ES2910164T3 - Procedimiento e instalación de producción de una pieza de metal en bruto soldada y, por lo tanto, obtener una pieza de metal en bruto soldada y una pieza de metal soldada conformada a presión - Google Patents

Abstract

Procedimiento para producir una pieza de metal en bruto soldada (16), que comprende las etapas de: - cortar al menos una primera lámina de metal inicial (1) de una primera tira de metal (2) y una segunda lámina de metal inicial (3) de una segunda tira de metal (4); - unir al menos la primera y la segunda lámina de metal inicial (1,3) mediante soldadura para obtener una pieza de metal en bruto soldada inicial (9) que tiene un contorno inicial (C0), donde la pieza de metal en bruto soldada inicial (9) comprende una junta de soldadura (10) que une la primera y la segunda lámina de metal inicial (1,3); caracterizado porque el procedimiento comprende además una etapa de cortar dicha pieza de metal en bruto soldada inicial (9) mediante un procedimiento que implica la fusión de metales para obtener al menos una pieza de metal en bruto soldada final (16) que tiene un contorno final (C1, C2,...), la pieza de metal en bruto soldada final (16) comprende una primera porción de pieza en bruto de metal (17) y una segunda porción de pieza en bruto de metal (18) unidas por una porción de junta de soldadura (19) que consiste en una porción de la junta de soldadura (10) obtenida durante la etapa de unión.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento e instalación de producción de una pieza de metal en bruto soldada y, por lo tanto, obtener una pieza de metal en bruto soldada y una pieza de metal soldada conformada a presión

[0001] La presente invención se refiere a un procedimiento de producción de una pieza de metal en bruto soldada, a un procedimiento de producción de una pieza de metal soldada conformada a presión, a la pieza de metal en bruto soldada así obtenida y a la pieza de metal soldada conformada a presión, así como a una instalación de producción de una pieza de metal en bruto soldada.

[0002] En los últimos años, con el fin de proporcionar una buena relación entre el peso del vehículo y la resistencia mecánica, los elementos estructurales para los vehículos de motor se han producido cada vez más a partir de las llamadas piezas en bruto a medida.

[0003] Las piezas en bruto a medida generalmente se obtienen uniendo láminas de metal que tienen diferentes propiedades y, por ejemplo, diferentes espesores, resistencias o ductilidades, en una única pieza en bruto soldada antes de las operaciones de conformado posteriores a una forma deseada. Por lo tanto, es posible obtener propiedades óptimas del material precisamente donde se necesita dentro de la pieza conformada para cada aplicación considerada. Por ejemplo, el material laminar más grueso y/o más fuerte se usa típicamente en ubicaciones que previamente requerían piezas de refuerzo.

[0004] Generalmente, para producir una pieza tridimensional usando dichas piezas en bruto soldadas, se cortan al menos dos láminas de metal que tienen propiedades diferentes de una tira de metal respectiva y estas dos láminas a continuación se unen a través de soldadura, por ejemplo, usando soldadura láser, para formar una pieza en bruto a medida. A continuación, se aplica un procedimiento de conformado a la pieza en bruto soldada obtenida de este modo para producir una pieza tridimensional. Dependiendo de las propiedades mecánicas deseadas de la pieza, este procedimiento de conformado puede ser un procedimiento de conformado en frío o un procedimiento de conformado en caliente llevado a cabo en una prensa de conformado adaptada. Después del conformado, los bordes de la pieza se recortan para obtener una pieza final que tiene las dimensiones deseadas.

[0005] Este procedimiento no es totalmente satisfactorio. De hecho, para poder producir, por ejemplo, a través de conformado a presión, una pieza que tiene las propiedades deseadas en el lugar correcto, se requieren tolerancias altas para las dimensiones de las piezas en bruto soldadas. Tales tolerancias altas son perjudiciales ya que resultan en una gran cantidad de chatarra y, por lo tanto, de material desperdiciado. Además, debido a las tolerancias dimensionales relativamente altas en las piezas en bruto soldadas, generalmente es necesario realizar una operación de recorte en la pieza tridimensional final para eliminar una cantidad relativamente alta de material en exceso que resulta de las tolerancias dimensionales en la pieza en bruto soldada. Tal operación de corte es complicada y costosa de llevar a cabo debido a la forma tridimensional de la pieza.

[0006] El documento US 2009/056403 A1 describe un procedimiento de estampado en caliente de piezas de metal.

[0007] El documento US 2017/266761 A1 (base para el preámbulo de las reivindicaciones 1, 22, 29 y 34) describe un procedimiento para preparar láminas de acero para producir una pieza en bruto de acero soldada.

[0008] El documento US 2004/107757 A1 describe un procedimiento para fabricar componentes estructurales.

[0009] El documento US 2017/341187 A1 describe una pieza de acero soldada previamente formada en caliente con una resistencia mecánica muy alta y un procedimiento de producción de la misma.

[0010] Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento que permita producir una pieza de acero soldada conformada a presión de una manera más rentable.

[0011] Con este fin, la presente invención se refiere a un procedimiento para producir una pieza de metal en bruto soldada según la reivindicación 1.

[0012] El procedimiento puede comprender además una o más de las características de las reivindicaciones 2 a 17, tomadas individualmente o de acuerdo con cualquier combinación técnicamente posible.

[0013] La presente invención también se refiere a un procedimiento de producción de una pieza de metal soldada conformada a presión según la reivindicación 18.

[0014] El procedimiento puede comprender además una o más de las características de las reivindicaciones 19 a 21, tomadas individualmente o en cualquier combinación técnicamente posible.

[0015] La presente invención se refiere además a una pieza de metal en bruto soldada según la reivindicación 22.

[0016] La pieza de metal en bruto soldada puede comprender además una o más de las características de las reivindicaciones 23 a 28, tomadas individualmente o en cualquier combinación técnicamente posible.

[0017] La presente invención se refiere además a una pieza de metal soldada conformada a presión según la reivindicación 29.

[0018] La pieza de metal soldada conformada a presión puede comprender además una o más de las características de las reivindicaciones 30 a 32, tomadas individualmente o en cualquier combinación técnicamente posible.

[0019] La invención se refiere también a una instalación de producción de una pieza de metal en bruto soldada según la reivindicación 33.

[0020] La presente invención se refiere además a una instalación de producción de una pieza de metal soldada conformada a presión según la reivindicación 34.

[0021] La invención se comprenderá mejor tras la lectura de la siguiente memoria descriptiva dada únicamente a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos anexos, en los que:

- La figura 1 es una vista esquemática de un procedimiento para producir una pieza de metal en bruto soldada según la invención;

- La figura 2 es una vista lateral esquemática de una tira de metal utilizada en una primera realización de la invención; - La figura 3 es una vista esquemática en perspectiva de una pieza de metal en bruto soldada según una realización de la invención;

- La figura 4 es una vista esquemática en perspectiva de una porción de la pieza metálica soldada de la figura 3; - La figura 5 es una vista esquemática de una etapa opcional adicional del procedimiento para producir una pieza de metal en bruto soldada;

- La figura 6 es una vista esquemática de una lámina de metal inicial que comprende una zona de eliminación; y - La figura 7 es una vista esquemática de una instalación para llevar a cabo un procedimiento de producción de una pieza de metal soldada conformada a presión según la invención.

[0022] La Figura 1 ilustra esquemáticamente las diferentes etapas de un procedimiento para producir una pieza de metal en bruto soldada según una realización de la invención.

[0023] Este procedimiento comprende una etapa de cortar al menos una primera lámina de metal inicial 1 de una primera tira de metal 2 y una segunda lámina de metal inicial 3 de una segunda tira de metal 4 (véase la figura 1, A y B).

[0024] La primera y segunda tiras de metal 2, 4 pueden proporcionarse inicialmente en un estado sin enrollar o en un estado sin enrollar.

[0025] Como se muestra en la figura 2, en la primera realización, la primera y la segunda tira de metal 2, 4 comprenden cada una un sustrato de acero 5 que lleva un prerrecubrimiento 6 en al menos una de sus caras, y preferentemente en sus dos caras.

[0026] El acero del sustrato 5 es más particularmente un acero que tiene una microestructura ferrito-perlítica.

[0027] Preferentemente, el sustrato 5 está fabricado de un acero destinado al tratamiento térmico, más particularmente un acero endurecido por presión y, por ejemplo, un acero de manganeso-boro, tal como un acero de tipo 22MnB5.

[0028] En esta realización, el prerrecubrimiento 6 comprende al menos una capa de aleación intermetálica 7 en contacto con el sustrato 5 y una capa de aleación metálica 8 que se extiende por encima de la capa de aleación intermetálica 7. La capa de aleación metálica 8 es más particularmente una capa de aluminio, una capa de aleación de aluminio o una capa de aleación a base de aluminio. En este contexto, una aleación de aluminio se refiere a una aleación que comprende más del 50 % en peso de aluminio. Una aleación a base de aluminio es una aleación en la que el aluminio es el elemento principal, en peso.

[0029] Por ejemplo, la capa de aleación metálica 8 es una capa de aleación de aluminio que comprende además silicio. Más particularmente, la capa de aleación metálica 8 comprende, en peso:

-8% < Si < 11%,

- 2% < Fe < 4%,

el resto siendo aluminio y posibles impurezas.

