ES2911429T3 - Método para la deformación en frío parcial de acero con grosor homogéneo - Google Patents

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Abstract

Método para fabricar un elemento laminado en frío para alojamiento de batería que tiene diferentes valores mecánicos en al menos dos áreas consecutivas y que tiene la razón (r) entre la razón de carga de rotura DF y Dt, mediante lo cual las áreas de mayor resistencia se usan como zonas no deformables y a la inversa, las áreas de mayor ductilidad del material se usan para zonas de deformación proporcionadas constructivas que sobresalen hacia los lados del alojamiento de batería al modificar las propiedades mecánicas y/o físicas en un material de partida de acero de endurecimiento TWIP seleccionado del grupo que consiste en una banda deformada en caliente, una banda deformada en frío, chapa, placa y bobina compuestas por acero, teniendo dicho material de partida un grosor inicial homogéneo en una dirección longitudinal, comprendiendo dicho método las etapas de - reducir el grosor en la dirección longitudinal de una o más primeras áreas en un procedimiento de deformación en frío para proporcionar una o más áreas con un grosor final en la dirección longitudinal que es menor que el grosor inicial en la dirección longitudinal y proporcionar una o más segundas áreas que tienen el grosor inicial en la dirección longitudinal, de modo que la una o más primeras áreas tienen una resistencia aumentada simultánea con una disminución en el alargamiento en un material de acero deformado parcialmente, - recocer el material de acero deformado parcialmente para proporcionar un material de acero deformado parcialmente que tiene más de un grosor en la dirección longitudinal y propiedades de material homogéneas, y - reducir el grosor en la dirección longitudinal de la una o más segundas áreas hasta el grosor final de la una o más primeras áreas para proporcionar un material de acero deformado que tiene un grosor homogéneo en la dirección longitudinal mediante lo cual la reducción del grosor de las segundas áreas proporciona un material de acero deformado que tiene primeras y segundas áreas con diferentes propiedades de material en la dirección longitudinal del material de acero deformado y un grado de conformación (F) 5 £ F £ 60%, siendo dicho grado de conformación (F) idéntico en cada etapa de reducción de grosor.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para la deformación en frío parcial de acero con grosor homogéneo
La presente invención se refiere a un método para fabricar un elemento laminado en frío para alojamiento de batería mediante la deformación en frío de un acero de endurecimiento TWIP mediante la utilización un procedimiento de laminación y recocido de múltiples etapas con fin de tener una chapa de acero de grosor homogéneo con al menos dos áreas que tienen diferentes valores en propiedades mecánicas y/o físicas en la dirección longitudinal de la banda o bobina.
Especialmente en la fabricación de sistemas de transporte como carrocerías de automóviles, vehículos ferroviarios o comerciales, pero también en otras aplicaciones de ingeniería mecánica, los ingenieros usan disposiciones para tener el material correcto en el lugar correcto para cumplir con requisitos que varían localmente del componente, así como para el producto montado. En tales casos, los requisitos supuestamente contradictorios como el peso ligero y la seguridad (carrocería) o la resistencia al calor más la corrosión y la rentabilidad (sistema de escape) representan un desafío para los ingenieros. Las soluciones establecidas son el denominado “diseño de múltiples materiales” que usa diferentes materiales en un producto montado del que pueden derivarse los denominados “productos a la medida”. Estos últimos son productos metálicos que son combinaciones de al menos dos calidades de material y/o grosores de material diferentes. Los productos a medida pueden clasificarse dependiendo de su forma de producto (bobina, banda, chapa, pieza en bruto, tubo) o el procedimiento de fabricación/montaje usado como productos soldados a medida, productos de patchwork a medida, productos adheridos a medida o productos laminados a medida.
Los productos laminados a medida del estado de la técnica se caracterizan por tener diferentes grosores de material a lo largo de su longitud, y que pueden cortarse para crear una única pieza en bruto inicial. Las piezas en bruto laminadas flexibles se aplican en componentes relevantes para choques, como pilares, elementos transversales y longitudinales para piezas de automóviles. Además, los vehículos ferroviarios usan piezas en bruto laminadas flexibles en paredes laterales, techos o las piezas de conexión, así como los autobuses y camiones también aplican piezas en bruto laminadas flexibles. Pero en la técnica anterior, el “material correcto” para piezas en bruto laminadas flexibles significa solo tener el grosor correcto en el lugar correcto, ya que durante el procedimiento de fabricación de laminación flexible las propiedades mecánicas seguirán siendo las mismas en todo el producto.
