ES2907958T3

ES2907958T3 - Procedimiento de fabricación de una pieza de acero soldada que se utilizará como pieza de vehículo motorizado

Info

Publication number: ES2907958T3
Application number: ES18827250T
Authority: ES
Inventors: Jessy Haouas
Original assignee: ArcelorMittal SA
Current assignee: ArcelorMittal SA
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2022-04-27
Anticipated expiration: 2038-12-04
Also published as: BR112020009764A2; JP7127129B2; CA3081936A1; CN111491749B; CA3081936C; MX2020006511A; ZA202002412B; WO2019122978A1; MA55396A; KR102264646B1; US20210163080A1; MA55396B1; JP2021508599A; HUE057253T2; BR112020009764B1; CN111491749A; KR20200081485A; PL3727716T3; EP3727716B1; EP3727716A1

Abstract

Un procedimiento de fabricación de una pieza de acero soldada, que comprende las etapas de: i) proporcionar una primera (2) y una segunda (3) chapas de acero, siendo al menos una de las chapas de acero primera (2) y segunda (3) hecha de un sustrato de acero y comprendiendo un recubrimiento de aleación de aluminio, siendo caracterizado porque al menos una de las chapas de acero primera (2) y segunda (3) está conformada por prensado con planchas calientes, y por lo siguiente: ii) deformar el borde periférico (3a) de la segunda chapa de acero (3) para crear una porción de extremo (3a1) que se extiende por una porción de unión inclinada (3a2) a una porción de soldadura (3a3), iii) colocar un borde periférico (2a) de la primera chapa (2) por encima, y sobre o cerca de una cara superior (3a11) de la porción de extremo (3a1) del borde periférico (3a) de la segunda chapa (3) para crear una ranura (5) delimitada lateralmente por al menos una parte de una superficie superior (3a21) de la porción de unión inclinada (3a2) del borde periférico (3a) de la segunda chapa (3) y un borde (2a3) del borde periférico (2a) de la primera chapa (2), extendiéndose la porción de unión inclinada (3a2) por una porción de soldadura (3a3) en continuidad longitudinal con el borde periférico (2a) de la primera chapa (2), - donde la continuidad longitudinal se define mediante una alineación longitudinal de al menos parte de una zona de espesor medio (6) de la porción de soldadura (3a3) con al menos parte de una zona de espesor medio (7) del borde periférico (2a) de la primera chapa (2), y - donde la alineación longitudinal de las zonas de espesor medio (6,7) se define por la posición en el borde (2a3) del borde periférico (2a) de la primera chapa (2) de un punto de proyección (P) de al menos una línea recta que es paralela a la zona de superficie de espesor medio (6) de la segunda chapa (3) y que se ubica en la zona de espesor medio (6) correspondiente, estando dicha posición ubicada en la zona de espesor medio (7) de la primera chapa (2), - donde cada dicha zona de espesor medio (6,7) está definida en sección transversal por una zona (H21,H31) centrada en el espesor medio (6a,7a) de la chapa (2,3) correspondiente, que tiene un espesor igual al 40 % del espesor de las chapas (2) o (3) respectivas. iv) soldar las chapas de acero primera (2) y segunda (3) colocadas de este modo mediante el uso de un alambre de relleno (8) que se deposita en la ranura (5) hecha anteriormente, donde dicho alambre de soldadura (8), después de la fusión y enfriamiento, constituye un cordón de soldadura (4) que conecta la primera chapa (2) a la segunda chapa (3) y que forma parte de dicha pieza de acero soldada, siendo la porción de extremo (3a1) del borde periférico (3a) de la segunda chapa (3) una chapa de soporte de soldadura,

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de fabricación de una pieza de acero soldada que se utilizará como pieza de vehículo motorizado

[0001] La invención se refiere también a un procedimiento de fabricación de la pieza de acero soldada según el preámbulo de la reivindicación 1 (véase, por ejemplo, el documento US 2017/298469 A1).

[0002] Es una práctica conocida preparar piezas de acero soldadas a partir de chapas de acero que tienen diferentes espesores y/o diferentes composiciones mediante una soldadura continua de sus respectivos bordes periféricos. Dichas piezas de acero soldadas se encuentran en particular en la industria del motor y, más particularmente, para fabricar brazos de suspensión o piezas para chasis de vehículos motorizados.

[0003] Es esencial que estas piezas de acero soldadas tengan una alta resistencia mecánica para cumplir con las tensiones a las que están sometidas durante su vida útil. Con respecto a las aplicaciones requeridas en el dominio del automóvil, la invención trata sobre una pieza de acero soldada obtenida mediante la soldadura de una primera chapa con una segunda chapa donde al menos una de las chapas primera y segunda está conformada por prensado con planchas calientes y hecha de un sustrato de acero y comprende un recubrimiento de aleación de aluminio.

[0004] Se conocen diferentes técnicas de soldadura que implican un alambre de soldadura: por ejemplo, procedimientos de soldadura por arco, procedimiento de soldadura por láser o procedimientos de soldadura híbrida por láser, es decir, soldadura por láser combinada con soldadura por arco. Para la soldadura por arco de chapas con espesores en el intervalo entre 1,5 y 4 mm, ya se conocen la soldadura por arco metálico en atmósfera de gas (GMAW, por sus siglas en inglés), la soldadura por arco de tungsteno en atmósfera de gas (GTAW, por sus siglas en inglés) y la soldadura por arco con plasma. Como también se conoce, después de la fusión y enfriamiento, la soldadura con un alambre de relleno permite obtener un cordón de soldadura que conecta la primera chapa a la segunda chapa y que forma parte de dicha pieza de acero soldada.

[0005] Con referencia a la figura 1, se conoce una técnica de soldadura a tope que consiste en la alineación longitudinal de los bordes periféricos respectivos 02a, 03a de una primera O2 y una segunda O3 chapas de metal que forman una pieza de acero soldada 01 después de la soldadura y el enfriamiento del cordón de soldadura 04. Aquí se destacan dos zonas en esta pieza de acero soldada. La primera zona corresponde a la zona ocupada por el cordón de soldadura 04 que se ha sometido a un procedimiento de fusión durante la operación de soldadura. Esto se conoce como la zona fundida Z1. La segunda zona es aquella que ha sido térmicamente afectada durante la operación de la soldadura donde la temperatura alcanzó más de aproximadamente 700 grados C. Esta zona se conoce como Zona Afectada por el Calor (HAZ, por sus siglas en inglés) Z2 y es adyacente a la zona fundida Z1 en el lado de la primera placa de chapa 02 y en el lado de la segunda placa de chapa 03. En esta zona afectada por el calor Z2, la microestructura y las propiedades mecánicas son modificadas por el ciclo térmico de soldadura local.

[0006] Con el fin de evaluar la resistencia mecánica de la pieza de acero soldada 01, es habitual realizar un ensayo de tracción como lo muestran las flechas F en la figura 1 que ilustra los esfuerzos de tracción, hasta la fractura de la pieza de acero soldada. Las características mecánicas de la zona soldada se evalúan a continuación midiendo el esfuerzo de tracción máximo (UTS, por sus siglas en inglés) de esta pieza de acero soldada sometida a los esfuerzos de tracción mencionados anteriormente y observando si la fractura se produce o no en la zona fundida Z1. Como criterios de calidad de las soldaduras fabricadas para la industria del automóvil, a menudo se solicita que el UTS sea superior a 700 MPa y que la fractura no ocurra en la zona fundida.