[0030] El prerrecubrimiento 6 puede en particular obtenerse por recubrimiento por inmersión en caliente, es decir, por inmersión del sustrato 5 en un baño de metal fundido.

[0031] La estructura particular del prerrecubrimiento 6 que comprende la capa de aleación intermetálica 7 y la capa de aleación metálica 8 obtenida mediante recubrimiento por inmersión en caliente se describe en particular en la patente EP 2007545.

[0032] La primera y la segunda tiras de metal 2, 4 preferentemente tienen propiedades diferentes. En particular, la primera y la segunda tira de metal 2, 4 pueden tener diferentes composiciones, espesores, anchos, propiedades mecánicas y/o recubrimientos. Diferentes propiedades mecánicas pueden incluir, por ejemplo, diferentes resistencias a la tracción, resistencias a la fluencia y/o ductilidades.

[0033] La primera y/o la segunda tira de metal 2, 4, por ejemplo, tienen un espesor comprendido entre 0,8 mm y 10 mm, y más particularmente comprendido entre 0,8 mm y 5 mm, incluso más particularmente entre 0,8 mm y 2,5 mm.

[0034] La primera y segunda láminas de metal iniciales 1, 3 se cortan de la primera y segunda tiras de metal 2, 4 en un estado sin enrollar.

[0035] Preferentemente, la primera y la segunda lámina de metal inicial 1, 3 tienen cada una un contorno que comprende solo bordes rectilíneos.

[0036] Los contornos de la primera y segunda láminas de metal iniciales 1, 3 preferentemente tienen una forma cuadrilátera, y se eligen ventajosamente de entre un contorno rectangular, un contorno en forma de paralelogramo y un contorno trapezoidal.

[0037] La etapa de cortar la primera y la segunda lámina de metal inicial 1, 3 respectivamente de la primera y la segunda tira de metal 2, 4 se lleva a cabo a través de corte mecánico o a través de un procedimiento que implica la fusión de metales, tal como corte por láser, corte por llama o corte por plasma.

[0038] En el caso del corte por láser, la etapa de corte se puede llevar a cabo utilizando un láser de CO² o un láser de estado sólido, tal como un láser Nd:YAG (granate de aluminio itrio dopado con neodimio), un láser de diodo, un láser de fibra o un láser de disco o cualquier otro tipo de láser adecuado para el corte por láser.

[0039] En caso de que se utilice un láser de CO², la energía del láser estará comprendida, por ejemplo, entre 2 kW y 7 kW.

[0040] En caso de que se utilice un láser de estado sólido, la energía del láser estará comprendida, por ejemplo, entre 1 kW y 8 kW.

[0041] El láser es ventajosamente un láser de onda continua.

[0042] El corte con láser se lleva a cabo además ventajosamente utilizando un gas inerte como gas auxiliar para el corte con láser, y en particular nitrógeno, argón o helio o mezclas de los mismos. De acuerdo con una alternativa, se utiliza un gas activo como gas auxiliar y, por ejemplo, oxígeno.

[0043] En caso de que se utilice corte mecánico, la operación de corte se lleva a cabo, por ejemplo, utilizando una herramienta de cizallamiento o un troquel de corte.

[0044] Se prefiere el corte mecánico, ya que resulta en menores costos de corte que el corte con láser. De hecho, teniendo en cuenta las formas muy simples de la primera y segunda láminas de metal iniciales 1, 3, no es necesario utilizar un troquel especialmente fabricado para realizar la operación de corte. En particular, se puede usar una herramienta de cizallamiento convencional. En el caso en que se utilice un troquel para realizar el corte, dado que las formas de las láminas de metal iniciales 1, 3 son inespecíficas, el mismo troquel puede reutilizarse para producir diferentes piezas de metal en bruto soldadas finales.

[0045] De acuerdo con una realización, una dimensión de la primera y/o de la segunda lámina de metal inicial 1, 3 es idéntica al ancho de, respectivamente, la primera o la segunda tira de metal 2, 4. En este caso, dos de los bordes de la primera y/o la segunda lámina de metal inicial 1, 3 coinciden con los bordes de la respectiva tira de metal 2, 4. De acuerdo con una alternativa, todos los bordes de la primera y/o la segunda tira de metal 2, 4 se obtienen cortando de la primera, respectivamente segunda, tira de metal 2, 4.

[0046] Por ejemplo, un borde, y por ejemplo, el borde más largo, de la primera y/o segunda lámina de metal inicial 1, 3 tiene una longitud mayor o igual a 300 mm, preferentemente mayor o igual a 500 mm, incluso más preferentemente mayor o igual a 600 mm, e incluso más preferentemente mayor o igual a 1000 mm.

[0047] De acuerdo con un ejemplo, la primera y segunda láminas de metal 1, 2 tienen diferentes áreas superficiales.

[0048] Como se muestra en la figura 1C, la primera y la segunda lámina de metal inicial 1, 3 se unen a continuación mediante soldadura para obtener una pieza de metal en bruto soldada inicial 9 que tiene un contorno inicial C⁰.

[0049] La soldadura puede llevarse a cabo mediante soldadura por láser, soldadura por haz de electrones, soldadura por arco, soldadura por fricción-agitación o soldadura por resistencia.

[0050] La etapa de unión según la presente invención, una etapa de unión mediante soldadura a tope. Las láminas de metal iniciales 1, 3 pueden, por ejemplo, soldarse a lo largo de sus bordes más largos o a lo largo de sus bordes más cortos dependiendo de las necesidades.

[0051] De acuerdo con un ejemplo, la soldadura es una soldadura autógena, es decir, una soldadura llevada a cabo sin la adición de un material de relleno. De acuerdo con una alternativa, la soldadura, y por ejemplo, la soldadura láser, se lleva a cabo usando un material de relleno, y por ejemplo, un alambre de relleno.

[0052] Como se puede observar en la Figura 1C, la pieza de metal en bruto soldada inicial 9 obtenida de esta manera comprende la primera y la segunda láminas de metal iniciales 1, 3 y una junta de soldadura 10 que une la primera y la segunda láminas de metal iniciales 1, 3.

[0053] La pieza de metal en bruto soldada inicial 16 es sustancialmente plana.

[0054] La junta de soldadura 10 es preferentemente sustancialmente rectilínea.

[0055] De acuerdo con un ejemplo, la junta de soldadura 10 tiene una longitud mayor o igual a 300 mm, preferentemente mayor o igual a 500 mm, incluso más preferentemente mayor o igual a 600 mm, e incluso más preferentemente mayor o igual a 1000 mm.

[0056] El procedimiento comprende además una etapa de cortar dicha pieza de metal en bruto soldada inicial 9 usando un procedimiento que implica la fusión de metales para obtener al menos una pieza de metal en bruto soldada final 16 (véase la figura 1D).

[0057] El procedimiento de corte que implica la fusión de metales es, por ejemplo, corte con láser, corte con plasma o corte con llama. Se lleva a cabo utilizando una herramienta de corte adaptada, por ejemplo, un rayo láser, una antorcha de plasma o una fuente de calor adaptada para el corte por llama asociada con una fuente de gas oxidante.

[0058] En el ejemplo que se muestra en la Figura 1, la etapa de cortar dicha pieza de metal en bruto soldada inicial 9 para obtener la pieza de metal en bruto soldada final 16 es una etapa de corte por láser, utilizando un rayo láser 15.

[0059] Los tipos de láser y gases auxiliares que se pueden usar para esta etapa son los mismos que se mencionaron anteriormente para la etapa de corte inicial con el fin de obtener las láminas de metal iniciales 1,3.

[0060] Para un rayo láser dado, la velocidad de corte por láser puede elegirse en particular dependiendo de los espesores de la primera y segunda láminas de metal iniciales 1, 3.

[0061] De acuerdo con una realización, se utiliza una velocidad de corte constante sobre todo el contorno C¹, C² ,... de la pieza de metal en bruto soldada final 16. De acuerdo con una alternativa, la velocidad de corte varía entre la primera y la segunda lámina de metal inicial 1, 3, en particular si estas láminas 1, 3 tienen diferentes espesores.

[0062] Preferentemente, la etapa de corte comprende una etapa de posicionar la herramienta de corte, y por ejemplo, el rayo láser 15, con respecto a la pieza de metal en bruto soldada inicial 9.

[0063] Este posicionamiento se lleva a cabo preferentemente utilizando la junta de soldadura 10 como referencia. De hecho, en este caso, el posicionamiento es independiente de las tolerancias dimensionales posibles de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9. Para este propósito, la posición de la junta de soldadura 10 puede detectarse a través de cualquier medio óptico adaptado o, alternativamente, mecánicamente, mediante la detección de la transición entre las dos láminas de metal iniciales 1, 3, por ejemplo, en un borde de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9.

[0064] De acuerdo con una alternativa, el posicionamiento se lleva a cabo utilizando un borde de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9 como referencia. Este procedimiento de posicionamiento puede usarse, por ejemplo, en casos en los que solo hay pequeñas tolerancias en las dimensiones de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9.

