ES2846348T3

ES2846348T3 - Método para la fabricación de un componente de ensamblaje por remachado mecánico

Info

Publication number: ES2846348T3
Application number: ES17774133T
Authority: ES
Inventors: Noriyuki Jimbo; Takayuki Yamano; Shinichi Yamamoto
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2037-03-08
Also published as: RU2699427C1; US20190105700A1; BR112018070180B1; JP2017177206A; CA3018539C; CN108883458B; EP3437753A4; BR112018070180A2; KR20180132758A; MX2018011735A; EP3437753A1; WO2017169588A1; KR102133176B1; JP6692200B2; CA3018539A1; EP3437753B1; CN108883458A

Abstract

Un método para fabricar un componente de ensamblaje por remachado mecánico, comprendiendo el método secuencialmente: calentar dos o más chapas de acero a una temperatura Ac3 o superior, teniendo las chapas de acero una resistencia a la tracción de 1180 MPa o más; y realizar un ensamblaje por remachado mecánico de modo que el equivalente de carbono Ceq de las chapas de acero, el tiempo de retención en el punto muerto inferior t y la temperatura de inicio de ensamblaje T durante el ensamblaje por remachado mecánico satisfagan las relaciones de la ecuación (1) siguiente y de la ecuación (2) siguiente: Ceq x (0,0029 x t + 0,000731 x T - 0,0365) > 0,200 ... (1) Ceq > -0,00071 x T + 0,993 ... (2) donde Ceq representa el equivalente de carbono (% en masa) de las chapas de acero calculado mediante la ecuación (3) siguiente, t representa el tiempo de retención en el punto muerto inferior (segundos) y T representa la temperatura de inicio de ensamblaje (°C). Si un valor de Ceq difiere en las dos o más chapas de acero, se utiliza el valor más bajo de Ceq. Ceq = C + (1/6) x Mn + (1/24) x Si + (1/40) x Ni + (1/5) x Cr + (1/4) x Mo + (1/14) x (V) ... (3) donde cada uno de los nombres de los elementos representa un contenido en % en masa en las chapas de acero, y representa cero si ese elemento no está contenido, y en donde el componente de ensamblaje por remachado mecánico incluye al menos una porción de ensamblaje, punto de transformación Ac3 (°C) = 910 - 203 × [C] 0,5 - 15,2 × [Ni] + 44,7 × [Si] + 104 × [V] + 31,5 × [Mo] + 13,1 × [W] - 30 × [Mn] - 11 × [Cr] - 20 × [Cu] + 700 × [P] + 400 × [Al] + 400 [Ti], y el conformado por prensado en caliente también se realiza en la etapa de realización de ensamblaje por remachado mecánico.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para la fabricación de un componente de ensamblaje por remachado mecánico

La presente invención se refiere a un método para fabricar un componente de ensamblaje por remachado mecánico y, más concretamente, a un método para fabricar un componente de ensamblaje por remachado mecánico de alta resistencia con éxito sin que se produzca un defecto tal como una grieta.

Una chapa de acero de ultra alta resistencia se utiliza cada vez más en el bastidor de la carrocería de un vehículo para proporcionar seguridad en caso de colisión y reducción del peso de un automóvil. Para limitar el grado de deformación a un cierto nivel tras un impacto por colisión, un componente de acero de automóvil se refuerza ensamblando, mediante soldadura por puntos, un miembro de refuerzo a un miembro principal del componente de acero para aumentar parcialmente el espesor del componente de acero. Sin embargo, este método requiere un procedimiento de soldadura por puntos para el ensamblaje después de la producción tanto del miembro principal como del miembro de refuerzo, por lo que presenta un problema de aumento de costes.

Mientras tanto, como alternativa a la soldadura por puntos descrita anteriormente, se conoce un método de ensamblaje denominado ensamblaje por remachado mecánico como un método de ensamblaje de ensamblaje por puntos mediante trabajo en frío. Este método de ensamblaje es una especie de operación de replanteo para ensamblar mecánicamente componentes metálicos. La Tabla 1 resume los tipos de operaciones de replanteo y las características de los tipos respectivos. Como se ilustra en la Tabla 1, existen varios tipos de operaciones de replanteo. Entre ellos se encuentra el ensamblaje por remachado mecánico, que es un método en el que se presionan dos o más chapas de metal a la vez utilizando un punzón convexo y un troquel cóncavo. Este ensamblaje por remachado mecánico se caracteriza porque, como se ilustra en la Tabla 1, no se requieren pretratamiento o elementos de ensamblaje auxiliares; porque el procedimiento de ensamblaje se puede realizar durante el conformado a presión; y porque la aplicación del ensamblaje por remachado mecánico a un procedimiento de conformado en caliente permite adicionalmente que la porción de ensamblaje se temple por el efecto de enfriamiento del troquel.

Este ensamblaje por remachado mecánico puede reducir los costes y aumentar la productividad en comparación con la soldadura por puntos. Por ejemplo, la Bibliografía de Patentes 1 describe la realización de una operación de replanteo denominada TOX® durante el prensado, que parece prensado en frío. Sin embargo, este método de ensamblaje está destinado a un panel lateral exterior que tiene una fuerza de troquel baja y, por lo tanto, supuestamente es inaplicable a un componente de replanteo de resistencia ultra alta.

T l 1

El ensamblaje por remachado mecánico mediante trabajo en frío como se describe anteriormente presenta un problema en el sentido de que el uso de una chapa de acero que tiene una alta resistencia puede causar una grieta durante el ensamblaje y, por lo tanto, puede evitar la producción de un componente de acero de alta resistencia. Por otro lado, la Bibliografía de Patentes 2 describe la realización de trabajos de prensado utilizando un troquel de prensado a una temperatura más baja en condiciones en las que una parte de rebaba del miembro de la porción de soporte sin calentar se ha colocado en un orificio de recepción de un miembro del cuerpo de viga a una alta temperatura de 850°C o superior, para así realizar, de una vez, la formación y el temple del cuerpo de viga, y el replanteo de la porción de soporte con el cuerpo de viga doblando o aplastando la porción de rebaba.

Sin embargo, este método requiere una etapa de preparación de la porción de soporte para formar previamente el miembro de la porción de soporte que tiene una porción de rebaba cilíndrica con forma de pestaña que se ajusta en el orificio de recepción del miembro de cuerpo de viga. Es decir, la producción de una forma compleja requiere otra etapa además de la etapa de prensado, aumentando así el coste. Además, dado que no se tiene en cuenta el uso de una chapa de acero de ultra alta resistencia, la operación de calentamiento y replanteo puede causar una grieta o causar fallos en la comunicación de una resistencia al desprendimiento suficientemente alta.

Por lo tanto, existe la necesidad de fabricar un componente que tenga ultra alta resistencia y una resistencia al desprendimiento suficientemente alta, en particular, un componente producido utilizando una chapa de acero de ultra alta resistencia que tenga una resistencia a la tracción de 1180 megapascales (MPa) o más utilizando ensamblaje por remachado mecánico con éxito sin que se produzca un defecto, tal como una grieta, sin añadir una etapa adicional que no sea la etapa de ensamblaje por remachado mecánico.

La presente invención se ha realizado en vista de los antecedentes anteriores, y un objeto de la presente invención es proporcionar un método para fabricar un componente de ensamblaje por remachado mecánico que tenga ultra alta resistencia y una resistencia al desprendimiento suficientemente alta utilizando ensamblaje por remachado mecánico con éxito sin aparición de un defecto, tal como una grieta, sin añadir una etapa adicional que no sea la etapa de ensamblaje por remachado mecánico.

