ES2899940T3 - Dispositivo de fabricación de piezas en bruto soldadas que comprende una fuente láser para retirar por fusión y vaporización una capa a base de aluminio y un dispositivo de soldadura - Google Patents

Abstract

Dispositivo de fabricación de piezas en bruto soldadas que comprende: - un dispositivo de suministro (91) de al menos una primera (11) y una segunda (12) chapas de acero prerrevestidas de aluminio, o de aleación de aluminio, o de aleación a base de aluminio, previamente con aluminio, o aleación de aluminio, o aleación a base de aluminio, - un dispositivo de acoplamiento (92) de dichas chapas, de forma que se obtiene un plano medio (51) entre dichas chapas (11,12), caracterizado porque comprende, además: - un dispositivo de embridado (98) de dichas chapas, - al menos una fuente que permite obtener un haz de láser (80) para retirar por fusión y vaporización la capa metálica de aluminio, o de aleación de aluminio o a base de aluminio, simultáneamente en una zona periférica (61, 62) de dichas al menos una primera (11) y una segunda (12) chapas, - al menos un dispositivo de guiado (94) que permite colocar dicho haz de láser (80) con respecto a dicho plano medio (51), y - un dispositivo de soldadura de dichas chapas (11,12), en la zona de retirada de la capa metálica de aluminio (61, 62), o de aleación de aluminio o de aleación a base de aluminio, de forma que se obtiene una junta soldada, siendo el dispositivo de soldadura un dispositivo de soldadura por haz de láser, en el que, durante el uso, el embridado de las chapas (11, 12) por el dispositivo de embridado (98) se mantiene durante la operación de retirada por fusión y vaporización hasta la operación de soldadura incluida.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de fabricación de piezas en bruto soldadas que comprende una fuente láser para retirar por fusión y vaporización una capa a base de aluminio y un dispositivo de soldadura

[0001] La invención se refiere a un dispositivo de fabricación de piezas en bruto soldadas.

[0002] Se sabe fabricar piezas de acero soldadas a partir de piezas en bruto de aceros de composición y/o de grosor diferentes soldados entre sí de extremo a extremo en continuo. Según un primer modo de fabricación conocido, estas piezas en bruto soldadas se conforman en frío, por ejemplo, por embutición en frío. Según un segundo modo de fabricación conocido, estas piezas en bruto soldadas se calientan a una temperatura que permite la austenización del acero y después se deforman en caliente y se enfrían rápidamente en las herramientas de conformación. La presente invención se refiere a este segundo modo de fabricación.

[0003] La composición del acero se elige para permitir realizar las etapas de calentamiento y de deformación en caliente, y para conferir a la pieza soldada final una resistencia mecánica elevada, una gran resistencia a las colisiones, así como una buena resistencia a la corrosión. Dichas piezas de acero encuentran aplicaciones principalmente en la industria del automóvil y más en particular para la fabricación de piezas anti-intrusión, de piezas de estructura o de piezas que intervienen en la seguridad de los vehículos automóviles en virtud de su capacidad de absorción de colisiones.

[0004] Entre los aceros que presentan las características requeridas para las aplicaciones mencionadas anteriormente, la chapa de acero revestida que es el objeto de la publicación EP971044 incluye en particular un prerrevestimiento de aleación de aluminio o a base de aluminio. La chapa es revestida, por ejemplo, al temple en continuo, en un baño que incluye, además aluminio, silicio y hierro con contenidos controlados. Después de la conformación en caliente y el enfriamiento, se puede obtener una microestructura mayoritariamente martensítica, de manera que la resistencia mecánica en tracción puede superar 1.500 MPa.

[0005] Un procedimiento de fabricación conocido de piezas de acero soldadas consiste en suministrar al menos dos chapas de acero según la publicación EP971044, en soldar de extremo a extremo estas dos chapas para obtener una pieza en bruto soldada, opcionalmente en realizar un corte de esta pieza en bruto soldada, y después en calentar la pieza en bruto soldada antes de realizar una deformación en caliente, por ejemplo por embutición en caliente, de forma que confiera a la pieza de acero la forma requerida para su aplicación.

[0006] Una técnica de soldadura conocida es la soldadura por haz de láser. Esta técnica presenta ventajas en términos de flexibilidad, de calidad y de productividad en comparación con otras técnicas de soldadura como la soldadura por ruedecillas o la soldadura al arco. Sin embargo, en los procedimientos de ensamblaje que incluyen una etapa de fusión, el prerrevestimiento a base de aluminio constituido por una capa de aleación intermetálica en contacto con el sustrato de acero, recubierto de una capa de aleación metálica, se diluye en el curso de la operación de soldadura con el sustrato de acero en la zona fundida que es la zona llevada al estado líquido durante la operación de soldadura y que se solidifica después de esta operación de soldadura formando la unión entre las dos chapas.

[0007] Entonces pueden producirse dos fenómenos:

- según un primer fenómeno, un aumento del contenido de aluminio en el metal fundido, que resulta de la dilución de una parte del prerrevestimiento en esta zona, conduce a la formación de compuestos intermetálicos. Estos pueden ser sitios de inicio de ruptura en caso de tensión mecánica.

- según un segundo fenómeno, el aluminio, elemento alfágeno en solución sólida en la zona fundida, retrasa la transformación en austenita de esta zona durante la etapa de calentamiento que antecede a la embutición en caliente. A partir de entonces, ya no es posible obtener en la zona fundida una estructura completamente templada después del enfriamiento posterior de la conformación en caliente, y la junta soldada consta de ferrita. La zona fundida presenta entonces una dureza y una resistencia mecánica a la tracción más bajas que las dos chapas adyacentes.

[0008] Para evitar el primer fenómeno descrito anteriormente, la publicación EP2007545 describe un procedimiento que consiste en retirar en la periferia de las chapas destinadas a someterse a la operación de soldadura, la capa de aleación metálica superficial dejando la capa de aleación intermetálica. Esta retirada puede realizarse por cepillado, mecanizado mecánico o por la incidencia de un haz de láser. En este último caso, la anchura de la zona de retirada se define mediante el desplazamiento longitudinal de un haz de láser de una cierta anchura, e incluso por oscilación de un haz de láser de menor tamaño que esta anchura, tomando como punto de referencia el borde de la chapa. La capa de aleación intermetálica se mantiene para garantizar una resistencia a la corrosión satisfactoria y para evitar los fenómenos de descarburación y de oxidación durante el tratamiento térmico que antecede a la operación de conformación.

[0009] Para evitar el segundo fenómeno mencionado anteriormente, la publicación WO2013014512 (base del preámbulo de la reivindicación 1) describe un procedimiento que consiste, aparte de la retirada de la capa metálica descrita anteriormente, en eliminar el aluminio presente en la lámina superior de las chapas antes de la soldadura, cuya presencia puede proceder de una operación de corte, y en preparar una junta soldada con un alambre de aportación de material de forma que aumente el contenido de carbono de la zona fundida, en proporciones específicas.

[0010] En los procedimientos de las publicaciones anteriores, cuando la retirada de la capa de aleación metálica procede de un fenómeno que incluye una fusión, tal como una retirada por haz de láser, se constata la presencia mayor o menor de aluminio que se ha vertido en la lámina superior (también denominada cara secundaria) de la chapa. Una soldadura posterior conduce a su incorporación por dilución en la zona fundida y lleva a obtener juntas soldadas cuya resistencia mecánica y/o tenacidad son inferiores a las del metal de base.