[0065] Como se puede observar en la Figura 1 D y E, cada pieza de metal en bruto soldada final 16 comprende una primera porción de pieza en bruto de metal 17 y una segunda porción de pieza en bruto de metal 18 unidas por una junta de soldadura 19.

[0066] Como se muestra en las Figuras 3 y 4, cada pieza de metal en bruto soldada final 16 comprende además dos caras principales 23, 24 y una superficie de borde periférico 22 que se extiende a lo largo de todo el contorno C¹, C² ,... de la pieza de metal en bruto soldada final 16, de una cara 23 de la pieza de metal en bruto soldada final 16 a la otra 24. La superficie de borde periférico 22 es una superficie de corte que resulta de la operación de corte, y en particular una superficie de corte por láser en caso de que se utilice el corte por láser.

[0067] Las caras principales 23, 24 se extienden sustancialmente paralelas entre sí.

[0068] La superficie de borde periférico 22, por ejemplo, se extiende en un ángulo comprendido entre 65° y 90° con respecto a al menos una de las caras principales 23, 24, y ventajosamente en un ángulo de alrededor de 90° con respecto a las caras principales 23, 24.

[0069] Más particularmente, la primera porción de pieza en bruto de metal 17 es una porción de la primera lámina de metal inicial 1 y la segunda porción de pieza en bruto de metal 18 es una porción de la segunda lámina de metal inicial 3. Por lo tanto, la primera y segunda porciones de pieza en bruto de metal 17, 18 tienen las composiciones, propiedades mecánicas y espesores de las respectivas láminas de metal iniciales 1, 3. En particular, cada una de la primera y segunda porciones de pieza en bruto de metal 17, 18 comprende un sustrato que tiene la composición de la respectiva lámina de metal inicial 1, 3 y, posiblemente, un prerrecubrimiento que tiene la composición y estructura del prerrecubrimiento 6 de la respectiva lámina de metal inicial 1, 3.

[0070] La junta de soldadura 19 consiste en una porción de la junta de soldadura 10 obtenida durante la etapa de unión.

[0071] La junta de soldadura 19 preferentemente tiene una longitud menor o igual que 250 mm, y más particularmente menor o igual que 150 mm, e incluso más particularmente menor o igual que 100 mm.

[0072] En el ejemplo que se muestra en la figura 1, la junta de soldadura 19 se extiende desde un borde 20 de la pieza de metal en bruto soldada final 16 hasta un borde opuesto 21 de esta.

[0073] Ventajosamente, para una pieza de metal en bruto soldada final 16 dada, la relación entre la longitud de la junta de soldadura 19 y la dimensión más grande de la pieza de metal en bruto soldada final 16 tomada perpendicularmente a la dirección de la junta de soldadura 19 es menor o igual que 1, y más particularmente menor o igual que 0,7. Dicha geometría es ventajosa desde el punto de vista de la productividad, ya que da como resultado una mayor cantidad de piezas de metal en bruto soldadas finales 16 que pueden cortarse de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9.

[0074] Cada pieza de metal en bruto soldada final 16 es sustancialmente plana.

[0075] Cada pieza de metal en bruto soldada final 16 tiene un contorno final C¹, C² , etc. que delimita un área respectiva A¹, A², etc.

[0076] Preferentemente, el contorno final C¹, C²... tiene una forma que no es homotética de la forma del contorno inicial C⁰. Preferentemente no es rectangular, trapezoidal o en forma de paralelogramo, y por ejemplo, no tiene la forma de un cuadrilátero.

[0077] Preferentemente, el contorno C¹, C²... de cada una de las piezas en bruto de metal soldadas finales 16 comprende una porción no lineal, y por ejemplo, una porción curvilínea.

[0078] El número de piezas de metal en bruto soldadas finales 16 cortadas de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9 depende de la geometría de las piezas de metal en bruto soldadas finales 16, así como de las dimensiones de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9. Ventajosamente, durante la etapa de corte, al menos dos piezas de metal en bruto soldadas finales 16 se cortan de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9 y, por ejemplo, entre tres y diez piezas de metal en bruto soldadas finales 16. Preferentemente, se lleva a cabo anidado para maximizar la cantidad de piezas de metal en bruto soldadas finales 16 que se pueden cortar de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9 durante la etapa de corte.

[0079] En el ejemplo que se muestra en la Figura 1, la suma de las áreas Ai, A² delimitadas por los contornos finales Ci, C² ,... de todas las piezas de metal en bruto soldadas finales 16 cortadas de una pieza de metal en bruto soldada inicial considerada 9 es estrictamente menor que el área delimitada por el contorno inicial Co de la respectiva pieza de metal en bruto soldada inicial 9. En otras palabras, la operación de corte produce una cantidad distinta de cero de material de desecho.

[0080] Preferentemente, los contornos Ci, C²,... de todas las piezas de metal en bruto soldadas finales 16 obtenidas a partir de una pieza de metal en bruto soldada inicial 9 dada tienen sustancialmente la misma forma.

[0081] De acuerdo con una alternativa, al menos dos piezas de metal en bruto soldadas finales 16 tienen contornos de forma diferente C¹, C² , etc. Dicha alternativa ofrece la ventaja de que permite producir diferentes tipos de piezas en bruto soldadas finales 16 que tienen el mismo espesor y combinación de composición en un lote. Se pueden gestionar diferentes volúmenes por tipo de pieza en bruto soldada final 16 mediante la adaptación de la frecuencia de ocurrencia de cada tipo de pieza en bruto soldada final 16 sobre la pieza en bruto soldada inicial 9.

[0082] La pieza de metal en bruto soldada final 16 tiene características específicas que resultan del uso de un procedimiento de corte que implica la fusión de metales para obtener la pieza de metal en bruto soldada final 16.

[0083] En particular, el uso de dicho procedimiento de corte da como resultado una fusión del material en el borde de corte, que a continuación se solidifica formando estrías de solidificación, también llamadas ondas de solidificación. La separación e inclinación de estas estrías de solidificación depende, en particular, de la velocidad de corte, del espesor de la pieza de metal en bruto soldada final 16 y, en caso de que se utilice un gas auxiliar, de la naturaleza y la presión del gas auxiliar utilizado para el corte. Por lo tanto, como se muestra en las Figuras 3 y 4, la superficie de borde periférico 22 de la pieza de metal en bruto soldada final 16 comprende una pluralidad de estrías u ondas de solidificación 28.

[0084] El ejemplo que se muestra en las figuras 3 y 4 se refiere más específicamente a una superficie de borde periférico 22 obtenida mediante corte por láser. Sin embargo, las estrías análogas 28 se obtienen con cualquier otro tipo de procedimiento de corte que implique la fusión de metales.

[0085] Debido al hecho de que todo el contorno C¹, C²,... se ha cortado de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9, las estrías de solidificación 28 se extienden sobre la superficie de borde periférico 22 sobre todo el contorno C¹, C²,... de la pieza de metal en bruto soldada 16, incluso sobre la superficie de la junta de soldadura 19.

[0086] Como se puede observar más particularmente en la Figura 4, las estrías de solidificación 28 se extienden desde una cara principal 23 de la pieza de metal en bruto soldada final 16 sobre al menos una fracción de la altura h de la superficie del borde periférico 22.

[0087] La altura h de la superficie de borde periférico 22 se muestra en las Figuras 3 y 4, y corresponde a la distancia entre las dos caras principales 23, 24, tomadas a lo largo de la superficie de borde periférico 22. En el caso donde la superficie de borde periférico 22 es perpendicular a las caras principales 23, 24, corresponde al espesor de la pieza de metal en bruto soldada final 16.

[0088] La cara principal 23 desde la cual se extienden las estrías de solidificación 28 corresponde a la cara ubicada en el mismo lado de la pieza de metal en bruto soldada final 16 como la herramienta de corte que realiza el corte, por ejemplo, el rayo láser 15 en el ejemplo que se muestra en las figuras.

[0089] En el ejemplo que se muestra en la Figura 4, las estrías de solidificación 28 solo se extienden sobre una fracción de la altura h de la superficie del borde periférico 22. En este ejemplo, la superficie de borde periférico 22 comprende una zona 29 que no comprende ninguna estría de solidificación. La zona libre de estrías 29 se extiende sobre una fracción de la altura h de la superficie de borde periférico 22 desde una cara principal 24 de la pieza de metal en bruto soldada final 16, y más particularmente desde la cara principal 24 ubicada en el lado de la pieza de metal en bruto soldada final 16 opuesta al lado donde se encuentra la herramienta de corte que realiza el corte.

[0090] De acuerdo con una alternativa, las estrías de solidificación 28 pueden extenderse sobre toda la altura h, desde una cara principal 23 de la pieza en bruto soldada final 16 hasta la otra 24.

[0091] Generalmente, las estrías 28 se acentúan menos con el aumento de la distancia desde la cara principal 23, es decir, desde la zona de impacto de la herramienta de corte, en particular del rayo láser 15 en el caso de corte con láser.