El documento JP 2013-022628 A describe un método de fabricación de un cuerpo de ensamblaje de metal y un cuerpo de ensamblaje de metal. El documento KR 20040017462 A describe la formación de un patrón metálico de prensa para remachar y formar simultáneamente varios paneles.

Bibliografía de Patentes 1: WO 2013/008515 A

Bibliografía de Patentes 2: JP 2006-321405 A

En la presente memoria se describe un componente de ensamblaje por remachado mecánico producido por el método de la presente invención, que es un componente de ensamblaje por remachado mecánico formado por dos o más chapas de acero, donde el componente incluye al menos una porción de ensamblaje que tiene una resistencia al desprendimiento de 0,200 kN/mm o más, y el componente tiene una dureza de 360 Hv o más.

De acuerdo con la presente invención, un método para fabricar el componente de ensamblaje por remachado mecánico incluye secuencialmente calentar las dos o más chapas de acero a una temperatura Ac3 o superior, teniendo las chapas de acero una resistencia a la tracción de 1180 MPa o más; y realizar una ensamblaje por remachado mecánico de modo que el equivalente de carbono Ceq de las chapas de acero, y el tiempo de retención en el punto muerto inferior t y la temperatura de inicio de ensamblaje T durante el ensamblaje por remachado mecánico satisfagan las relaciones de la ecuación (1) siguiente y de la ecuación (2) siguiente:

Ceq x (0,0029 x t 0,000731 x T - 0,0365) > 0,200 ... (1)

Ceq > -0,00071 x T 0,993 ... (2)

donde Ceq representa el equivalente de carbono (% en masa) de las chapas de acero calculado mediante la ecuación (3) siguiente, t representa el tiempo de retención en el punto muerto inferior (segundos) y T representa la temperatura de inicio de ensamblaje (°C). Si un valor de Ceq difiere en las dos o más chapas de acero, se utiliza el valor más bajo de Ceq.

Ceq = C (1/6) x Mn (1/24) x Si (1/40) x Ni (1/5) x Cr (1/4) x Mo (1/14) x (V) ... (3) donde cada uno de los nombres de los elementos representa un contenido en % en masa en las chapas de acero, y representa cero si ese elemento no está contenido, y donde el componente de ensamblaje por remachado mecánico incluye al menos una porción de ensamblaje, punto de transformación Ac3 (°C) = 910 - 203 * [C] 0,5 - 15,2 * [Ni] 44,7 * [Si] 104 * [V] 31,5 * [Mo] 13,1 * [W] - 30 * [Mn] - 11 * [Cr] - 20 * [Cu] 700 * [P] 400 * [Al] 400 [Ti], y el conformado por prensado en caliente también se realiza en la etapa de realización de ensamblaje por remachado mecánico.

La FIG. 1 es un diagrama esquemático que ilustra un aspecto de la presente invención.

Las FIG. 2A a 2C son diagramas esquemáticos que ilustran otro aspecto de la presente invención.

La FIG. 3 es un diagrama que ilustra un troquel que tiene una herramienta de remachado mecánico anclada al mismo, utilizado en la producción de probetas en los ejemplos.

Las FIG. 4A y 4B son diagramas para describir el cálculo de la razón d/D.

Las FIG. 5A a 5C son imágenes de observación de una sección transversal del componente Núm. 5 en uno de los ejemplos. La FIG. 5A es una imagen de la sección transversal completa del componente. La FIG. 5B es una imagen de una porción de la sección transversal del componente. La FIG. 5C es una imagen ampliada de la porción de elipse de la FIG. 5B.

La FIG. 6 es un gráfico que ilustra la relación entre el valor del lado izquierdo de la ecuación (1) y el valor CTS/L.

Los autores de la presente invención han llevado a cabo una investigación considerable para resolver el problema descrito anteriormente. En primer lugar, para investigar nuevamente el límite de resistencia a la tracción que causa una fisura durante el ensamblaje por trabajo en frío, se realizó el conformado en frío en chapas de acero que tenían una resistencia a la tracción de 270 a 1470 MPa y un espesor de chapa de 1,4 mm para ensamblar las chapas de acero en forma transversal utilizando un troquel que tiene anclada al mismo una herramienta de remachado mecánico utilizada en los ejemplos descritos más adelante. Los resultados confirman que, como se ilustra en la Tabla 2, una resistencia a la tracción de la chapa de acero de 780 MPa o más ha provocado una grieta durante el ensamblaje, provocando así fallos en el ensamblaje por remachado mecánico. Como usuario en la presente memoria, el término "ensamblaje por remachado mecánico" también se puede denominar "ensamblaje" y el término "ensamblaje por remachado mecánico" también se puede denominar "componente de ensamblaje".

Tabla 2

Como se describió anteriormente, los autores de la presente invención han llevado a cabo una investigación considerable para un método de realización de ensamblaje por remachado mecánico con éxito en el supuesto de que una chapa de acero que tiene una resistencia a la tracción de 1180 MPa o más, es decir, una chapa de acero de ultra alta resistencia que es seguro que va a iniciar una grieta durante el ensamblaje por trabajo en frío en vista de los resultados de la Tabla 2 mostrados más arriba, se utiliza como una chapa de acero de ultra alta resistencia con gran demanda en los últimos años. Con más detalle, se llevaron a cabo investigaciones considerables para satisfacer todas las siguientes condiciones (A) a (D).

(A) El componente exhibe ultra alta resistencia. Específicamente, el componente presenta, como dureza, una dureza Vickers de 360 Hv o más, es decir, una resistencia a la tracción de 1180 MPa o más; preferiblemente, una dureza Vickers de 450 Hv o más, es decir, una resistencia a la tracción de 1470 MPa o más.

(B) El componente tiene una alta resistencia al desprendimiento. Específicamente, el componente tiene una resistencia a la tracción transversal por unidad de longitud periférica de la porción de ensamblaje determinada utilizando un método descrito más adelante en la presente memoria, es decir, una resistencia al desprendimiento, de 0,200 kN/mm o más.

(C) El componente se puede fabricar mediante ensamblaje sin que se produzca una grieta.

(D) No se requiere ningún procedimiento preliminar antes del trabajo de prensado o post-procedimiento después del trabajo de prensado, y, por lo tanto, se puede fabricar un componente a un coste reducido.

En la presente invención, los autores de la presente invención han descubierto que las relaciones entre el equivalente de carbono Ceq de las chapas de acero y el tiempo de retención en el punto muerto inferior t y la temperatura de inicio de ensamblaje T durante el ensamblaje por remachado mecánico deben satisfacer la ecuación (1) y la ecuación (2) proporcionadas más adelante en la etapa de ensamblaje después de la etapa de calentamiento de calentamiento de la chapa de acero a una cierta temperatura o superior.

Es decir, un componente de ensamblaje por remachado mecánico producido por la presente invención es un componente de ensamblaje por remachado mecánico formado por dos o más chapas de acero, donde el componente incluye al menos una porción de ensamblaje que tiene una resistencia al desprendimiento de 0,200 kN/mm o más, y el componente tiene una dureza de 360 Hv o más.

La configuración descrita anteriormente puede proporcionar un componente de ensamblaje por remachado mecánico que tiene ultra alta resistencia y una resistencia al desprendimiento suficientemente alta.