[0007] Se ha realizado un ensayo de tracción mecánica de una pieza soldada del tipo ilustrado en la figura 1. La primera 02y la segunda 03 chapa son chapas de acero aluminizado tipo 22MnB5 comercializadas con el nombre comercial USIBOR®1500, que se han conformado por prensado con planchas calientes para obtener un endurecimiento por templado y para obtener un esfuerzo de tracción máximo de aproximadamente 1500 MPa. Cuando la soldadura se realiza con un alambre de relleno adaptado a la soldadura de aceros con alto límite de elasticidad, la fractura se produce fuera de la zona fundida y el UTS está comprendido entre 880 y 910 MPa.

[0008] Aunque estas características mecánicas de la pieza de acero soldada a tope que se muestra en la figura 1 son aceptables, esta configuración, sin embargo, presenta algunas dificultades en la realización industrial de dicha pieza de acero soldada. Teniendo en cuenta la configuración de la soldadura a tope y la necesidad de sujetar las chapas en esta configuración durante la operación de soldadura, la implementación del cordón es difícil. Este es particularmente el caso en que los espesores y/o la forma geométrica de las placas de chapa difieren.

[0009] Con referencia a la figura 2 y 3, también se conoce la técnica de soldadura solapada que consiste en posicionar el borde periférico 03a de la segunda chapa 03 en el borde periférico 02a de la primera chapa 02. Por tanto, como se muestra en la figura 2, se realiza un soporte (el borde 02a de la primera chapa 02) que permite simplificar la operación de soldadura y adaptar esta operación a diferentes configuraciones de las piezas de chapa. Sin embargo, cuando se aplica a chapas de acero aluminizado, esta técnica de soldadura solapada presenta inconvenientes con respecto a las propiedades mecánicas de las soldaduras.

[0010] Para ilustrar estas dificultades, se han efectuado ensayos de tracción en una pieza de acero soldada como se muestra en la figura 2. En cuanto a las pruebas llevadas a cabo en una pieza soldada a tope, estas pruebas consisten en aplicar dos fuerzas opuestas como lo ilustran las flechas F hasta la ruptura de la pieza de acero soldada. Se observa el UTS de la pieza de acero soldada y la localización de la zona de fractura. Las chapas primera 02 y segunda 03 examinadas son las chapas comercializadas con el nombre comercial USIBOR®1500 que tienen una resistencia mecánica UTS de aproximadamente 1500 MPa después de la conformación por prensado en planchas calientes. Las pruebas se llevan a cabo en piezas de acero soldadas donde las dos chapas conformadas por prensado con planchas calientes tienen un espesor de 1,5 mm, y en piezas de acero soldadas donde las dos chapas conformadas por prensado con planchas calientes tienen un espesor de 3,2 mm. Este espesor anterior se utiliza particularmente en la industria del automóvil. Las soldaduras se realizan con alambres de relleno ER70S-G y ER120S-G, siendo estas designaciones referidas a la norma AWS-A5.28.

[0011] Para las chapas de 1,5 mm de espesor y el alambre ER70S-G, el UTS está cerca de 800 MPa y la fractura tiene lugar bien en la zona fundida Z1 o en la zona afectada por el calor Z2. Para las chapas de 1,5 mm de espesor y el alambre ER120S-G, el UTS está cerca de 900 MPa y la fractura tiene lugar en la zona afectada por el calor Z2. Para las piezas de chapa con un espesor de 3,2 mm, la resistencia mecánica es aproximadamente de 550 MPa para el alambre ER70S-G y la ruptura se produce sistemáticamente en la zona fundida Z1. El alambre ER120S-G resulta en un UTS de 630 MPa y la fractura todavía se produce en la zona fundida Z1.

[0012] Por tanto, se puede concluir que el UTS tiende a reducirse con espesores más altos, y que la ubicación de la fractura se desplaza de la HAZ o de la zona de fusión hacia la zona fundida. También se puede concluir que la técnica de soldadura solapada genera resultados heterogéneos en términos de ubicación de ruptura y UTS, dependiendo del espesor de las chapas y de los alambres utilizados. Es más, se produce un fenómeno de rotación de la pieza de acero alrededor del cordón de soldadura 04 durante la aplicación de las fuerzas de tracción. Como se muestra en la figura 2, los dos esfuerzos de tracción no están alineados como consecuencia del solapamiento de las dos chapas. Las tensiones principales siguen un camino desde la chapa inferior 02 hacia la chapa superior 03. Por tanto, las dos placas de chapa tienden a alinearse cada una con respecto a la otra, y la pieza de acero soldada se encuentra en la configuración que se muestra en la figura 3 donde la raíz 04c del cordón de soldadura 04 se somete a altas tensiones. Dado que la soldadura se realiza en chapas de acero 02, 03 con recubrimiento de aluminio, el aluminio se funde y se incorpora en la zona fundida durante la soldadura y se puede concentrar en algunas regiones, tales como la raíz de la soldadura. Dado que el aluminio es alfágeno, la presencia de este elemento en la raíz puede causar la formación de componentes más blandos tales como ferrita, en comparación con los constituyentes más duros (tales como martensita, bainita) que son el componente principal de la soldadura. Como consecuencia de la geometría de solapamiento y de la presencia de ferrita en la raíz, en la soldadura sometida a esfuerzos de tracción, la deformación se concentra en la ferrita o en la interfaz entre la ferrita y la matriz, iniciando de este modo una fractura en la zona fundida Z1 y dando como resultado una baja resistencia mecánica de la pieza de acero soldada. Una posible solución para superar este problema es realizar una ablación parcial o total del recubrimiento de aluminio de los bordes periféricos respectivos de las dos chapas antes de soldar, para evitar, o al menos limitar, la presencia de ferrita en el cordón de soldadura. Sin embargo, esta solución ocasiona costes adicionales.

[0013] Por tanto, incluso si la configuración de solapamiento facilita la soldadura, esta configuración implicaría resultados heterogéneos dependiendo del espesor de las chapas y de los alambres utilizados, y la mayoría de las veces propiedades mecánicas inadecuadas para la pieza de acero soldada resultante cuando se aplica a chapas aluminizadas conformadas por prensado con planchas calientes.

[0014] Por tanto, se desea tener un procedimiento de soldadura de chapas aluminizadas que no cause las dificultades mencionadas anteriormente. En este contexto, la invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una pieza de acero soldada que es a la vez simple y no costosa.

[0015] La invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una pieza de acero soldada como se define en la reivindicación 1, que comprende las etapas de:

i) proporcionar una primera y una segunda chapas de acero, al menos una de las chapas de acero primera y segunda estando hecha de un sustrato de acero y comprendiendo un recubrimiento de aleación de aluminio, y siendo conformada por prensado con planchas calientes,

ii) deformar el borde periférico de la segunda chapa de acero para crear una porción de extremo que se extiende por una porción de unión inclinada a una porción de soldadura,

iii) colocar un borde periférico de la primera chapa arriba, y sobre o cerca de la cara superior de la porción de extremo del borde periférico de la segunda chapa para crear una ranura delimitada lateralmente por al menos una parte de la superficie superior de la porción de unión inclinada del borde periférico de la segunda chapa y el borde del borde periférico de la primera chapa,

iv) soldar las chapas de acero primera y segunda colocadas de este modo mediante el uso de un alambre de relleno que se deposita en la ranura previamente hecha, la porción de extremo del borde periférico de la segunda chapa siendo una chapa de soporte de soldadura.