[0011] Los diferentes procedimientos de retirada del flujo de aluminio en el borde por mecanizado, raspado y ablación por láser pulsado son delicados de implementar debido a la difícil colocación de la pieza en bruto con respecto a la herramienta o al haz, al rápido ensuciamiento de las herramientas cuando la retirada se realiza por un medio mecánico o a la posible proyección de aluminio en las caras preparadas en el caso de una ablación por láser en la lámina superior.

[0012] Además, después de la retirada de la capa metálica de aluminio en la periferia de las chapas, el material subyacente tiene un aspecto más opaco y oscuro. Se sabe que la soldadura láser requiere una colocación muy precisa del haz con respecto al plano de junta formado por las chapas para ensamblar. Esta colocación y guiado del haz, o «seguimiento de junta», suele realizarse mediante detectores capaces de detectar la variación, en una dirección transversal a la junta soldada, de un haz de luz reflejada, apareciendo el plano de junta claramente más oscuro. Ahora bien, la colocación lado con lado antes de la soldadura de dos chapas para la cual se ha realizado una ablación periférica de la capa metálica, solo conduce a una baja variación de contraste en el plano de acoplamiento aun cuando es difícil detectarlo y el guiado del haz de láser se realiza entonces con una precisión menor.

[0013] El documento JP 2005 169 444 A describe un procedimiento de soldadura láser de dos elementos conductores que comprende un revestimiento aislante.

[0014] El documento US 2011/0226746 A1 describe un procedimiento de soldadura híbrida de láser-arco de dos chapas de acero prerrevestidas con un revestimiento aluminio-silicio.

[0015] Se busca un dispositivo que permita la implementación de un procedimiento de preparación económica que permitiría eliminar la operación costosa y delicada de la limpieza del aluminio o de la aleación de aluminio que se ha vertido en la cara secundaria después de una ablación por fusión y vaporización.

[0016] Se busca también un dispositivo que permita la implementación de un procedimiento de preparación que garantice un contenido de aluminio inferior al 0,3% en la junta soldada realizada a partir de chapas prerrevestidas de aluminio o de aleación de aluminio.

[0017] Se busca además un dispositivo que permita la implementación de un procedimiento que mejore la precisión del seguimiento de junta durante la soldadura de chapas prerrevestidas de aluminio o de aleación de aluminio cuya capa metálica haya sido retirada en la periferia.

[0018] La presente invención tiene por objeto resolver los problemas citados anteriormente. Con este fin, la invención tiene por objeto un dispositivo de fabricación de piezas en bruto soldadas según la reivindicación 1.

[0019] En un aspecto no cubierto por la presente invención, se describe también un procedimiento de preparación de chapas destinadas a la fabricación de una pieza en bruto soldada de acero, que comprende las etapas sucesivas según las cuales:

- se suministra al menos una primera 11 y una segunda 12 chapas de acero prerrevestidas, constituidas por un sustrato de acero 25,26, y por un prerrevestimiento 15,16 constituido por una capa de aleación intermetálica 17,18 en contacto con el sustrato de acero, recubierta por una capa metálica de aluminio o de aleación de aluminio o a base de aluminio 19,20, comprendiendo la primera chapa 11 una cara principal 111, una cara principal opuesta 112 y al menos una cara secundaria 71, comprendiendo la segunda chapa 12 una cara principal 121, una cara principal opuesta 122 y al menos una cara secundaria 72, y después

- se acoplan las chapas primera 11 y segunda 12, dejando una holgura 31 comprendida entre 0,02 y 2 mm entre las caras secundarias 71 y 72 colocadas una frente a otra, de manera que el acoplamiento de las chapas primera 11 y segunda 12 define un plano medio 51 perpendicular a las caras principales de la primera 11 y segunda chapa 12, y después

- se retira por fusión y vaporización, simultáneamente en las caras principales 111 y 121, la capa de aleación metálica 19 en una zona periférica 61 de la chapa 11, y la capa de aleación metálica 20 en una zona periférica 62 de la chapa 12, siendo las zonas periféricas 61 y 62 las zonas de las caras principales 111 y 121 más cercanas con respecto al plano medio 51 situadas a una y otra parte con respecto al mismo.

[0020] A modo de ejemplo, la retirada simultánea por fusión y vaporización se realiza mediante un haz de láser que se superpone a dicho plano medio 51.

[0021] La anchura de la zona periférica 61 y la anchura de la zona periférica 62 están comprendidas preferentemente entre 0,25 y 2,5 mm.

[0022] Según un ejemplo particular, la anchura de la zona periférica 61 y la anchura de la zona periférica 62 son iguales.

[0023] Según otro ejemplo, la anchura de la zona periférica 61 y la anchura de la zona periférica 62 son diferentes.

[0024] A modo de ejemplo, la retirada por fusión y vaporización se produce simultáneamente en las caras principales 111, 121 y 112, 122.

[0025] Según un ejemplo particular, las zonas periféricas 61,62 de cada una de las chapas de acero primera 11 y segunda 12 están desprovistas de su capa respectiva de aleación metálica 19, 20 dejando en su lugar su capa respectiva de aleación intermetálica 17, 18.

[0026] Según un ejemplo, los sustratos 25, 26 tienen composiciones de acero diferentes. Según un ejemplo particular, los prerrevestimientos 15,16 tienen grosores diferentes.

[0027] A modo de ejemplo, la capa de aleación metálica 19,20 del prerrevestimiento 15,16 comprende, estando los contenidos expresados en peso, entre el 8 y el 11% de silicio, entre el 2 y el 4% de hierro, siendo el resto de la composición aluminio e impurezas inevitables.

[0028] La holgura 31 entre las caras secundarias 71 y 72 es ventajosamente superior a 0,04 mm, y muy ventajosamente superior a 0,06 mm.

[0029] En un aspecto no cubierto por la presente invención, se describe también un procedimiento de fabricación de una pieza en bruto soldada, caracterizado porque se suministra al menos una primera 11 y una segunda 12 chapas preparadas por un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, y porque se produce una operación de soldadura de las chapas primera 11 y segunda 12 en la zona de la retirada por fusión y vaporización, según un plano definido por dicho plano medio 51, menos de un minuto después de la operación de retirada por fusión y vaporización en las chapas primera 11 y segunda 12.

[0030] A modo de ejemplo, la operación de soldadura se realiza mediante al menos un haz de láser 95.

[0031] A modo de ejemplo, la operación de soldadura se realiza simultáneamente mediante dos haces de láser, uno de los cuales efectúa una soldadura en el lado de las caras principales 111 y 121, y el otro efectúa una soldadura en el lado de las caras principales opuestas 112 y 122.

[0032] La retirada por fusión y vaporización se realiza ventajosamente mediante un haz de láser 80, y los dispositivos que permite realizar la retirada y la operación de soldadura se combinan en un equipo cuya velocidad relativa de desplazamiento con respecto a la primera chapa 11 y la segunda chapa 12 es idéntica.