Por tanto, el modo de construcción de ingeniería para que un componente resista la carga de rotura F en caso de aplicación de carga consiste solo en adaptar el grosor. Además, la razón de las cargas de rotura F como el producto del grosor, la resistencia a la tracción Rm y la anchura del material entre el área laminada flexible y el área no laminada debe ser constante. Por tanto, no es posible crear áreas con diferente resistencia y ductilidad para un procedimiento de conformación posterior. Habitualmente, un procedimiento de recocido de recristalización posterior y una etapa de galvanización siguen al procedimiento de laminación flexible o laminación excéntrica.
La solicitud de patente DE 10041280 es una patente inicial para pieza en bruto laminada flexible en general. Describe un método de fabricación y equipos para fabricar una banda de metal con diferentes grosores. El modo de lograrlo es un usar un rodillo superior y uno inferior y cambiar el espacio entre rodillos. Sin embargo, esta solicitud de patente DE 10041280 no describe nada sobre la influencia del grosor sobre la resistencia y el alargamiento ni sobre la correlación entre resistencia, alargamiento y grosor. Además, no se describe el material requerido para esta relación, porque no se describe material austenítico. La solicitud de patente WO 2015107393A1 también describe un método para la fabricación de una banda que tiene un grosor variable a lo largo de la longitud.
La publicación estadounidense 2006033347 describe piezas en bruto laminadas flexibles para el uso en muchas soluciones automotrices, así como el modo de usar un material de chapa con diferentes grosores. Además, la publicación estadounidense 2006033347 describe las curvas de grosor de chapa necesarias que son significativas para diferentes componentes. Pero no se describe una influencia de la resistencia y el alargamiento, una correlación entre resistencia, alargamiento y grosor, así como el material requerido para esta relación.
La publicación WO 2014/202587 describe un método de fabricación para producir piezas de automóviles con una banda de grosor variable. La publicación WO 2014/202587 se refiere al uso de aceros martensíticos de baja aleación endurecibles por presión como 22MnB5 para soluciones de conformado en caliente. Pero no se describe una relación entre valores mecánico-tecnológicos y el grosor, así como un material austenítico con las propiedades de microestructura específicas descritas.
La solicitud EP 16191364.5 describe en primer lugar un método mejorado para la deformación en frío de un acero austenítico mediante la utilización del efecto de endurecimiento TWIP (plasticidad inducida por maclaje), TWIP/TRIP o TRIP (plasticidad inducida por transformación) del acero austenítico durante la deformación para lograr áreas en el producto de acero austenítico que tienen diferentes valores en propiedades mecánicas y/o físicas junto con variación de grosor. Un inconveniente en este caso es que tales valores localmente diferentes dependen del grosor. Para procedimientos de fabricación de componentes como conformación, estampación, soldadura, soldadura fuerte, los grosores homogéneos permitirían un manejo más fácil con una mejor repetibilidad y reproducibilidad simultáneas, así como una menor tasa de fallas.
La solicitud de patente EP 2090668 se refiere a un procedimiento para producir un producto de acero de alta resistencia, en el que el producto se produce a partir de un acero TWIP laminado en caliente y/o laminado en frío y recocido y que tiene una razón inicial de límite de elasticidad y resistencia a la tracción, R i, y en el que una parte del acero TWIP se somete posteriormente a reducción en frío que se elige de manera que se obtiene la razón deseada de límite de elasticidad y resistencia a la tracción, R d, en la parte. La invención también se refiere a un procedimiento para producir una pieza en bruto laminada a medida y a tal pieza en bruto.