Según la presente invención, el método para fabricar el componente de ensamblaje por remachado mecánico se caracteriza por incluir secuencialmente el calentamiento de dos o más chapas de acero a una temperatura Ac3 o superior; y realizar una ensamblaje por remachado mecánico de modo que el equivalente de carbono Ceq de las chapas de acero, y el tiempo de retención en el punto muerto inferior t y la temperatura de inicio de ensamblaje T durante el ensamblaje por remachado mecánico satisfagan las relaciones de la ecuación (1) y de la ecuación (2) proporcionadas a continuación.

Tal configuración puede proporcionar un método para fabricar el componente de ensamblaje por remachado mecánico como se describió anteriormente utilizando un ensamblaje por remachado mecánico con éxito sin que se produzca un defecto tal como una grieta sin añadir una etapa adicional que no sea la etapa de ensamblaje por remachado mecánico.

Cada etapa de esta realización se describirá a continuación en detalle.

[Etapa de calentamiento]

En esta realización, para realizar el procedimiento de ensamblaje descrito anteriormente, las dos o más chapas de acero se calientan primero a una temperatura Ac3 o superior. Este procedimiento de calentamiento facilita el procedimiento de ensamblaje descrito más adelante y permite producir un componente de ensamblaje que tiene una característica deseada. La temperatura de calentamiento es preferiblemente [temperatura Ac3 10]°C o superior. Una temperatura excesivamente alta para esta temperatura de calentamiento da como resultado una microestructura gruesa y, por lo tanto, puede reducir la ductilidad o la capacidad de flexión. Por tanto, el límite superior de la temperatura de calentamiento es preferiblemente [temperatura Ac3 180]°C, y más preferiblemente aproximadamente [temperatura Ac3 150]°C.

La temperatura Ac3 se puede determinar utilizando la siguiente ecuación descrita en "Leslie Tekkou Zairyougaku "(originalmente titulado" The Physical Metalurgy of Steels", Maruzen Co., Ltd., publicado el 31 de mayo de 1985, pág. 273). En la siguiente ecuación, la expresión [nombre de elemento] representa el contenido en % en masa de ese elemento contenido en el acero. En la siguiente ecuación, el valor de un elemento no contenido se puede calcular como cero.

Punto de transformación Ac3 (°C) = 910 - 203 x [C]0,5 - 15,2 x [Ni] 44,7 x [Si] 104 x [V] 31,5 x [Mo] 13,1 x [W] - 30 x [Mn] - 11 x [Cr] - 20 x [Cu] - 700 x [P] 400 x [Al] 400 [Ti]

La duración del calentamiento a la temperatura de calentamiento descrita anteriormente es preferiblemente de un minuto o más. Además, en vista de la limitación del crecimiento del grano de austenita y similares, la duración del calentamiento es preferiblemente de 15 minutos o menos. La temperatura puede elevarse hasta el punto de transformación de Ac3 en cualquier caso. Los ejemplos del método de calentamiento incluyen calentamiento en horno, calentamiento Joule y calentamiento por inducción.

[Etapa de ensamblaje]

Los autores de la presente invención han considerado las condiciones para esta etapa de ensamblaje, concretamente para aumentar la resistencia al desprendimiento de la porción de ensamblaje del componente de ensamblaje. En primer lugar, en esta realización, debido a la dependencia de la resistencia a la tracción transversal CTS sobre la longitud L de la porción de ensamblaje, el valor CTS/L obtenido mediante la división de CTS por L se utiliza como resistencia al desprendimiento. Esto permite evaluar la resistencia al desprendimiento independientemente del tamaño de la porción de ensamblaje. En los ejemplos descritos más adelante que utilizan porciones de ensamblaje circulares, el valor L corresponde a la circunferencia de esta forma circular.

En esta realización, también se ha considerado que las condiciones de ensamblaje proporcionan un componente que tiene una dureza de componente y la resistencia al desprendimiento anterior de un cierto valor predeterminado o más, en particular, la resistencia al desprendimiento CTS/L de 0,200 kN/mm o más. Específicamente, la fabricación de un componente de ensamblaje por remachado mecánico utilizando diferentes composiciones de chapa de acero, diferentes tiempos de retención en el punto muerto inferior y diferentes temperaturas de inicio de ensamblaje, como se muestra en los ejemplos descritos más adelante, ha demostrado que existen condiciones de ensamblaje para formar un componente que tiene la dureza de componente y la resistencia al desprendimiento, cada uno de un cierto valor predeterminado o superior sin que se produzca una fisura.

Se dedicado una mayor atención para encontrar estas condiciones de ensamblaje. En primer lugar, considerando que la resistencia al desprendimiento parece verse afectada después del estampado, es decir, por la dureza del troquel del componente, que la dureza del troquel se ve afectada por la propiedad de temple de la chapa de acero, la temperatura de inicio del temple y tiempo de retención en el punto muerto inferior t, y que la temperatura de inicio del enfriamiento corresponde a la temperatura de inicio de ensamblaje T en esta realización, la resistencia al desprendimiento CTS/L se expresa como la ecuación (4) dada a continuación utilizando el equivalente de carbono Ceq, que sirve como índice de la propiedad de temple de la chapa de acero, el tiempo de retención en el punto muerto inferior t, y la temperatura de inicio de ensamblaje T. En la ecuación (4) a continuación, el valor Ceq (% en masa) es un valor calculado a partir de la ecuación (3) definida a continuación en JIS G 0203, y los valores a, b y c son coeficientes.

CTS/L = Ceq x (a x t b x T c) ... (4)

Ceq = C (1/6) x Mn (1/24) x Si (1/40) x Ni (1/5) x Cr (1/4) x Mo (1/14) x (V) ... (3) donde cada uno de los nombres de los elementos representa el contenido en % de masa en las chapas de acero, y representa cero si ese elemento no está contenido.

Los autores de la presente invención han fabricado componentes de ensamblaje por remachado mecánico utilizando diferentes composiciones de chapa de acero, diferentes tiempos de retención en el punto muerto inferior y diferentes temperaturas de inicio de ensamblaje como se describe en los ejemplos descritos más adelante, y han realizado experimentos para determinar la resistencia al desprendimiento de los componentes fabricados. Para encontrar una ecuación para lograr una resistencia al desprendimiento de 0,200 kN/mm o más, se ha realizado un análisis de regresión múltiple en los resultados experimentales para determinar los valores de los coeficientes a, b y c en la ecuación (4) anterior, y la ecuación (1) se ha obtenido así a continuación.

Ceq x (0,0029 x t 0,000731 x T - 0,0365) > 0,200 ... (1) donde Ceq representa el equivalente de carbono (% en masa) de las chapas de acero calculado mediante la ecuación (3) a continuación, t representa el tiempo de retención en el punto muerto inferior (segundo) y T representa la temperatura de inicio de ensamblaje (°C). Si el valor de Ceq difiere en las dos o más chapas de acero, se utiliza el valor más bajo de Ceq.