[0016] El procedimiento de la invención también puede comprender las siguientes características opcionales consideradas por separado o según todas las combinaciones técnicas posibles:

- la etapa de deformar el borde periférico de la segunda chapa se lleva a cabo mediante conformación o doblado en frío.

- la etapa de deformar el borde periférico de la segunda chapa se lleva a cabo mediante conformación por prensado con planchas calientes antes de la etapa de proporcionar las chapas de acero primera y segunda.

- la etapa de conformar por prensado con planchas calientes el borde periférico de la segunda chapa se lleva a cabo al mismo tiempo que la etapa de conformar por prensado con planchas calientes de dicha segunda chapa. - la composición química de al menos una de las chapas primera y segunda comprende, en peso: 0,20 < C < 0,25 %, 1,1 % < Mn < 1,4 %, 0,15 % < Si < 0,35 %, 0,020 % < Al < 0,070 %, Cr < 0,3 %, 0,020 % <Ti < 0,060 %, B<0,010 %, B<0,010 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables.

- la composición química de al menos una de las chapas primera y segunda comprende, en peso: 0,24 %<C<0,38 %, 0,40 %<Mn< 3 %, 0,10 % <Si<0,70 %, 0,015 %<Al<0,070 %, 0 %<Cr< 2 %, 0,25 %<Ni< 2 %, 0,015% <Ti< 0,10%, 0 %<Nb<0,060 %, 0,0005 %<B<0,0040 %, 0,003 %<N<0,010 %, 0,0001 %<S<0,005 %, 0,0001 %<P<0,025 %, entendiéndose que el contenido de titanio y nitrógeno satisface: Ti/N >3,42, y que los 2.6 C - ^M --- ⁿ -+-- ^C - ^r -+ — >1,1%

contenidos de carbono, manganeso, cromo y silicio satisfacen 5..3 13 15 . , comprendiendo la composición química opcionalmente uno o más de los siguientes elementos: 0,05 % < Mo < 0,65 %, 0,001 % < W < 0,30 %, 0,0005 % < Ca < 0,005 %, consistiendo el resto en hierro e impurezas inevitables procedentes de la producción, conteniendo la chapa un contenido de níquel Nisup en la región de la superficie de dicha chapa sobre una profundidad A, de modo que: Nisup > Nin0m, Nin0m denotando el contenido nominal de níquel del acero, y de

modo que Nimáx denota el contenido máximo de níquel en y de modo que

A 001, siendo la profundidad A expresada en micrómetros, siendo los contenidos de Nimáx y Nin0m expresados como porcentajes en peso.

- el procedimiento de soldadura es un procedimiento de soldadura por arco, un procedimiento de soldadura por láser o un procedimiento de soldadura híbrida por láser utilizando un gas de protección.

- el procedimiento de soldadura por arco es soldadura por arco metálico en atmósfera de gas, soldadura por arco de tungsteno en atmósfera de gas o soldadura por arco con plasma.

- la composición química del alambre de relleno comprende, en peso, 0,03 < C < 0,14 %, 0,9 < Mn < 2,1 % y 0,5 < Si < 1,30 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables

- el diámetro del alambre de relleno está comprendido entre 0,8 y 2 mm.

- el procedimiento de soldadura se realiza con una velocidad de soldadura inferior a 1,5 m/min, y la energía lineal de soldadura está comprendida entre 1,5 y 10 kJ/cm.

[0017] Otras características y ventajas de la invención surgirán claramente de su descripción, que se proporciona a continuación a modo de indicación y que de ninguna manera es restrictiva, con referencia a las figuras adjuntas en las que:

- La figura 1 ya analizada muestra esquemáticamente una pieza de acero soldada del estado de la técnica para la cual las placas de chapa primera y segunda están alineadas longitudinalmente de acuerdo con la configuración de soldadura a tope,

- La figura 2 ya analizada muestra esquemáticamente una pieza de acero soldada del estado de la técnica para la cual las placas de chapa primera y segunda están soldadas una sobre la otra de acuerdo con la configuración solapada,

- La figura 3 ya analizada muestra esquemáticamente la pieza de acero soldada de la figura 2 y la rotación que se produce alrededor del cordón de soldadura cuando la pieza soldada se somete a esfuerzos de tracción, - La figura 4 muestra esquemáticamente la pieza de acero soldada en una primera variante para la cual las chapas primera y segunda están en una configuración de borde acodado,

- La figura 5 muestra esquemáticamente la pieza de acero soldada de la figura 4 representada sin el cordón de soldadura, en aras de la simplicidad,

- La figura 6 muestra esquemáticamente la pieza de acero soldada en una segunda variante representada sin el cordón de soldadura y para la cual la cara superior del borde periférico de la primera chapa no es paralela a la cara superior de la sección de soldadura del borde periférico de la segunda chapa,

- La figura 7 muestra esquemáticamente la pieza de acero soldada en una tercera variante representada sin el cordón de soldadura y para la cual la cara superior del borde periférico no está alineada longitudinalmente con la cara superior de la sección de soldadura del borde periférico de la segunda chapa,

- La figura 8 muestra esquemáticamente la pieza de acero soldada en una cuarta variante representada sin el cordón de soldadura y para la cual las chapas primera y segunda son de diferentes espesores,

- La figura 9 muestra esquemáticamente la pieza de acero soldada de la figura 6 representada con el cordón de soldadura y para la cual los bordes de soldadura del cordón de soldadura no están en alineación longitudinal, - La figura 10 muestra esquemáticamente el ángulo a entre la sección inclinada del borde periférico de la segunda chapa y la superficie longitudinal de espesor medio de dicha segunda chapa aplicada a la pieza de acero soldada de la primera variante de la figura 4,

- La figura 11 muestra esquemáticamente una pieza de acero prensado con planchas calientes que se puede utilizar como la segunda chapa en la pieza de acero soldada,

- Las figuras 12a - 12e muestran esquemáticamente las etapas principales del procedimiento de la invención. La figura 12a muestra la etapa de proporcionar una primera y segunda chapas de acero. La figura 12b muestra la etapa de deformar el borde periférico de la segunda chapa de acero que permite fabricar el acero prensado con planchas calientes de la invención. La figura 12c muestra la etapa de colocar el borde periférico de la primera chapa por encima y cerca de la cara superior de la porción de extremo del borde periférico de la segunda chapa. La figura 12d muestra la etapa de soldar las chapas de acero primera y segunda colocadas de este modo mediante el uso de un alambre de relleno. La figura 12e muestra la pieza de acero soldada fabricada mediante el procedimiento de la invención.

[0018] La invención tiene como objetivo principalmente proponer la soldadura de una primera chapa con una segunda chapa. Al menos una de las chapas primera y segunda está hecha de un sustrato de acero y comprende un recubrimiento de aleación de aluminio. Dentro del contexto de la invención, la aleación de aluminio se define como que contiene al menos un 30 % de aluminio en peso en promedio, según se mide con respecto a la capa de recubrimiento. La operación de soldadura utiliza un alambre de soldadura que, después de la fusión y enfriamiento, constituye un cordón de soldadura que conecta la primera chapa con la segunda chapa y que forma parte de dicha pieza de acero soldada.

