ES2967460T3 - Pieza de chapa metálica conformada para una carrocería de vehículo y procedimiento de producción correspondiente - Google Patents

Pieza de chapa metálica conformada para una carrocería de vehículo y procedimiento de producción correspondiente Download PDF

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Abstract

La invención se refiere a una pieza de chapa metálica (1) conformadora para el bastidor de un vehículo que comprende: una primera porción (2) que se reblandece localmente con calor después de que se haya formado la pieza de chapa metálica (1). La pieza (1) comprende además un área (4) de absorción de distorsión tridimensional dedicada, que define un límite interno (6) dentro del cual la primera porción (2) debe ablandarse con calor localmente después de que la pieza de chapa metálica (1). se ha formado. El área de absorción de distorsión (4) está dimensionada de tal manera que una vez que se ha realizado dicha etapa de ablandamiento por calor local, el límite interno (6) es adyacente a la primera porción (2) y encierra la primera porción (2) para absorber las dimensiones. distorsiones inducidas por la primera porción localmente ablandada por el calor. La invención se refiere además a un método para producir una pieza de chapa conformada (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Pieza de chapa metálica conformada para una carrocería de vehículo y procedimiento de producción correspondiente
Descripción
Campo de la invención
La invención se refiere al campo de la producción de piezas de chapa metálica para carrocerías de vehículos en la industria automovilística y, en particular, de aquellas piezas relacionadas con el comportamiento en caso de colisión y con la seguridad pasiva. Las carrocerías de piezas de vehículos se refieren a cualquier tipo de vehículo, tales como automóviles, camiones, trenes, metros o similares.
Más particularmente, la invención se refiere a una pieza de chapa metálica conformada para una carrocería de vehículo que comprende una primera parte de dicha pieza de chapa metálica que se reblandece localmente por calor después de que se haya conformado dicha pieza de chapa metálica.
La invención se refiere además a un procedimiento para producir una pieza de chapa metálica conformada con partes reblandecidas localmente por calor que comprende una primera etapa de conformado, para conformar dicha pieza de chapa metálica conformada y una etapa de reblandecimiento local por calor, después de dicha primera etapa de conformado, para reblandecer localmente por calor una primera parte de dicha pieza de chapa metálica conformada.
En la invención, el término reblandecimiento por calor se debe entender como una modificación en la estructura metalográfica de la chapa por calor, como por ejemplo, para reducir el límite elástico de la misma en la parte reblandecida por calor. Debido a esta modificación metalográfica, esta parte de la pieza tiene propiedades mecánicas diferentes al resto de la pieza y, en particular, una mayor ductilidad.
Estado de la técnica
Las carrocerías de vehículos modernas se fabrican a partir de piezas en bruto de chapa metálica mediante procesos como la estampación en frío, el endurecimiento en prensa, el conformado por laminación o el endurecimiento en prensa indirecta. Un ejemplo de este tipo de piezas de vehículos son los pilares de carrocería, los balancines, las piezas del techo, los travesaños del suelo, los raíles delanteros o similares. Estas piezas están fabricadas preferentemente con aceros de ultra alta resistencia (UHSS) que proporcionan una resistencia a la tracción de aproximadamente 1.500 MPa. La ventaja de todo ello es que se obtienen piezas extremadamente robustas. Gracias a estas piezas, se puede crear una celda de seguridad para los pasajeros que, en caso de accidente, proporciona una jaula de supervivencia para los pasajeros. Sin embargo, en estas carrocerías de vehículos, también se requiere que la energía generada durante el choque sea absorbida por algunas zonas predeterminadas de los mismos. Esta energía se absorbe mediante una deformación controlada de dichas zonas. Cuanta más energía se disipa mediante la deformación, menos daños se provocan a los pasajeros.
Para resolver este problema, y con el fin de obtener un comportamiento en caso de colisión más predecible, así como también para evitar grietas durante los procesos posteriores al procesado, como los procesos de soldadura, se conoce la creación de zonas en la carrocería con una resistencia a la tracción reducida, por ejemplo, entre aproximadamente 575 y 1300 MPa.
