ES2828179T3

ES2828179T3 - Procedimiento de tratamiento térmico

Info

Publication number: ES2828179T3
Application number: ES14175262T
Authority: ES
Inventors: Jörg Winkel; Frank Wilden
Original assignee: Schwartz GmbH
Current assignee: Schwartz GmbH
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2021-05-25
Anticipated expiration: 2034-07-01
Also published as: DE202014010318U1; EP2905346A1; EP2905346B1; PL2905346T3; HUE051924T2; WO2015110456A1; DE202014010318U8

Abstract

Procedimiento para la aplicación de un perfil de temperatura en un componente de chapa de acero (200), pudiendo aplicarse al componente de chapa de acero (200) en una o varias primeras zonas (210) una temperatura por debajo de la temperatura AC3 y en una o varias segundas zonas (220) una temperatura por encima de la temperatura AC3, en cuanto que el componente de chapa de acero (200) se calienta en primer lugar en un horno de producción (110) a una temperatura por encima de la temperatura AC3, el componente de chapa de acero (200) a continuación se transfiere a una estación de tratamiento posterior térmica (150), enfriándose durante la transferencia a una temperatura por debajo de la temperatura AC3, y continuando enfriándose en la estación de tratamiento posterior (150) la una o varias primeras zonas (210) del componente de chapa de acero (200), mientras que la una o varias segundas zonas (220) del componente de chapa de acero (200) se calientan a una temperatura por encima de la temperatura AC3.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de tratamiento térmico

La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento térmico preciso individual de zonas de componente de componentes de chapa.

En la técnica existe en muchos casos de uso en diferentes sectores el deseo de piezas de chapa metálica altamente resistentes con peso de pieza reducido.

Es la aspiración por ejemplo en la industria del automóvil, reducir el consumo de combustible de vehículos de motor y bajar las emisiones de CO2, aumentar a este respecto sin embargo al mismo tiempo la seguridad de los ocupantes. Existe por lo tanto una fuertemente creciente demanda de componentes de carrocería con una proporción ventajosa de resistencia con respecto a peso. Forman parte de estos componentes en particular columnas A y B, soportes de protección contra impactos laterales en puertas, faldones laterales, piezas de chasis, receptores de parachoques, soportes transversales para suelo y techo, soportes longitudinales anteriores y posteriores. En el caso de los vehículos de motor modernos la carrocería básica con una jaula de seguridad consiste habitualmente en una chapa de acero endurecida con una resistencia de aproximadamente 1.500MPa. A este respecto se usan a menudo chapas de acero revestidas de Al-Si. Para la fabricación de un componente de chapa de acero endurecida se desarrolló el proceso del llamado temple en prensa. A este respecto se calientan chapas de acero en primer lugar a temperatura de austenita entre 850 °C y 950 °C, se disponen entonces en una herramienta de prensas, se conforman rápidamente y se enfrían rápidamente mediante la herramienta refrigerada con agua a temperatura de martensita de aproximadamente 250 °C. A este respecto resulta una estructura de martensita sólida, dura, con una resistencia de aproximadamente 1.500MPa. Una chapa de acero endurecida de este modo presenta sin embargo únicamente un alargamiento de rotura de 6-8 %, lo cual en zonas especiales en el caso del choque de dos vehículos, en particular en el caso de impacto lateral, es desventajoso. La energía cinética del vehículo que se adentra no puede a este respecto transformarse en calor de deformación. Más bien en este caso el componente se romperá quebrándose y amenaza adicionalmente con lesionar a los ocupantes.

Para la industria del automóvil es por lo tanto deseable obtener componentes de carrocería, los cuales presenten diferentes zonas de alargamiento y de resistencia en el componente, de modo que se presenten zonas muy resistentes por una parte y zonas con gran capacidad de alargamiento por otra parte en un componente. A este respecto deberían continuar teniéndose en consideración las exigencias relativas a una instalación de producción: no debería producirse una pérdida de tiempo de ciclo en la instalación de conformado-endurecimiento, la totalidad de la instalación debería poder usarse en general sin limitaciones y poder reequiparse rápidamente de forma específica para el cliente. El proceso debería ser robusto y económico y la instalación de producción requerir únicamente espacio mínimo. La forma y la precisión de cantos del componente deberían ser tan altas que pueda suprimirse en la medida de lo posible recorte en duro, para ahorrar material y trabajo.

Para la producción de un componente con zonas de diferente dureza y ductilidad pueden soldarse entre sí diferentes aceros, de manera que se presente acero no endurecible en las zonas blandas y acero endurecible en las duras. Durante un proceso de endurecimiento posterior puede lograrse el perfil de dureza deseado por el componente. Las desventajas de este procedimiento se encuentra en la costura de soldadura en ocasiones insegura en el caso de una chapa usada habitualmente para piezas de carrocería, revestida de Al-Si, con un grosor de aproximadamente 0,8-1,5 mm, del paso de dureza allí abrupto, así como en los costes elevados de la chapa debidos al paso de fabricación adicional de la soldadura. En pruebas se han producido en ocasiones fallos debidos a fractura en la proximidad de la costura de soldadura, de modo que el proceso no puede denominarse como robusto. Además de ello existen límites para el proceso en el caso de geometrías complejas.