[0092] Como se puede observar en la Figura 4, las estrías de solidificación 28 más particularmente mayoritariamente tienden a extenderse sustancialmente perpendiculares a la cara principal 23 de la pieza en bruto soldada final 16 en una primera zona 25 de la superficie de borde periférico 22, que se extiende desde la cara principal 23, mientras que tienden a formar un ángulo con respecto a la perpendicular a la cara principal 23 en una segunda zona 26, adyacente a la primera zona 25. En la Figura 4, la flecha marcada D muestra la dirección del movimiento relativo de la herramienta de corte, en particular el rayo láser 15, con respecto a la pieza en bruto soldada final 16 durante el corte en un caso en el que la herramienta de corte se desplaza durante la etapa de corte, mientras que la pieza de metal en bruto soldada inicial 9 permanece fija en su posición.

[0093] Como se muestra en las Figuras 3 y 4, el corte que implica la fusión de metales, y en particular el corte por láser, crea adicionalmente una Zona Afectada por el Calor (ZAC) 30 en la periferia de la pieza de metal en bruto soldada final 16.

[0094] La ZAC se extiende sobre todo el contorno C1, C2,... de la pieza de metal en bruto soldada final 16. Más particularmente, la ZAC se extiende sobre un ancho W desde el borde de la pieza de metal en bruto soldada 16 sobre todo el espesor de la pieza de metal en bruto soldada final 16. En el caso del corte con láser, la ZAC se extiende más particularmente sobre un ancho W mayor o igual a 0,1 mm, y preferentemente menor o igual a 3 mm, desde el borde de la pieza de metal en bruto soldada 16.

[0095] La ZAC es el resultado del calentamiento de la superficie del borde periférico 22 durante el corte que implica la fusión de metales.

[0096] La ZAC se puede observar a través de medios convencionales para detectar la presencia de una zona afectada por el calor, por ejemplo, a través de mediciones de micro o nanodureza o a través de observaciones metalográficas después del grabado adaptado.

[0097] La estructura de la ZAC es diferente de la del resto de la pieza de metal en bruto soldada final 16, y en particular de la estructura de la primera y segunda porciones de la pieza en bruto de metal 17, 18. Esta estructura modificada en la ZAC es el resultado del calentamiento del borde de corte durante el procedimiento de corte.

[0098] En particular, en la ZAC, la microestructura del sustrato es diferente de la microestructura del sustrato 5 en el resto de la primera o segunda porción de pieza en bruto de metal 17, 18. En particular, el tamaño de grano austenítico es estrictamente mayor en la ZAC que en el resto de la primera o segunda porción de pieza en bruto de metal 17, 18.

[0099] Además, debido al calentamiento del prerrecubrimiento 6 en el borde cortado durante el corte, la ZAC comprende un recubrimiento que tiene una estructura que es diferente de la estructura del prerrecubrimiento 6 en el resto de la primera y segunda porciones de pieza en bruto de metal 17, 18. En particular, el recubrimiento en la ZAC ya no comprende una capa de aleación intermetálica 7 y una capa de aleación metálica 8, como es el caso del prerrecubrimiento 6.

[0100] Según una realización particular, el corte de la pieza de metal en bruto soldada inicial (9) para obtener la o las piezas de metal en bruto soldadas finales (16) se realiza usando corte por láser y, durante la etapa de corte, el corte por láser se lleva a cabo de tal manera que las siguientes dos características están presentes en la superficie del borde periférico (22) de la pieza de metal en bruto soldada final (16):

(a) la fracción superficial total STotal de aluminio en una región de sustrato de la superficie del borde periférico 22 que resulta directamente de la operación de corte con láser es mayor o igual que 9 %; y

(b) la fracción superficial Sinferior de aluminio en la mitad inferior de la región de sustrato de la superficie de borde periférico 22 que resulta directamente de la operación de corte con láser es mayor o igual a 0,5 %.

[0101] En este contexto, «que resulta directamente», en particular, significa que la fracción o relación de aluminio se mide inmediatamente después de que el rayo láser del dispositivo de corte con láser haya cortado la pieza de metal en bruto soldada final 16 de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9, y en particular antes de que se lleve a cabo cualquier otra etapa en la superficie del borde periférico 22, por ejemplo, antes de una posible etapa de acabado de la superficie del borde periférico 22, tal como cepillado, mecanizado, molienda, chorro de arena o separación.

[0102] En este contexto, la región de sustrato de la superficie de borde periférico 22 corresponde a la superficie del sustrato 5 ubicada en la superficie de borde periférico 22. Consiste esencialmente en el material del sustrato 5.

[0103] La fracción superficial total STotal de aluminio en la región de sustrato de la superficie del borde periférico 22 se puede determinar de la siguiente manera:

- se crea una imagen de la región de sustrato de la superficie del borde periférico 22 usando microscopía electrónica de barrido;

- la información obtenida de la microscopía electrónica de barrido se procesa para obtener una imagen EDS (Espectroscopia de energía dispersiva de rayos X, Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) que muestra, entre todos los elementos de aleación, solo el aluminio presente en la región de sustrato considerada. Por ejemplo, la imagen se trata de tal manera que las trazas de aluminio presentes en la región de sustrato considerada aparecen en un color, tal como rojo, que contrasta fuertemente con un fondo negro. Como resultado del desplazamiento del láser durante el corte, el aluminio aparece como trazas de goteo inclinadas.

- la imagen EDS así obtenida a continuación se procesa a través del procesamiento de imágenes para determinar la fracción de superficie de aluminio en la imagen.

[0104] Para este propósito, el número N de píxeles correspondientes al aluminio en la imagen EDS de la región de sustrato considerada se mide utilizando el procesamiento de imágenes.

[0105] Por ejemplo, este procesamiento de imágenes se puede realizar a través de un software de análisis de tratamiento de imágenes convencional conocido per se, tal como, por ejemplo, el software de análisis de imágenes Gimp.

[0106] La fracción superficial total STotal de aluminio en la región de sustrato de la superficie del borde periférico 22 se obtiene a continuación dividiendo la cantidad N de píxeles de aluminio medidos de esta manera por la cantidad total de píxeles en la imagen de la región de sustrato considerada.

[0107] El mismo procedimiento se utiliza para determinar la fracción de superficie SInferior de aluminio en la mitad inferior de la región de sustrato de la superficie del borde periférico 22, pero basado en el análisis de una imagen de la mitad inferior de la región de sustrato de la superficie del borde periférico 22.

[0108] La cobertura al menos parcial de aluminio de la superficie del borde periférico 22 resulta de la fusión del prerrecubrimiento 6 en el borde periférico de la pieza en bruto soldada final 16 durante el corte con láser, una porción del prerrecubrimiento fundido 6 fluye hacia la superficie del borde periférico 22.

[0109] En esta realización, los parámetros de corte con láser y, en particular, la energía lineal de corte con láser y la presión del gas de asistencia utilizado para la etapa de corte con láser se eligen de manera que se obtengan las características (a) y (b) mencionadas anteriormente.

[0110] En este contexto, la energía lineal de corte con láser corresponde a la cantidad de energía enviada por el rayo láser durante el corte con láser por unidad de longitud. Se calcula dividiendo la energía del rayo láser entre la velocidad de corte.

[0111] Esta realización es particularmente ventajosa, ya que la cobertura de la superficie del borde periférico 22 de acuerdo con las características (a) y (b) da como resultado una buena protección de la superficie del borde periférico 22 contra la corrosión u oxidación durante el almacenamiento y/o los tratamientos térmicos posteriores, por ejemplo, durante el conformado en caliente.

[0112] Como se muestra en la figura 5, el procedimiento de producción de la pieza de metal en bruto soldada 16 puede comprender opcionalmente una etapa de soldadura de al menos un parche 35 sobre la pieza de metal en bruto soldada inicial 9.

[0113] En particular, cada parche 35 consiste en una pieza plana de metal que tiene un área estrictamente más pequeña que el área de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9, y más estrictamente más pequeña que el área de la pieza de metal en bruto soldada final 16.

[0114] Como se muestra en la Figura 5, el parche 35 está en contacto superficial con la pieza en bruto soldada inicial 9 sobre toda la superficie del parche. Por ejemplo, se suelda a través de soldadura por puntos de resistencia, soldadura remota por láser, soldadura por haz de electrones o soldadura por fricción-agitación. Generalmente, se prefiere la soldadura por puntos de resistencia o la soldadura remota por láser. Entre estos, la soldadura por puntos de resistencia es el procedimiento de soldadura preferido.

[0115] El parche 35 preferentemente se extiende sobre solo una de la primera y segunda láminas de metal iniciales 1, 3 en la pieza de metal en bruto soldada inicial 9.

[0116] De acuerdo con una alternativa, el parche 35 puede extenderse a través de la junta de soldadura 10. En este caso, se extiende sobre cada una de las láminas de metal iniciales 1,3 que se extienden a cada lado de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9.

[0117] El parche 35 está destinado a reforzar la pieza formada a partir de la pieza en bruto soldada final 16 en áreas que se someterán a solicitudes particularmente altas en uso. El material y el espesor del parche 35 se eligen para optimizar el refuerzo de la pieza dependiendo de las necesidades. De acuerdo con un ejemplo, el parche 35 está hecho de acero. Está, por ejemplo, hecha del mismo material que una de las láminas de metal iniciales 1, 3 en las que está soldada.