Son conocidos varios procesos para la creación de estas zonas reblandecidas en la carrocería, tales como, por ejemplo, mediante enfriamiento selectivo de algunas partes de dicha carrocería, mediante calentamiento en horno dividido de algunos componentes de la pieza o mediante reblandecimiento por láser o inducción de una parte de dichas piezas.
El proceso de reblandecimiento por láser resulta especialmente aconsejable por su flexibilidad y adaptabilidad. El procedimiento se aplica comúnmente a aceros de ultra alta resistencia (UHSS) y consiste en un tratamiento de calentamiento rápido no isotérmico de piezas estampadas en caliente, es decir, conformado y enfriamiento simultáneos en la matriz. Esto da como resultado un templado de la martensita contenida en el material y, por lo tanto, una reducción de la resistencia a la tracción de la parte sobre la que se ha llevado a cabo el proceso.
El propósito del proceso de reblandecimiento por láser es alcanzar una temperatura comprendida entre 400 °C y 900 °C y, preferentemente, entre 500 °C y 750 °C, a fin de obtener valores de resistencia a la tracción dentro de un rango entre 500 MPa y 1400 MPa y, preferentemente, entre 600 MPa y 1200 MPa. El tratamiento de reblandecimiento se aplica localmente, sin alterar las propiedades del resto de la pieza. Las zonas donde se produce el templado se denominan zonas reblandecidas.
El problema asociado al proceso de reblandecimiento por láser es que, al ser un tratamiento térmico local, induce distorsiones geométricas en las piezas. Este aspecto puede hacer que dichas piezas queden fuera de las tolerancias en la zona calentada. Este efecto provoca problemas para validar la tecnología, debido a que los fabricantes de vehículos pueden ser reacios a utilizar la tecnología si no se logran las especificaciones geométricas después del proceso de reblandecimiento local.
Una posible solución a este problema consiste en introducir una etapa de posprocesado para llevar la pieza nuevamente a las tolerancias objetivo. Sin embargo, esta etapa adicional es menos deseada debido a sus costes adicionales y a las complicaciones logísticas.
El documento US 2011/233946 A1 divulga un travesaño realizado en chapa de acero que prevé una primera región que se ha sometido a un tratamiento térmico, una segunda región que no se ha tratado térmicamente y una zona de transición entre dichas primera y segunda región. La zona de transición queda aquí definida por un ancho inferior o igual a 50 mm.
El documento US 2019/054513 A1 divulga un procedimiento para producir un componente de vehículo de motor con por lo menos dos regiones de diferentes resistencias y una capa protectora, que consta de las etapas de proceso siguientes: [a] proporcionar unas piezas en bruto recubiertas previamente realizadas en una aleación de acero, que se puede endurecer, [b] calentar homogéneamente hasta una temperatura de calentamiento, que es por lo menos mayor o igual que la temperatura AC1, preferentemente mayor o igual que la temperatura AC3, [c] mantener la temperatura de calentamiento, de modo que el recubrimiento previo se alee con la pieza en bruto, [d] realizar un enfriamiento intermedio de manera homogénea la pieza en bruto aleada hasta una temperatura de enfriamiento intermedio entre 450 °C y 700 °C, [e] calentar parcialmente la pieza en bruto desde la temperatura de enfriamiento intermedio hasta por lo menos la temperatura AC3 en regiones del primer tipo y mantener las regiones del segundo tipo a una temperatura sustancialmente de enfriamiento intermedio, [f] conformar en caliente y endurecer en prensa la pieza en bruto parcialmente templada para conformar el componente de vehículo de motor. En las regiones del primer tipo se produce una resistencia a la tracción superior a 1.400 MPa, en las regiones del segundo tipo se produce una resistencia a la tracción inferior a 1050 MPa y entre dichas regiones se produce una zona de transición.