Ceq = C (1/6) x Mn (1/24) x Si (1/40) x Ni (1/5) x Cr (1/4) x Mo (1/14) x (V) ... (3) Es probable que el cumplimiento de la ecuación (1) anterior reduzca una razón d/D del diámetro del ensamblaje d del producto con respecto al diámetro del troquel D, permitiendo así la mejora de la resistencia al desprendimiento. En esta realización, se requiere adicionalmente el cumplimiento de la ecuación (2) siguiente. La ecuación (2) siguiente se proporciona en vista del hecho de que la temperatura de inicio de ensamblaje se ve afectada por la composición de constituyentes de la chapa de acero, en particular, por Ceq, entre otros. La ecuación (2) siguiente también se ha elaborado mediante la fabricación de componentes de ensamblaje por remachado mecánico utilizando diferentes composiciones de chapa de acero y diferentes temperaturas de inicio de ensamblaje, y realizando experimentos para determinar la resistencia al desprendimiento de los componentes fabricados.

Ceq > -0,00071 x T 0,993 ... (2)

donde Ceq representa el equivalente de carbono (% en masa) de las chapas de acero calculado mediante la ecuación (3) anterior, y T representa la temperatura de inicio de ensamblaje (°C).

Las dos o más chapas de acero utilizadas en el ensamblaje por remachado mecánico de esta realización pueden tener diferentes composiciones de constituyentes, es decir, diferentes valores de Ceq, entre las chapas de acero. En tal caso, el valor más bajo de Ceq se utiliza en la ecuación (1) y en la ecuación (2).

La realización del ensamblaje en las condiciones que satisfacen la ecuación (1) y la ecuación (2) anteriores permite que se satisfagan todas las condiciones (A) a (D). Es decir, se puede fabricar un componente de ensamblaje por remachado mecánico que tiene (A) una resistencia del componente de Hv > 360 y (B) una resistencia al desprendimiento de CTS/L > 0,200 kN/mm sin añadir un procedimiento preliminar o post-procedimiento y a un coste reducido. El conformado de la forma de un componente mediante el ensamblaje por remachado mecánico sirve de manera similar al conformado de la forma de un componente mediante presión y, por tanto, puede contribuir a mejorar la rigidez del componente.

Con el fin de limitar un aumento en la carga de conformado y la reducción de la conformabilidad, la temperatura de inicio de ensamblaje es preferiblemente de 400°C o superior. El tiempo de retención en el punto muerto inferior tiene preferiblemente un valor más largo en vista de la mejora en la resistencia al desprendimiento, pero si la productividad es importante, o si se realiza un procedimiento de múltiples pasos descrito más adelante, el tiempo de retención en el punto muerto inferior para una operación de ensamblaje es preferiblemente de 3 segundos o menos.

De acuerdo con la presente invención, el conformado por prensado en caliente también se realiza en la etapa de realización del ensamblaje por remachado mecánico. El conformado por prensado en caliente se puede realizar bajo cualquier condición y se puede realizar utilizando un método comúnmente utilizado. Para realizar con éxito el conformado por prensado en caliente, la temperatura al inicio del conformado por prensado, es decir, en el momento en que el troquel alcanza la posición en contacto con la chapa de acero, es preferiblemente de aproximadamente 400°C o superior.

El método para fabricar un componente de ensamblaje de esta realización solo necesita incluir la etapa de calentamiento y la etapa de ensamblaje descritas anteriormente en este orden. La etapa de ensamblaje se puede realizar solo una vez, dos veces o más. Además, durante el período de tiempo desde el calentamiento hasta la finalización de la formación de las chapas de acero, se puede realizar una etapa, por ejemplo, de procesamiento de las chapas de acero como se describe en la primera etapa del segundo aspecto descrito a continuación, como otra etapa que no sea la etapa de ensamblaje. Esta realización elimina la necesidad de realizar otra etapa que no sea la de calentamiento y conformado, lo que permite fabricar un componente de ensamblaje con alta productividad a un coste reducido.

Los aspectos específicos del método de fabricación de acuerdo con esta realización en un caso en el que el ensamblaje se realiza simultáneamente con el conformado por prensado en caliente incluyen, por ejemplo, un primer aspecto y un segundo aspecto descritos a continuación. Sin embargo, la presente invención no se limita a estos aspectos. Aunque los ejemplos descritos a continuación se describen en términos de ensamblaje por puntos para una porción remachada circular, otros aspectos que incluyen otras formas, tales como el ensamblaje por puntos de la porción rectangular y el ensamblaje lineal a lo largo de la dirección longitudinal del componente, también están dentro del alcance de la presente invención.

En la presente memoria se proporciona una descripción con referencia a los dibujos, en los que los símbolos de referencia tienen los siguientes significados: 1 chapa de acero, 2 otra chapa de acero o chapa de acero de refuerzo, 3 plataforma de soporte, 4 troquel de ensamblaje, 5 soporte de troquel de ensamblaje, 6 punzón de ensamblaje, 7 portapunzón de ensamblaje, 8 troquel de prensado, 9 almohadilla, 10 punzón de producción de exceso de longitud, 11 punzón de prensado, porción de ensamblaje 12A, 12B, 12C y porción de pared vertical de componente 13.

[Primer aspecto: procedimiento de una sola etapa]

En un primer aspecto, el procedimiento de conformado se puede realizar, por ejemplo, utilizando un dispositivo ilustrado en la FIG. 1. Más detalladamente, una chapa de acero 1 calentada y otra chapa de acero 2 calentada que sirve como miembro de refuerzo se apilan una encima de otra, se colocan en una plataforma de soporte 3 y se enfrían por aire hasta una temperatura de inicio de ensamblaje. Se baja un punzón de prensado 11 que incluye un punzón de ensamblaje 6 para realizar el conformado y ensamblaje por presión de una vez. La FIG. 1 ilustra una situación en la que se ha alcanzado el punto muerto inferior. En este primer aspecto, como se ilustra en la FIG. 1, las chapas de acero 1 y 2 están formadas a presión por el troquel de prensado 8, la almohadilla 9 y el punzón de prensado 11, y al mismo tiempo, se unen entre sí mediante un troquel de ensamblaje 4 incluido en la almohadilla 9 y mediante el punzón de ensamblaje 6.

[Segundo aspecto: procedimiento de varias etapas]

En un segundo aspecto, el procedimiento de formación se puede realizar, por ejemplo, como se ilustra en las FIG.

2A a 2C. Como se ilustra en las FIG. 2A a 2C, las chapas de acero se calientan y, a continuación, se realizan consecutivamente una primera etapa ilustrada en la FIG. 2A, una segunda etapa ilustrada en la FIG. 2B, y una tercera etapa ilustrada en la FIG. 2C. Cada una de estas etapas se describirá ahora. Primero, en la primera etapa, la chapa de acero 1 calentada se coloca sobre la plataforma de soporte 3, y después se baja un punzón de producción de longitud en exceso 10 para producir una longitud en exceso en la chapa de acero 1 que formará la pared exterior del componente como se ilustra en la FIG. 2A. A continuación, en la segunda etapa, la otra chapa de acero 2 se coloca sobre la chapa de acero 1 que tiene el exceso de longitud, y después se baja el punzón de ensamblaje 6 para ensamblar las chapas de acero 1 y 2 en dos puntos mediante el punzón de ensamblaje 6 y mediante el troquel de ensamblaje 4 incluido en el troquel de prensado 8 como se ilustra en la FIG. 2B. De este modo, se producen las porciones de ensamblaje 12A y 12B.