[0033] A modo de ejemplo, la operación de soldadura se realiza usando simultáneamente al menos un haz de láser 95 y un alambre de aportación 82.

[0034] Según un ejemplo particular, la etapa de retirada es guiada con la ayuda de un dispositivo de seguimiento del plano medio 51 de manera que las coordenadas (x-y) definen la localización del plano 51 en un instante t, son registradas por un medio informático, y se usan para guiar la operación de soldadura que se produce posteriormente.

[0035] Según un ejemplo, la etapa de retirada es guiada con la ayuda de un primer dispositivo de seguimiento del plano medio 51, y el guiado de la soldadura se realiza por medio de un segundo dispositivo de seguimiento del plano medio, distinto del primer dispositivo.

[0036] Según otro ejemplo, las chapas 11 y 12 son embridadas por un dispositivo de embridado 98 durante la operación de retirada por fusión y vaporización, de manera que el embridado se mantiene constantemente hasta la operación de soldadura y al menos durante la operación de soldadura, por el dispositivo 98.

[0037] En un aspecto no cubierto por la presente invención, se describe también un procedimiento de fabricación de una pieza endurecida en prensa a partir de una pieza en bruto soldada, que comprende las etapas sucesivas según las cuales:

- se suministra al menos una pieza en bruto soldada fabricada según cualquiera de las modalidades anteriores, y después

- se calienta la pieza en bruto soldada de manera que forma, por aleación entre el sustrato de acero 25, 26 y el prerrevestimiento 15, 16 un compuesto aleado intermetálico, y de manera que confiere una estructura parcial o totalmente austenítica al sustrato 25, 26, y después

- se conforma en caliente la pieza en bruto soldada para obtener una pieza, y después

- se enfría la pieza con una velocidad suficiente para formar al menos parcialmente martensita o bainita en el sustrato 25, 26, obteniendo así un endurecimiento en prensa.

[0038] A modo de ejemplo, la conformación en caliente de la pieza en bruto soldada se realiza por una operación de embutición en caliente.

[0039] En un aspecto no cubierto por la presente invención, se describe también una pieza en bruto soldada preparada por el ensamblaje de al menos una primera 11 y una segunda 12 chapa de acero prerrevestidas, constituidas por un sustrato de acero 25,26, y por un prerrevestimiento 15,16 constituido por una capa de aleación intermetálica 17,18 en contacto con el sustrato de acero, recubierta por una capa metálica de aluminio, o por aleación de aluminio o a base de aluminio 19,20, comprendiendo la primera chapa 11 una cara principal 111, una cara principal opuesta 112, comprendiendo la segunda chapa 12 una cara principal 121 y una cara principal opuesta 122, siendo la capa de aleación metálica 19 retirada por fusión y vaporización en una zona periférica 61 de la chapa 11, y la capa de aleación metálica 20 en una zona periférica 62 de la chapa 12, de manera que la pieza en bruto soldada incluye al menos una junta soldada 52 que define un plano medio 51 perpendicular a las caras principales de la primera 11 y segunda chapa 12, y secciones transversales 52a, 52b,... 52n perpendiculares al plano medio 51, caracterizada porque las características morfológicas de las capas 17 y 18 que se obtienen de la solidificación después de la fusión y vaporización del prerrevestimiento, en las zonas periféricas 61 y 62, son idénticas en las secciones 52a, 52b,... 52n a una y otra parte del plano medio 51.

[0040] La suma de la anchura de las zonas periféricas 61 y 62 varía por ejemplo menos del 10% de la longitud de la junta soldada.

[0041] A modo de ejemplo, la capa de aleación metálica 19,20 del prerrevestimiento 15,16 comprende, estando los contenidos expresados en peso, entre el 8 y el 11% de silicio, entre el 2 y el 4% de hierro, siendo el resto de la composición aluminio e impurezas inevitables.

[0042] Según realizaciones particulares del dispositivo de fabricación de piezas en bruto soldadas según la invención, la distancia 64 entre los haces de láser 80 y 95 está comprendida entre 0,5 mm y 2 m. Ventajosamente, la distancia 64 es inferior a 600 mm.

[0043] Según un modo particular, la distancia 64 es inferior a 5 mm.

[0044] Según un modo ventajoso, el haz de láser 80 se obtiene a partir de una cabeza de ablación, el haz 95 se obtiene a partir de una cabeza de soldadura, formando las cabezas un elemento compacto cuyo dispositivo de focalización es común para los haces de láser 80 y 95.

[0045] Ventajosamente, el dispositivo de guiado 94 permite también colocar el haz de láser 95 con respecto al plano medio 51.

[0046] Según un modo particular, el dispositivo comprende además un dispositivo de alambre de aportación 82 para la realización de dicha junta soldada.

[0047] De forma ventajosa, el dispositivo incluye además un haz de láser que permite efectuar una soldadura en la cara opuesta a aquella en la que opera el haz 95.

[0048] En un aspecto no cubierto por la presente invención, se describe también el uso de una pieza endurecida en prensa según las características anteriores, para la fabricación de piezas de estructuras, anti-intrusión o de absorción de colisiones, en vehículos, en particular automóviles.

[0049] En el curso de la descripción ofrecida a continuación aparecerán otras características y ventajas de la invención, ofrecidas a modo de ejemplo y con referencia a las figuras adjuntas siguientes:

- la figura 1 presenta una sección micrográfica de una chapa prerrevestida de aluminio, destinada a ser soldada, cuya periferia se ha preparado según un procedimiento de la técnica anterior.

- la figura 2 presenta una descripción esquemática de dos chapas colocadas enfrentadas, después de que haya tenido lugar un tratamiento de retirada simultánea periférica de capa metálica.

- la figura 3 ilustra la influencia de la holgura de acoplamiento entre dos chapas colocadas enfrentadas, cuya capa metálica del prerrevestimiento ha sido retirada por ablación simultánea periférica, en el flujo del prerrevestimiento a lo largo de las caras secundarias de estas chapas.

- la figura 4 ilustra esquemáticamente una realización.

- la figura 5 ilustra un esquema de un dispositivo según la invención.

- la figura 6a ilustra una vista en alzado de una junta soldada por láser preparada por medio del procedimiento de fabricación descrito a continuación. Las micrografías 6c) y 6c) detallan la superficie de dos zonas en las que ha tenido lugar la ablación, situadas simétricamente a una y otra parte de la junta soldada.

- la figura 7a ilustra esquemáticamente las etapas del procedimiento convencional de fabricación de piezas en bruto soldadas prerrevestidas con un revestimiento metálico. Por comparación, la figura 7b ilustra el procedimiento de fabricación de piezas en bruto soldadas prerrevestidas con un revestimiento metálico tal como se describe a continuación.

[0050] Se observará que los esquemas no pretenden reproducir las dimensiones relativas de los diferentes elementos entre sí, sino facilitar la descripción de las diferentes partes constitutivas de la invención.