[0019] Con referencia a las figuras 4 y 5, al menos una de las chapas primera 2 y segunda 3 es una pieza conformada por prensado con planchas calientes según la operación de fabricación habitual de piezas estructurales y piezas de seguridad en el campo del automóvil. Además, el borde periférico 2a, 3a respectivo de las chapas primera 2 y segunda 3 se encuentran en una configuración de tipo de borde acodado. Dicha configuración de borde acodado puede definirse mediante la disposición del borde periférico 2a de la primera chapa 2 por encima, y sobre o cerca de la cara superior 3a11 del borde periférico 3a de la segunda chapa 2. Más precisamente, el borde periférico 3a tiene una geometría particular sustancialmente en forma de "S" que comprende una porción de extremo 3a1 que se extiende por una porción de unión inclinada 3a2 que se extiende por una porción de soldadura 3a3. Al menos una parte de la cara superior 3a21 de la porción de unión inclinada 3a2 delimita al menos lateralmente con el borde 2a3 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 una ranura 5 (figura 5) que recibe el cordón de soldadura 4 (figura 4).

[0020] Por otra parte, la porción de soldadura 3a3 está en continuidad longitudinal con el borde periférico 2a de la primera chapa 2. Esta continuidad longitudinal es esencial para evitar que la fractura generada por los esfuerzos de tracción se produzca en la zona fundida Z1, y para garantizar que la pieza de acero soldada tenga una resistencia mecánica superior a 700 MPa.

[0021] Esta continuidad longitudinal se define en primer lugar por al menos una alineación parcial de las fibras centrales en las chapas primera y segunda, o más precisamente de las fibras centrales de la primera chapa y de la porción soldada 3a3 del borde periférico 3a de la segunda chapa 2. Una fibra central de una chapa se define como la zona central situada en una zona de espesor medio de la chapa correspondiente.

[0022] Esta continuidad longitudinal está definida por una alineación longitudinal de al menos una parte de la zona de espesor medio 6 de la porción de soldadura 3a3, con al menos una parte de la zona de espesor medio 7 del borde periférico 2a de la primera chapa 2. Cada zona de espesor medio 6,7 está definida en sección transversal por un espesor H21, H31 centrado en la superficie de espesor medio 6a, 7a de la chapa 2,3 correspondiente. El espesor de estas zonas de espesor medio 6, 7 se define como igual al 40 % de la chapa 2 o 3 respectiva. La alineación longitudinal de las zonas de espesor medio 6, 7 se define de la siguiente manera: la prolongación virtual de los planos que delimitan la zona de espesor medio 6, intersecan el borde 2a3 de la primera chapa 2. Estas intersecciones se denominan puntos de proyección P. Cuando al menos un punto de proyección P obtenido de este modo está ubicado en la zona de espesor medio 7a, las zonas de espesor medio 6 y 7 se definen como estando en continuidad longitudinal. Debido a esta continuidad longitudinal, el inventor ha descubierto que la deformación por esfuerzo cortante en la raíz se reduce cuando la soldadura se somete a esfuerzos de tracción.

[0023] La configuración de tipo de borde acodado del borde periférico 2a, 3a respectivo de las chapas primera 2 y segunda 3 que tienen un recubrimiento de aluminio, como se describió anteriormente, permite fabricar una pieza de acero soldada con un esfuerzo de tracción máximo superior a 700 MPa y asegura evitar fracturas en el cordón de soldadura 4, como se verá más adelante en los ejemplos.

[0024] En la pieza de acero soldada de la primera variante de las figuras 4 y 5, la cara superior 2a1 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 y la cara superior 3a31 de la porción de soldadura 3a3 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 son paralelas. Esta configuración es la configuración preferida, especialmente porque permite producir una pieza de acero soldada para la cual las zonas proximales del cordón de soldadura 4 están en alineación longitudinal y da a las dos chapas 2,3 una superficie plana continua a cada lado del cordón de soldadura.

[0025] De manera alternativa y como se muestra en la figura 6, la porción de soldadura 3a3 está inclinada de forma oblicua con respecto a la superficie de espesor medio 7a de la primera chapa 2. No obstante, el punto de proyección P en el borde de 2a3 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 de al menos una recta que es paralela a la zona de superficie de espesor medio 6 de la segunda chapa 3 y que se ubica en la zona de espesor medio 6 correspondiente, se ubica en la zona de espesor medio 7 de la primera chapa 2. Dicha configuración entra en la definición general de la continuidad longitudinal de la porción de soldadura 3a3 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 con el borde periférico 2a de la primera chapa 2 como se indicó anteriormente. En dicha configuración, es la zona adyacente 3a4 a la porción de soldadura 3a3 la que asegura la planicidad del conjunto al ser paralela y/ o estar en el eje longitudinal del borde periférico 2a de la primera chapa 2.

[0026] En la pieza de acero soldada de la primera variante de las figuras 4 y 5, las chapas primera 2 y segunda 3 tienen aproximadamente el mismo espesor (es decir, que su diferencia de espesor es menor que 10 %) y la cara superior 2a1 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 y la cara superior 3a31 de la porción de soldadura 3a3 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 están en alineación longitudinal. Esta configuración es una configuración preferencial en vista de los espesores de las primeras 2 y las segundas 3 chapas, como en vista de la alineación longitudinal de la cara superior 2a1 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 con la cara superior 3a31 de la porción de soldadura 3a3 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3. En cuanto a los espesores de las chapas primera 2 y segunda 3, esta configuración corresponde a muchos requerimientos industriales. Con respecto a la alineación longitudinal de la cara superior 2a1 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 con la cara superior 3a31 de la porción de soldadura 3a3 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3, esta configuración proporciona la mejor planicidad de la zona proximal de la zona de soldadura y también proporciona al cordón de soldadura 4 una colocación preferencial que se detallará más adelante.

[0027] De manera alternativa y como se representa en la figura 7, la cara superior 2a1 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 y la cara superior 3a31 de la porción de soldadura 3a3 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 son paralelas pero no están en alineación longitudinal. No obstante, en esta variante, los espesores H22, H32 de las chapas primera 2 y segunda 3 son iguales.

[0028] De manera alternativa y como se representa en la figura 8, el espesor H22 de la primera chapa 2 es menor que el espesor H32 de la segunda chapa 3. No obstante, en esta variante, la cara superior 2a1 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 y la cara superior 3a31 de la porción de soldadura 3a3 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 se encuentran en alineación longitudinal.

[0029] Otra variante no representada en las figuras pero que se encuentra en el alcance de la invención puede combinar las características de las figuras 7 y 8, teniendo en cuenta que los espesores H22, H32 de la primera chapa y las segundas chapas son iguales y que la cara superior 2a1 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 y la cara superior 3a31 de la porción de soldadura del borde periférico 3a de la segunda chapa 3, son paralelas pero no están en alineación longitudinal, y que las zonas de espesor medio (6, 7) respectivas están en alineación longitudinal.