A continuación, en una tercera etapa, que es la última etapa, se realizan al mismo tiempo el conformado y ensamblaje por prensado en caliente. Con más detalle, el punzón de prensado 11 que incluye en el mismo el punzón de ensamblaje 6 se baja para realizar el conformado a presión, así como el ensamblaje. La FIG. 2C ilustra una situación en la que se ha alcanzado el punto muerto inferior. En esta tercera etapa, como se ilustra en la FIG. 2C, las chapas de acero 1 y 2 se forman a presión mediante el troquel de prensado 8, la almohadilla 9 y el punzón de prensado 11, y al mismo tiempo, se unen mediante el troquel de ensamblaje 4 incluido en la almohadilla 9 y por el punzón de prensado 6 para formar una porción de ensamblaje 12C. Esta etapa permite que las porciones de ensamblaje 12A y 12B se formen en una porción de pared vertical de componente 13.

En el caso de un componente de acero para automóvil, son aplicables la chapa de acero 1 y la otra chapa de acero 2, por ejemplo, respectivamente como componente exterior y componente interior. Aunque no se mencionan los aspectos anteriores, la etapa de ensamblaje se puede realizar en una misma porción dos veces o más como se describe en el Ejemplo 2 descrito a continuación.

Los componentes de las chapas de acero para uso en el ensamblaje descrito anteriormente no están limitados particularmente. Por ejemplo, las dos o más chapas de acero pueden satisfacer las condiciones de composición de los constituyentes que se indican a continuación. Los ejemplos de tipos de chapa de acero utilizables incluyen chapas de acero laminadas en caliente, chapas de acero laminadas en frío, chapas de acero revestidas tales como chapas de acero galvanizadas producidas revistiendo de estas chapas de acero, y chapas de acero aleadas galvanizadas en caliente producidas por aleaciones posteriores. Este método es aplicable no solo al ensamblaje de chapas de acero, sino también al ensamblaje de diferentes materiales (es decir, aplicación de tecnología multimaterial) tal como una chapa de acero y una chapa de aluminio.

Las composiciones de constituyentes de las chapas de acero que forman el componente de esta realización, es decir, las composiciones de constituyentes de las chapas de acero para su uso en el ensamblaje pueden incluir la composición que se describe a continuación. Obsérvese que, como se emplea en la descripción de la composición de los constituyentes proporcionada a continuación, la unidad "%" significa % en masa a menos que se indique lo contrario.

[C: de 0,15 a 0,4%]

Para lograr fácilmente una dureza de componente de 360 Hv o más, el contenido de C es preferiblemente de 0,15% o más. El contenido de C es más preferiblemente de 0,17% o más, y aún más preferiblemente de 0,20% o más. Mientras tanto, en vista de la soldabilidad del miembro producido, el contenido de C es preferiblemente hasta 0,4% o menos, más preferiblemente 0,30% o menos, y aún más preferiblemente 0,26% o menos.

[Si: más de 0% a 2% o menos]

El silicio (Si) es un elemento eficaz para mejorar la propiedad de temple de una chapa de acero prensada en caliente y para asegurar de manera estable la resistencia de un componente conformado por presión en caliente. Desde este punto de vista, el contenido de Si es preferiblemente de 0,05% o más, y más preferiblemente de 0,15% o más. Sin embargo, un contenido en exceso de Si impide la producción de una chapa de acero más dulce para el prensado en caliente y, además, aumenta significativamente la temperatura de Ac3, lo que hace que el componente de ferrita permanezca en la etapa de calentamiento en el prensado en caliente. Esto hace que sea difícil lograr una alta resistencia. Por tanto, el contenido de Si es preferiblemente de 2% o menos, más preferiblemente de 1,65% o menos, y aún más preferiblemente de 1,45% o menos.

[Al menos uno de Mn y Cr: de 1,0 a 5,0% en total]

El manganeso (Mn) y el cromo (Cr) son cada uno un elemento útil para mejorar la propiedad de temple de una chapa de acero para producir un miembro de alta resistencia. Estos elementos se pueden utilizar solos o combinando dos o más. Desde el punto de vista descrito anteriormente, al menos uno de Mn y Cr está contenido preferiblemente con un contenido de 1,0% o más en total, más preferiblemente de 1,5% o más en total, aún más preferiblemente de 1,8% o más en total, y aún más preferiblemente de 2,0% o más en total. Sin embargo, un contenido en exceso de cualquiera de estos elementos solo da como resultado la saturación de su efecto y, por lo tanto, da como resultado un aumento de costes. Por tanto, en esta realización, al menos uno de Mn y Cr está contenido preferiblemente con un contenido de 5,0% o menos en total, más preferiblemente de 3,5% o menos en total, y aún más preferiblemente de 2,8% o menos en total.

La composición de constituyentes puede incluir los constituyentes descritos anteriormente, siendo el resto hierro e impurezas secundarias. Las impurezas secundarias pueden incluir, por ejemplo, fósforo (P), azufre (S) y nitrógeno (N) como se describe a continuación.

Dado que el fósforo reduce la ductilidad, el contenido de P se limita preferiblemente a 0,05% o menos, más preferiblemente a 0,045% o menos, y aún más preferiblemente a 0,040% o menos. Obsérvese que el contenido de P no se puede reducir a 0% por razones de fabricación y, por lo tanto, el límite inferior del contenido de P es superior a 0%.

El azufre también reduce la ductilidad de forma similar al P, el contenido de S se limita preferiblemente a 0,05% o menos, más preferiblemente a 0,045% o menos, y aún más preferiblemente a 0,040% o menos. Obsérvese que el contenido de S no se puede reducir a 0% por razones de fabricación y, por tanto, el límite inferior del contenido de S es superior a 0%.

El nitrógeno fija el boro (B) como BN, reduciendo así el efecto de mejora de la propiedad de enfriamiento. Además, el nitrógeno forma una segregación gruesa que contiene Ti, como la segregación de TiN, que puede actuar como punto de partida de la fractura y reducir la ductilidad de las chapas de acero. Por tanto, el contenido de N es preferiblemente de 0,01% o menos, más preferiblemente de 0,008% o menos, y aún más preferiblemente de 0,006% o menos. Obsérvese que el contenido de N no se puede reducir a 0% por razones de fabricación y, por tanto, el límite inferior del contenido de N es superior al 0%.

Además de los elementos descritos anteriormente, el contenido de los elementos selectivos descritos a continuación, tales como titanio (Ti) en una cantidad adecuada, puede tener efectos tales como facilitar el logro de una alta resistencia. Si contiene al menos uno de Ti, B, aluminio (Al), molibdeno (Mo), cobre (Cu), níquel (Ni), niobio (Nb), vanadio (V) y circonio (Zr), estos elementos pueden utilizarse solos o combinando dos o más. Estos elementos se describirán a continuación.

[Ti: 0% o más a 0,10% o menos]

El titanio fija nitrógeno como TiN para hacer que el boro exista en un estado de solución sólida y, por lo tanto, es eficaz para proporcionar una buena propiedad de enfriamiento. Si se va a utilizar tal efecto del titanio, el contenido de Ti es preferiblemente superior a 0%, más preferiblemente de 0,015% o más, y aún más preferiblemente de 0,020% o más. Mientras tanto, un contenido en exceso de Ti aumenta la resistencia de las chapas de acero a ser procesadas más de lo necesario, lo que reduce la vida útil de la herramienta de corte y el troquel de punzonado y, por lo tanto, aumenta el coste. Por lo tanto, el contenido de Ti es preferiblemente de 0,10% o menos, más preferiblemente de 0,06% o menos, y aún más preferiblemente de 0,04% o menos.