[0051] En los procedimientos de la técnica anterior en la que la retirada de la capa de aleación metálica procede de una fusión, se constata la presencia más o menos importante de aluminio que se ha vertido en la cara secundaria. Esta situación se ilustra en la figura 1 que presenta una sección macrográfica de una chapa de acero de 1 mm de grosor prerrevestida de una aleación de aluminio, en la que se ha retirado por fusión y vaporización por medio de un haz de láser, la capa de aleación metálica superficial. La figura 1 presenta así un sustrato de acero 1 que incluye un prerrevestimiento de aluminio 2 de 25 micrómetros de grosor. En la macrografía se ilustra solo una de las dos caras principales de la chapa. En la periferia de una cara principal de la chapa se ha retirado, por medio de un haz de láser pulsado, la capa metálica de aluminio dejando en su lugar la capa intermetálica, para crear así una zona de ablación 3. Debido a la presión de vapor o de plasma generado por el haz de láser, el aluminio líquido es rechazado en la periferia de la zona 3, creando así una zona 5 de acumulación de aluminio. Además, esta operación de ablación ha creado un flujo 4 de una parte de la capa de aluminio en la cara secundaria, flujo cuya longitud puede alcanzar 0,4 mm aproximadamente. De hecho, al contrario de lo que sucede en el caso de la incidencia de un haz de láser en un revestimiento orgánico que se vaporiza totalmente, la incidencia del haz de láser sobre un revestimiento metálico no conduce a su desaparición total por vaporización, sino a una vaporización parcial y una fusión.

[0052] Los autores de la invención han puesto de relieve que este fenómeno de flujo a lo largo de la cara secundaria podía evitarse mediante el procedimiento siguiente: según la figura 2, se suministran al menos dos chapas 11 y 12 de acero prerrevestidas, que pueden ser del mismo grosor o de grosores diferentes, de manera que la figura 2 ilustra la primera alternativa. En este estadio, las chapas 11 y 12 no son necesariamente rectangulares, la geometría de su contorno está relacionada con la de las piezas finales que se desea fabricar, que se obtendrá mediante una conformación posterior. El término de chapa se entiende aquí en un sentido extenso como cualquier objeto obtenido por corte a partir de una banda, de una bobina o de una hoja.

[0053] Estas chapas están constituidas por un sustrato de acero 25 y 26, que puede estar especialmente en forma de chapa laminada en caliente o laminada en frío según el grosor deseado. La composición de estos sustratos puede ser idéntica o diferente, según la distribución deseada de las características mecánicas en la pieza final. Estos aceros son aceros de tratamiento térmico, aptos para someterse a un templado martensítico o bainítico después de un tratamiento de austenización. El grosor de las chapas está comprendido preferentemente entre 0,5 y 4 mm aproximadamente, gama de grosor usada especialmente en la fabricación de piezas estructurales o de refuerzo para la industria automovilística.

[0054] Las chapas 11 y 12 comprenden respectivamente caras principales 111, 112, y 121, 122. En la superficie de cada una de estas caras se encuentra un prerrevestimiento 15 y 16, cuyo grosor y composición pueden ser idénticos o diferentes en las chapas 1 y 2. Estos dos prerrevestimientos 15 y 16 se obtienen por temple en un baño de aluminizado.

[0055] El prerrevestimiento 15 está compuesto a su vez por:

- una capa de aleación intermetálica 17 situada en contacto con el sustrato 25. Se trata de una capa de aleación del tipo FexAly formada por reacción entre el sustrato 25 y el metal fundido del baño de aluminizado, durante el paso de las chapas en modo continuo en el baño de aluminizado. Esta capa tiene un grosor típico de 3 a 10 micrómetros. El baño de aluminizado es un baño de aluminio, o una aleación de aluminio, teniendo entonces el aluminio un contenido en peso superior al 50%, o una aleación a base de aluminio. En este último caso, el aluminio es el constituyente mayoritario de la aleación.

- una capa de aleación metálica 19, cuya composición es prácticamente la del baño de aluminio, o de aleación de aluminio o de aleación a base de aluminio.

[0056] Asimismo, en la chapa 12, el prerrevestimiento 16 está constituido por una capa de aleación intermetálica en contacto con el sustrato 26 y con una capa metálica superficial.

[0057] Preferentemente, la aleación metálica 19, 20 del prerrevestimiento puede contener del 8 al 11% en peso de silicio, del 2 al 4% de hierro, siendo el resto de la composición aluminio e impurezas inevitables. La adición de silicio permite especialmente reducir el grosor de la capa intermetálica 17.

[0058] Las dos chapas 11 y 12 pueden estar dispuestas de forma que sus caras principales 111 y 112 estén comprendidas en un mismo plano 41. De esta forma, un haz de láser puesto en marcha simultáneamente en estas dos chapas interaccionará de forma idéntica. No obstante, también se puede prever que las dos chapas 11 y 12 no se sitúen exactamente en el mismo plano, es decir, que el punto de focalización de un haz de láser no esté situado exactamente en el mismo nivel con respecto a la superficie de dos chapas con un prerrevestimiento idéntico. Esta situación puede encontrarse, por ejemplo, en el caso de diferencia de grosor entre las dos chapas 11 y 12. Incluso en este caso, los autores de la invención han verificado que los resultados buscados, en particular la ausencia de flujo de prerrevestimiento a lo largo de las caras secundarias, se obtengan cuando el procedimiento se implementa según la invención.

[0059] Se acoplan las dos chapas 11 y 12 de forma que dos de sus caras secundarias 71 y 72 se disponen una frente a la otra. Este acoplamiento define así un plano medio 51 entre las chapas 11 y 12, perpendicular a sus caras principales, y una holgura 31 entre estas chapas.

[0060] A continuación, se retiran simultáneamente, mediante un procedimiento que incluye una fusión y una vaporización, en una porción periférica 61 de la chapa 11, y una porción periférica 62 de la chapa 12, las capas respectivas de aleación metálica 19 y 29 de estas chapas. Por regla general, la mayor parte de esta retirada se debe a un fenómeno de fusión, y aquí se excluyen procedimientos en los que la retirada de las capas 19 y 20 se produciría por vaporización pura. Esta retirada, también denominada ablación, se realiza preferentemente con haz de láser pulsado. La incidencia del haz de alta densidad de energía y de potencia en el prerrevestimiento provoca una licuefacción y una vaporización de la superficie de este último. Debido a la presión de plasma, el prerrevestimiento licuado es expulsado hacia la periferia de la zona en la que se produce la ablación. Una sucesión de pulsos de láser breves con parámetros adaptados conduce a una ablación de la capa metálica 19 y 20, dejando en su lugar la capa de aleación intermetálica 17 y 18. Sin embargo, según el grado de resistencia a la corrosión deseado en la pieza final, es posible también retirar una porción más o menos importante de la capa intermetálica 17 y 18, por ejemplo, más del 50% de esta capa. La interacción de un haz de láser pulsado dirigido hacia la periferia 61 y 62 de chapas prerrevestidas, en traslación relativa con respecto a estas chapas, conduce así a una retirada de la capa metálica 19 y 20.

[0061] La ablación se realiza de una manera simultánea en las chapas 11 y 12, es decir, que el medio de fusión y de vaporización se aplica simultáneamente en las zonas periféricas 61 y 62 situadas una frente a la otra. En particular, cuando la ablación se realiza mediante un haz de láser, este incide sobre las zonas 61 y 62 superpuestas al plano medio 51. Según una realización preferida, se usa un haz de láser pulsado de forma rectangular. También se puede implementar un haz de láser de menor dimensión que se hace oscilar para cubrir la anchura para tratamiento. Asimismo, se puede implementar el procedimiento usando un haz principal dividido en dos subhaces rectangulares, ambos superpuestos al plano medio 51. Estos dos subhaces pueden disponerse simétricamente con respecto al plano 51, o estar desplazados longitudinalmente uno con respecto al otro en el sentido de la soldadura. Estos dos subhaces pueden tener un tamaño idéntico o diferente.