Por el documento de patente alemán DE 102007057855 B3 se conoce un procedimiento, en el cual un componente de molde en forma de una pletina de acero al boro de alta resistencia separada de un material en banda provisto de un revestimiento de AlSi en primer lugar se calienta de forma completamente homogénea a una temperatura tal y se mantiene durante un tiempo determinado a este nivel de temperatura, que se forma una capa de difusión como capa de protección contra corrosión o escoria de laminación, difundiéndose material del revestimiento en el material base. La temperatura de calentamiento es a este respecto de aproximadamente 830 °C a 950 °C. Este calentamiento homogéneo se lleva a cabo en una primera zona de un horno continuo que presenta varias zonas de temperatura. A continuación de este paso de procedimiento se enfría una zona del primer tipo de la pletina en una segunda zona del horno a una temperatura, en la cual se descompone austenita. Esto se produce a aproximadamente 550 °C a 700 °C. Este nivel de temperatura rebajado se mantiene durante un determinado tiempo, de modo que la descomposición de austenita se produce sin problemas. Simultáneamente al enfriamiento local de la zona del primer tipo de la pletina se mantiene en una tercera zona del horno en al menos una zona del segundo tipo la temperatura justo a tal nivel, que durante la conformación en caliente posterior en una correspondiente prensa pueden aún resultar suficientes proporciones de martensita. Esta temperatura se encuentra en 830 °C a 950 °C. Al enfriarse la zona del primer tipo, esta zona de la pletina puede ponerse momentáneamente en contacto con mandíbulas de enfriamiento.

Con este procedimiento es posible no obstante únicamente someter geometrías relativamente sencillas y de gran superficie con habitualmente solo dos zonas diferentes a un tratamiento térmico diferente. Las geometrías complejas, como por ejemplo casi cualesquiera bordes de soldadura por puntos dúctiles formados en el espacio de por lo demás una columna B provista de una alta dureza, no pueden correspondientemente tratarse térmicamente con este procedimiento. Las temperaturas de las zonas individuales del horno han de estar además de ello muy bien reguladas, calentándose los hornos continuos por su parte, por motivos económicos, habitualmente con quemadores de gas, con lo cual no obstante las temperaturas de las zonas individuales no pueden regularse con la precisión necesaria de modo sencillo y económico.

Del documento de divulgación europeo EP 2497 840 A1 se conoce un sistema de horno y un procedimiento para el tratamiento térmico individual de zona de componente preciso de componentes de chapa. El sistema de horno presenta un horno de producción habitual, universal, para el calentamiento de piezas de chapa de acero a una temperatura próxima, pero por debajo de la temperatura AC3, es decir, la temperatura, a la cual termina la transformación de la ferrita en austenita, presentando el sistema de horno además de ello un horno de perfilado con al menos un plano. El al menos un plano dispone de una parte superior y de una inferior, así como de un reborde intermedio específico de producto introducido en un correspondiente alojamiento, estando configurado el reborde intermedio específico de producto para aplicar al componente un perfil de temperatura predeterminado con temperaturas por encima de la temperatura AC3 para zonas a endurecer y por debajo de la temperatura AC3 para zonas más blandas. La aplicación del perfil de temperatura se produce a este respecto mediante radiación térmica. Dado que el procedimiento prevé, calentar los componentes en el horno de producción solo a una temperatura por debajo de la temperatura AC3 e introducir el calor para el calentamiento de zonas definidas a una temperatura por encima de la temperatura AC3 en un paso de proceso posterior en el horno de perfilado, no se requiere una regulación de la temperatura muy exacta en el horno de producción, de modo que la desventaja de la peor capacidad de regulación de quemadores de gas con respecto a calentadores eléctricos puede aceptarse en beneficio de la rentabilidad para el portador de energía gas más económico. La desventaja de este procedimiento es que las zonas de diferente temperatura no pueden separarse con exactitud. Además de ello, el intercambio de calor a través de radiación ocurre de forma relativamente lenta, de modo que han de funcionar en paralelo varios hornos de perfilado, para poder aprovechar la posible capacidad del horno continuo.