[B: de 0% o más a 0,005% o menos]

El boro es un elemento útil para mejorar la propiedad de templado de un producto de acero para lograr una alta resistencia incluso con enfriamiento lento. Si se va a utilizar tal efecto del boro, el contenido de B es preferiblemente superior a 0%, más preferiblemente 0,0003% o más, aún más preferiblemente 0,0015% o más, y aún más preferiblemente 0,0020% o más. Mientras tanto, un contenido en exceso de B da como resultado una generación excesiva de BN, lo que reduce la tenacidad. Por tanto, el contenido de B es preferiblemente de 0,005% o menos, más preferiblemente de 0,0040% o menos, y aún más preferiblemente de 0,0035% o menos.

[Al: de 0% o más a 0,5% o menos]

El aluminio es un elemento utilizado para la desacidulación. Si se va a utilizar este efecto, el contenido de Al es preferiblemente superior a 0% y más preferiblemente de 0,01% o más. Mientras tanto, un mayor contenido de Al tiene un efecto mayor sobre el aumento de la temperatura Ac3, por lo que requiere una temperatura de calentamiento más alta en el prensado en caliente, lo que reduce la eficiencia de producción. Por tanto, el contenido de Al es preferiblemente de 0,5% o menos, más preferiblemente de 0,20% o menos, aún más preferiblemente de 0,10% o menos, y aún más preferiblemente de 0,050% o menos.

[Mo: de 0% o más a 1% o menos]

El molibdeno es un elemento eficaz para mejorar la propiedad de temple de una chapa de acero. Se espera que el contenido de este elemento reduzca la variación en la dureza de los productos formados. Si se va a utilizar este efecto del molibdeno, el contenido de Mo es preferiblemente superior a 0%, más preferiblemente de 0,01% o más, y aún más preferiblemente de 0,1% o más. Sin embargo, un contenido en exceso de Mo solo da como resultado la saturación de este efecto y, por lo tanto, da como resultado un aumento de costes. Por tanto, el contenido de Mo es preferiblemente de 1% o menos, más preferiblemente de 0,8% o menos, y aún más preferiblemente de 0,5% o menos.

[Cu: de 0% o más a 0,5% o menos]

El cobre es un elemento eficaz para mejorar la propiedad de temple y también es útil para mejorar la resistencia a la fractura retardada y la resistencia a la oxidación de un producto formado. Si se va a utilizar este efecto del cobre, el contenido de Cu es preferiblemente superior a 0%, más preferiblemente de 0,01% o más, y aún más preferiblemente de 0,1% o más. Sin embargo, un contenido en exceso de Cu puede causar un defecto en la superficie durante la fabricación de chapas de acero. Esto degradará la propiedad de decapado y, por tanto, reducirá la productividad. Por tanto, el contenido de Cu es preferiblemente de 0,5% o menos, y más preferiblemente de 0,3% o menos.

[Ni: de 0% o más a 0,5% o menos]

El níquel es un elemento eficaz para mejorar la propiedad de temple y también es útil para mejorar la resistencia a la fractura retardada y la resistencia a la oxidación de un producto formado. Si se va a utilizar este efecto del níquel, el contenido de Ni es preferiblemente superior a 0%, más preferiblemente de 0,01% o más, y aún más preferiblemente de 0,1% o más. Sin embargo, un contenido en exceso de Ni puede causar un defecto superficial durante la fabricación de la chapa de acero. Esto degradará la propiedad de decapado y, por tanto, reducirá la productividad. Por tanto, el contenido de Ni es preferiblemente de 0,5% o menos, y más preferiblemente de 0,3% o menos.

[Nb: de 0% o más a 0,10% o menos]

El niobio es un elemento que tiene el efecto de construir una estructura más fina, contribuyendo así a un aumento de la tenacidad. Por tanto, si se va a contener niobio, el contenido de Nb es preferiblemente superior a 0%, más preferiblemente de 0,005% o más, y aún más preferiblemente de 0,010% o más. Mientras tanto, un contenido en exceso de Nb aumenta la resistencia de las chapas de acero, reduciendo así la vida útil de la herramienta en la etapa de corte, incluida una operación tal como el corte de una chapa de acero en una forma predeterminada antes del conformado por prensado en caliente. Esto aumenta el coste. Por tanto, el contenido de Nb es preferiblemente de 0,10% o menos, y más preferiblemente de 0,05% o menos.

[V: de 0% o más a 0,10% o menos]

El vanadio es un elemento que tiene el efecto de construir una estructura más fina, contribuyendo así a un aumento de la tenacidad. Por tanto, si se va a contener vanadio, el contenido de V es preferiblemente superior a 0%, más preferiblemente de 0,005% o más, y aún más preferiblemente de 0,010% o más. Mientras tanto, un contenido en exceso de V aumenta la resistencia de las chapas de acero de manera similar al caso del Nb, reduciendo así la vida útil de la herramienta en la etapa de corte. Esto aumenta el coste. Por tanto, el contenido de V es preferiblemente de 0,10% o menos, y más preferiblemente de 0,05% o menos.

[Zr: de 0% o más a 0,10% o menos]

El circonio es un elemento que tiene el efecto de construir una estructura más fina, contribuyendo así a un aumento de la tenacidad. Por tanto, si se va a contener circonio, el contenido de Zr es preferiblemente superior a 0%, más preferiblemente de 0,005% o más, y aún más preferiblemente de 0,010% o más. Mientras tanto, un contenido en exceso de Zr aumenta la resistencia de las chapas de acero de manera similar a los casos del Nb y el V, reduciendo así la vida útil de la herramienta en la etapa de corte. Esto aumenta el coste. Por tanto, el contenido de Zr es preferiblemente de 0,10% o menos, y más preferiblemente de 0,05% o menos.

El método de fabricación de las chapas de acero tampoco está limitado. Es suficiente realizar, utilizando métodos generales, fundición, calentamiento y laminado en caliente, y decapado seguido de laminado en frío según sea necesario y, además, recocido según sea necesario. Asimismo, la chapa de acero laminada en caliente o la chapa de acero laminada en frío producidas se pueden revestir, según sea necesario, utilizando un revestimiento tal como un revestimiento que contiene zinc utilizando un método general, y a continuación, se pueden alear adicionalmente según sea necesario.

En la presente memoria se describen diversos aspectos de la tecnología como se describió anteriormente, algunos de los cuales se resumirán a continuación.

En un aspecto de la presente invención, el componente de ensamblaje por remachado mecánico producido por el método de la presente invención es un componente de ensamblaje por remachado mecánico formado por dos o más chapas de acero, donde el componente incluye al menos una porción de ensamblaje que tiene una resistencia al desprendimiento de 0,200 kN/mm o más, y el componente tiene una dureza de 360 Hv o más.