[0062] En estos diferentes modos de ablación simultánea se esperaba entonces que el aluminio resultante de la fusión debida a la incidencia del haz fluyera a las caras secundarias 71 y 72 por gravedad y por la presión de plasma generada por el haz.

[0063] De una manera sorprendente, los autores de la invención han puesto de relieve que las caras secundarias 71 y 72 no incluyen flujo de aluminio cuando la holgura 31 está comprendida entre 0,02 y 2 mm. Sin querer verse limitado a ninguna teoría, se piensa que las caras secundarias 71 y 72 están cubiertas de una capa muy delgada de óxido de hierro y/o de aluminio que proviene del corte de las chapas 11 y 12. Teniendo en cuenta la tensión interfacial entre esta fina capa de óxidos y el aluminio líquido por una parte, y la holgura específica 31 por otra parte, la superficie libre del aluminio líquido entre las chapas 11 y 12 se curva para formar un ángulo de inmersión, sin que el líquido fluya en el intervalo 31. Una holgura mínima de 0,02 mm permite que el haz pase entre las chapas 11 y 12, retirando posibles trazas de aluminio que habrían podido encontrarse en la cara secundaria. Además, como se verá más adelante, según una variante del procedimiento, se procede a soldar inmediatamente después de haber realizado esta operación de ablación: cuando la distancia 31 es inferior a 0,02 mm, existe una posibilidad de que las dos partes enfrente de las chapas 11 y 12, por su dilatación térmica debida a las operaciones de ablación y de soldadura, no entren en contacto entre sí, lo que conduciría a una deformación plástica muy perjudicial.

[0064] La holgura 31 es ventajosamente superior a 0,04 mm, lo que permite implementar procedimientos de corte mecánico cuya tolerancia no se controlará de forma extremadamente estricta, y permite reducir los costes de producción.

[0065] Además, como se ha indicado anteriormente, el guiado del haz de láser de soldadura es más difícil en el caso de chapas cuyo revestimiento se ha retirado en la periferia, debido a su aspecto más oscuro. Los autores de la invención han puesto de relieve que una anchura de holgura 31 superior a 0,06 mm permitía reforzar notablemente el contraste óptico del plano de junta que aparecía de forma diferenciada con respecto a las zonas de ablación periféricas, y así asegurar que la soldadura estaba bien colocada sobre el plano medio 51.

[0066] Además, los autores de la invención han constatado que cuando la holgura 31 era superior a 2 mm, el mecanismo expuesto anteriormente ya no estaba operativo para impedir el flujo del aluminio líquido, como demuestran los resultados experimentales de la figura 3.

[0067] Ventajosamente, podrá conservarse una holgura comprendida entre 0,02 y 0,2 mm.

[0068] Para el procedimiento de ablación, se podrá usar ventajosamente un láser de tipo Q-switch de una potencia nominal de varios cientos de vatios, suministrando pulsos de una duración del orden de una cincuentena de nanosegundos con una potencia máxima de 1-20 megavatios. Este tipo de láser permite obtener por ejemplo una zona de incidencia del haz rectangular de 2 mm (en el sentido de una dirección perpendicular al plano medio 51) y de 1 mm, o menos de 1 mm (por ejemplo, 0,5 mm) en el sentido de la longitud de este plano medio. El desplazamiento del haz permite así crear zonas de ablación 61 y 62 a una y otra parte del plano 51, sin que se produzca un flujo a lo largo de las caras 71 y 72.

[0069] La morfología de las zonas de ablación 61 y 62 se adaptará de forma natural a las condiciones de soldadura que se realizará a continuación, en particular en la anchura de la zona soldada: así se puede prever, según la naturaleza y la potencia del procedimiento de soldadura que se realizará a continuación, que la anchura de cada una de las zonas de ablación 61 y 62 esté comprendida entre 0,25 y 2,5 mm, o por ejemplo en el caso de soldadura híbrida de láser-arco o plasma, entre 0,25 y 3 mm. Se elegirán condiciones de ablación de tal manera que la suma de las anchuras de las zonas de ablación 61 y 62 sea superior a la anchura de la zona soldada.

[0070] En el caso en que las chapas 11 y 12 sean idénticas, se puede prever que las anchuras de las zonas de ablación 61 y 62 sean también idénticas. No obstante, se puede prever también, en virtud por ejemplo del descentramiento en el sentido lateral, de un haz de láser con respecto al plano medio 51, que las anchuras de estas zonas de ablación sean diferentes.

[0071] La ablación puede realizarse en un solo lado de las caras principales. La figura 2 ilustra así este caso en el que la ablación periférica simultánea se ha efectuado únicamente en el lado de las caras principales 111 y 121.

[0072] Sin embargo, con el fin de limitar lo más posible la introducción de aluminio durante la soldadura que se efectuará en estas chapas, también se puede realizar de manera preferente esta ablación periférica simultánea en el conjunto de las caras, es decir, 111, 121, 112, 122. Para este fin, en el caso de una ablación por soldadura láser, se usará ventajosamente un dispositivo del tipo «power switch», que divide la potencia del haz, usándose una parte para la ablación simultánea de las caras 111 y 121 y la otra parte para la ablación simultánea de las caras 112 y 122. También es posible usar un segundo láser, distinto del primero.

[0073] Después de esta operación de ablación simultánea, se dispone de dos chapas cuya periferia se ha desprovisto de su capa de aleación metálica, aptas para la soldadura. Esta soldadura puede producirse posteriormente, de manera que las chapas pueden o bien conservarse una frente a la otra o bien separarse. Esta separación se produce fácilmente, habiendo permitido el procedimiento limitar el flujo del aluminio líquido entre las chapas, de manera que un flujo solidificado no crea una unión mecánica indeseable. No obstante, los autores de la invención han descubierto también que podría realizarse de forma provechosa una operación de soldadura en línea en las chapas así preparadas. De hecho, teniendo en cuenta la ausencia de flujo de aluminio en la cara secundaria, las chapas preparadas pueden soldarse inmediatamente sin que sea necesario retirar las chapas de la línea y después recolocarlas tras la limpieza. El intervalo de tiempo que transcurre entre la operación de ablación simultánea y la operación de soldadura es inferior a un minuto, de forma que se reduce al mínimo la oxidación en las caras 71 y 72 y se obtiene una mayor productividad. Además, cuando este intervalo de tiempo es breve, la soldadura se produce en chapas precalentadas por la operación de ablación, de manera que la cantidad de energía que se aplicará para la soldadura es menor.

[0074] Se podrá usar cualquier procedimiento de soldadura continuo apropiado para los grosores y las condiciones de productividad y de calidad requeridas para las juntas soldadas, y en particular:

- la soldadura por haz de láser

- la soldadura por arco eléctrico, en particular mediante los procedimientos TIG («Tungsten Inert Gas»), plasma, MIG («Metal Inert Gas) o MAG («Metal Active Gas»)

- la soldadura por haz de electrones.

