etapas sucesivas segun las cuales:

    45

    - se suministra un cuerpo soldado realizado por soldadura de al menos dos cuerpos, que incluye

    - al menos un cuerpo (7) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 con un espesor e7,

    - al menos un cuerpo (8) con un espesor e8 formado por un sustrato de acero revestido de una capa de aluminio o de una aleacion de aluminio de un prerrevestimiento identico al de dicho cuerpo (7),

    imagen2

    50 - el espesor de dichos cuerpos (7) y (8) siendo tal y como

    - se calienta dicho cuerpo soldado para realizar una interdifusion entre dicho sustrato de acero y dicho prerrevestimiento y para conferirle una estructura de forma parcial o total austenftica a dicho acero, luego

    - se embute dicho cuerpo soldado para obtener un cuerpo soldado embutido en caliente, luego

    - se enfrfa dicho cuerpo soldado embutido en caliente por mantenimiento en la herramienta de embuticion de forma 5 a obtener, al menos en una parte dicho sustrato del cuerpo soldado embutido en caliente, martensita y/o bainita.
20. 22. Proceso de fabrication de un cuerpo soldado, embutido en caliente y endurecido segun la

    revindication 21, que se caracteriza porque dicho cuerpo (7) esta revestido sobre la totalidad de dicho prerrevestimiento, por dicha capa polimerizada (3), y porque:

    10

    imagen3