La publicación WO 2009/095264 se refiere a un método para la fabricación de una banda de acero TWIP, mediante lo cual acero fundido se cuela en una máquina de colada continua con uno o más líneas para formar un desbaste plano que tiene un grosor de al menos 30 mm y como máximo de 120 mm y, mientras se hace uso del calor de colada, se transporta a través de un aparato de horno, se lamina en caliente en un tren de laminación en caliente que comprende una o más cajas de laminación para dar una banda de acero de un grosor final (hf) deseado, i. en un procedimiento de laminación sin fin en el que, a. hay una conexión de material entre el acero en la máquina de colada continua, en el aparato de horno y el tren de laminación en caliente y la zona de enfriamiento forzada opcional, o b. en el que se conectan desbastes planos de una pluralidad de líneas para formar un desbaste plano continuo, logrando de ese modo una conexión de material entre el acero en el aparato de horno y el tren de laminación en caliente y la zona de enfriamiento forzada opcional; o ii. en un procedimiento de laminación semisin fin, en el que hay una conexión de material entre el acero en el aparato de horno y el tren de laminación en caliente y la zona de enfriamiento forzada opcional, y en el que la banda después de la laminación sin fin o semisin fin y después del enfriamiento forzado opcional se corta en porciones de la longitud deseada que se bobinan posteriormente.
La publicación WO 2015107393 se refiere a un método para la fabricación de una banda que tiene un grosor variable a lo largo de la longitud de la misma, en el que dicho método comprende las siguientes etapas: - laminación en frío uniforme de la banda inicial a lo largo de la longitud de la misma para obtener una banda intermedia que tiene un grosor constante en la dirección de laminación; - laminación en frío flexible de la banda intermedia a lo largo de la longitud de la misma para obtener una banda que tiene un grosor variable, a lo largo de la longitud de la misma, teniendo las primeras áreas un primer grosor (e+s) y teniendo las segundas áreas un segundo grosor (e), menor que el primer grosor (e+s), - recocido intermedio de la banda. La tasa de deformación plástica, después del recocido intermedio opcional, que resulta de las etapas de laminación en frío uniforme y laminación en frío flexible en las primeras áreas es mayor de o igual al 30%.
US2012/0328899 A1 describe una banda de metal que comprende acero y se produce por laminación en caliente y laminación en frío de banda de metal que tiene diversos grosores a lo largo de su dirección longitudinal. Después de la laminación en frío, la banda de metal es de grosor constante y tiene, sección por sección, regiones cuyas propiedades mecánicas varían.
El objeto de la presente invención es eliminar los inconvenientes de la técnica anterior y lograr un método mejorado para fabricar un elemento laminado en frío para alojamiento de batería mediante deformación en frío de un acero de endurecimiento TWIP mediante la utilización de un procedimiento de laminación y recocido de múltiples etapas con fin de tener una chapa de acero de grosor homogéneamente constante, teniendo al menos dos áreas valores y/o propiedades físicas diferentes en la dirección longitudinal de la banda o bobina. El procedimiento de múltiples etapas en relación con esta invención significa generalmente que consiste de tres etapas: La primera etapa es laminación flexible, la segunda etapa es recocido y la tercera etapa es una laminación flexible final en orden inverso a la primera etapa, por lo que la tercera etapa se lleva a cabo en orden inverso a la etapa 1 y la etapa de procedimiento final etapa es el recocido de la banda. Las características esenciales de la presente invención se enumeran en las reivindicaciones adjuntas.