[0030] Otra característica a considerar es el cordón de soldadura 4, y en particular la colocación de los bordes de soldadura 4a-4b opuestos del cordón de soldadura 4 ubicados respectivamente en la cara superior 2a1 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 y la cara superior 3a31 del borde periférico 3a1 de la segunda chapa 3. Cuando la cara superior 2a1 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 y la cara superior 3a31 de la porción de soldadura 3a3 del borde periférico de la segunda chapa 3 están alineadas longitudinalmente, como es el caso de la variante representada en la figura 1, esto permite que los dos bordes de soldadura opuestos 4a, 4b del cordón de soldadura 4 también estén en alineación longitudinal. Por el contrario, cuando la cara superior 2a1 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 y la cara superior de la porción de soldadura 3a3 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 no están en alineación longitudinal como es el caso de la variante representada en la figura 9, esto puede producir un desplazamiento longitudinal entre los dos bordes de soldadura opuestos 4a, 4b del cordón de soldadura 4. En otra colocación no ilustrada, la cara superior 2a1 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 y la cara superior 3a31 de la porción de soldadura 3a3 del borde periférico de la segunda chapa 3 están alineadas longitudinalmente mientras que los dos bordes de soldadura opuestos 4a, 4b del cordón de soldadura 4 no están en alineación longitudinal. Se prefiere la alineación longitudinal de los dos bordes de soldadura opuestos 4a, 4b del cordón de soldadura 4, en particular para limitar una rotación excesiva de la pieza de acero soldada 1 durante los esfuerzos de tracción, como se describe en referencia a las figuras 1 a 3, donde los dos esfuerzos de tracción aplicados en direcciones opuestas están representados por las flechas F.

[0031] Con referencia a la figura 10, otra característica a considerar es el ángulo a entre la porción de unión inclinada 3a2 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 con la superficie longitudinal de espesor medio 6a de dicha segunda chapa 3. El valor mínimo del ángulo a es de 90 grados. En este caso, la ranura 5 delimitada por la cara superior 3a21 de la porción de unión inclinada 3a2 y el borde 2a3 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 es pequeña. Este ángulo a debe ser en cualquier caso inferior a 180 grados con respecto a la configuración de tipo de borde acodado del borde periférico 2a, 3a de las chapas primera 2 y segunda 3. Cuando el ángulo a es alto, la ranura 5 también es grande, lo que requiere una mayor cantidad de alambre de relleno para lograr la soldadura. También ha de considerarse la formación del borde periférico 3a de la segunda chapa 3: esta formación será más fácil si el ángulo a es grande.

[0032] Preferentemente, el ángulo a está comprendido entre 120 y 160 grados. Dichos valores permiten conferir al mismo tiempo una formación más fácil del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 y una ranura 5 con un volumen razonable. Preferentemente, el ángulo está comprendido entre 130 y 150 grados.

[0033] El uso para cualquiera de las chapas primera y segunda 2, 3 de un recubrimiento hecho de aleación de aluminio provoca, como se indicó anteriormente, la presencia de ferrita en el cordón de soldadura 4 y particularmente en la raíz del cordón de soldadura 4. Como se explicó anteriormente, esta presencia de ferrita blanda reduce el esfuerzo cortante de tracción máximo del cordón de soldadura 4. Sin embargo, el inventor ha puesto de manifiesto de manera sorprendente que la configuración de tipo de borde acodado del borde periférico 2a,3a de las chapas primera 2 y segunda 3 de la pieza de acero soldada reduce el riesgo de fractura en el cordón de soldadura 4 cuando se somete a esfuerzos de tracción a pesar de la presencia de ferrita y el consiguiente debilitamiento del cordón de soldadura 4. Como se detallará en los ejemplos, la fractura de la pieza de acero soldada sometida a esfuerzos de tracción ya no se produce en la zona fundida Z1 y se asocia con UTS superiores.

[0034] Las chapas de acero primera y segunda 2 y 3 son chapas de aceros que se han aluminizado y posteriormente se han conformado por prensado con planchas calientes. La capa de recubrimiento de aluminio permite evitar que el sustrato de acero se oxide y descarbure durante el calentamiento que precedió a la conformación por prensado y el posterior enfriamiento en la prensa. El sustrato de acero de las chapas de acero 2 y 3 es un acero para tratamiento térmico, es decir, un acero a partir del cual es posible obtener un endurecimiento estructural mediante transformación de martensita o bainita después del calentamiento en el dominio austenítico.

[0035] Preferentemente, la microestructura de al menos la chapa primera 2 y segunda 3 después de la conformación por prensado con planchas calientes contiene martensita, lo que hace posible lograr UTS igual o superior a 1000 MPa, y preferentemente superior a 1500 MPa.

[0036] De acuerdo con una primera alternativa, la composición química de la al menos una de la chapa primera 2 y segunda 3 comprende, en peso: 0,04 < C < 0,1 %, 0,3 % < Mn < 2 %, Si < 0,3 %, Ti < 0,8 %, 0,015 % < Nb < 0,1 %, Cr, Ni, Cu, Mo < 0,1 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables. Según esta alternativa, la chapa de acero que comprende dicha composición tiene una resistencia mecánica UTS después de la conformación por prensado con planchas calientes de aproximadamente 500 MPa.

[0037] De acuerdo con una segunda alternativa, la composición química de al menos una de la chapa primera 2 y segunda 3 de la pieza de acero soldada comprende, en peso: 0,06 < C < 0,10 %, 1,4 % < Mn < 1,9 %, 0,2 % < Si < 0,5 %, 0,020 % < Al < 0,070 %, 0,02 % < Cr < 0,1 % donde: 1,5 % < (C Mn+ Si+ Cr) < 2,7 %, 0,040 % < Nb < 0,060 %, 3,4 x N < Ti < 8 x N, donde: 0,044 % < (Nb Ti) <0,090 %, 0,0005 < B < 0,004 %, 0,001 % < N < 0,009 %, 0,0005 % < S < 0,003 %, 0,001 % < P < 0,020 %, opcionalmente: 0,0001 % < Ca < 0,003 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables. Según esta alternativa, la chapa de acero que comprende dicha composición tiene una resistencia mecánica UTS después de la conformación por prensado con planchas calientes de aproximadamente 1000 MPa.

[0038] De acuerdo con una tercera alternativa, la composición química de al menos una de la chapa primera 2 y segunda 3 de la pieza de acero soldada comprende, en peso: 0,20 < C < 0,25 %, 1,1 % < Mn < 1,4 %, 0,15 % < Si < 0,35 %, 0,020 % < Al < 0,070 %, Cr < 0,3 %, 0,020 % <Ti < 0,060 %, B<0,010 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables. Según esta alternativa, la chapa de acero que comprende dicha composición tiene una resistencia mecánica UTS después de la conformación por prensado con planchas calientes de aproximadamente 1500 MPa.

[0039] De acuerdo con una cuarta alternativa, la composición química de al menos una de la chapa primera 2 y segunda 3 de la pieza de acero soldada comprende, en peso: 0,24 %<C<0,38 %, 0,40 %<Mn< 3%, 0,10% <Si<0,70 %, 0,015 %<Al< 0,070%, 0 %<Cr< 2% , 0,25 %<Ni< 2% , 0,015% <Ti< 0,10%, 0 %<Nb<0,060 %, 0,0005 %<B< 0,0040%, 0,003 %<N<0,010 %, 0,0001 %<S<0,005 %, 0,0001 %<P<0,025 %, entendiéndose que el contenido de titanio y nitrógeno satisface: Ti/N >3,42, y los contenidos de carbono, manganeso, cromo y silicio „ , „ Mn Cr Si , , ^

2.6 C — — > 1,1 %

satisfacen 53 13 15 la composición química que comprende opcionalmente uno o más de los siguientes elementos: 0,05 % < Mo < 0,65 %, 0,001 % < W < 0,30 %, 0,0005 % < Ca < 0,005 %, consistiendo el resto en hierro e impurezas inevitables procedentes de la producción, conteniendo la chapa un contenido de níquel Nisup en la región de la superficie de dicha chapa sobre una profundidad A, de modo que: Nisup > Ninom, Ninom denotando el contenido nominal de níquel del acero, y de modo que Nimáx denota el contenido máximo de níquel en

A : ^{+ N l ’ ^} x (A) > 0,6 (M--M^>a0|01

2 y de modo que: A siendo la profundidad A expresada en micrómetros, siendo los contenidos de Nimáx y Ninom expresados como porcentajes en peso. Según esta alternativa, la chapa de acero que comprende dicha composición tiene una resistencia mecánica UTS después de la conformación por prensado con planchas calientes superior a 1800 MPa.