Del documento de divulgación alemán DE 102012 102 194 A1 se conoce una instalación de horno, así como un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de horno, habiendo dispuesta dentro de la instalación de horno una fuente de calor de radiación y pudiendo tratarse térmicamente un componente metálico dentro de la instalación de horno con dos zonas de temperatura diferentes entre sí. Además de ello se hace circular en la instalación de horno en una segunda zona, una corriente de aire, con la cual se trata térmicamente una segunda zona de temperatura debido a convección forzada. A este respecto la primera zona del componente metálico se calienta mediante calor de radiación a al menos AC3 y/o se mantiene en su temperatura en al menos AC3 y la segunda zona mediante convección se enfría desde una temperatura de al menos AC3 a una temperatura inferior a AC3 o la segunda zona se calienta mediante convección a una temperatura inferior a AC3, separándose térmicamente unas de otras las zonas de temperatura resultantes a este respecto mediante un dispositivo de separación. A este respecto es difícil, separar las zonas de temperatura en el horno térmicamente entre sí. El dispositivo de separación ha de adaptarse al contorno del componente metálico, para permitir una separación térmica efectiva. Debido a ello el horno solo puede usarse para otras geometrías de componente tras un reequipamiento, siendo un reequipamiento de horno, debido al tamaño del horno, en particular el tamaño de un horno con solera de rodillos, laborioso.

El objetivo de la invención es poner a disposición un procedimiento para el tratamiento térmico preciso de componentes de chapa, minimizándose las desventajas descritas arriba.

De acuerdo con la invención, este objetivo se soluciona mediante un procedimiento con las características de la reivindicación independiente 1. Perfeccionamientos ventajosos del procedimiento se desprenden de las reivindicaciones dependientes 2 y 3.

El procedimiento inventivo para la aplicación de un perfil de temperatura en un componente de chapa de acero, pudiendo aplicarse en el componente de chapa de acero en una o en varias primeras zonas una temperatura por debajo de la temperatura AC3 y en una o varias segundas zonas una temperatura por encima de la temperatura AC3, se caracteriza porque el componente de chapa de acero (200) se calienta en primer lugar en un horno de producción a una temperatura por encima de la temperatura AC3, el componente de chapa de acero a continuación se transfiere a una estación de tratamiento posterior térmica, pudiendo enfriarse durante la transferencia a una temperatura por debajo de la temperatura AC3, y en la estación de tratamiento posterior pueden mantenerse opcionalmente la una o las varias primeras zonas del componente de chapa de acero en una temperatura por debajo de la temperatura AC3 o continuar enfriándose y la una o las varias segundas zonas del componente de chapa de acero calentarse a una temperatura por encima de la temperatura AC3. A este respecto es fácil en lo que a técnica de procedimiento se refiere, calentar la totalidad del componente de chapa de acero, que puede ser una pletina de chapa de acero esencialmente plana o también un componente de chapa de acero o perfil de chapa de acero extendido espacialmente, a una temperatura por encima de la temperatura AC3. La temperatura AC3 es una temperatura dependiente del material usado para el componente de chapa de acero, por ejemplo 873 °C. Durante la transferencia a la estación de tratamiento posterior térmica el componente de chapa de acero se enfría mediante convección natural con el aire del entorno. En caso de que se calentase el componente de chapa de acero en el horno de producción solo a la temperatura AC3 o solo a una temperatura algo por encima de la temperatura AC3, se enfría durante la transferencia a una temperatura por debajo de la temperatura AC3. En la estación de tratamiento posterior térmica se aplica ahora en la segunda zona una temperatura por encima de la temperatura AC3, mientras que la primera zona continúa enfriándose o se mantiene al menos en su temperatura tras la transferencia. Naturalmente el componente de chapa de acero puede presentar varias primeras y segundas zonas. El componente de chapa de acero provisto de un perfil de temperatura puede a continuación llevarse a una herramienta de prensa y allí templarse en prensa.

La primera zona, la cual ha de presentar en el componente terminado una gran ductilidad, se enfría a una temperatura de recristalización por debajo de la temperatura AC3, mientras que una segunda zona, la cual ha de presentar en el componente terminado una dureza particularmente alta, se mantiene a una temperatura por encima de la temperatura AC3 o se caliente de nuevo. A este respecto se produce el enfriamiento desde la temperatura por encima de AC3 aplicada mediante el horno de producción, durante la transferencia del componente de chapa de acero desde el horno de producción a la estación de tratamiento posterior térmica o hacia el interior de la estación de tratamiento posterior térmica tan lentamente, que la estructura puede recristalizarse. La temperatura AC3 es, al igual que la temperatura de recristalización, dependiente de la aleación. En el caso de los materiales usados habitualmente para componentes de carrocería de vehículo, la temperatura AC3 se encuentra en aproximadamente 870 °C, mientras que la temperatura de recristalización, en cuyo caso se ajusta una estructura de ferrita-perlita, se encuentra en aproximadamente 800 °C.

En caso de mecanizarse componentes de chapa de acero revestidos, en cuyo caso el revestimiento, como por ejemplo en el caso de chapas de acero revestidas de AlSi, se alea con el sustrato, el componente de chapa de acero puede calentarse en el horno de producción también a temperatura de difusión de por ejemplo 950 °C.