En el método según la presente invención se usa como material de partida una banda, chapa, placa o bobina deformada en caliente o en frío compuesta por acero de endurecimiento TWIP con un grosor homogéneo en dirección longitudinal. La reducción de grosor en la deformación (en frío) adicional del material de partida se combina con un cambio local específico y equilibrado en las propiedades mecánicas del material, tales como límite de elasticidad, resistencia a la tracción y alargamiento. La deformación en frío de la primera etapa de procedimiento se lleva a cabo como laminación en frío flexible o como laminación en frío excéntrica. El grosor del material es variable a lo largo de una dirección particularmente en la dirección de la extensión longitudinal del material correspondiente a la dirección de conformación/laminación (en frío) del acero. Las áreas deformadas (en frío) parcial/localmente tienen el grosor final deseado y muestran un aumento en la resistencia con una disminución simultánea del alargamiento en esa parte del producto deformado. En una segunda etapa de procedimiento, el metal parcialmente deformado se recocerá dando como resultado diferentes grosores en la dirección longitudinal del producto, pero propiedades de material homogéneas en todas partes. Hasta aquí, el procedimiento general es más o menos conocido a partir de procedimientos del estado de la técnica. Ahora, como última etapa de procedimiento y usando el método de la invención, la tercera etapa se lleva a cabo como laminación en frío flexible o como laminación en frío excéntrica pero en orden inverso a la primera etapa, de modo que ahora las áreas anteriormente más gruesas se deforman (en frío) hasta el nivel de grosor de las áreas deformadas ya delgadas. Como resultado, el producto deformado final (en frío) muestra un grosor homogéneo en todas partes, pero con valores parcial/localmente diferentes en las propiedades mecánicas en la dirección longitudinal de la banda. Las áreas que se deformaron en frío antes de la etapa de recocido están en estado recocido, caracterizado por una menor resistencia y una mayor ductilidad. A la inversa, las áreas que se deformaron (en frío) en la última etapa de procedimiento pueden caracterizarse por una resistencia aumentada con menor ductilidad. La zona de transición entre las áreas descritas se caracteriza por una transición homogénea en cuanto a sus propiedades mecánicas, tecnológicas y físicas. La pendiente del borde debe invertirse pero ser constante entre la primera y la última etapa del procedimiento de la invención para garantizar un grosor homogéneo. Por tanto, con la inclinación del borde ajustada, puede influirse en la longitud de la zona de transición y puede ajustarse para el componente final de un modo adecuado a la fabricación y adaptado al fin propuesto.
La reducción máxima del grosor Ah es un valor que depende del material definido por la curva de flujo. Un valor principal de la curva de flujo es la tensión de flujo Kf en N/mm2. El grado de conformación 9 define generalmente el cambio geométrico permanente de una pieza debido al procedimiento de conformación como un valor de cambio de forma. La tabla 1 muestra los grados de conformación típicos técnicamente posibles para diferentes calidades.
Tabla 1
Figure imgf000004_0002
En el método de la invención, el material de acero de endurecimiento TWIP se deforma en frío mediante laminación en frío en con fin de lograr al menos dos áreas en el material con diferentes relaciones específicas entre grosor inicial (que significa antes de la última etapa), límite de elasticidad Rp0,2 [MPa], resistencia a la tracción Rm [MPa] y alargamiento A80 [%] en la dirección longitudinal y/o transversal del material deformado en frío. El grado de conformación máximo debe estar en el intervalo de 5 < ^ < 60%. Para lograr un grosor constante en todas las áreas después de la última etapa de procedimiento, el grado de conformación de las etapas de procedimiento primera y tercera en orden inverso debe ser idéntico.
Teóricamente es posible dividir el método de la primera etapa de procedimiento así como de la tercera etapa de procedimiento en diferentes etapas intermedias de procedimiento que también tienen al final como suma un grado de conformación idéntico sin cambiar el orden de las tres etapas de procedimiento principales. Con respecto a la eficacia económica, se prefiere realizar el método de la presente invención en las tres etapas principales descritas.
Puede definirse un área 1 A1 que se lamina hasta casi el grosor final, luego se recuece y casi no se deforma durante la última etapa con menor resistencia y una alta ductilidad. Además, puede definirse un área 2 A2 que casi no ha resultado influida por la laminación en frío durante la primera etapa, luego se recuece y en la etapa final se deforma en frío mostrando una alta resistencia con menor ductilidad. El área puede definirse como
Ai = L¡ * w *t (1)
donde L es la longitud de plataforma del área [mm], w es la anchura constante del producto [mm] y t el grosor homogéneo final.
Las áreas tienen un contacto entre sí ventajosamente a través de un área de transición longitudinal y/o transversal entre estas áreas. En las áreas consecutivas con diferentes valores mecánicos antes y después del área de transición, la carga de rotura F1 para el material recocido y la carga de rotura F2 para el material deformado en la etapa final se determinan con las fórmulas
Figure imgf000004_0001
y
F2 = Rm2 * W * t (3)
En comparación con la presente invención, la regla de cálculo de procedimientos del estado de la técnica fue: Fi = Rm * w * ti (4)
y
Fa = Rm *w * te (5)
donde la resistencia a la tracción es constante y el grosor es variable.