[0040] Ventajosamente, las chapas primera 2 y segunda 3 tienen la misma composición química.

[0041] La pieza de acero soldada puede presentar el intervalo de espesor requerido para la fabricación de piezas de acero soldadas en el campo del automóvil y más particularmente para fabricar brazos de suspensión y/o piezas para chasis de vehículos motorizados. Para ello, el espesor de las chapas primera 2 y segunda 3 está comprendido entre 1,5 y 4 mm.

[0042] La composición química de las chapas primera 2 y segunda 3 puede ser según las alternativas descritas anteriormente con un espesor 6b, 7b de dichas chapas primera 2 y segunda 3 que está comprendido entre 1,5 y 3 mm. Como se verá en los ejemplos, dicha pieza de acero tiene una resistencia mecánica de más de 800 MPa.

[0043] La composición química de las chapas primera 2 y segunda 3 también puede ser según las alternativas segunda, tercera y cuarta con un espesor 6b, 7b de dichas chapas primera 2 y segunda 3 comprendido entre 2 y 4 mm. Como se verá en los ejemplos, dicha pieza de acero tiene una resistencia mecánica (UTS) de más de 700 MPa. Este intervalo de espesores permite, principalmente, la fabricación de chasis y piezas estructurales de vehículos motorizados que suelen ser más gruesos.

[0044] En referencia a la figura 11, se utiliza una pieza conformada por prensado con planchas calientes como la segunda chapa 3 en la pieza de acero soldada. En cuanto a la segunda chapa 3 de las figuras 4 a 10, dicha pieza conformada por prensado con planchas calientes se encuentra en una configuración de tipo de borde acodado donde el borde periférico 3a de dicha pieza 3 comprende una porción de extremo 3a1 que se extiende por una porción de unión inclinada 3a2 que se extiende por una porción central 3a3. En la pieza conformada por prensado con planchas calientes de la invención, la porción central 3a3 es paralela a la porción de extremo 3a1. La distancia transversal D1 entre la porción de extremo 3a1 y la porción central 3a3 no es mayor de 10 milímetros. Por otra parte, la longitud añadida D2 de la porción de extremo 3a1 y de la porción de unión inclinada 3a2 no es mayor de 50 milímetros. Finalmente, la porción de unión inclinada 3a2 forma un ángulo a con la porción central 3a3 que está comprendida entre 120 y 160°, preferentemente entre 130 y 150°. Esto permite que la pieza conformada por prensado con planchas calientes se utilice como segunda chapa en la pieza de acero soldada de la invención con vistas a la fabricación de piezas para el campo del automóvil.

[0045] Preferentemente, la microestructura de la segunda chapa 3 después de la conformación por prensado con planchas calientes contiene martensita, lo que hace posible lograr UTS igual o superior a 1000 MPa, y preferentemente superior a 1500 MPa.

[0046] De acuerdo con una primera alternativa y de acuerdo con lo anterior, la composición química de la segunda chapa 3 comprende, en peso: 0,04 < C < 0,1 %, 0,3 % < Mn < 2 %, Si < 0,3 %, Ti < 0,8 %, 0,015 % < Nb < 0,1 %, Cr, Ni, Cu, Mo < 0,1 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables. Según esta alternativa, la chapa de acero 3 que comprende dicha composición tiene una resistencia mecánica UTS después de la conformación por prensado con planchas calientes de aproximadamente 500 MPa.

[0047] De acuerdo con una segunda alternativa y de acuerdo con lo anterior, la composición química de la segunda chapa 3 de la pieza de acero soldada comprende, en peso: 0,06 < C < 0,10 %, 1,4 % < Mn < 1,9 %, 0,2 % < Si < 0,5 %, 0,020 % < Al < 0,070 %, 0,02 % < Cr < 0,1 % donde: 1,5 % < (C Mn+ Si+ Cr) < 2,7 %, 0,040 % < Nb < 0,060 %, 3,4 x N < Ti < 8 x N, donde: 0,044 % < (Nb Ti) <0,090 %, 0,0005 < B < 0,004 %, 0,001 % <N < 0,009 %, 0,0005 % < S < 0,003 %, 0,001 % < P < 0,020 %, opcionalmente: 0,0001 % < Ca <0,003 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables. Según esta alternativa, la chapa de acero 3 que comprende dicha composición tiene una resistencia mecánica UTS después de la conformación por prensado con planchas calientes de aproximadamente 1000 MPa.

[0048] De acuerdo con una tercera alternativa y de acuerdo con lo anterior, la composición química de la segunda chapa 3 de la pieza de acero soldada comprende, en peso: 0,20 < C < 0,25 %, 1,1 % < Mn < 1,4 %, 0,15 % < Si < 0,35 %, 0,020 % < Al < 0,070 %, Cr < 0,3 %, 0,020 % <Ti < 0,060 %, B<0,010 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables. Según esta alternativa, la chapa de acero 3 que comprende dicha composición tiene una resistencia mecánica UTS después de la conformación por prensado con planchas calientes de aproximadamente 1500 MPa.

[0049] De acuerdo con una cuarta alternativa y de acuerdo con lo anterior, la composición química de la chapa primera 2 y segunda 3 de la pieza de acero soldada comprende, en peso: 0,24 %<C<0,38 %, 0,40 %<Mn< 3 %, 0,10 % <Si<0,70 %, 0,015 %<Al< 0,070 %, 0 %<Cr< 2% , 0,25 %<Ni< 2% , 0,015% <Ti< 0,10%, 0 %<Nb< 0,060 %, 0,0005 %<B< 0,0040 %, 0,003 %<N<0,010 %, 0,0001 %<S<0,005 %, 0,0001 %<P<0,025 %, entendiéndose que el contenido de titanio y nitrógeno satisface: Ti/N >3,42, y los contenidos de carbono, manganeso, cromo y silicio Mn Cr Mn Cr S/

2.6 C H-------1-------1— > 1,1%

Si satisfacen 5.3 13 15 la composición química que comprende opcionalmente uno o más de los siguientes elementos: 0,05 % < Mo < 0,65 %, 0,001 % < W < 0,30 %, 0,0005 % < Ca < 0,005 %, consistiendo el resto en hierro e impurezas inevitables procedentes de la producción, conteniendo la chapa un contenido de níquel Nisup en la región de la superficie de dicha chapa sobre una profundidad A, de modo que: Nisup > Ninom, Ninom denotando el contenido nominal de níquel del acero, y de modo que Nimáx denota el contenido máximo de níquel en ^. (Ni ^max + Ni ^nom x (A) > 0,6 ^{- >}0,01

2 ' ' y de modo que: ^ ■ siendo la profundidad A expresada en micrómetros, siendo los contenidos de Nimáx y Ninom expresados como porcentajes en peso. Según esta alternativa, la chapa de acero 3 que comprende dicha composición tiene una resistencia mecánica UTS después de la conformación por prensado con planchas calientes superior a 1800 MPa.