El horno de producción no ha de adaptarse en el procedimiento inventivo a la geometría del componente de chapa de acero a tratar, en particular no ha de preverse ningún dispositivo de separación dependiente de la geometría de componente en el horno. Puede usarse por el contrario un horno estándar, el cual no ha de reequiparse en caso de un cambio en la producción. En particular puede usarse un horno con solera de rodillos estándar. La regulación de la temperatura del horno no exige requisitos de calidad elevados, dado que la totalidad del componente de chapa de acero se calienta a una temperatura de por encima de la temperatura AC3. Por motivos económicos es deseable, superar a este respecto lo menos posible la temperatura AC3, siendo posible en todo caso por motivos técnicos de procedimiento, superar la temperatura AC3 también a razón de una variación mayor, por ejemplo en varias décadas de grados.

En una forma de realización ventajosa se enfrían la una o las varias primeras zonas del componente de chapa de acero en la estación de tratamiento posterior térmica mediante convección. A este respecto puede tratarse de convección natural o forzada. La primera zona del componente de chapa de acero puede por ejemplo ser solicitada de manera precisa respectivamente con una corriente de gas, la cual es más fría que la temperatura de esta zona del componente de chapa de acero al inicio de su transferencia a la estación de tratamiento posterior térmica. En el caso de la corriente de gas puede tratarse de una corriente de gas con una composición en correspondencia con el aire del entorno. Puede usarse no obstante también otro gas, por ejemplo un gas inerte. La corriente de gas puede producirse en un dispositivo soplador, pudiendo estar dispuesto el dispositivo soplador dentro o también fuera de la estación de tratamiento posterior térmica. Alternativamente la una o las varias primeras zonas del componente de chapa de acero pueden enfriarse en la estación de tratamiento posterior térmica también mediante radiación o mediante conducción térmica. También es concebible una combinación de todas o de algunas de las posibilidades de enfriamiento. A este respecto puede preverse para el desvío de calor del componente de chapa de acero mediante radiación una superficie de absorción de radiación térmica en un lugar correspondiente en una instalación de enfriamiento. Para la evacuación de calor mediante conducción térmica puede preverse una superficie en un lugar correspondiente en una instalación de enfriamiento, que puede ponerse en contacto con cada una de la una o varias primeras zonas del componente de chapa de acero al menos parcialmente.

Ha resultado ser ventajoso, cuando la una o las varias segundas zonas del componente de chapa de acero se calientan en la estación de tratamiento posterior térmica mediante radiación. Como fuente de radiación se ofrecen radiadores infrarrojos eléctricos o de funcionamiento con combustibles como por ejemplo gas o aceite. Alternativamente la una o las varias segundas zonas del componente de chapa de acero pueden calentarse también mediante conducción térmica, mediante convección o eléctricamente mediante inducción o resistencia eléctrica, así como mediante una combinación de todos o de algunos de estos métodos. Para el calentamiento mediante conducción térmica puede preverse una superficie en un lugar correspondiente en un dispositivo de calentamiento, que puede ponerse en contacto con una o con varias segundas zonas del componente de chapa de acero al menos parcialmente. Para el calentamiento a través de convección pueden solicitarse con corriente una o varias segundas zonas del componente de chapa de acero respectivamente de forma precisa mediante una corriente de gas, la cual presenta una temperatura por encima de la temperatura AC3 del componente de chapa de acero. En el caso de la corriente de gas puede tratarse de una corriente de gas con una composición en correspondencia con el aire del entorno. Puede usarse no obstante también otro gas, por ejemplo un gas inerte. Para el calentamiento mediante inducción puede preverse en un lugar correspondiente del dispositivo de calentamiento una bobina de inducción.

Un dispositivo de tratamiento térmico presenta un horno de producción para el calentamiento del componente de chapa de acero a una temperatura por encima de la temperatura AC3 y una estación de tratamiento posterior térmica para la aplicación de un perfil de temperatura en el componente de chapa de acero, pudiendo aplicarse en el componente de chapa de acero en una o en varias primeras zonas una temperatura por debajo de la temperatura AC3 y en una o varias segundas zonas una temperatura por encima de la temperatura AC3. A este respecto el dispositivo de perfilado presenta una instalación de enfriamiento para el enfriamiento de la una o de varias primeras zonas, así como un dispositivo de calentamiento para el calentamiento de la una o varias segundas zonas del componente de chapa de acero. A este respecto ha resultado ser ventajoso, cuando la instalación de enfriamiento presenta un soplador para una corriente de gas y/o una superficie de absorción de radiación térmica y/o una superficie, que puede ponerse en contacto al menos con una parte de la una o varias primeras zonas del componente de chapa de acero.