Manteniendo la anchura del material como un factor constante, la razón de carga de rotura AF como un porcentaje entre los grosores t1 y t2 es entonces
Figure imgf000005_0001
y respectivamente, la razón de grosor At como un porcentaje entre las cargas F1 y F2 es
At = (b/ti) (7)
Para la presente invención, At = 1,0 siempre es válido.
La razón r entre AF y At es entonces
r = AF/ Aí = Rm2/Rmi (8).
Además, la razón r® se determina entre la razón r y el grado de conformación O en porcentajes con la fórmula
Figure imgf000005_0002
Según la invención, la razón r está en el intervalo de 1,0 > r > 2,0, preferiblemente 1,20 > r > 1,75, y la razón de carga de rotura AF es > 1,0, preferiblemente < 1,2. Además, el grado de conformación O está en el intervalo de 5 < O < 60, preferiblemente 10 < O < 40, y la razón r® es > 4,0.
Para un procedimiento del estado de la técnica con un material recocido, el grosor es la única variable que influye teniendo en cuenta que la anchura es constante a lo largo de toda la bobina y la resistencia a la tracción también, debido al estado recocido. Para un material de la presente invención, la carga soportable máxima por área está diseñada por sus características que dependen del material particular, mencionadas anteriormente, y se basa en su microestructura y concepto de aleación específicos.
Debido a los diferentes niveles de endurecimiento por trabajo (en este caso, el nivel está influido por la reducción del grosor dependiente del material y los valores finales, lo que se adapta a cada aplicación), la resistencia a la tracción Rm es ahora la principal variable de influencia según la invención y las fórmulas (2) y (3) pueden transferirse a fórmula (8). La fórmula (6) muestra con la razón de fuerza de las diferentes áreas de grosor y con la razón r de la fórmula (8) que puede relacionarse con la relación entre el grosor t y la resistencia a la tracción Rm. Para la presente invención, la razón de grosor At que se usó durante las diferentes etapas del procedimiento de múltiples etapas como la razón entre t2 y t1 tiene al final de todo el procedimiento en cada momento el factor 1,0. El valor de la fórmula (7) es At = 1,0 después de la última etapa de procedimiento y siempre es válido. El material de la presente invención tiene después de terminar el procedimiento de múltiples etapas en cada lugar un grosor casi constante que tiene el valor doble de la tolerancia según la norma DIN_EN_ISO_9445-2, más preferiblemente el valor según la norma. Como ejemplo, la tolerancia de grosor para un material de 1,5 mm con una anchura de producción de 1250 mm es entonces ± 0,120 mm, más preferiblemente ± 0,060 mm. Esta es una diferencia importante para todos los procedimientos de laminación flexible del estado de la técnica que tienen diferentes significativas en cuanto al grosor para diferentes áreas. Un modo adicional para describir el material fabricado con la presente invención se da con la fórmula (9) en la que se indica una relación entre el grado de conformación específico del material O y la razón r a partir de la fórmula (8). El grado de conformación es un parámetro de deformación que en general describe los cambios geométricos duraderos de un componente durante el procedimiento de conformación. Por tanto, la relación de la fórmula (9) puede usarse como indicación de cuánto esfuerzo debe realizarse para alcanzar un beneficio de resistencia adicional. Para la presente invención rT debe ser > 4,0, de otro modo el esfuerzo por obtener un valor de endurecimiento mejor para la carga se vuelve antieconómico.
El producto deformado en frío según la invención puede cortarse además para dar chapas, placas, banda cortada o puede suministrarse directamente como una bobina o banda. Estos productos semiacabados pueden procesarse adicionalmente como un tubo o como otra forma deseada dependiendo del objetivo de uso.