El documento US 2014/166166 A1 divulga un procedimiento para producir una columna de automóvil. Dicha columna de automóvil prevé una región de un primer tipo y una región de un segundo tipo que presentan resistencias diferentes entre sí. Entre ambas regiones, se forma una región de transición con una anchura inferior a 50 mm. La columna de automóvil presenta, en la región del primer tipo, una estructura bainítica y, en la región del segundo tipo, una estructura martensítica.
Sumario de la invención
Un objetivo de la invención es proponer una pieza de chapa metálica conformada para una carrocería de vehículo con un comportamiento en colisión mejorado que sea fácil de producir, pero que mantenga la calidad de producción requerida. Este propósito se logra mediante una pieza de chapa metálica conformada del tipo indicado al inicio, caracterizada por que comprende además una zona tridimensional de absorción de distorsión, que define un límite interno en cuyo interior se debe reblandecer localmente por calor dicha primera parte, después de que se haya conformado dicha pieza de chapa metálica, y de que se haya dimensionado dicha zona de absorción de distorsión de tal manera que, una vez que se haya llevado a cabo dicha etapa de reblandecimiento local por calor, dicho límite interno sea adyacente a dicha primera parte y encierre dicha primera parte para absorber las distorsiones dimensionales inducidas por dicha primera parte reblandecida localmente por calor.
Se puede obtener una zona tridimensional de absorción de distorsión o una zona área geométrica de absorción de distorsión creando cualquier tipo de rebaje o saliente específico en la parte que sobresale o se introduce en la pieza y que presenta una altura diferenciada del resto de la pieza que rodea dicha zona de absorción de distorsión.
La zona de absorción de distorsión proporciona una mayor rigidez del entorno de la parte que, posteriormente, debe ser reblandecida térmicamente. A continuación, cuando se lleva a cabo la etapa de reblandecimiento por calor, las tensiones inducidas por el calor en la primera parte de la pieza quedan contrarrestadas por esta zona de mayor rigidez circundante. Por lo tanto, se reducen o se compensan las deformaciones eventuales de la primera parte, y la primera parte mantiene su estabilidad dimensional, o por lo menos se reducen las deformaciones, de modo que se mantenga la pieza dentro de las tolerancias predeterminadas.
La invención incluye además una serie de características preferidas que son objeto de las reivindicaciones dependientes y cuya utilidad se pondrá de manifiesto más adelante en la descripción detallada de una forma de realización de la invención.
Preferentemente, la pieza de chapa metálica se forma mediante uno o más procesos del grupo que consiste en estampación en frío, endurecimiento en prensa, conformado por laminación o endurecimiento en prensa indirecta.
De manera preferida especialmente, dicha etapa de reblandecimiento local por calor se lleva a cabo mediante inducción, mediante irradiación con rayo láser, calentamiento resistivo o similar. Sin embargo, para que el proceso de calentamiento local sea lo más flexible posible, se prefiere especialmente dicha irradiación con rayo láser.
Tal como se ha explicado con anterioridad, en la aplicación preferida especialmente de la invención, las piezas son piezas de carrocería de vehículo. Por lo tanto, con el fin de obtener una buena procesabilidad de las piezas mediante conformado, la pieza de chapa metálica presenta un espesor entre 0.5 y 8 mm, preferentemente entre 0.5 y 6 mm, más preferentemente entre 0.5 y 3 mm y de manera especialmente preferida entre 0.8 a 2.5 mm.
Además, en aras de un buen equilibrio entre el efecto técnico de compensar las deformaciones de la primera parte reblandecida localmente por calor y evitar la introducción de estados tensionales no deseados en la pieza, en otra forma de realización dicha zona de absorción de distorsión presenta una altura entre 2 y 20 mm. Este rango evita la creación de zonas en la pieza que podrían dar lugar a fallos por fatiga no deseados de la misma.
Con el fin de garantizar una absorción óptima de la deformación de las distorsiones dimensionales inducidas por el calor, en una forma de realización preferida, dicha primera parte reblandecida localmente por calor está distanciada entre 0 y 50 mm y, preferentemente, entre 0 y 10 mm de dicho límite interno.