[0118] Preferentemente, si se cortan varias piezas en bruto soldadas finales 16 una de una misma pieza en bruto soldada inicial 9, la etapa de soldadura por parche comprende soldar tantos parches 35 a la pieza en bruto soldada inicial 9 como piezas en bruto soldadas finales 16 destinadas a ser cortadas de esta. Preferentemente, la ubicación de los parches 35 en la pieza en bruto soldada inicial 9 se elige de tal manera que todos los parches 35 se ubiquen en la misma ubicación en la pieza de metal en bruto soldada final 16 respectiva.

[0119] El procedimiento para producir la pieza de metal en bruto soldada inicial 9 puede comprender opcionalmente, antes de soldar, una etapa de retirar el prerrecubrimiento 6 sobre al menos una fracción de su espesor sobre una zona de retiro 36 en un borde de soldadura 37 de la primera y/o segunda lámina de acero inicial 1, 3. El borde de soldadura 37 se refiere al borde de la primera y/o segunda lámina de acero inicial 1, 3 que se pretende que se incorpore al menos parcialmente en la junta de soldadura 10. Un ejemplo de una lámina de metal 1 inicial que comprende dicha zona de eliminación 36 se muestra en la Figura 6.

[0120] El ancho W^r de la zona de eliminación 36 en cada una de las láminas de acero 1, 3 está, por ejemplo, comprendido entre 0,2 y 2,2 mm.

[0121] Preferentemente, la etapa de remoción se lleva a cabo para remover solo la capa de aleación metálica 8 mientras se deja la capa de aleación intermetálica 7 en la zona de remoción 36 sobre al menos una porción de su altura. En este caso, la capa de aleación intermetálica residual (7) protege las áreas de la pieza de metal en bruto soldada inicial (9) inmediatamente adyacente a la junta de soldadura (10) de la oxidación y descarburación durante las etapas posteriores de conformado en caliente, y de la corrosión durante el servicio en uso.

[0122] La extracción se lleva a cabo preferentemente utilizando un rayo láser y, en particular, un rayo láser pulsado.

[0123] La invención se refiere además a una instalación 38 para llevar a cabo el procedimiento de producción de una pieza de metal en bruto soldada 16 como se describió anteriormente. Un ejemplo de dicha instalación se muestra esquemáticamente en la Figura 7. Esta instalación comprende:

- una primera estación de corte 40, configurada para cortar al menos una primera lámina de metal inicial 1 de una primera tira de metal 2 y una segunda lámina de metal inicial 3 de una segunda tira de metal 4;

- una estación de soldadura 42, configurada para unir al menos la primera y la segunda lámina de metal inicial 1,3 mediante soldadura para obtener una pieza de metal en bruto soldada inicial 9 que tiene un contorno inicial C⁰, donde la pieza de metal en bruto soldada inicial 9 comprende una junta de soldadura 10 que une la primera y la segunda lámina de metal inicial 1,3; y

- una segunda estación de corte 44, configurada para cortar dicha pieza de metal en bruto soldada inicial 9 usando un procedimiento de corte que implica la fusión de metales para obtener al menos una pieza de metal en bruto soldada final 16 que tiene un contorno final C¹, C² ,..., la pieza de metal en bruto soldada final 16 comprende una primera porción de pieza en bruto de metal 17 y una segunda porción de pieza en bruto de metal 18 unidas por una junta de soldadura 19 que consiste en una porción de la junta de soldadura 10 obtenida durante la etapa de unión.

[0124] La primera estación de corte 40 comprende una herramienta de corte configurada para realizar la operación de corte. Es, por ejemplo, una estación de corte por láser, que comprende al menos una herramienta de láser que comprende un cabezal de láser configurado para emitir un rayo láser. De acuerdo con una realización, la primera estación de corte 40 comprende tantos cabezales de láser como tiras haya que cortar, de modo que las diferentes láminas de metal iniciales puedan obtenerse en paralelo.

[0125] Ventajosamente, la primera estación de corte 40 es una estación de corte mecánica. En particular, la estación de corte mecánica comprende al menos una herramienta de cizallamiento, y preferentemente tantas herramientas de cizallamiento como tiras haya que cortar, de modo que las diferentes láminas de metal iniciales se puedan obtener en paralelo.

[0126] La estación de soldadura 42 está configurada para realizar soldadura por láser, soldadura por haz de electrones, soldadura por arco, soldadura por fricción-agitación o soldadura por resistencia.

[0127] La segunda estación de corte 44 comprende una herramienta de corte configurada para realizar la operación de corte que implica la fusión de metales. Es, en particular, una estación de corte por láser, que comprende al menos una herramienta de láser que comprende un cabezal de láser configurado para emitir un rayo láser. De manera alternativa, dependiendo del tipo de procedimiento de corte llevado a cabo por la estación de corte 44, la segunda estación de corte 44 puede comprender una antorcha de plasma o una fuente de calor y fuente de gas oxidante asociada.

[0128] De acuerdo con una realización, la estación de soldadura 42 es una estación de soldadura por láser y la segunda estación de corte 44 es una estación de corte por láser, y la instalación 38 comprende un cabezal de soldadura y corte combinado, configurado para realizar la soldadura y el corte por láser.

[0129] De acuerdo con una alternativa, la estación de soldadura 42 es una estación de soldadura láser, y la segunda estación de corte 44 es una estación de corte láser, y la estación de soldadura 42 y la segunda estación de corte 44 son distintas entre sí, y en particular cada una comprende un cabezal de láser dedicado.

[0130] La instalación 38 comprende opcionalmente además una estación para retirar el prerrecubrimiento configurada para retirar el prerrecubrimiento 6 sobre al menos una fracción de su espesor sobre una zona de remoción en un borde de soldadura de la primera y/o segunda lámina de acero inicial 1, 3. Esta estación de extracción opcional está ubicada aguas arriba de la estación de soldadura 42 y aguas abajo de la primera estación de corte 40. La estación para retirar el prerrecubrimiento comprende ventajosamente una herramienta de láser, que comprende un cabezal de láser configurado para emitir un rayo láser para retirar el prerrecubrimiento, y más particularmente un rayo láser pulsado.

[0131] La invención se refiere además a un procedimiento de producción de una pieza de metal soldada conformada a presión, que comprende las etapas de:

- producir una pieza de metal en bruto soldada final 16 usando el procedimiento como se describió anteriormente; - conformar a presión dicha pieza de metal en bruto soldada final 16 en una forma tridimensional para obtener una pieza de metal soldada conformada a presión (no mostrada), y

- recortar opcionalmente los bordes de dicha pieza de metal soldada utilizando corte láser 3D para obtener una pieza de metal final, donde el corte láser 3D elimina material de la pieza de metal soldada en un ancho menor o igual a 10 mm, y por ejemplo, menor o igual a 7 mm, e incluso más particularmente menor o igual a 5 mm.

[0132] La etapa de recorte final es opcional. Por lo tanto, puede o no llevarse a cabo.

[0133] De acuerdo con algunas realizaciones, las dimensiones de la pieza de metal soldada conformada a presión inmediatamente después del conformado a presión, y en ausencia de cualquier etapa de recorte posterior, corresponden a las dimensiones finales deseadas para la pieza. En este caso, no se realiza ningún recorte.

[0134] De acuerdo con una alternativa, se lleva a cabo una etapa de recorte en la pieza de metal soldada conformada a presión, esta etapa de recorte final elimina el material de la periferia de la pieza de metal soldada en un ancho menor o igual a 10 mm, y por ejemplo, menor o igual a 7 mm, y más particularmente menor o igual a 5 mm. El recorte se realiza mediante corte láser 3D. Dicha técnica de corte está adaptada para recortar los bordes de la pieza de metal tridimensional obtenida al final de la etapa de conformado a presión.

[0135] La pieza de metal soldada conformada a presión así obtenida tiene una forma tridimensional y comprende una primera pieza de metal y una segunda pieza de metal unidas por una junta de soldadura.

[0136] La primera y la segunda pieza de metal resultan respectivamente del conformado a presión de la primera y la segunda piezas de metal en bruto 17, 18. Cada uno de ellos comprende un sustrato de acero que tiene, respectivamente, sustancialmente la misma composición que la primera y segunda láminas de acero iniciales 1, 3 en al menos una fracción de su espesor, y en particular al menos el 95% de su espesor. En esta realización, la primera y segunda porciones de piezas de metal comprenden además un recubrimiento. Este recubrimiento es el resultado del conformado a presión del prerrecubrimiento 6 de la primera y segunda láminas de metal iniciales 1, 3.

[0137] La pieza de metal soldada conformada a presión preferentemente tiene una superficie no desarrollable, lo que significa que la superficie de la pieza no puede aplanarse sobre un plano sin distorsión.

[0138] Antes de la posible etapa de recorte, la pieza de metal soldada conformada a presión comprende una superficie de borde periférico que se extiende sobre todo el contorno de la pieza de metal soldada. La superficie del borde periférico se extiende desde una cara de la pieza hasta una cara opuesta de la misma.

[0139] La superficie del borde periférico corresponde a la superficie del borde periférico 22 de la pieza de metal en bruto soldada final 16, posiblemente deformada durante la etapa de conformado a presión.

[0140] La superficie del borde periférico de la pieza de metal conformada a presión comprende estrías de solidificación que se extienden sobre todo el contorno de la pieza de metal soldada conformada a presión y sobre al menos una fracción de la altura de la superficie del borde periférico.