La ventaja de la presente invención en combinación con los aceros usados es que las áreas de alta resistencia y las áreas de alta ductilidad se combinan con un grosor homogéneo. Por tanto, la presente invención ofrece a los fabricantes de componentes el beneficio de que los procedimientos de conformación, estampación, soldadura o soldadura fuerte puedan realizarse sin necesidad de ajuste durante el procedimiento de los parámetros de procesamiento debido al cambio de grosor. Como resultado, el manejo para el personal operativo es más fácil, coincidiendo con una mayor repetibilidad y reproducibilidad, así como una menor tasa de falla en la fabricación de componentes. Como ejemplo, no pueden producirse fallas debido a una reubicación de la chapa insertada en una herramienta en la que la costura de soldadura (para soldar productos hechos a medida) o un grosor de chapa no se desean localmente. Por tanto, la presente invención se limita a otros productos de pieza en bruto laminada flexible de la técnica anterior combinando un grosor homogéneo con un cambio local específico y equilibrado en las propiedades mecánicas de la chapa, placa o bobina mediante un procedimiento de laminación en frío. Por tanto, no es necesario un tratamiento térmico de alto consumo en energía y de alto coste como un endurecimiento por presión con recocido local posterior y menor rendimiento.
Con la presente invención, es posible lograr un material laminado flexible o laminado excéntrico de modo que estén localmente disponibles áreas más dúctiles donde el material puede adelgazarse y, al mismo tiempo, que el material pueda endurecerse (adicionalmente) debido a su potencial de conformación. Por otro lado, hay áreas de alta resistencia para áreas de componentes como el fondo de un componente de embutición profunda donde habitualmente no puede lograrse un efecto de endurecimiento debido al grado de deformación demasiado bajo durante el procedimiento de embutición profunda.
Los aceros que son preferiblemente útiles en relación de la presente invención son
• Aceros con una microestructura austenítica combinada con un efecto de endurecimiento TWIP
Mediante el uso de aceros inoxidables de endurecimiento TWIP, no es necesario un recubrimiento de superficie adicional. En caso de que el material se use para un componente para vehículos, es suficiente la pintura cataforética convencional de la carrocería. Esto es un beneficio especialmente para piezas de corrosión húmeda en cuanto a costes, complejidad de producción y protección contra la corrosión. En combinación con la presente invención, existe una ventaja adicional en cuanto a la pintura: el manejo es más fácil y la calidad es mejor debido al grosor homogéneo. Con un acero inoxidable de endurecimiento TWIP, es posible además evitar un procedimiento de galvanizado posterior después del procedimiento de laminación en frío flexible o el procedimiento de laminación en frío excéntrica con los mismos beneficios señalados para la pintura. En referencia a las propiedades bien conocidas de los aceros inoxidables de endurecimiento TWIP, el material laminado en frío final tiene propiedades aumentadas en cuanto a resistencia a la formación de cascarilla, al calor, a la corrosión y al ácido. Por tanto, los materiales laminados en frío de la invención pueden usarse en componentes en vehículos accionados por batería como un alojamiento de batería. Un beneficio adicional de los aceros (inoxidables) de endurecimiento TWIP completamente austeníticos son las propiedades no magnéticas en condiciones como conformación o soldadura. Por tanto, estos aceros son adecuados para la aplicación como materiales laminados flexibles de la presente invención en componentes de vehículos eléctricos de batería como motores eléctricos.
El material fabricado con la presente invención es especialmente adecuado para piezas relevantes para choques que necesitan localmente una alta ductilidad para deformarse y absorber energía y en otros lugares una alta resistencia para soportar el impacto. Tales ejemplos con cajas de choque, pilares B o resortes, estando definidos estos últimos por diferentes fuerzas de resorte D para diferentes segmentos. La fuerza de resorte se define en general como:
Figure imgf000006_0001
mediante lo cual E es en general el módulo de Young dependiente del material [N/mm2], L0 [mm] es la longitud inicial del resorte o más bien del componente similar a resorte y A es el área de sección transversal [mm].
El material de la presente invención funciona como un resorte compuesto para el cual puede definirse una fuerza de resorte de compensación como una conexión en serie:
D = l 1 / Di = 1/Di I/D2 1/D3+ ... /D (11)
Cada área laminada flexible da como resultado una fuerza de resorte propia Di.