[0050] Preferentemente, la pieza de acero prensada con planchas calientes comprende un recubrimiento de aleación de aluminio, siendo dicha aleación de aluminio definida como que contiene al menos un 30 % de aluminio en peso en promedio, según lo medido con respecto a la capa de recubrimiento.

[0051] En referencia a las figuras 12a a 12e, el procedimiento de la invención para fabricar una pieza de acero soldada como se describió anteriormente comprende las etapas de

i) proporcionar chapas de acero primera 2 y segunda 3 (figura 12a),

ii) deformar el borde periférico 3a de la segunda chapa de acero 3 para crear una porción de extremo 3a1 que se extiende por una porción de unión inclinada 3a2 a una porción de soldadura 3a3 (figura 12b),

iii) colocar el borde periférico 2a de la primera chapa 2 por encima, y sobre o cerca de la cara superior 3a11 de la porción de extremo 3a1 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 para crear la ranura 5 (figura 12c), iv) soldar las chapas de acero primera 2 y segunda 3 (figura 12d) colocadas de este modo mediante el uso de un alambre de relleno 8 que se deposita en la ranura 5 previamente hecha, la porción de extremo 3a1 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 siendo entonces una chapa de soporte de soldadura, obteniendo de esta manera una pieza de acero soldada (figura 12e).

[0052] La etapa ii) puede llevarse a cabo mediante conformación, doblado en frío o mediante conformación por prensado con planchas calientes antes de la etapa de proporcionar las chapas de acero primera y segunda. Preferentemente, la etapa ii) se realiza al mismo tiempo que la etapa de conformar con planchas calientes de dicha segunda chapa 3. Gracias a esta primera configuración, la formación de la segunda chapa 3 y la formación del borde periférico 3a de esta segunda chapa 3 se pueden preparar en una sola etapa.

[0053] En referencia a la figura 12c, la etapa iii) se lleva a cabo separando el borde periférico 2a de la primera chapa 2 de la porción de extremo 3a1 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 con un espacio máximo D3 de 2 milímetros. Por encima de 2 mm, la pieza de acero soldada resultante presentaría un defecto de alineación de las fibras centrales que implica una baja resistencia mecánica.

[0054] También con referencia a la figura 12c, el borde 2a3 de la primera chapa 2 está dispuesto en la unión 9 entre la porción de extremo 3a1 y la porción de unión inclinada 3a2 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 a una distancia máxima D4 de 3 mm de esta unión 9 en el lado de dicha porción de extremo 3a1. Por encima de 3 mm, el gran volumen de la ranura 5 sería perjudicial tanto para la operación de soldadura como para las propiedades mecánicas finales.

[0055] Aún con referencia a la figura 12c, cuando se coloca el borde periférico 2a en la porción de extremo 3a1 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3, la cara superior 2a1 del borde periférico 2a de la primera chapa 2 y la cara superior 3a31 de la porción de soldadura 3a3 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 se disponen preferentemente en alineación longitudinal para estar en línea para las ventajas explicadas anteriormente.

[0056] Con respecto ahora a la etapa de soldar las chapas de acero primera 2 y segunda 3, el procedimiento de soldadura puede ser un procedimiento de soldadura por arco, un procedimiento de soldadura por láser o un procedimiento de soldadura híbrida por láser que combina láser y arco. Cuando el procedimiento de soldadura es un procedimiento de soldadura por arco, puede ser soldadura por arco metálico en atmósfera de gas (GMAW), soldadura por arco de tungsteno en atmósfera de gas (GTAW) o soldadura por arco con plasma (PAW).

[0057] La composición química del alambre de relleno puede comprender, en porcentaje en peso:

- 0,03 < C < 0,14 %, 0,9 < Mn < 2,1 % y 0,5 < Si < 1,30 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables.

[0058] El diámetro del alambre de relleno 9 se comprende preferentemente entre 0,8 y 2 mm.

[0059] Finalmente, cuando el procedimiento de soldadura es un procedimiento de soldadura por arco, la velocidad de soldadura es inferior a 1,5 m/min, y la energía lineal de soldadura está comprendida entre 1,5 y 10 kJ/cm.

[0060] Los dos ejemplos a continuación muestran los resultados de las pruebas mecánicas realizadas en la pieza de acero soldada de la invención elaborada a partir de una primera chapa 2 y una segunda chapa 3 de la misma composición química correspondiente a la tercera alternativa que comprende, en peso: 0,22 C, 1,16 % Mn, 0,26 % Si; 0,030 % Al, 0,17 % Cr, 0,035 % Ti, 0,003 % B, 0,001 % S, 0,012 % P, siendo el resto hierro e impurezas inevitables. Ejemplo 1:

[0061] La pieza de acero soldada de este ejemplo se elabora a partir de dos chapas conformadas por prensado con planchas calientes del mismo espesor de 2,5 mm. Cada chapa se ha prensado previamente con planchas calientes después de su calentamiento a 900 °C durante 8 minutos. Las chapas están recubiertas con aleación de aluminio, siendo el espesor del recubrimiento de aproximadamente 50 mm en cada cara.

Tabla 1: Resultados de ensayos de tracción obtenidos en una pieza de acero soldada de la invención que tiene un

[0062] La segunda chapa 3 está formada por una operación de conformación en caliente realizada con herramientas adaptadas.

[0063] La configuración del borde acodado de las chapas primera 2 y segunda 3 es como se muestra en las figuras 4 y 12e, por lo tanto, cae en la definición general de la pieza de acero soldada donde principalmente la porción de soldadura 3a3 del borde periférico 3a de la segunda chapa 3 está en continuidad longitudinal con el borde periférico 2a de la primera chapa 2. En los tres ejemplos 1A, 1B y 1C, la ruptura de la pieza de acero soldada se produce a aproximadamente 2 mm del borde de soldadura 4b, siempre fuera del cordón de soldadura ya que el procedimiento según la presente invención evita una concentración de deformación excesiva en la raíz del cordón de soldadura que comprende ferrita, debido al aluminio resultante de la fusión del recubrimiento.

[0064] En los tres ejemplos 1A, 1B y 1C, el esfuerzo de tracción máximo es claramente superior a 700 MPa cerca de la resistencia mecánica obtenida para la técnica de soldadura a tope (entre 880 y 910 MPa) y muy por encima de la resistencia mecánica lograda para la técnica de soldadura soldada, que es de aproximadamente 740 MPa. Ejemplo 2:

[0065] La pieza de acero soldada de este ejemplo se obtiene mediante la unión de dos chapas conformadas por prensado con planchas calientes del mismo espesor de 3,2 mm, con un recubrimiento de aluminio de aproximadamente 50 mm en la superficie.

Tabla 2: Resultados de ensayos de tracción obtenidos en una pieza de acero soldada de la invención que tiene un

[0066] La configuración y formación de las chapas primera 2 y segunda 3, así como las operaciones de las condiciones de soldadura son idénticas a las presentadas en el ejemplo 1.