[0075] Un procedimiento usado preferentemente es la soldadura láser debido a la alta densidad de energía inherente a este procedimiento, que permite obtener una anchura de zona fundida estrecha que varía en pequeñas proporciones. Este procedimiento puede usarse en solitario o en combinación con un alambre de aportación 82, como muestra la figura 5. En este caso, es posible modificar la composición de la zona fundida mediante una composición del alambre de aportación diferente a la de las composiciones de las chapas 25 y 26. El procedimiento de soldadura que se asocia a un haz de láser y un alambre de aportación puede consistir así bien en un procedimiento en el que el alambre de aportación es fundido únicamente por el haz de láser, bien en una soldadura híbrida de láser-TIG, es decir, un haz de láser combinado con un arco eléctrico suministrado por una antorcha de soldadura TIG provista de un electrodo no fusible, o bien en una soldadura híbrida de láser-MIG en la que la antorcha de soldadura está provista de un electrodo de hilo fusible.

[0076] Según una variante de la invención, los dispositivos que realizan las operaciones de ablación simultánea y de soldadura se combinan en un único equipo. Este último está provisto de una velocidad única de desplazamiento relativo con respecto a las chapas. En este equipo, la velocidad de ablación simultánea es idéntica a la velocidad de soldadura, lo que permite efectuar una fabricación en condiciones óptimas de productividad y de racionalización.

[0077] La figura 4 ilustra una variante preferente: se han representado las chapas 11 y 12 que comprenden un prerrevestimiento de aluminio, de aleación de aluminio o a base de aluminio. Un primer haz de láser 80 efectúa una ablación simultánea de una zona periférica 61 de la chapa 11 y de una zona periférica 62 de la chapa 12, de manera que el haz de láser se superpone el plano medio de las chapas 11 y 12. Un segundo haz de láser 81 efectúa simultáneamente una operación idéntica en la cara inferior de la chapa. Según una variante (no representada en la figura 4) solo un haz de láser 80 efectúa la ablación, que no se realiza en la cara opuesta. Esta variante se implementará cuando no sea necesario buscar un contenido muy bajo de aluminio en la zona soldada que se realizará posteriormente.

[0078] A una cierta distancia 64 de esta primera zona de ablación, un haz de láser 95 efectúa la soldadura de las chapas 11 y 12, de forma que cree una zona soldada 63. La distancia entre los dispositivos de ablación y de soldadura se mantiene constante según un dispositivo conocido de por sí representado esquemáticamente por 96. Las chapas 11 y 12 se desplazan con respecto a este conjunto 96 según el movimiento indicado por 97.

[0079] Las chapas 11 y 12 son embridadas por un dispositivo de embridado, no representado en la figura 4. Las chapas son embridadas durante la operación de ablación de los haces 80 y 81, este embridado se mantiene hasta la soldadura incluida, que se realiza mediante el haz 95. De esta manera no se produce ningún desplazamiento relativo entre las chapas 11 y 12, y la soldadura mediante el haz de láser 95 puede producirse con mayor precisión.

[0080] La distancia máxima entre los puntos de incidencia de los haces 80, 81 por una parte, y 95 por otra parte, depende en particular de la velocidad de soldadura: como se ha visto anteriormente, estará determinada en particular de forma que el tiempo que transcurre entre la incidencia de los haces (80, 81) y 95 sea inferior a un minuto. Esta distancia máxima podrá ser preferentemente inferior a 2 m para que el equipo sea especialmente compacto.

[0081] La distancia mínima 64 entre estos puntos de incidencia puede reducirse hasta 0,5 mm. Una distancia menor que 0,5 mm conduciría a una interacción indeseable entre los haces de ablación 80, 81, por una parte, y el «keyhole» presente de forma inherente durante la soldadura por el haz 95, por otra.

[0082] De este modo puede obtenerse una distancia 64 pequeña combinando las dos cabezas de ablación y de soldadura (con las cabezas definidas como los dispositivos desde se proyectan los haces de láser) en una sola cabeza más compacta, pudiendo esta última usar por ejemplo el mismo elemento de focalización para la operación de ablación y de soldadura.

[0083] Una distancia 64 muy pequeña permite implementar el procedimiento mediante un equipo especialmente compacto y actuar de manera que una cierta cantidad de la energía térmica suministrada por los haces de láser 80 y 81 se añada a la energía lineal de soldadura suministrada por el haz 95, con lo que aumenta el rendimiento energético global del procedimiento. Una distancia muy pequeña permite acortar el tiempo de ciclo necesario para la producción unitaria de una pieza en bruto soldada, y así aumentar la productividad. Estos efectos se obtienen en particular cuando la distancia 64 es inferior a 600 mm, o incluso inferior a 5 mm.

[0084] La figura 5 ilustra un esquema de un dispositivo preferente según la invención. Esto comprende los siguientes elementos:

- una estación A comprende un dispositivo de suministro 91 conocido de por sí, que permite suministrar al menos unas chapas de acero primera 11 y segunda 12 prerrevestidas de aluminio, o de aleación de aluminio, o de aleación a base de aluminio.

- una estación B comprende un dispositivo de acoplamiento 92 de estas chapas 11 y 12, también conocido de por sí. Después del acoplamiento de las chapas, se define así un plano medio 51 virtual.

- una estación C comprende un dispositivo de embridado 98 de estas chapas 11 y 12 conocido de por sí, que puede ser por ejemplo un dispositivo de embridado magnético, mecánico o hidráulico.

- una estación D comprende al menos un dispositivo de guiado 94 conocido de por sí que permite detectar el plano medio 51 y colocar el haz de láser 80 con respecto a este plano medio. Este dispositivo puede incluir por ejemplo una iluminación de la zona del plano medio por un haz luminoso, y un detector fotosensible ^c C^d o CMOS del haz reflejado, que permite localizar la posición (x, y) del plano medio en un instante dado. Esto permite controlar la colocación del haz de láser 80 de ablación que se encuentra corriente abajo en el sentido de la dirección relativa de soldadura, de tal manera que su posición coincida con la localización deseada de la zona de ablación.

- al menos una fuente que permite obtener un haz de láser 80 para retirar por fusión y vaporización la capa metálica de aluminio, simultáneamente en la zona periférica a una y otra parte del plano medio 51. Como se ha mencionado anteriormente, un segundo haz de láser 81 (no representado en la figura 5) también puede efectuar la misma operación en las caras opuestas.

- al menos una fuente que permite obtener un haz de láser 95 para la soldadura de las chapas 11 y 12, en la zona de retirada de la capa metálica de aluminio 61, 62, de forma que se obtiene una junta soldada. La fuente láser usada puede elegirse entre una fuente láser de tipo láser de gas CO2 de longitud de onda de 10 micrómetros o una fuente láser de estado sólido de longitud de onda de 1 micrómetro. Teniendo en cuenta el grosor de las chapas, normalmente inferior a 3 milímetros, la potencia del láser de gas CO2 será superior o igual a 3, e incluso a 7 kilovatios; en el caso de un láser de estado sólido, la potencia será superior o igual a 2, e incluso a 4 kilovatios.