De acuerdo con la presente invención, el método para fabricar el componente de ensamblaje por remachado mecánico incluye secuencialmente calentar las dos o más chapas de acero a una temperatura Ac3 o superior; y realizar una ensamblaje por remachado mecánico de modo que el equivalente de carbono Ceq de las chapas de acero, y el tiempo de retención en el punto muerto inferior t y la temperatura de inicio de ensamblaje T durante el ensamblaje por remachado mecánico satisfagan las relaciones de la ecuación (1) siguiente y de la ecuación (2) siguiente:

Ceq x (0,0029 x t 0,000731 x T - 0,0365) > 0,200 ... (1)

Ceq > -0,00071 x T 0,993 ... (2)

Cada una de las dos o más chapas de acero utilizadas en el método de fabricación del componente de ensamblaje por remachado mecánico puede tener una composición de constituyentes en % en masa que satisfaga:

C: de 0,15 a 0,4%,

Si: más de 0% a 2% o menos, y

al menos uno de Mn y Cr: de 1,0 a 5,0% en total, y

que satisfaga adicionalmente Ti: de 0% o más a 0,10% o menos, B: de 0% o más a 0,005% o menos, Al: de 0% o más a 0,5% o menos, Mo: de 0% o más a 1% o menos, Cu: de 0% o más a 0,5% o menos, Ni: de 0% o más a 0,5% o menos, Nb: de 0% o más a 0,10% o menos, V: de 0% o más a 0,10% o menos, y Zr: de 0% o más a 0,10% o menos,

y el resto es hierro e impurezas secundarias.

El método para fabricar el componente de ensamblaje por remachado mecánico puede llevar a cabo la etapa de realización del ensamblaje por remachado mecánico una pluralidad de veces.

Ejemplos

La presente invención se describirá a continuación de forma más específica utilizando ejemplos. Sin embargo, la presente invención no se limita a los ejemplos que se describen a continuación.

[Ejemplo 1]

Se utilizó una chapa de acero A y una chapa de acero B con las composiciones de constituyentes ilustradas en la Tabla 3 para preparar dos probetas con una dimensión de 150 mm * 50 mm * 1,4 mm de espesor de chapa, y cada par de las dos probetas se ensambló mecánicamente utilizando la herramienta ilustrada en la FIG. 3. Con más detalle, haciendo referencia a la FIG. 3, la chapa de acero 1 y la otra chapa de acero 2 calentadas a 930°C durante 4 minutos se apilaron juntas, transversalmente, una encima de otra, y se colocaron sobre la plataforma de soporte 3 entre el punzón de ensamblaje 6 incluido en el soporte de punzón de ensamblaje 7 y el troquel de ensamblaje 4 incluidos en el soporte de troquel de ensamblaje 5. Después de enfriar con aire a la temperatura de inicio de ensamblaje descrita a continuación, el troquel de ensamblaje 4 se bajó para realizar el ensamblaje por remachado mecánico en las condiciones enumeradas a continuación, y así se produjeron las probetas de ensayo que representan el componente.

(Condiciones de ensamblaje)

Presión del soporte: 3 toneladas de fuerza (tonf)

Diámetro del punzón: Dp = 10,0 mm

Diámetro del troquel: D = 14,0 mm

Velocidad de formación: 20$spm

Temperatura de inicio de ensamblaje: como se ilustra en la Tabla 4 para la chapa de acero A y como se ilustra en la Tabla 5 para la chapa de acero B

Tiempo de retención en el punto muerto inferior: como se ilustra en la Tabla 4 para la chapa de acero A, y como se ilustra en la Tabla 5 para la chapa de acero B

La dureza y la resistencia al desprendimiento de las probetas de ensayo producidas se determinaron como sigue. (Determinación de la dureza de la probeta)

En cuanto a la dureza de una probeta de ensayo, la dureza Vickers Hv se determinó en tres puntos por chapa de acero bajo una condición de carga de 1 kgf en una porción distinta de la porción de ensamblaje, es decir, en una porción de soporte del componente, en una ubicación de 1/4 espesor de chapa de cada chapa de acero que constituye el componente. Los resultados de los tres puntos se promediaron para cada chapa de acero, y se utilizó el valor promedio más bajo en las chapas de acero como la dureza de ese componente. La evaluación se realizó según los siguientes criterios.

(Criterios de evaluación de la dureza)

Muy buena: Hv > 450

Buena: 450> Hv > 360

Deficiente: 360> Hv

(Determinación de la resistencia al desprendimiento de la probeta de ensayo)

La resistencia a la tracción transversal CTS (kN) de cada probeta de ensayo se midió de acuerdo con JIS Z 3137. Este valor de CTS se dividió por la circunferencia L (mm) de la porción de ensamblaje para calcular la resistencia a la tracción transversal por unidad de longitud periférica CTS/L (kN/mm) de la porción de ensamblaje como resistencia al desprendimiento. Una resistencia al desprendimiento correspondiente a este valor CTS/L de 0,200 kN/mm o superior se clasificó como alta.

Las FIG. 4A y 4B son diagramas que ilustran secciones transversales del troquel utilizado y del componente de ensamblaje producido. Como se ilustra en la FIG. 4B, se midió el diámetro de ensamblaje d del componente de ensamblaje, y después también se calculó un valor de d/D dividiendo este diámetro de ensamblaje d por el diámetro de troquel D ilustrado en la FIG. 4A. Un valor d/D más pequeño indica un ensamblaje más fuerte, y el valor de d/D es preferiblemente 1,029 o menos.

Los resultados para la chapa de acero A y los resultados para la chapa de acero B se incluyen respectivamente en la Tabla 4 y en la Tabla 5.

En primer lugar, la Tabla 4 muestra los siguientes resultados para el caso de la chapa de acero A. Las probetas Núm. 1 a 8 son las de los ejemplos de realización de ensamblaje por remachado mecánico para que el equivalente de carbono Ceq de las chapas de acero utilizadas, y el tiempo de retención en el punto muerto inferior t y la temperatura de inicio de ensamblaje T durante el ensamblaje por remachado mecánico satisfagan las relaciones de la ecuación (1) y la ecuación (2) predeterminadas. En estos ejemplos, el ensamblaje se realizó con éxito sin que se produjera ninguna fisura, y el componente producido tenía una dureza Hv alta correspondiente a 1180 MPa o más, y una resistencia al desprendimiento CTS/L de 0,200 kN/mm o más. Entre estos, como muestran los resultados de los números 4 y 8, un tiempo de retención en el punto muerto inferior de 10 segundos dio como resultado una dureza satisfactoria. En particular, como se muestra mediante el resultado del Núm. 4, una combinación de una temperatura de inicio de ensamblaje de 800°C y un tiempo de retención en el punto muerto inferior de 10 segundos dio como resultado adicionalmente una resistencia al desprendimiento suficientemente alta.

Por el contrario, la probeta Núm. 9 tenía una temperatura de inicio de ensamblaje que no satisfacía la ecuación (2), por lo que provocó la segregación de una fase blanda. Por lo tanto, aunque no se produjeron grietas, la dureza fue baja y la resistencia al desprendimiento también fue baja.

A continuación, la Tabla 5 muestra los siguientes resultados para el caso de la chapa de acero B. Las probetas Núm.

1 a 12 son las de los ejemplos de realización de ensamblaje por remachado mecánico para que el equivalente de carbono Ceq de las chapas de acero utilizadas, y el tiempo de retención en el punto muerto inferior t y la temperatura de inicio de ensamblaje T durante el ensamblaje por remachado mecánico satisfagan las relaciones de la ecuación (1) y la ecuación (2) predeterminadas. En estos ejemplos, el ensamblaje se realizó con éxito sin que se produjera una fisura, y el componente producido tenía una dureza Hv alta correspondiente a 1180 MPa o más, y una resistencia al desprendimiento CTS/L de 0,200 kN/mm o más. En particular, una temperatura de inicio de ensamblaje de 500°C o superior logró tanto Hv > 450 como CTS/L > 0,200 kN/mm incluso sin mantenerse en el punto muerto inferior.