Ha resultado ser ventajoso además de ello, cuando el dispositivo de calentamiento presenta un dispositivo de radiación térmica y/o una superficie que puede ponerse en contacto con al menos una parte de la una o las varias segundas zonas y/o un dispositivo soplador para la generación de una corriente de gas y/o una bobina de inducción.

En una forma de realización ventajosa el dispositivo de tratamiento térmico presenta un dispositivo de separación para la separación térmica de la primera zona de la segunda zona del componente de chapa de acero. Son habituales a este respecto por el estado de la técnica para el experto en la materia formas de realización adecuadas del dispositivo de separación.

En otra forma de realización ventajosa el dispositivo de tratamiento térmico presenta un dispositivo de manejo, el cual está dispuesto entre el horno de producción y la estación de tratamiento posterior térmica y el cual está configurado, para llevar el componente de chapa de acero desde el horno de producción a la estación de tratamiento posterior térmica. El dispositivo de manejo puede presentar por ejemplo un robot industrial. El dispositivo de manejo ofrece la ventaja de que los componentes de chapa de acero calientes pueden moverse sin peligro. Es posible además de ello con el dispositivo de manejo, mantener constantes los tiempos de transferencia de los componentes de chapa de acero, de modo que la totalidad del proceso del tratamiento térmico se desarrolla de forma reproducible. La pletina de chapa de acero puede además de ello posicionarse con un dispositivo de manejo de forma muy precisa y reproducible en el dispositivo de perfilado, debido a lo cual continúa maximizándose la calidad de proceso.

Ha demostrado ser ventajoso, cuando el dispositivo de tratamiento térmico presenta varias estaciones de tratamiento posterior térmicas. Mediante el uso simultáneo de un horno de producción con correspondiente capacidad puede aumentarse mediante el uso de varias estaciones de tratamiento posterior térmicas la producción del dispositivo de tratamiento térmico.

De manera ventajosa está previsto en una forma de realización un horno continuo o un horno discontinuo como horno de producción. Los hornos continuos presentan por regla general una gran capacidad y se adecuan particularmente bien para la producción en masa, dado que pueden cargarse y hacerse funcionar sin gran esfuerzo.

En otra forma de realización ventajosa está previsto un horno de producción de calentamiento por gas o calentado eléctricamente. El calentamiento por gas es en la mayoría de los casos la forma económica del calentamiento de un horno de producción.

El dispositivo de tratamiento posterior térmico puede presentar en una forma de realización una parte superior y una parte inferior, siendo la parte superior móvil con respecto a la parte inferior y pudiendo sujetarse el componente de chapa de acero entre la parte superior y la parte inferior. La parte superior y/o la parte inferior presentan a este respecto primeras y segundas zonas, las cuales pueden atemperarse a diferentes temperaturas.

A través de la capacidad de movimiento de la parte superior con respecto a la parte inferior es posible, colocar el componente de chapa de acero en la estación de tratamiento posterior térmica y aproximar a continuación la parte superior y/o la inferior tanto al componente de chapa de acero, que se produce una transmisión de calor entre parte superior e inferior por una parte, por otra parte al componente de chapa de acero. A este respecto la parte superior y/o la inferior presentan primeras y segundas zonas atemperadas de diferente manera, de modo que a las primeras y segundas zonas diferentes del componente de chapa de acero pueden aplicarse diferentes temperaturas.

En otra forma de realización el componente de chapa de acero se encuentra en el estado sujetado al menos parcialmente en contacto con la parte superior y la parte inferior. A través de la capacidad de movimiento de la parte superior con respecto a la parte inferior es posible, colocar el componente de chapa de acero en la estación de tratamiento posterior térmica y poner en contacto a continuación el componente de chapa de acero al menos parcialmente con la parte superior y la inferior. A través del contacto se produce intercambio de calor mediante conducción térmica entre las superficies de la parte superior o inferior con el componente de chapa de acero.

En una forma de realización alternativa no se produce contacto entre parte superior y/o inferior por una parte y el componente de chapa de acero. A través de la capacidad de movimiento de la parte superior con respecto a la parte inferior, la parte inferior y/o la superior se aproximan tanto al componente de chapa de acero que se produce una transmisión de calor efectiva mediante radiación térmica y/o convección, pero se mantienen separadas de ella.

En caso de mecanizarse chapas de acero revestidas, en cuyo caso el revestimiento, como por ejemplo en el caso de chapas de acero revestidas de AlSi, se alea con el sustrato, puede iniciarse el proceso de difusión, dependiente de temperatura y tiempo, del revestimiento en el sustrato, en el horno de producción, mientras que un tiempo de difusión restante se produce en la estación de tratamiento posterior térmica.