[0085] De modo opcional, un segundo haz de láser, de un tipo semejante a 95, puede aplicarse en la parte inferior, es decir, en la cara opuesta. Esta disposición permite aumentar la velocidad de soldadura y/o disminuir la potencia unitaria de la fuente 95.

[0086] Este haz 95 puede ser guiado por un dispositivo de guiado propio, distinto de 94 (caso no representado en la figura 5) o bien ser guiado por el dispositivo 94. Los autores de la invención han descubierto que esta última solución era especialmente ventajosa ya que permite hacer que la soldadura esté localizada exactamente en la zona en la que se produce la ablación, es decir, que las dos etapas de ablación y de soldadura estén perfectamente coordinadas. De forma opcional, el conjunto puede incluir un dispositivo de alambre de aportación 82, de forma que se modifique la composición de la zona fundida mediante una composición del alambre de aportación diferente de la de las composiciones de las chapas 25 y 26.

[0087] Las chapas 11 y 12 se desplazan desde la estación A hacia la estación D, de forma que se obtiene un desplazamiento relativo de las chapas con respecto a los haces de láser 80 y 95, estando estos dispuestos en una misma línea con respecto al plano medio 51, y a una distancia 64 fija uno del otro.

[0088] Como se ha visto anteriormente, esta distancia 64 está comprendida preferentemente entre 0,5 mm y 2 m, preferentemente entre 0,5 mm y 600 mm, o entre 0,5 mm y 5 mm.

[0089] La pieza en bruto soldada obtenida por el procedimiento descrito anteriormente presenta características específicas:

- según la figura 5, la soldadura de las piezas en bruto que se produce en línea según el plano medio 51, se prepara con piezas en bruto 11 y 12 que se han sometido a una ablación simultánea mediante el haz 95. La ablación conduce a una fusión y una vaporización del revestimiento, su solidificación posterior se produce formando arrugas específicas cuya separación depende del tiempo de pulso y de la velocidad de avance del haz de ablación. En el procedimiento ilustrado en la figura 5, esta morfología de solidificación es idéntica a una y otra parte del plano 51, ya que la ablación se realiza mediante un haz que se superpone en este plano de junta. Así, la figura 6 presenta una vista macrográfica en alzado de una junta soldada preparada según el procedimiento de la figura 5. Las zonas 13 y 14, que se han sometido a una ablación simultánea, están situadas a una y otra parte de la soldadura 23. Si se consideran las zonas 21 y 22 situadas enfrentadas entre sí a lo largo de una sección transversal 52a, se constata que la morfología de solidificación es idéntica. Sucede lo mismo para las otras secciones, 52b... 52n. Así, cuando el haz de láser 95 de soldadura incide sobre las dos chapas que se van a ensamblar, esta incidencia se produce en zonas cuya reflexividad es idéntica a una y otra parte del plano 51, de manera que se obtiene una profundidad de penetración absolutamente idéntica a una y otra parte de este plano. La invención permite así obtener una geometría de la junta soldada final muy regular y una dilución bastante homogénea del aluminio en la soldadura, con independencia de la sección transversal 52a, 52b... 52n considerada.

- por otra parte, en la técnica de la técnica anterior, se ha visto que la ablación se realizaba en una sola chapa cada vez, usando un haz de láser en desplazamiento longitudinal que toma como punto de referencia el borde de la chapa. Sin embargo, pese a las precauciones aportadas en la operación de corte de las chapas, la rectitud de un borde preparado incluye inevitablemente una desviación con respecto a una línea recta ideal, de manera que la desviación puede cuantificarse mediante una desviación típica 01. Además, el desplazamiento longitudinal del haz de láser está sujeto a su vez a una variación de su posición en el sentido transversal, cuantificada por una desviación típica 02. Mediante este procedimiento se produce así una chapa cuya anchura de la zona con ablación incluye una variación de desviación típica (01+ 02) en el sentido longitudinal de la operación de ablación. Después de esta operación, estas dos chapas se ponen una frente a la otra y a continuación se sueldan. Se prepara así una pieza en bruto soldada cuya anchura total de la zona con ablación incluye una cierta variabilidad que es la suma de las asociadas a cada una de las dos chapas, es decir, 2(01+ 02)

- Por comparación, en el procedimiento tal como se describe anteriormente, la ablación se realiza tomando un plano de referencia único, el plano medio 51, y la operación de ablación se realiza en una etapa única, de manera que la variabilidad de la anchura total de la zona con ablación en el sentido longitudinal es igual a (o 02), es decir, una reducción de la mitad con respecto a la técnica de la técnica anterior. Medidas de anchura de la zona total de ablación realizadas en diferentes posiciones a lo largo de una junta soldada ponen de relieve que varía en menos del 10%.

[0090] En síntesis, en las figuras 7a y b se presenta esquemáticamente la comparación de las etapas del procedimiento convencional de fabricación de piezas en bruto soldadas prerrevestidas con un revestimiento metálico con el descrito anteriormente: En el caso del procedimiento convencional (figura 7a), la ablación del prerrevestimiento metálico se efectúa en la periferia de cada chapa, efectuándose esta operación individualmente en cada chapa (etapa A1). A continuación (etapa A2) se elimina el prerrevestimiento que haya fluido sobre la lámina superior, resultante de la etapa A1. Después de un almacenamiento intermedio de las chapas (etapa A3), estas se colocan con vistas a ensamblarlas por soldadura (etapa A4). Después de esta colocación no existe simetría entre las estructuras de solidificación en las zonas de ablación periféricas, encontrándose estas estructuras colocadas de forma aleatoria con respecto al plano medio de acoplamiento de las chapas. A continuación, estas chapas se sueldan (etapa A5).

[0091] En el caso del procedimiento tal como se describe anteriormente (figura 7b), se retira de manera simultánea el prerrevestimiento metálico en la periferia de chapas colocadas enfrentadas, manteniéndose una holgura específica entre las chapas (etapa B1). Esta operación produce una situación en la que las estructuras de solidificación son idénticas, simétricamente a una y otra parte del plano medio de acoplamiento. Después, sin etapa intermedia, se ensamblan inmediatamente las chapas así preparadas (etapa B2) Se aprecia así que las juntas soldadas preparadas según el procedimiento convencional, y según el procedimiento descrito anteriormente, difieren por las características morfológicas en las zonas de solidificación en proximidad inmediata con el metal fundido de soldadura.

[0092] A modo de ejemplo no limitativo, las realizaciones siguientes ilustrarán las ventajas conferidas por los aspectos descritos anteriormente.

Ejemplo:

[0093] Se suministraron chapas de 1,2 mm de grosor de acero que tenían como composición en peso: el 0,23% de C, el 1,19% de Mn, el 0,014% de P, el 0,001% de S, el 0,27% de Si, el 0,028% de AI, el 0,034% de Ti, el 0,003% de B y el 0,18% de Cr, siendo el resto hierro e impurezas resultantes de la elaboración. Estas piezas en bruto incluyen un prerrevestimiento de 30 micrómetros de grosor en cada cara. Este prerrevestimiento está constituido por una capa intermetálica de 5 micrómetros de grosor en contacto con el sustrato de acero, que contiene en peso el 50% de aluminio, el 40% de hierro y el 10% de silicio. Esta capa de aleación intermetálica se obtiene de la reacción entre el sustrato de acero y el baño de aleación de aluminio. Sobre la capa intermetálica se coloca una capa metálica de 25 micrómetros de grosor, que contiene en peso el 9% de silicio y el 3% de hierro, siendo el resto aluminio e impurezas inevitables.