El módulo de Young es casi constante para cada área del material laminado flexible de la presente invención, pero las áreas endurecidas en frío de mayor resistencia pueden soportar una carga mayor antes de que siga la deformación plástica o más bien, de que se alcance el límite de elasticidad local.
Un componente preferido fabricado con el material de la presente invención podría ser un travesaño que soporta un compartimento de batería para vehículos eléctricos de batería (BEV) mediante lo cual el área de resistencia mayor cubre el propio compartimento de batería. Las áreas de menor resistencia sobresalen hacia los lados para ser zonas de deformación proporcionadas constructivas durante un impacto en el vehículo eléctrico de batería y por tanto para absorber la energía del impacto. De ese modo, las áreas de mayor resistencia son zonas no deformables.
La presente invención se describe en más detalle haciendo referencia a los siguientes dibujos en los que
la figura 1 muestra la primera etapa de procedimiento donde áreas parcial/localmente deformadas en frío tienen el grosor final deseado y muestran un aumento de resistencia con una disminución de alargamiento simultánea en esa parte del producto deformado,
la figura 2 muestra el material después de la etapa final de procedimiento ejecutada en orden inverso a la primera etapa de modo que ahora las áreas anteriormente más gruesas se deforman en frío hasta el nivel de grosor de las áreas ya deformadas delgadas,
la figura 3 muestra un ejemplo comparativo de aplicación de un material producido con el método de la presente invención y no pertenece a la presente invención,
la figura 4 muestra otro ejemplo de aplicación preferible del material producido con el método de la presente invención,
la figura 5 muestra un uso comparativo de un material producido con el método de la presente invención, y no pertenece a la presente invención.
En la figura 1 se presenta el estado de la técnica, donde el área 2 con el grosor mayor (ti = grosor inicial) se usa para áreas de carga mayor al tener todas las áreas de material valores mecánico-tecnológicos constantes. El área 1 representa el área adelgazada con el grosor final tf después de la laminación en frío. La figura 1 también representa la etapa 1 de la presente invención.
En la figura 2 se presenta la invención donde el área 2 con el endurecimiento en frío y por tanto un mayor nivel de resistencia se usa para áreas de carga mayor al tener un grosor constante tf (grosor final después del procesamiento) en todas las áreas del material.
La figura 3 representa un pilar B de automóvil. En el área superior, que es el área del cuello y la cabeza del pasajero, es necesario un nivel de resistencia inicial mayor para crear un área de componente preferiblemente no deformable y por tanto para proteger al pasajero. Para el área inferior del pilar B, es necesario un material significativamente más dúctil para permitir la conformación compleja de la pieza durante la fabricación de componentes. Al mismo tiempo, es necesario una ductilidad remanente preferiblemente alta después de la conformación para absorber la energía durante un choque y proteger de ese modo al pasajero.
La figura 4 representa una viga de soporte del salpicadero de un automóvil. El material producido con el método de la presente invención se procesó adicionalmente hasta obtener un tubo soldado longitudinalmente que tenía al menos dos áreas con diferentes valores en propiedades mecánicas y/o físicas en la dirección longitudinal del tubo. Luego sigue un procedimiento de hidroconformado para formar la geometría del componente final. Las áreas sin o con un bajo grado de conformación pueden diseñarse con una mayor resistencia inicial con el método de la presente invención. Por otro lado, las áreas conformadas complejas se dimensionan con más ductilidad con el método de la presente invención. Usando un acero TWIP completamente austenítico, las áreas conformadas complejas se endurecerán durante la fabricación de componentes y las áreas inferiores o no conformadas tienen una resistencia inicialmente alta debido al método de la presente invención.