Preferentemente, para evitar la creación de un efecto de muesca en la zona de absorción de distorsión, dicha zona de absorción de distorsión comprende bordes redondeados y dicho límite interno está definido por la línea tangencial interna de dichos bordes redondeados.
Preferentemente, cuando dichos bordes redondeados presentan un radio entre 2 y 20 mm y, preferentemente, entre 2 y 10 mm, se pueden eliminar las grietas por fatiga provocadas ya sea por la creación de la zona de absorción de distorsión o por el calentamiento local posterior.
Con el fin de obtener un control óptimo de la deformación de la pieza de chapa metálica en situaciones de colisión, dicha primera parte presenta una superficie comprendida entre 100 mm2 y 50.000 mm2 y, preferentemente, entre 100 mm2 y 15.000 mm2. Para simplificar la creación de las partes reblandecidas por calor, también se prefiere especialmente que la primera parte sea un cuadrado o un rectángulo.
En otra forma de realización, dicha zona de absorción de distorsión es una de entre el grupo conformado por un saliente, un rebaje o una protuberancia circundante y dicha zona de absorción de distorsión encierra una parte plana para realizar dicha primera parte reblandecida localmente por calor. De manera especialmente preferida, la sección transversal de la zona de absorción de distorsión es un semicírculo, un triángulo, una sección transversal de trapecio isósceles con bordes redondeados.
Dentro de las diferentes formas de la zona de absorción de distorsión, se prefiere especialmente una protuberancia circundante para obtener la mejor reducción de la distorsión.
Además, cuando dicha zona de absorción de distorsión es una protuberancia circundante, esta comprende además una meseta de más de entre 0 y 20 mm de ancho. Dicha meseta proporciona una mejor adaptabilidad y, además, crea una zona en la que se pueden soldar otras piezas.
En una forma de realización adicional, para minimizar la deformación de la pieza después de la etapa de reblandecimiento por calor, dicho límite interno es un límite cerrado de manera que encierre completamente dicha primera parte reblandecida localmente por calor.
Otro objetivo de la invención es proponer un procedimiento para producir una pieza de chapa metálica conformada con partes reblandecidas localmente por calor del tipo descrito con anterioridad, caracterizado por que comprende además una segunda etapa de conformado, anterior a dicha etapa de reblandecimiento por calor, para conformar una zona de absorción de distorsión tridimensional específica, definiendo dicha zona de absorción de distorsión tridimensional un límite interno en cuyo interior se va a reblandecer localmente por calor dicha primera parte, estando dicha zona de absorción de distorsión dimensionada de manera que, una vez que se haya llevado a cabo dicha etapa de reblandecimiento local por calor, dicho límite interno sea adyacente a dicha primera parte y encierre dicha primera parte para absorber las distorsiones dimensionales inducidas por dicha etapa de reblandecimiento por calor.
Es especialmente preferido que dicha etapa de conformación se lleve a cabo mediante estampación en caliente. La estampación en caliente permite producir piezas estampadas de aceros de ultra alta resistencia, como por ejemplo, acero al boro 22MnB5. Esto mejora notablemente la seguridad pasiva del vehículo con un peso reducido de la carrocería. Alternativamente, la pieza se puede producir mediante estampación en frío utilizando acero convencional para automóviles, ya sea revestido o sin revestir.
Además, para alcanzar un proceso de producción altamente eficiente, dicha primera etapa de conformación es una etapa de estampación y dichas primera y segunda etapas de conformación se llevan a cabo de forma simultánea. Al incluir la segunda etapa de conformación en la matriz de estampado, no se introducen costes adicionales notables en el proceso de producción de la pieza, ya que no se requiere ninguna etapa de estampado adicional. Sin embargo, también se obtienen las ventajas alcanzadas por la invención.
En otra forma de realización, durante dicha etapa de reblandecimiento local por calor, dicha primera parte de dicha pieza estampada se calienta a entre 300 °C y 1200 °C y, preferentemente, entre 500 °C y 800 °C.