[0141] Las estrías de solidificación son análogas a las ya descritas con respecto a la pieza de metal en bruto soldada final 16.

[0142] De acuerdo con una realización, la etapa de conformado a presión es una etapa de conformado en caliente llevada a cabo en una prensa de conformado en caliente.

[0143] Más particularmente, la etapa de conformado en caliente comprende:

- calentar la pieza de metal en bruto soldada final 16 a una temperatura mayor o igual que una temperatura de austenización completa de al menos uno de los sustratos de la pieza de metal en bruto soldada final 16, y preferentemente el sustrato que tiene la temperatura de austenización completa más alta; seguido de

- conformado a presión en caliente de la pieza de metal en bruto soldada final 16 calentada de este modo en una prensa.

[0144] Preferentemente, la etapa de conformado a presión en caliente está seguida por una etapa de enfriamiento de la pieza de metal soldada conformada a presión para obtener una pieza de metal soldada conformada en caliente endurecida a presión.

[0145] La velocidad de enfriamiento es preferentemente igual o mayor que la velocidad de enfriamiento martensítico o bainítico crítico de al menos uno de los sustratos de acero de la pieza de metal en bruto soldada final 16, y preferentemente el sustrato que tiene la velocidad de enfriamiento martensítico o bainítico crítico más alta.

[0146] La etapa de enfriamiento se lleva a cabo preferentemente en la prensa de conformado a presión en caliente.

[0147] La pieza de metal conformada en caliente endurecida a presión puede comprender una capa de oxidación que se extiende sobre la superficie del borde periférico. Dicha capa de oxidación resulta del tratamiento térmico llevado a cabo en un horno que contiene oxígeno, antes del conformado a presión en caliente. Además, los sustratos de la primera y segunda porciones de piezas de metal tienen una microestructura principalmente bainítica y/o martensítica.

[0148] De acuerdo con una alternativa, la etapa de conformado a presión es una etapa de conformado en frío.

[0149] Típicamente, los sustratos de la primera y segunda porciones de pieza de metal obtenidas mediante la conformado a presión en frío no tienen una microestructura isotrópica. La orientación de los granos varía a lo largo de la primera y la segunda pieza de metal, en particular dependiendo de la tensión a la que se haya sometido una zona considerada de la misma durante el conformado a presión en frío.

[0150] Además, para una pieza obtenida mediante conformado en frío, la dureza de la junta de soldadura es generalmente mayor que la dureza de los sustratos de la primera y segunda porciones de pieza de metal.

[0151] Por ejemplo, la microestructura de los sustratos de la primera y segunda piezas de metal comprende como máximo el 40% de martensita.

[0152] El recubrimiento de la primera y segunda piezas de metal en particular tiene la misma estructura y composición que el recubrimiento de la primera y segunda láminas de metal iniciales 1, 3.

[0153] La pieza de metal soldada conformada a presión es, por ejemplo, una pieza para un vehículo automotor, tal como un pilar, por ejemplo, un pilar A, un pilar B o un pilar C, una pieza de refuerzo, una pieza de una estructura de carrocería delantera o trasera, tal como un riel delantero o trasero o una pieza de puerta, tal como una pieza de umbral de puerta.

[0154] La invención también se refiere a una instalación 50 de producción de una pieza de metal soldada conformada a presión. Tal instalación se ilustra esquemáticamente en la Figura 7. La instalación 50 comprende: - la instalación 38 de producción de una pieza de metal en bruto soldada final 16 como se describió anteriormente; - una prensa 52 configurada para el conformado a presión de dicha pieza de metal en bruto soldada final 16 en una forma tridimensional para obtener la pieza de metal soldada conformada a presión 51, y

- opcionalmente, una estación de corte por láser en 3D 54, configurada para recortar los bordes de la pieza de metal soldada conformada a presión para obtener una pieza de metal soldada conformada a presión final 56.

[0155] La prensa 52 es, por ejemplo, una prensa de conformado a presión en caliente. En esta realización, la instalación 38 comprende además un horno adaptado para calentar la pieza de metal en bruto soldada final 16 a una temperatura mayor o igual que la temperatura de austenización completa de al menos uno de los sustratos de la pieza de metal en bruto soldada final 16, y preferentemente del sustrato que tiene la temperatura de austenización completa más alta. Este horno está situado aguas arriba de la etapa de conformado a presión en caliente. Opcionalmente, en la instalación de acuerdo con esta realización, la prensa de conformado a presión en caliente comprende además una unidad de enfriamiento, configurada para enfriar la pieza de metal conformada a presión en caliente para obtener una pieza de metal soldada conformada a presión endurecida a presión.

[0156] En la descripción anterior, la primera y segunda tiras de metal 1, 3 se han descrito como que comprenden un sustrato de acero. Sin embargo, de acuerdo con una variante, los sustratos de la primera y segunda tiras de metal 1, 3 pueden consistir en cualquier otro metal adaptado y, por ejemplo, de aluminio, aleación de aluminio o aleación a base de aluminio.

[0157] Además, en la primera realización, la primera y segunda tiras de metal 1, 3 comprenden un prerrecubrimiento 6 que comprende una capa de aleación intermetálica 7 y una capa de aleación metálica 8, siendo la capa de aleación metálica 8 una capa de aluminio, de aleación de aluminio o de aleación a base de aluminio. De acuerdo con una alternativa, la primera y la segunda tiras de metal 1, 3 pueden no estar recubiertas o pueden comprender un recubrimiento que es diferente del descrito con respecto a la primera realización, por ejemplo, un recubrimiento de cinc que consiste en cinc, de una aleación a base de cinc o de una aleación de cinc, un recubrimiento que contiene magnesio o cualquier otra composición de recubrimiento adaptada.

[0158] De acuerdo con una alternativa a la primera realización, la primera y segunda tiras de metal 1, 3 pueden comprender además un sustrato de acero que consiste en un acero adaptado para el conformado en frío, y más particularmente para el conformado a presión en frío. De acuerdo con esta alternativa, la primera y segunda tiras de metal pueden recubrirse, por ejemplo, con un recubrimiento o precubrimiento como se describió anteriormente o sin recubrimiento.

[0159] En la primera realización, la pieza de metal en bruto soldada inicial 9 se ha descrito más específicamente como que comprende solo dos láminas de metal iniciales 1, 3. De acuerdo con alternativas, la pieza de metal en bruto soldada inicial 9 puede comprender más de dos láminas de metal iniciales dependiendo de la estructura deseada de la pieza de metal en bruto soldada final 16 y de la pieza de metal soldada final conformada a presión. Por ejemplo, la pieza de metal en bruto soldada inicial puede comprender entre tres y cinco láminas de metal iniciales. Dependiendo de las necesidades, algunas de las láminas de metal iniciales pueden tener la misma composición, espesor y/o propiedades mecánicas. Además, dependiendo de las necesidades, algunas de las láminas de metal iniciales pueden originarse de la misma tira de metal o todas las láminas de metal pueden originarse de diferentes tiras de metal.

[0160] En el caso en que se utilicen N láminas de metal iniciales, siendo N estrictamente mayor que dos, las láminas de metal iniciales tienen las características ya descritas anteriormente con respecto a las láminas de metal iniciales 1, 3.

[0161] En este caso, la etapa de unión comprende unir las láminas de metal iniciales a través de la soldadura, mediante lo cual se obtienen más de una junta de soldadura 10 y, en particular, N-1 juntas de soldadura 10. Preferentemente, todas las juntas de soldadura 10 tienen las propiedades mencionadas anteriormente. Además, las juntas de soldadura 10 son preferentemente paralelas entre sí. En este caso, la pieza de metal en bruto soldada final 16 comprende N porciones de pieza de metal en bruto, cada porción de pieza de metal en bruto resulta de una lámina de metal inicial respectiva y tiene las propiedades de esta.

[0162] De acuerdo con una alternativa adicional, la pieza de metal en bruto soldada final 16 no está recubierta y se somete a una operación de recubrimiento antes de la etapa de conformado a presión. Por ejemplo, la operación de recubrimiento es una operación de recubrimiento por inmersión en caliente. Dicha alternativa da como resultado una resistencia a la corrosión mejorada de la pieza en bruto soldada final y la pieza soldada conformada a presión obtenida a partir de esta.

[0163] El procedimiento según la invención es particularmente ventajoso.

[0164] De hecho, el procedimiento de corte en dos etapas con la etapa de soldadura intermedia permite cortar formas muy simples de las tiras de metal en la primera etapa de corte. Por lo tanto, esta primera etapa de corte se puede llevar a cabo de una manera rentable, por ejemplo, utilizando una herramienta de cizallamiento. En particular, el procedimiento según la invención evita el uso de troqueles de corte costosos que tienen que adaptarse específicamente a un tipo de pieza.