La figura 5 representa un patrón de corte de una bobina o banda producida con el método de la presente invención. Por tanto, un anillo transversal que integra las piezas formalmente individuales de dos pilares B, un travesaño de techo y un travesaño de suelo. Al hacer esto, diversos anillos transversales pueden disponerse en paralelo a lo ancho para tener una capacidad de material óptima con un bajo volumen de desechos. La figura 5 y por tanto los anillos transversales, pueden disponerse de manera repetitiva en la dirección de laminación, lo que significa en la longitud de la bobina o banda repitiendo el mismo orden de laminación y corte. En figura 5, las áreas de material de mayor resistencia pero menor ductilidad que se identifican con “HS/LD”, habitualmente se necesitan y se señalan a modo de ejemplo en la figura 5 para los árboles del pilar B y el travesaño de techo. En estas áreas, son necesarias zonas no deformables que tienen resistencia al impacto. Por otro lado, las áreas de material de menor resistencia pero mayor ductilidad están marcadas con “LS/HD” que habitualmente se necesitan y se señalan a modo de ejemplo en la figura 5 para los pies del pilar B, las conexiones del pilar B al techo y el travesaño de la parte inferior de la carrocería. Los pies de los pilares B tienen la tarea de absorber la energía del choque, mientras que las conexiones del pilar B al techo necesitan una gran ductilidad para conectar las áreas con las estructuras longitudinales del techo. Además, el travesaño de la parte inferior de la carrocería tendrá una forma compleja para aumentar la rigidez del componente y por tanto ahí se necesita una alta ductilidad. Las zonas de transición entre las áreas de material de alta y baja resistencia se caracterizan en la figura 5 con “T”.
El método según la presente invención se sometió a prueba con los aceros inoxidables 1.4301 (austenítico, de endurecimiento TRIP, aleado con CrNi), 1.4462 (estructura doble ferrítica-austenítica, aleado con CrNiMo) y 1.4678 (completamente austenítico, de endurecimiento TWIP, aleado con CrMn). Los resultados se muestran en la tabla 2.
Tabla 2.
Figure imgf000008_0001

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    Método para fabricar un elemento laminado en frío para alojamiento de batería que tiene diferentes valores mecánicos en al menos dos áreas consecutivas y que tiene la razón (r) entre la razón de carga de rotura AF y At, mediante lo cual las áreas de mayor resistencia se usan como zonas no deformables y a la inversa, las áreas de mayor ductilidad del material se usan para zonas de deformación proporcionadas constructivas que sobresalen hacia los lados del alojamiento de batería al modificar las propiedades mecánicas y/o físicas en un material de partida de acero de endurecimiento TWIP seleccionado del grupo que consiste en una banda deformada en caliente, una banda deformada en frío, chapa, placa y bobina compuestas por acero, teniendo dicho material de partida un grosor inicial homogéneo en una dirección longitudinal, comprendiendo dicho método las etapas de
    • reducir el grosor en la dirección longitudinal de una o más primeras áreas en un procedimiento de deformación en frío para proporcionar una o más áreas con un grosor final en la dirección longitudinal que es menor que el grosor inicial en la dirección longitudinal y proporcionar una o más segundas áreas que tienen el grosor inicial en la dirección longitudinal, de modo que la una o más primeras áreas tienen una resistencia aumentada simultánea con una disminución en el alargamiento en un material de acero deformado parcialmente,
    • recocer el material de acero deformado parcialmente para proporcionar un material de acero deformado parcialmente que tiene más de un grosor en la dirección longitudinal y propiedades de material homogéneas, y
    • reducir el grosor en la dirección longitudinal de la una o más segundas áreas hasta el grosor final de la una o más primeras áreas para proporcionar un material de acero deformado que tiene un grosor homogéneo en la dirección longitudinal mediante lo cual la reducción del grosor de las segundas áreas proporciona un material de acero deformado que tiene primeras y segundas áreas con diferentes propiedades de material en la dirección longitudinal del material de acero deformado y un grado de conformación (O) 5 < O < 60%, siendo dicho grado de conformación (O) idéntico en cada etapa de reducción de grosor.
    Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la reducción del grosor se lleva a cabo mediante un procedimiento de deformación en frío, preferiblemente mediante laminación en frío flexible, particularmente mediante laminación en frío excéntrica.
    Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque cada etapa de reducción de grosor tiene un grado de conformación (O) que es idéntico y una razón (r) entre la resistencia a la tracción de las segundas áreas y la resistencia a la tracción de las primeras áreas.
    Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el grado de conformación (O) hasta el 40% y la razón (r) está en el intervalo de 1,2 > r > 1,75.
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