Finalmente, es preferible que dicha etapa de reblandecimiento local por calor se lleve a cabo mediante irradiación de dicha primera parte con un rayo láser que tenga una potencia comprendida entre 500 W y 100 kW, preferentemente, entre 1 kW y 10 kW.
Asimismo, la invención también incluye otras características de detalle ilustradas en la descripción detallada de una forma de realización de la invención y en las figuras adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
Otras ventajas y características de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción, en la que, sin ningún carácter limitativo, se describen formas de realización preferidas de la invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una primera forma de realización de una pieza de chapa metálica conformada según la invención, en forma de viga longitudinal, estando dicha pieza provista de una zona de absorción de distorsión dispuesta en un borde de la pieza de chapa metálica y que encierra una primera parte reblandecida localmente por calor.
La figura 2 muestra una vista superior de la zona de absorción de distorsión de la pieza de chapa metálica de la figura 1.
La figura 3 muestra una vista detallada de la sección transversal de la zona de absorción de distorsión de la pieza de chapa metálica de la figura 1.
La figura 4A muestra una simulación numérica de la deformación de la pieza de chapa metálica de la figura 1, después de la creación de la primera parte reblandecida localmente por calor, cuando la pieza no prevé una zona de absorción de distorsión.
La figura 4B muestra una simulación numérica de la deformación de la pieza de chapa metálica de la figura 1, después de la creación de la primera parte reblandecida localmente por calor, cuando la pieza prevé una zona de absorción de distorsión específica según la invención que encierra la primera parte.
La figura 5 muestra una vista en perspectiva de una segunda forma de realización de una pieza de chapa metálica conformada según la invención, en forma de viga longitudinal, estando dicha pieza provista de una zona de absorción de distorsión dispuesta en el centro de la pieza de chapa metálica y que encierra una primera parte reblandecida localmente por calor.
La figura 6 muestra una vista superior de la zona de absorción de distorsión de la pieza de chapa metálica de la figura 5.
La figura 7 muestra una vista en detalle de la sección transversal de la zona de absorción de distorsión de la pieza de chapa metálica de la figura 5.
La figura 8A muestra una simulación numérica de la deformación de la pieza de chapa metálica de la figura 5, después de la creación de la primera parte reblandecida localmente por calor, cuando la pieza no prevé una zona de absorción de distorsión.
La figura 8B muestra una simulación numérica de la deformación de la pieza de chapa metálica de la figura 5, después de la creación de la primera parte reblandecida localmente por calor, cuando la pieza prevé una zona de absorción de distorsión específica según la invención que encierra la primera parte.
Las figuras 9 a 11 muestran una vista en perspectiva de una tercera forma de realización de una pieza de chapa metálica conformada según la invención, en forma de viga longitudinal, estando dicha pieza provista de una zona de absorción de distorsión dispuesta en un borde de la pieza de chapa metálica y que encierra una primera parte reblandecida localmente por calor.
Las figuras 12A y 12B muestran una simulación numérica de la deformación de la pieza de chapa metálica de la figura 9, después de la creación de la primera parte reblandecida localmente por calor, sin y con una zona de absorción de distorsión respectivamente.
Las figuras 13 a 15 muestran una vista en perspectiva de una cuarta forma de realización de una pieza de chapa metálica conformada según la invención, en forma de viga longitudinal, estando dicha pieza provista de una zona de absorción de distorsión dispuesta en un borde de la pieza de chapa metálica y que encierra una primera parte reblandecida localmente por calor.
Las figuras 16A y 16B muestran una simulación numérica de la deformación de la pieza de chapa metálica de la figura 13, después de la creación de la primera parte reblandecida localmente por calor, respectivamente sin y con una zona de absorción de distorsión.
Las figuras 17 a 19 muestran una vista en perspectiva de una quinta forma de realización de una pieza de chapa metálica conformada según la invención, en forma de viga longitudinal, estando dicha pieza provista de una zona de absorción de distorsión dispuesta en un borde de la pieza de chapa metálica y que encierra una primera parte reblandecida localmente por calor.