Con el procedimiento de acuerdo con la invención y el dispositivo de tratamiento térmico puede aplicarse en componentes de chapa de acero con varias primeras y/o segundas zonas, las cuales pueden estar también formadas de modo complejo, económicamente un correspondiente perfil de temperatura, dado que las primeras y las segundas zonas de la estación de tratamiento posterior térmica pueden separarse mejor térmicamente unas de las otras y se produce un tratamiento de separación más acentuada de las primeras y segundas zonas del componente de chapa de acero, de como es posible en el horno de producción. La parte superior y/o la parte inferior pueden presentar una superficie de contacto plana. Esta forma de realización puede usarse ventajosamente para el tratamiento térmico de pletinas de chapa de acero planas.

En una forma de realización alternativa al parte superior y/o la parte inferior presenta una superficie de contacto curvada en el espacio. La curvatura de la superficie de contacto o de las superficies de contacto está ventajosamente adaptada a la forma espacio del componente de chapa de acero, cuando en el espacio han de tratarse térmicamente componentes de chapa de acero curvados.

En una forma de realización al menos una de las diferentes zonas está atemperada mediante líquido en la parte inferior o superior. A través de un atemperado mediante líquido puede no solo suministrarse calor, sino también evacuarse, de modo que las zonas pueden tanto calentarse, como también enfriarse de forma precisa. Como líquidos adecuados pueden usarse por ejemplo aceites de transferencia térmica o también sales fundidas.

Alternativamente o en combinación al menos una de las zonas puede estar también atemperada eléctricamente. El enfriamiento de una zona se produce a este respecto a través del enfriamiento lento con respecto al entorno, no calentándose en este caso esta zona. Una zona de este tipo ventajosamente tampoco debería estar aislada térmicamente con respecto al entorno. A este respecto el calentamiento eléctrico puede realizarse por ejemplo a través de inducción o resistencia eléctrica.

En otra forma de realización al menos una de las zonas puede calentarse mediante gas. El gas puede encontrarse ya a disposición para el calentamiento del horno de producción, de modo que no ha de realizarse ningún esfuerzo adicional para el calentamiento mediante gas. Un calentamiento mediante gas puede ser más económico que un calentamiento eléctrico.

Los diferentes tipos de atemperado pueden también combinarse entre sí. Una zona puede por ejemplo ser calentable eléctricamente, mientras que la otra puede estar atemperada mediante líquido. La calefacción eléctrica tiene la ventaja de la respuesta rápida, mientras que el atemperado mediante líquido tiene la ventaja de la posibilidad de enfriamiento preciso. En caso de tener que calentarse determinadas zonas y al mismo tiempo tener que enfriarse otras zonas, una forma de realización de este tipo ofrece ventajas particularmente grandes.

Al menos una de las zonas de parte inferior y/o superior puede estar aislada térmicamente con respecto a otra de las zonas en la parte inferior y/o superior. El aislamiento puede consistir a este respecto en una capa intermedia incorporada de por ejemplo un material plástico termoendurecible o en un material cerámico. Es posible no obstante también alternativa o adicionalmente, prever un hueco para el aislamiento entre las zonas. Este hueco puede estar en el más sencillo de los casos lleno de aire. Un efecto de aislamiento mayor se logra no obstante con un hueco, en el cual impera una presión negativa.

Además de ello, las estaciones de tratamiento posterior térmicas pueden presentar un adaptador específico de producto. Este adaptador puede estar configurado por ejemplo como tope para el componente de chapa de acero, de modo que el componente de chapa de acero puede colocarse con gran precisión de reproducción en la estación de tratamiento posterior térmica. Esto es particularmente importante para el aumento de la calidad, cuando el componente de chapa de acero ha de presentar primeras zonas pequeñas, las cuales han de presentar en el componente terminado una gran ductilidad, tal como es el caso por ejemplo en piezas de carrocería de chapa de acero para la industria del automóvil, que en pasos de fabricación posteriores se sueldan por puntos. Los lugares de soldadura por puntos deberían presentar habitualmente una gran ductilidad, mientras que en muchos casos de uso el material que los rodea debería presentar una gran dureza. Mediante un tope adecuado se aumenta la exactitud de posición del componente de chapa de acero en la estación de tratamiento posterior térmica, debido a lo cual aumenta también la exactitud de posición de las zonas de diferente temperatura en el componente de chapa de acero.

Otras ventajas, particularidades y perfeccionamientos útiles de la invención se desprenden de las reivindicaciones dependientes y de la siguiente representación de ejemplos de realización preferentes mediante las imágenes.