Entre estas, como se muestra en el resultado de la Núm. 5, una combinación de una temperatura de inicio de ensamblaje de 800°C y un tiempo de retención en el punto muerto inferior de 10 segundos dio como resultado una resistencia al desprendimiento suficientemente alta. La observación de una sección transversal de esta probeta Núm. 5 como se ilustra en la FIG. 5A muestra que la presión plana ejercida en la interfase entre las chapas de acero calentadas durante el ensamblaje por remachado mecánico acelera la interdifusión para provocar el ensamblaje por difusión, como se ilustra en la FIG. 5B y en la FIG. 5C que ilustra una imagen ampliada de la porción de elipse de la FIG. 5B. Es probable que este ensamblaje por difusión haya proporcionado una mayor resistencia al desprendimiento en la probeta Núm. 5.

Como se ilustra en la Tabla 5, en el caso de la chapa de acero B, las chapas de acero se pueden ensamblar utilizando una temperatura de inicio de ensamblaje de 500 a 600°C, y, además, el tiempo de retención en el punto muerto inferior se puede reducir u omitir. Esto permite el ensamblaje en un procedimiento de múltiples etapas y también es posible el ensamblaje a una porción de pared vertical como la ilustrada en las FIG. 2A a 2C.

Por el contrario, una temperatura de inicio de ensamblaje de 400°C no provocó que se produjeran grietas, pero como se muestra en el resultado de la Núm. 13 en particular, la omisión de sujeción en el punto muerto inferior provocó un fallo en el replanteo de las porciones que se ensamblaron. Por tanto, las chapas de acero no se pudieron ensamblar. Además, como muestran los resultados de los números 14 y 15, los tiempos de mantenimiento de 2,5 segundos y de 5 segundos podrían proporcionar una dureza que satisfaga Hv > 360, pero las resistencias al desprendimiento no fueron satisfactorias.

Además, como muestra el resultado de la Núm. 16, una temperatura de inicio de ensamblaje de 300°C provocó que se produjera una grieta durante el ensamblaje.

La FIG. 6 dibujada basándose en los resultados de la Tabla 4 y la Tabla 5 anterior muestra que los valores del lado izquierdo de la ecuación (1) y los valores de CTS/L casi coinciden.

[Ejemplo 2]

En este ejemplo, se realizó la evaluación de las propiedades para los casos en los que las probetas de la chapa de acero B se ensamblaron en una misma porción varias veces. Con más detalle, los procedimientos para los respectivos ejemplos de la Tabla 6 fueron los siguientes.

• Núm. 1: calentado a 930°C ^ enfriado por aire a una temperatura de inicio de ensamblaje de 800°C ^ ensamblaje por remachado mecánico ^ evaluación de propiedades

• Núm. 2: calentado a 930°C ^ enfriado por aire a una temperatura de inicio de ensamblaje de 800°C ^ primer ensamblaje por remachado mecánico ^ segunda ensamblaje de remachado mecánico ^ evaluación de propiedades

• Núm. 3: calentado a 930°C ^ enfriado por aire a una temperatura de inicio de ensamblaje de 800°C ^ primer ensamblaje por remachado mecánico ^ segunda ensamblaje de remachado mecánico ^ tercer ensamblaje por remachado mecánico ^ evaluación de propiedades

El ensamblaje por remachado mecánico descrito anteriormente se realizó utilizando la herramienta ilustrada en la FIG. 3 en las condiciones ilustradas en la Tabla 6. Las propiedades, es decir, dureza, resistencia al desprendimiento y d/D, de las probetas producidas se determinaron de manera similar al Ejemplo 1. Los resultados se ilustran en la Tabla 6.

La Tabla 6 muestra que la realización de un mayor número de operaciones de ensamblaje aumenta la resistencia al desprendimiento CTS/L. Esto se puede deber a que, a pesar de que el tiempo de retención en el punto muerto inferior es cero, prensar una misma porción consecutivamente aumenta el número de contactos entre la chapa de acero y la herramienta para aumentar el tiempo de contacto total entre ellas, disminuyendo así el valor d/D.

La presente solicitud se basa en la Solicitud de Patente Japonesa Núm. 2016-072486 presentada el 31 de marzo de 2016.

Para describir la invención, la invención se ha descrito en la descripción anterior de manera apropiada y suficiente utilizando realizaciones con referencia a ejemplos específicos y similares. Sin embargo, se debe entender que a los expertos en la técnica se les ocurrirán fácilmente cambios y/o modificaciones de las realizaciones anteriores. Por lo tanto, a menos que un cambio o modificación realizado por los expertos en la técnica esté más allá del alcance de las reivindicaciones adjuntas, tal cambio o modificación se debe incluir dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

La presente invención tiene un amplio intervalo de aplicabilidad industrial en los campos técnicos relacionados con el ensamblaje por remachado mecánico.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para fabricar un componente de ensamblaje por remachado mecánico, comprendiendo el método secuencialmente:

calentar dos o más chapas de acero a una temperatura Ac3 o superior, teniendo las chapas de acero una resistencia a la tracción de 1180 MPa o más; y

realizar un ensamblaje por remachado mecánico de modo que el equivalente de carbono Ceq de las chapas de acero, el tiempo de retención en el punto muerto inferior t y la temperatura de inicio de ensamblaje T durante el ensamblaje por remachado mecánico satisfagan las relaciones de la ecuación (1) siguiente y de la ecuación (2) siguiente:

Ceq x (0,0029 x t 0,000731 x T - 0,0365) > 0,200 ... (1)

Ceq > -0,00071 x T 0,993 ... (2)

Ceq = C (1/6) x Mn (1/24) x Si (1/40) x Ni (1/5) x Cr (1/4) x Mo (1/14) x (V) ... (3) donde cada uno de los nombres de los elementos representa un contenido en % en masa en las chapas de acero, y representa cero si ese elemento no está contenido, y

en donde

el componente de ensamblaje por remachado mecánico incluye al menos una porción de ensamblaje,

punto de transformación Ac3 (°C) = 910 - 203 * [C] 0,5 - 15,2 * [Ni] 44,7 * [Si] 104 * [V] 31,5 * [Mo] 13,1 * [W] - 30 * [Mn] - 11 * [Cr] - 20 * [Cu] 700 * [P] 400 * [Al] 400 [Ti], y

el conformado por prensado en caliente también se realiza en la etapa de realización de ensamblaje por remachado mecánico.

2. El método para fabricar el componente de ensamblaje por remachado mecánico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las dos o más chapas de acero tienen cada una una composición de constituyentes en % en masa que satisface:

C: de 0,15 a 0,4%,

Si: más de 0% a 2% o menos, y

al menos uno de Mn y Cr: de 1,0 a 5,0% en total, y

satisfaciendo adicionalmente Ti: de 0% o más a 0,10% o menos, B: de 0% o más a 0,005% o menos, Al: de 0% o más a 0,5% o menos, Mo: de 0% o más a 1% o menos, Cu: de 0% o más a 0,5% o menos, Ni: de 0% o más a 0,5% o menos, Nb: de 0% o más a 0,10% o menos, V: de 0% o más a 0,10% o menos, y Zr: de 0% o más a 0,10% o menos,

y siendo el resto hierro e impurezas secundarias.

3. El método para fabricar el componente de ensamblaje por remachado mecánico según la reivindicación 1, en donde la etapa de realización del ensamblaje por remachado mecánico se realiza una pluralidad de veces.