Las figuras 20A y 20B muestran una simulación numérica de la deformación de la pieza de chapa metálica de la figura 17, después de la creación de la primera parte reblandecida localmente por calor, sin y con una zona de absorción de distorsión respectivamente.
Descripción detallada de algunas formas de realización de la invención.
Las figuras 1 a 3 muestran una primera forma de realización de una pieza de chapa metálica 1 conformada para una carrocería de vehículo según la invención, como por ejemplo, un raíl delantero para un automóvil o cualquier otro tipo de vehículo que comprenda una carrocería metálica.
Aunque la pieza 1 se ha representado en las figuras sin espesor por motivos de simplicidad, preferentemente, presenta un espesor comprendido entre 0.5 y 8 mm; preferentemente, entre 0.5 y 6 mm, por ejemplo, en casos en los que la pieza tenga una superposición de piezas de chapa metálica. En otros casos, la pieza 1 puede presentar un espesor comprendido entre 0.5 y 3 mm y, de manera especialmente preferida, entre 0.8 y 2.5 mm.
Además, la pieza 1 se representa como una viga recta longitudinal. Sin embargo, la pieza puede presentar cualquier configuración deseada, como por ejemplo un pilar A, B o C, un pilar de bisagra, un balancín, un raíl delantero o trasero, un suelo de carrocería o cualquier otra parte de la carrocería del vehículo.
La pieza de chapa metálica 1 comprende una primera parte 2 que se reblandece localmente por calor después de que se haya estampado dicha pieza de chapa metálica 1. Preferentemente, la pieza de chapa metálica 1 se reblandece con láser. Sin embargo, se pueden usar otros procedimientos de reblandecimiento local por calor, como por ejemplo inducción, calentamiento resistivo, o similares.
Para resolver el problema de proporcionar una pieza de chapa metálica conformada 1 con un comportamiento en colisión mejorado, pero que, al mismo tiempo, resulte sencilla de producir y mantenga la calidad de producción requerida sin que dicha pieza quede fuera de tolerancias después del tratamiento térmico, la pieza de chapa metálica 1 comprende una zona tridimensional de absorción de distorsión 4 específica, que define un límite interno 6 dentro del que dicha primera parte 2 se debe reblandecer localmente por calor, después de que se haya conformado la pieza de chapa metálica 1. Este aspecto se puede observar especialmente en las figuras 2 y 3, en las que la zona de absorción de distorsión 4 está formada por una protuberancia semicircular con bordes redondeados. Tal como resulta evidente de la figura 2, el límite interno 6 está definido, en este caso, por la línea tangencial interna de los bordes redondeados. Además, en este caso, la zona de absorción de distorsión 4 presenta una altura de 10 mm con bordes redondeados con un radio de 5 mm. Por lo tanto, tomando el plano general P1 de la pieza en la zona donde se va a realizar el reblandecimiento por calor, la zona de absorción de distorsión 4 es, en este caso, una protuberancia circundante. La zona de absorción de distorsión 4 encierra entonces la parte plana 12 en la que la primera parte 2 se va a reblandecer por calor.
Por lo tanto, la zona de absorción de distorsión 4 está dimensionada de tal manera que, una vez que se ha realizado la etapa de reblandecimiento local por calor, el límite interno 6 es adyacente a la primera parte 2 y encierra dicha primera parte 2 para absorber las distorsiones dimensionales inducidas por dicha primera parte 2 reblandecida localmente por calor.
En la invención, la expresión “que encierra la primera parte” incluye también el caso en el que la primera parte se encuentra en un borde de la pieza. Tal como resulta evidente en la figura 2, el borde libre 8 no prevé la protuberancia. Sin embargo, este aspecto no hace que la pieza 1 quede fuera de las tolerancias, porque el resto de la zona de absorción de distorsión 4 compensa las deformaciones inducidas mediante el calor y evita la deformación incontrolada de la pieza de chapa metálica que tiene lugar cuando no se prevé una zona de absorción de distorsión 4.