[0165] El procedimiento según la invención es además muy flexible, ya que las mismas herramientas se pueden usar para producir una gran variedad de piezas. En particular, la etapa de corte inicial puede llevarse a cabo utilizando una herramienta de cizallamiento convencional, mientras que la etapa de corte después de la soldadura se lleva a cabo utilizando procedimientos de corte que simplemente requieren una reprogramación de la herramienta de cizallamiento hasta el contorno final deseado. Esta flexibilidad es ventajosa, ya que facilita el cambio de diseño de las piezas si se desea. Dicha flexibilidad es particularmente ventajosa en vista de la tendencia en la industria de vehículos automotores a producir más y más derivados y diferentes modelos de vehículos automotores con volúmenes más pequeños, ya que permite reducir los costos de inversión.

[0166] La provisión de una segunda etapa de corte con corte láser después de la soldadura permite minimizar aún más la chatarra y, por lo tanto, los costos de producción. De hecho, en el procedimiento según la invención, la distancia entre las piezas de metal en bruto soldadas finales adyacentes en una pieza de metal en bruto soldada inicial dada puede ser tan pequeña como de aproximadamente 2 a 3 mm. Por el contrario, en el caso del troquel mecánico de corte antes de la soldadura sin la etapa de corte por láser adicional después de la soldadura, generalmente debe proporcionarse una distancia de al menos 5 mm entre las porciones de la pieza en bruto y el borde de la tira y de al menos 8 a 10 mm entre las porciones de la pieza en bruto adyacentes, lo que resulta en una cantidad relativamente alta de chatarra.

[0167] El hecho de que los contornos de las piezas de metal en bruto soldadas finales se recorten a través del corte por láser después de la etapa de soldadura en lugar de antes, permite además disminuir en gran medida las tolerancias en las dimensiones de las piezas en bruto en el momento del conformado a presión. Como consecuencia, no hay o casi no hay exceso de material que eliminar en la periferia de la pieza de metal soldada conformada a presión. En particular, en comparación con un procedimiento en el que las porciones de pieza en bruto soldadas finales se cortan directamente de las tiras de metal iniciales usando troqueles de corte antes de la soldadura sin una etapa de corte por láser adicional después de la soldadura, el uso del procedimiento de acuerdo con la invención permite reducir las tolerancias sobre las dimensiones de las piezas de metal en bruto soldadas finales de 62 mm a 60,2 mm. Debido a estas tolerancias ajustadas, la etapa de corte láser 3D relativamente costosa en la pieza soldada conformada a presión se puede evitar o al menos minimizar.

[0168] Además, gracias al uso de una etapa de corte láser adicional después de la soldadura y antes del conformado a presión, las variaciones geométricas entre las piezas en bruto soldadas finales producidas de esta manera, si las hubiera, son muy limitadas en comparación con un procedimiento en el que la pieza en bruto soldada final obtenida a través de la soldadura es conformada a presión directamente. Estas variaciones geométricas limitadas mejoran la repetibilidad del posicionamiento de las piezas en bruto soldadas finales en la herramienta de conformado a presión y, en consecuencia, la repetibilidad de la operación de conformado a presión en su conjunto.

[0169] El procedimiento según la invención permite además proporcionar piezas de metal en bruto soldadas 16 para el conformado a presión que tienen juntas de soldadura relativamente cortas 19, y en particular juntas de soldadura 19 con una longitud menor o igual a 250 mm, e incluso menor o igual a 150 mm, y por lo tanto producir piezas conformadas a presión con dichas juntas de soldadura cortas. Esta posibilidad aumenta aún más la flexibilidad del procedimiento en lo que respecta a la variedad de piezas que pueden producirse con él.

[0170] El procedimiento de acuerdo con la invención da como resultado además una calidad mejorada de la pieza soldada conformada a presión.

[0171] En particular, debido a la presencia de la etapa de corte después de la operación de soldadura, los defectos o cráteres de arranque y parada de la soldadura se pueden evitar en las piezas de metal en bruto soldadas finales 16 y, por lo tanto, en la pieza soldada conformada a presión obtenida a partir de estas. De hecho, aunque estos defectos pueden estar presentes en la pieza de metal en bruto soldada inicial, pueden eliminarse durante la operación de corte para producir las piezas de metal en bruto soldadas finales a partir de estas. Evitar tales defectos en la pieza en bruto soldada final es ventajoso, ya que este tipo de defecto local puede de otro modo resultar en un defecto más importante cuando se somete a un alto esfuerzo durante el procedimiento de conformado a presión, que puede propagar potencialmente este defecto local en una fractura, haciendo que la pieza soldada conformada a presión sea inutilizable debido a problemas de seguridad. Los defectos de arranque y parada de la soldadura o cráteres son defectos que se crean al inicio y al final (o parada) del procedimiento de soldadura. Tales defectos o cráteres son bien conocidos por el experto en la materia. En el caso de la soldadura por láser, estos defectos resultan de efectos capilares.

[0172] El procedimiento según la invención permite además ajustar la posición de la pieza de metal en bruto soldada final 16 dentro de la pieza de metal en bruto soldada inicial 9, y en particular con respecto a la junta de soldadura 10 de esta, dependiendo de las necesidades, e incluso en el curso de la implementación del procedimiento de producción de la pieza de metal en bruto soldada final o la pieza de metal soldada endurecida a presión.

[0173] Dicha posibilidad de ajuste reduce la cantidad de chatarra, ya que permite evitar incluir defectos que pueden haberse detectado en la junta de soldadura 10 en la pieza de metal en bruto soldada final 16. Por el contrario, en ausencia de una etapa de corte después de la soldadura y antes del conformado a presión, toda la pieza de metal en bruto soldada tendría que desecharse en caso de que se presente un defecto dentro de la junta de soldadura entre las porciones de pieza en bruto de metal.

[0174] Dicha posibilidad de ajuste también permite ajustar la posición relativa de la junta de soldadura 19 dentro de la pieza de metal en bruto soldada final 16 y, por lo tanto, también indirectamente en la pieza de metal soldada conformada a presión, por ejemplo, en el caso de que se observen problemas de conformado a presión, contribuyendo así a mejorar la calidad de la pieza final y reduciendo el costo. En particular, en ausencia de una etapa de corte después de la soldadura y antes del conformado a presión, sería necesario, en este caso, concebir nuevos troqueles de corte para producir las porciones de pieza en bruto finales, lo que daría como resultado altos costos adicionales.

Claims (34)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para producir una pieza de metal en bruto soldada (16), que comprende las etapas de: - cortar al menos una primera lámina de metal inicial (1) de una primera tira de metal (2) y una segunda lámina de metal inicial (3) de una segunda tira de metal (4);

- unir al menos la primera y la segunda lámina de metal inicial (1,3) mediante soldadura para obtener una pieza de metal en bruto soldada inicial (9) que tiene un contorno inicial (C⁰), donde la pieza de metal en bruto soldada inicial (9) comprende una junta de soldadura (10) que une la primera y la segunda lámina de metal inicial (1,3); caracterizado porque el procedimiento comprende además una etapa de cortar dicha pieza de metal en bruto soldada inicial (9) mediante un procedimiento que implica la fusión de metales para obtener al menos una pieza de metal en bruto soldada final (16) que tiene un contorno final (C¹, C²,...), la pieza de metal en bruto soldada final (16) comprende una primera porción de pieza en bruto de metal (17) y una segunda porción de pieza en bruto de metal (18) unidas por una porción de junta de soldadura (19) que consiste en una porción de la junta de soldadura (10) obtenida durante la etapa de unión.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, donde la primera y/o la segunda lámina de metal inicial (1,3) tiene un contorno en forma de cuadrilátero, y en particular un contorno elegido entre un contorno rectangular, un contorno en forma de paralelogramo o un contorno trapezoidal.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde la etapa de unión es una soldadura por láser, una soldadura por haz de electrones, una soldadura por arco, una soldadura por agitación por fricción o una etapa de soldadura por resistencia.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la junta de soldadura (10) obtenida durante la etapa de unión tiene una longitud mayor o igual a 300 mm, y preferentemente mayor o igual a 600 mm.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el contorno final (C¹, C²,...) de la pieza de metal en bruto soldada final (16) incluye al menos una pieza no lineal, y en particular al menos una porción curvilínea.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde, durante la etapa de corte llevada a cabo en la pieza de metal en bruto soldada inicial (9), al menos dos piezas de metal en bruto soldadas finales (16) se cortan de la pieza de metal en bruto soldada inicial (9).

7. Procedimiento según la reivindicación 6, donde cada pieza de metal en bruto soldada final (16) tiene un contorno final (C¹, C²,...) que delimita un área respectiva (A¹, A² ,...), y la suma de las áreas (A¹, A²,...) delimitadas por los contornos finales (C¹, C²,...) de todas las piezas de metal en bruto soldadas finales (16) cortadas de una pieza de metal en bruto soldada inicial considerada (9) es estrictamente menor que el área (A⁰) delimitada por el contorno inicial (C⁰) de la pieza de metal en bruto soldada inicial respectiva (6).

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde, para al menos una pieza de metal en bruto soldada final (16), la pieza de junta de soldadura (19) tiene una longitud menor o igual a 250 mm.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, donde una relación entre la longitud de la pieza de junta de soldadura (19) y una dimensión de la pieza de metal en bruto soldada final (16) tomada perpendicular a la porción de junta de soldadura (19) es menor o igual a 1.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la primera y la segunda tira de metal (2,4) tienen propiedades diferentes.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la primera y la segunda lámina de metal inicial (1,3) comprenden un sustrato de acero (5).