De las imágenes, muestra:

La Fig. 1 un dispositivo de tratamiento térmico de acuerdo con la invención en una vista superior

La Fig. 2 una estación de tratamiento posterior térmica de acuerdo con la invención en una sección lateral

La Fig. 3 la parte inferior de una estación de tratamiento posterior térmica de acuerdo con la invención con componente de chapa de acero colocado en una vista superior

La Fig. 4 un ejemplo de otro componente de chapa de acero en vista superior tras realización del procedimiento de acuerdo con la invención

La Fig. 1 muestra un dispositivo de tratamiento térmico 100 en una vista superior. Un componente de chapa de acero 200 se dispone mediante un primer dispositivo de manejo 130 sobre una mesa de entrada 120 del dispositivo de tratamiento térmico 100. Desde la mesa de entrada 120 los componentes de chapa de acero 200 acceden al horno de producción 110 configurado como horno continuo y lo atraviesan en dirección de la flecha, aumentando su temperatura a una temperatura por encima de la temperatura AC3. El horno de producción está calentado con quemadores de gas, cuyas llamas 111 actúan en el interior del espacio de horno. Visto en dirección de paso, se encuentra tras el horno de producción 110 una mesa de salida 121, a la cual acceden los componentes de chapa de acero 200 calentados tras atravesar el horno de producción 110. Desde allí los componentes de chapa de acero 200 son transferidos por un segundo dispositivo de manejo 131 a uno de tres dispositivos de tratamiento posterior térmicos 150. A este respecto los componentes de chapa de acero 200 se enfrían con el aire del entorno mediante convección natural a un nivel temperatura inferior a su temperatura AC3.

En la figura se muestran tres estaciones de tratamiento posterior térmicas 150, las cuales están dispuestas unas junto a las otras en un arco circular. Mediante esta disposición se asegura que las tres estaciones de tratamiento posterior térmicas 150 pueden ser cargadas por el segundo dispositivo de manejo 131. Pueden estar previstas también más o menos estaciones de tratamiento posterior térmicas 150. La cantidad de las ventajosamente a prever estaciones de tratamiento posterior térmicas 150 depende de la relación de los tiempos de ciclo del horno de producción 110 y de la estación de tratamiento posterior térmica 150, siendo dependientes los tiempos de ciclo de la temperatura a alcanzar y de este modo dependientes entre otros, del material a procesar del componente de chapa de acero 200. Es posible además de ello también otra disposición de las varias estaciones de tratamiento posterior térmicas 150. Es concebible por ejemplo una disposición, en la cual hay dispuestas varias estaciones de tratamiento posterior térmicas 150 verticalmente unas sobre las otras.

La Fig. 2 muestra una estación de tratamiento posterior térmica 150 en una sección. La estación de tratamiento posterior térmica presenta una parte superior 160 y una parte inferior 170, siendo la parte superior 160 y la parte inferior 170 móviles en vertical entre sí, tal como pretenden indicar las flechas. En caso de moverse la parte superior 160 y la parte inferior 170 verticalmente alejándose una de la otra, se abre la estación de tratamiento posterior térmica 150 y puede colocarse un componente de chapa de acero 200 entre las dos partes 160, 170. En la figura se muestra la estación de tratamiento posterior térmica 150 en estado cerrado, habiendo un componente de chapa de acero 200 sujeto entre la parte superior 160 y parte inferior 170. La parte superior 160 presenta primeras zonas 161, las cuales presentan una temperatura por debajo de la temperatura AC3, y una segunda zona 162, la cual presenta una temperatura por encima de la temperatura AC3. La parte inferior 170 presenta igualmente una primera zona 171, la cual presenta una temperatura por debajo de la temperatura AC3, y una segunda zona 172, la cual presenta una temperatura por encima de la temperatura AC3. Las zonas 161, 162 en la parte superior 160 están separadas por un aislamiento térmico 167 una de la otra. Las zonas 171, 172 en la parte superior 170 están igualmente separadas por un aislamiento térmico 177 una de la otra. Las superficies exteriores de parte superior 160 y parte inferior 170 presentan de forma adicional respectivamente una capa de aislamiento 166, 176. Estos aislamientos sirven para la separación térmica y pueden consistir en materiales termoenduecibles o cerámicos. Como separación térmica entre las primeras zonas 161, 171 y las segundas zonas 162, 172 se tienen en consideración también respectivamente huecos para aire dispuestos entre las zonas o espacios intermedios evacuados, en los cuales impera una presión negativa hasta el vacío.

En la figura se muestran respectivamente superficies de contacto 165, 175 planas de parte superior 160 y parte inferior 170. Este tipo de superficies de contacto 165, 175 planas se ofrecen para el tratamiento térmico de componentes de chapa de acero 200 esencialmente planos. En caso de estar los componentes de chapa de acero 200 a tratar, curvados en el espacio, las superficies de contacto 165, 175 pueden adaptarse a una curvatura de este tipo, de modo que también éstas pueden estar configuradas curvadas en el espacio.