[0094] Estas chapas tienen una dimensión de 400 mm x 800 mm. La soldadura se efectuará en los bordes largos de 400 mm.

[0095] Se colocaron dos de estas chapas de forma que la holgura entre sus bordes enfrentados sea de 0,1 mm. A continuación, se realizó una ablación de la capa metálica en la periferia de estas chapas, mediante un láser pulsado de potencia media de 800 W. Esta ablación se realiza simultáneamente en dos haces en cada una de las caras opuestas de la chapa. Las chapas están provistas de un movimiento de desplazamiento con respecto al haz a una velocidad constante V = 6 m/mn. Cada uno de los haces se enfoca de forma que se obtiene un punto focal rectangular de 2 mm x 0,5 mm, con la distancia de 2 mm extendida en el sentido transversal con respecto al plano medio de las dos chapas. De este modo se crean simultáneamente dos chapas cuya periferia se encuentra desprovista de la capa metálica en una anchura prácticamente de 1 mm en cada una de las chapas. El guiado de esta operación de ablación se realiza mediante un detector que detecta la posición del plano medio entre las dos chapas, colocado inmediatamente corriente arriba con respecto a los dos haces de láser pulsados de ablación, en una posición denotada por xo. Este detector está situado a una distancia di de aproximadamente 100 mm de los haces de ablación. En el detector se registran las coordenadas (xo, yo) de la posición del plano medio en un instante to por un medio informático. Con las chapas desplazándose a una velocidad v, esta posición de plano llega a la altura de los haces pulsados de t ^{d \} _ti= t _{to+ —}

ablación en un instante v . Mediante un dispositivo de desviación de haces de láser, se adapta la posición precisa de la incidencia de los haces de láser sobre las chapas que se produce en el instante t1, de forma que este corresponde exactamente a la zona de ablación definida a partir de la posición del plano medio.

[0096] Después de la ablación, un haz de láser situado a una distancia fija d2 de 200 mm desde los haces de láser pulsados permite realizar una junta soldada entre estas chapas. La soldadura se realiza con una potencia lineal de 0,6 kJ/cm, con protección de helio, de forma que se evitan los fenómenos de descarburación, oxidación y absorción de hidrógeno. El tiempo transcurrido entre la operación de ablación y la soldadura es de 2 s.

[0097] El guiado del haz de láser de soldadura se realiza además mediante el detector situado corriente arriba de la operación de ablación. La posición de plano medio registrada en el instante to llega a la altura del haz de láser „ lOH-- ⁽ - ^d -- ^l - ⁺ --- ^d - ² -- ⁾

de soldadura, en el instante Í2= v . Mediante un dispositivo de guiado óptico del haz de láser, se adapta entonces la posición precisa de la incidencia del haz de láser de soldadura de forma que este esté centrado en la posición del plano medio que se ha definido anteriormente.

[0098] La figura 6a es una macrografía que ilustra una vista en alzado de la junta soldada de láser obtenida, en la que la soldadura 23 está rodeada por dos zonas 13 y 14 en las que simultáneamente se ha realizado la ablación. La anchura de ablación total 24 es de 1,92 mm en promedio, y varía en menos del 10% a lo largo de la pieza en bruto soldada.

[0099] Las figuras 6b y 6c ilustran con un mayor aumento la superficie de las zonas 21 y 22 dispuestas simétricamente a una y otra parte de la sección 52a transversal a la junta soldada. Se puede observar que las arrugas de solidificación de estas zonas 21 y 22 son idénticas a una y otra parte de la junta soldada y presentan un carácter de continuidad.

[0100] Además, mediante microsonda de Castaing se ha analizado el contenido de aluminio de la zona soldada así obtenida que se mantiene inferior al 0,3%, lo que indica claramente que la cantidad de aluminio en las caras secundarias, después de la etapa de ablación y antes de la soldadura, es prácticamente nula.

[0101] A continuación, se ha calentado una pieza en bruto soldada realizada en estas condiciones en un horno hasta una temperatura de 900°C y se ha mantenido a esta temperatura, siendo el tiempo total de permanencia en el horno de 6 minutos. A continuación, la pieza en bruto calentada se embute en caliente para formar una pieza, que se mantiene en las herramientas de prensa de embutición de forma que la pieza se enfríe a una velocidad superior a la velocidad crítica de temple martensítico del acero.

[0102] Se observa así que la zona soldada en la pieza embutida en caliente no incluye compuestos intermetálicos Fe-AI frágiles, y que la dureza de la zona fundida es prácticamente idéntica a la del metal de base.

[0103] Así la invención permite realizar de forma económica piezas de estructuras y de seguridad para el campo del automóvil, que incluyen una junta soldada, a partir de chapas aluminizadas.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de fabricación de piezas en bruto soldadas que comprende:

- un dispositivo de suministro (91) de al menos una primera (11) y una segunda (12) chapas de acero prerrevestidas de aluminio, o de aleación de aluminio, o de aleación a base de aluminio, previamente con aluminio, o aleación de aluminio, o aleación a base de aluminio,

- un dispositivo de acoplamiento (92) de dichas chapas, de forma que se obtiene un plano medio (51) entre dichas chapas (11,12),

caracterizado porque comprende, además:

- un dispositivo de embridado (98) de dichas chapas,

- al menos una fuente que permite obtener un haz de láser (80) para retirar por fusión y vaporización la capa metálica de aluminio, o de aleación de aluminio o a base de aluminio, simultáneamente en una zona periférica (61, 62) de dichas al menos una primera (11) y una segunda (12) chapas,

- al menos un dispositivo de guiado (94) que permite colocar dicho haz de láser (80) con respecto a dicho plano medio (51), y

- un dispositivo de soldadura de dichas chapas (11,12), en la zona de retirada de la capa metálica de aluminio (61, 62), o de aleación de aluminio o de aleación a base de aluminio, de forma que se obtiene una junta soldada, siendo el dispositivo de soldadura un dispositivo de soldadura por haz de láser,

en el que, durante el uso, el embridado de las chapas (11, 12) por el dispositivo de embridado (98) se mantiene durante la operación de retirada por fusión y vaporización hasta la operación de soldadura incluida.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que, en uso, la soldadura de dichas chapas (11,12) se produce menos de un minuto después de la operación de retirada por fusión y vaporización de la capa metálica de aluminio (61,62), o de aleación de aluminio o a base de aluminio, de forma que se reduce al mínimo una oxidación en las caras (71, 72) de dichas chapas (11, 12) y se obtiene una mayor productividad.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el dispositivo de soldadura es un dispositivo de soldadura por haz de láser asociado a un alambre de aportación.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, en el que el alambre de aportación tiene una composición diferente a la de las composiciones de dichas chapas (11, 12).

5. Dispositivo según la reivindicación 3 o 4, en el que el dispositivo de soldadura es un dispositivo de soldadura híbrida de láser-TIG.

6. Dispositivo según la reivindicación 3 o 4, en el que el dispositivo de soldadura es un dispositivo de soldadura híbrida de láser-MIG.