[0067] En los dos ejemplos 2A, 2B, la ruptura ocurre fuera del cordón de soldadura y más precisamente en referencia a la figura 12e en el lado de la segunda chapa 3 a nivel del borde de soldadura 4b. Esta ruptura se produce sistemáticamente fuera del cordón de soldadura al contrario de lo que ocurre en los casos de soldadura solapada mencionados anteriormente.

[0068] En los dos ejemplos 2A,2B, el esfuerzo de tracción máximo es mayor que la diana de 700 MPa y muy por encima de la resistencia mecánica obtenida para la técnica de soldadura solapada para los mismos espesores de chapa (aproximadamente 550 MPa). Si la resistencia mecánica sigue siendo inferior a la obtenida para la técnica de soldadura a tope, esto se debe a un ligero defecto de alineación de los bordes de soldadura opuestos 4a-4b, lo que provoca una disminución del esfuerzo de tracción máximo. No obstante, la fractura sistemática fuera del cordón de soldadura y la presencia de un soporte natural para hacer la soldadura (segunda chapa 3) implican propiedades ventajosas de la pieza de acero soldada.

[0069] Por tanto, la presente invención permite utilizar la pieza soldada para la fabricación de brazos de suspensión o piezas para chasis para la industria del automóvil.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de fabricación de una pieza de acero soldada, que comprende las etapas de:

i) proporcionar una primera (2) y una segunda (3) chapas de acero, siendo al menos una de las chapas de acero primera (2) y segunda (3) hecha de un sustrato de acero y comprendiendo un recubrimiento de aleación de aluminio, siendo caracterizado porque al menos una de las chapas de acero primera (2) y segunda (3) está conformada por prensado con planchas calientes, y por lo siguiente:

ii) deformar el borde periférico (3a) de la segunda chapa de acero (3) para crear una porción de extremo (3a1) que se extiende por una porción de unión inclinada (3a2) a una porción de soldadura (3a3),

iii) colocar un borde periférico (2a) de la primera chapa (2) por encima, y sobre o cerca de una cara superior (3a11) de la porción de extremo (3a1) del borde periférico (3a) de la segunda chapa (3) para crear una ranura (5) delimitada lateralmente por al menos una parte de una superficie superior (3a21) de la porción de unión inclinada (3a2) del borde periférico (3a) de la segunda chapa (3) y un borde (2a3) del borde periférico (2a) de la primera chapa (2), extendiéndose la porción de unión inclinada (3a2) por una porción de soldadura (3a3) en continuidad longitudinal con el borde periférico (2a) de la primera chapa (2),

- donde la continuidad longitudinal se define mediante una alineación longitudinal de al menos parte de una zona de espesor medio (6) de la porción de soldadura (3a3) con al menos parte de una zona de espesor medio (7) del borde periférico (2a) de la primera chapa (2), y

- donde la alineación longitudinal de las zonas de espesor medio (6,7) se define por la posición en el borde (2a3) del borde periférico (2a) de la primera chapa (2) de un punto de proyección (P) de al menos una línea recta que es paralela a la zona de superficie de espesor medio (6) de la segunda chapa (3) y que se ubica en la zona de espesor medio (6) correspondiente, estando dicha posición ubicada en la zona de espesor medio (7) de la primera chapa (2),

- donde cada dicha zona de espesor medio (6,7) está definida en sección transversal por una zona (H21,H31) centrada en el espesor medio (6a,7a) de la chapa (2,3) correspondiente, que tiene un espesor igual al 40 % del espesor de las chapas (2) o (3) respectivas.

iv) soldar las chapas de acero primera (2) y segunda (3) colocadas de este modo mediante el uso de un alambre de relleno (8) que se deposita en la ranura (5) hecha anteriormente, donde dicho alambre de soldadura (8), después de la fusión y enfriamiento, constituye un cordón de soldadura (4) que conecta la primera chapa (2) a la segunda chapa (3) y que forma parte de dicha pieza de acero soldada, siendo la porción de extremo (3a1) del borde periférico (3a) de la segunda chapa (3) una chapa de soporte de soldadura,

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, donde la etapa de deformar el borde periférico (3a) de la segunda chapa (3) se lleva a cabo mediante conformación o doblado en frío.

3. Un procedimiento según la reivindicación 2, donde la etapa de deformar el borde periférico (3a) de la segunda chapa (3) se lleva a cabo mediante conformación por prensado con planchas calientes antes de la etapa de proporcionar las chapas de acero primera y segunda.

4. Un procedimiento según la reivindicación 3, donde la etapa de conformar por prensado con planchas calientes del borde periférico (3a) de la segunda chapa (3) se lleva a cabo al mismo tiempo que la etapa de conformar por prensado con planchas calientes de dicha segunda chapa (3).

5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la composición química de al menos una de las chapas primera (2) y segunda (3) comprende, en peso: 0,20 < C < 0,25 %, 1,1 % < Mn < 1,4 %, 0,15 % < Si < 0,35 %, 0,020 % < Al < 0,070 %, Cr < 0,3 %, 0,020 % < Ti < 0,060 %, B<0,010 %, B<0,010 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la composición química de al menos una de las chapas primera y segunda chapa () comprende, en peso: 0,24 %<C<0,38 %, 0,40 %<Mn< 3 %, 0,10 % <Si<0,70 %, 0,015 %<Al< 0,070 %, 0 %<Cr< 2 %, 0,25 %<Ni< 2 %, 0,015 % <Ti< 0,10 %, 0 %<Nb< 0,060 %, 0,0005 %<B< 0,0040 %, 0,003 %<N<0,010 %, 0,0001 %<S<0,005 %, 0,0001 %<P<0,025 %, entendiéndose que el ^{Si' 1 1 W} 2.6 C - ^M -- ⁿ -+ — ^Cr + — >1,1%

contenido de titanio y nitrógeno satisface: 55.33 1133 1155 >3,42, y que los contenidos de carbono, manganeso, cromo y silicio satisfacen, comprendiendo opcionalmente la composición química uno o más de los siguientes elementos: 0,05 % < Mo < 0,65 %, 0,001 % < W < 0,30 %, 0,0005 % < Ca < 0,005 %, consistiendo el resto en hierro e impurezas inevitables procedentes de la producción, conteniendo la chapa un contenido de níquel Nisup en la región de la superficie de dicha chapa sobre una profundidad A, de modo que: Nisup > Ninom, Ninom denotando el contenido nominal de níquel del acero, y de modo que Nimáx denota el contenido máximo de níquel en

y de modo que: siendo la profundidad A expresada en micrómetros, siendo los contenidos de Nimáx y Ninom expresados como porcentajes en peso.

7. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 , donde el procedimiento de soldadura es un procedimiento de soldadura por arco, un procedimiento de soldadura por láser o un procedimiento de soldadura híbrida por láser utilizando un gas de protección.

8. Un procedimiento según la reivindicación 7, donde el procedimiento de soldadura por arco es la soldadura por arco metálico en atmósfera de gas, la soldadura por arco de tungsteno en atmósfera de gas o la soldadura por arco con plasma.

9. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 y 8, donde la composición química del alambre de relleno comprende, en peso, 0,03 < C < 0,14 %, 0,9 < Mn < 2,1 % y 0,5 < Si < 1,30 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables.

10. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde el diámetro del alambre de relleno (8) está comprendido entre 0,8 y 2 mm.

11. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde el procedimiento de soldadura se realiza con una velocidad de soldadura inferior a 1,5 m/min, y la energía lineal de soldadura está comprendida entre 1,5 y 10 kJ/cm.