La Fig. 3 muestra la parte inferior 170 de una estación de tratamiento posterior térmica 150 con componente de chapa de acero 200 colocado en una vista superior. El componente de chapa de acero 200 presenta primeras zonas 210, las cuales han de presentar en el componente terminado una gran ductilidad. En caso de tratarse en el caso del componente de chapa de acero 200 de una pieza de carrocería de vehículo, puede tratarse en el caso de estas primeras zonas 210 por ejemplo de las zonas, en las cuales se une la pieza terminada posterior con el resto de la carrocería de vehículo mediante soldadura por puntos. Las primeras zonas 210 se encuentran sobre las primeras zonas 171 de la parte inferior 170, las cuales presentan una temperatura por debajo de la temperatura AC3, por ejemplo una temperatura de aproximadamente 600 °C. Las segundas zonas 220 del componente de chapa de acero 200, las cuales han de presentar en la pieza terminada posterior una alta dureza, se encuentran por el contrario sobre segundas zonas 172 de la parte inferior 170, que presentan una temperatura por encima de la temperatura AC3, por ejemplo 900 °C. Las primeras zonas 171 están aisladas térmicamente de las segundas zonas 172 (no representado en la figura). Mediante el aislamiento térmico 177 de las zonas 171, 172 entre sí se maximiza la separación térmica de las zonas 171, 172 entre sí, debido a lo cual pueden realizarse diferentes primeras y segundas zonas 210, 220 en el componente de chapa de acero 200. La parte inferior 170 presenta además de ello por sus superficies exteriores un aislamiento térmico 176.

La Fig. 4 muestra un ejemplo de otro componente de chapa de acero 200, en este caso una columna 200 para vehículos en vista superior tras realización del procedimiento de acuerdo con la invención. Como columna B se denomina una unión entre base de vehículo y techo de vehículo en el centro del compartimento de pasajeros. Las columnas en el vehículo, con ello también la columna B, tienen el objetivo de mantenimiento de vida en caso de un accidente con vuelco del vehículo, de estabilizar el compartimento de pasajeros contra deformación vertical. Mucho más importante es la absorción de fuerzas durante el impacto lateral, para que los ocupantes del vehículos permanezcan ilesos. Para poder garantizar este objetivo, la columna B 200 presenta primeras zonas 210 con gran ductilidad y segundas zonas 220 con gran dureza. La columna B 200 fue provista mediante el procedimiento de acuerdo con la invención en el dispositivo de tratamiento térmico de las aquí mostradas primeras zonas 210 y segundas zonas 220, mejorándose adicionalmente las segundas zonas 220.

Las formas de realización aquí mostradas representan solo a modo de ejemplo la presente invención y no han de entenderse por ejemplo a modo de limitación. Las formas de realización alternativas contempladas por el experto quedan comprendidas de igual modo por el alcance de protección de la presente invención, tal como se indica en las reivindicaciones.

Lista de referencias:

100 Dispositivo de tratamiento térmico

110 Horno de producción

111 Llama

120 Mesa de entrada

121 Mesa de salida

130 Primer dispositivo de manejo

131 Segundo dispositivo de manejo

150 Estación de tratamiento posterior térmica

151 Instalación de enfriamiento

152 Dispositivo de calentamiento

160 Parte superior

161 Primera zona dentro de la parte superior

162 Segunda zona dentro de la parte superior

165 Superficie de contacto de la parte superior

166 Aislamiento exterior de la parte superior

167 Aislamiento de zona en la parte superior

170 Parte inferior

171 Primera zona dentro de la parte inferior

172 Segunda zona dentro de la parte inferior

175 Superficie de contacto de la parte inferior

176 Aislamiento exterior de la parte inferior

177 Aislamiento de zona en la parte inferior

200 Componente de chapa de acero

210 Primera zona

220 Segunda zona

300 Dispositivo de manejo

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la aplicación de un perfil de temperatura en un componente de chapa de acero (200), pudiendo aplicarse al componente de chapa de acero (200) en una o varias primeras zonas (210) una temperatura por debajo de la temperatura AC3 y en una o varias segundas zonas (220) una temperatura por encima de la temperatura AC3, en cuanto que el componente de chapa de acero (200) se calienta en primer lugar en un horno de producción (110) a una temperatura por encima de la temperatura AC3, el componente de chapa de acero (200) a continuación se transfiere a una estación de tratamiento posterior térmica (150), enfriándose durante la transferencia a una temperatura por debajo de la temperatura AC3, y continuando enfriándose en la estación de tratamiento posterior (150) la una o varias primeras zonas (210) del componente de chapa de acero (200), mientras que la una o varias segundas zonas (220) del componente de chapa de acero (200) se calientan a una temperatura por encima de la temperatura AC3.

2. Procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizado por

que la una o varias primeras zonas (210) del componente de chapa de acero (200) se enfrían en la estación de tratamiento posterior térmico (150) mediante convección y/o mediante radiación y/o mediante conducción térmica.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que

la una o varias segundas zonas (220) del componente de chapa de acero (200) se calientan en la estación de tratamiento posterior térmico (150) mediante radiación y/o mediante conducción térmica y/o mediante convección y/o eléctricamente mediante inducción y/o resistencia.