La expresión “que encierra la primera parte” tampoco excluye que la zona de absorción de distorsión 4 presente pequeñas interrupciones en su extensión. Por ejemplo, en el caso de las figuras 1 a 3, es posible que la zona de absorción de distorsión 4 esté interrumpida en las esquinas 10. Sin embargo, este aspecto no hace que la zona de absorción de distorsión 4 pierda el efecto de absorción de distorsión. De hecho, el efecto, en este caso es, de algún modo, similar al que se produce cuando la primera parte reblandecida por calor 2 se encuentra sobre un borde de la pieza.
Además, para garantizar una función efectiva de la zona de absorción de distorsión 4, la primera parte reblandecida 2 localmente por calor está separada una distancia D1 comprendida entre 0 y 50 mm y, preferentemente, entre 0 y 10 mm con respecto al límite interno 6. En este caso, cabe señalar que la distancia D1 no tiene que ser constante en todos los casos para tener un efecto de absorción de distorsión eficaz, tal como se desprende de la figura 18.
Preferentemente, la primera parte 2 presenta una superficie comprendida entre 100 mm2 y 50.000 mm2 y, preferentemente, entre 100 mm2 y 15.000 mm2 y presenta forma cuadrada o rectangular.
El procedimiento para producir la pieza de chapa metálica 1 conformada con partes reblandecidas localmente por calor es el siguiente.
En primer lugar, partiendo de una pieza en bruto de chapa metálica, se lleva a cabo una primera etapa de conformado en una matriz de conformado o en un dispositivo de laminación, para conformar la pieza de chapa metálica 1. Dicha pieza de chapa metálica se puede producir mediante procedimientos como el estampado en frío, endurecimiento en prensa, conformado por laminación, o endurecimiento en prensa indirecto. Aunque la pieza se puede estampar tanto en frío como en caliente o mediante laminación, preferentemente, la etapa de conformado se lleva a cabo mediante endurecimiento en prensa, también conocido como estampado en caliente.
A continuación, tiene lugar una segunda etapa de conformado para conformar la zona tridimensional de absorción de distorsión 4. Preferentemente, esta segunda etapa de conformado se lleva a cabo simultáneamente con la primera etapa de conformado, cuando el procedimiento utilizado es mediante estampación en frío o endurecimiento en prensa. La segunda etapa de conformado define un límite interno 6 en cuyo interior se va a reblandecer localmente por calor la primera parte 2.
Finalmente, tiene lugar la etapa de reblandecimiento local por calor, después de la etapa de estampado, para reblandecer localmente por calor una primera parte 2 de dicha pieza estampada. De manera especialmente preferida, la etapa de reblandecimiento por calor se lleva a cabo mediante la irradiación de la primera parte 2 con un rayo láser que tiene una potencia comprendida entre 500 W y 100 kW y, de manera especialmente preferida, entre 1 kW y 10 kW. A continuación, la primera parte 2 se calienta entre 400 °C y 1200 °C y, preferentemente, entre 500 °C y 800 °C. La zona de absorción de distorsión 4 está dimensionada de tal manera que, una vez que se ha realizado la etapa de reblandecimiento local por calor, el límite interno 6 es adyacente a la primera parte 2 y encierra la primera parte 2 para absorber las distorsiones dimensionales inducidas por la etapa de reblandecimiento por calor.
Las figuras 4A y 4B muestran el efecto de la creación de una zona de absorción de distorsión 4.
La figura 4A muestra la deformación de la pieza de chapa metálica 1, después de la creación de la primera parte reblandecida por calor 4, en el caso de que no se prevea ninguna zona de absorción de distorsión 4. En este caso, se consiguen los siguientes valores de distorsión.
En cambio, la figura 4B muestra la deformación de la pieza de chapa metálica 1, después de la creación de la primera parte reblandecida por calor 4, cuando la pieza presenta una zona de absorción de distorsión 4, alcanzando así los siguientes valores de deformación, así como el siguiente % de reducción de deformación.