12. Procedimiento según la reivindicación 11, donde la primera y/o la segunda lámina de metal inicial (1,3) comprenden, sobre al menos una de las caras principales del sustrato (5), un prerrecubrimiento (6) que comprende una capa de aleación intermetálica (7) y una capa de aleación metálica (8) que se extiende sobre la capa de aleación intermetálica (7), la capa de aleación metálica (8) es una capa de aluminio, una capa de aleación de aluminio o una capa de aleación a base de aluminio.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, que comprende además, para al menos una de la primera lámina de metal inicial (1) y la segunda lámina de metal inicial (3), una etapa de remover el prerrecubrimiento (6) sobre al menos una fracción de su espesor en un borde de soldadura (37) en al menos una cara de la primera y/o segunda lámina de metal inicial (1,3) antes de unir la primera y segunda lámina de metal inicial (1,3) a través de la soldadura.

14. Procedimiento según la reivindicación 12 o la reivindicación 13, donde la pieza de metal en bruto soldada final (16) tiene un espesor comprendido entre 0,8 mm y 5 mm y comprende una superficie de borde periférico (22) resultante de la operación de corte, la superficie de borde periférico (22) que se extiende desde una cara principal de la pieza de metal en bruto soldada final (16) hasta la otra, y donde la etapa de corte llevada a cabo en la pieza de metal en bruto soldada inicial (9) es una etapa de corte con láser, donde el corte con láser se lleva a cabo de tal manera que resulta directamente en una fracción superficial (STotal) de aluminio en una región de sustrato de la superficie de borde periférico (22) que resulta directamente de la operación de corte con láser mayor o igual que 9% y una fracción superficial (SInferior) de aluminio en la mitad inferior de la región de sustrato de la superficie de borde periférico (22) que resulta directamente de la operación de corte con láser es mayor o igual que 0.5%.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la soldadura se realiza utilizando un material de relleno.

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la etapa de corte llevada a cabo en la pieza de metal en bruto soldada inicial (9) es una etapa de corte por plasma, una etapa de corte por láser o una etapa de corte por llama.

17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la etapa de corte en la pieza de metal en bruto soldada inicial (9) se realiza para obtener una pieza en bruto soldada final (16) que no incluye ningún cráter o defecto de arranque o parada de soldadura.

18. Procedimiento para producir una pieza de metal soldada conformada a presión que comprende las etapas de:

- producir una pieza de metal en bruto soldada final (16) utilizando el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores;

- conformado a presión de dicha pieza de metal en bruto soldada (16) en una forma tridimensional para obtener una pieza de metal soldada conformada a presión, y

- recortar opcionalmente los bordes de dicha pieza de metal soldada conformada a presión usando corte por láser 3D para obtener una pieza de metal soldada conformada a presión final, donde el corte por láser 3D elimina material de la pieza de metal soldada conformada a presión en un ancho menor o igual que 10 mm.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, donde la etapa de conformado a presión es una etapa de conformado en caliente llevada a cabo en una prensa de conformado en caliente.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, donde la primera y segunda porciones de pieza de metal en bruto (17, 18) de la pieza de metal en bruto soldada final (16) comprenden un sustrato de acero (5) y donde el procedimiento comprende además una etapa de enfriamiento de la pieza de metal en bruto soldada conformada a presión para obtener una pieza de metal en bruto soldada conformada a presión endurecida a presión, siendo la velocidad de enfriamiento preferentemente igual o superior a la velocidad de enfriamiento martensítica o bainítico crítica de al menos uno de los sustratos de la pieza de metal en bruto soldada final (16).

21. Procedimiento según la reivindicación 18, donde la etapa de conformado a presión es una etapa de conformado en frío.

22. Una pieza de metal en bruto soldada (16) que comprende una primera porción de pieza en bruto de metal (17) y una segunda porción de pieza en bruto de metal (18) unidas por una junta de soldadura (19), donde la junta de soldadura (19) se obtiene mediante soldadura a tope, donde la pieza de metal en bruto soldada (16) comprende una superficie de borde periférico (22) que se extiende desde una cara principal de la pieza de metal en bruto soldada (16) hasta la otra en todo el contorno (C¹, C² ,...) de la pieza de metal en bruto soldada (16), caracterizada porque la superficie de borde periférico (22) comprende estrías de solidificación (28) que se extienden sobre todo el contorno (C¹, C²,...) de la pieza de metal en bruto soldada (16) y sobre al menos una fracción de la altura de la superficie de borde periférico (22).

23. La pieza de metal en bruto soldada (16) según la reivindicación 22, donde el contorno (C¹, C²,...) de la pieza de metal en bruto soldada (16) incluye al menos una pieza no lineal, y en particular al menos una pieza curvilínea.

24. La pieza de metal en bruto soldada (16) según la reivindicación 22 o la reivindicación 23, donde la junta de soldadura (19) tiene una longitud menor o igual que 250 mm.

25. La pieza de metal en bruto soldada (16) según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 24, donde la primera y segunda porciones de pieza en bruto de metal (17, 18) comprenden un sustrato de acero (5).

26. La pieza de metal en bruto soldada (16) según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 25, donde cada una de la primera y la segunda porciones de pieza en bruto de metal (17,18) comprende un sustrato de acero (5) que lleva, en al menos una de sus caras, un prerrecubrimiento (6) que incluye una capa de aleación intermetálica (7) y una capa de aleación metálica (8) que se extiende sobre la capa de aleación intermetálica (7), donde la capa de aleación metálica (8) es una capa de aluminio, una capa de aleación de aluminio o una capa de aleación a base de aluminio.

27. La pieza de metal en bruto soldada (16) según la reivindicación 26, donde un espesor de la pieza de metal en bruto soldada (16) está comprendido entre 0,8 mm y 5 mm y la fracción superficial (STotal) de aluminio sobre una región de sustrato de la superficie del borde periférico (22) es mayor o igual que 9% y la fracción superficial (SInferior) de aluminio sobre la mitad inferior de la región de sustrato de la superficie del borde periférico (22) es mayor o igual que 0,5%.

28. Pieza de metal en bruto soldada (16) según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 27, donde la junta de soldadura (19) no incluye ningún cráter o defecto de arranque o parada de soldadura.

29. Pieza de metal soldada conformada a presión que comprende una primera porción de pieza de metal y una segunda porción de pieza de metal unidas por una junta de soldadura, la junta de soldadura se obtiene mediante soldadura a tope, la pieza de metal soldada conformada a presión comprende una superficie de borde periférico que se extiende sobre todo el contorno de la pieza de metal soldada, caracterizada porque la superficie de borde periférico comprende estrías de solidificación que se extienden sobre todo el contorno de la pieza de metal soldada y sobre al menos una fracción de la altura de la superficie de borde periférico.

30. Pieza de metal soldada conformada a presión según la reivindicación 29, donde la primera porción de pieza de metal y la segunda porción de pieza de metal comprenden un sustrato de acero.

31. Pieza de metal soldada conformada a presión según la reivindicación 30, la pieza de metal soldada conformada a presión es una pieza de metal conformada a presión en caliente, el sustrato de la primera y/o la segunda porciones de pieza de metal tiene una microestructura principalmente bainítica y/o martensítica.

32. Pieza de metal soldada conformada a presión según la reivindicación 29 o 30, donde la pieza de metal soldada conformada a presión es una pieza de metal conformada a presión en frío.

33. Instalación (38) de producción de una pieza de metal en bruto soldada (16), que comprende:

- una primera estación de corte (40), configurada para cortar al menos una primera lámina de metal inicial (1) de una primera tira de metal (2) y una segunda lámina de metal inicial (3) de una segunda tira de metal (4);

- una estación de soldadura (42), configurada para unir al menos la primera y la segunda lámina de metal inicial (1,3) mediante soldadura para obtener una pieza de metal en bruto soldada inicial (9) que tiene un contorno inicial (C⁰), la pieza de metal en bruto soldada inicial (9) comprende una junta de soldadura (10) que une la primera y la segunda lámina de metal inicial (1,3);

caracterizada porque la instalación comprende además una segunda estación de corte (44), configurada para cortar dicha pieza de metal en bruto soldada inicial (9) utilizando un procedimiento de corte que implica la fusión de metales para obtener al menos una pieza de metal en bruto soldada final (16) que tiene un contorno final (C¹, C²,...), la pieza de metal en bruto soldada final (9) comprende una primera porción de pieza en bruto de metal (17) y una segunda porción de pieza en bruto de metal (18) unidas por una porción de junta de soldadura (19) que consiste en una porción de la junta de soldadura (10) obtenida durante la etapa de unión.

34. Instalación (50) de producción de una pieza de metal soldada conformada a presión que comprende: - una instalación (38) de producción de una pieza de metal en bruto soldada (16) según la reivindicación 33; - una prensa (52) configurada para el conformado a presión de dicha pieza de metal soldada en una forma tridimensional para obtener una pieza de metal en bruto soldada conformada a presión (51), y

- opcionalmente, una estación de corte láser 3D (54), configurada para recortar los bordes de dicha pieza de metal soldada conformada a presión (51) usando corte láser 3D para obtener una pieza de metal soldada conformada a presión final (56).