Por lo tanto, de la tabla anterior se deduce claramente que la zona de absorción de distorsión 4 lleva a una reducción evidente de la deformación de la pieza de chapa metálica 1 después de que haya tenido lugar el proceso de reblandecimiento local por calor. En particular, con la zona de absorción de distorsión 4 se consigue una reducción de la deformación del 75,7 %, con respecto a la deformación máxima sobre la pieza de chapa metálica. Adicionalmente, en la zona central de la pieza reblandecida por calor, se obtienen resultados aún mejores gracias a la protuberancia circundante, ya que se puede obtener una reducción de la deformación del 93,3 %.
A continuación, se describen formas de realización adicionales que presentan una pluralidad de características en común con la primera forma de realización anterior. Por lo tanto, a partir de ahora, únicamente se describirán las características diferenciadoras, mientras que, para las características comunes, se hará referencia a la descripción anterior.
Las figuras 5 a 7 muestran una segunda forma de realización de la pieza de chapa metálica según la invención. Tal como resulta evidente, en este caso, la zona de absorción de distorsión 4 se encuentra en la zona central de la pieza. Una vez más, en aras de la simplicidad, se muestra una viga longitudinal en forma de U, como por ejemplo el raíl delantero de un automóvil. Sin embargo, la invención se puede aplicar de nuevo a cualquier pieza de chapa metálica de la carrocería del vehículo.
La zona de absorción de distorsión 4 es ahora una protuberancia circundante cerrada con esquinas redondeadas 10. Más particularmente, en este caso, el límite interno 6 es un límite cerrado de manera que encierra completamente la primera parte 2 reblandecida localmente por calor. En este caso, la zona de absorción de distorsión 4 proporciona un efecto de absorción de distorsión más homogéneo y eficaz, tal como se muestra a continuación en las tablas comparativas 3 y 4. Además, y de manera diferente a la forma de realización anterior, la zona de absorción de distorsión 4 presenta también una meseta 14 entre 0.1 y 20 mm de ancho.
Se han obtenido los valores de deformación siguientes en una pieza de chapa metálica sin absorbedor de distorsión geométrico, correspondiente a la figura 8A.
En cambio, al proporcionar un absorbedor de distorsión geométrico en forma de una protuberancia circundante con un límite interno 6 que es un límite cerrado de manera que encierra completamente dicha primera parte 2 reblandecida localmente por calor, se han obtenido resultados con un comportamiento notable tal como se desprende de la Tabla 4.
Las figuras 9 a 11 muestran una forma de realización en la que la zona de absorción de distorsión 4 es un saliente que prevé una sección transversal de un trapezoide isósceles con esquinas redondeadas.
La Tabla 5 muestra los resultados de la deformación de una pieza de chapa metálica conformada según la figura 12A, sin una zona de absorción de distorsión 4.
De nuevo, tal como se desprende de la Tabla 6, gracias a la zona de absorción de distorsión 4 en forma de pirámide truncada, como la de la figura 12B, se consigue una reducción de distorsión máxima del 83 %.
La forma de realización de las figuras 13 a 15 es similar a la de las figuras 9 a 11, pero, en este caso, la zona de absorción de distorsión 4 es un rebaje que prevé una sección transversal de un trapezoide isósceles invertido con esquinas redondeadas.
La Tabla 7 muestra los resultados de deformación de una pieza de chapa metálica conformada según la figura 16A, sin una zona de absorción de distorsión 4.
De nuevo, como se desprende de la Tabla 8, gracias a la zona de absorción de distorsión 4 en forma de pirámide truncada invertida como la de la figura 16B, se consigue una reducción de distorsión máxima del 83 %.
Finalmente, en la forma de realización de las figuras 17 a 19, la altura de la zona de absorción de distorsión 4 es variable. En este caso, la sección transversal en forma de U de la viga se ha utilizado para configurar una sección de la zona de absorción de distorsión 4, de manera que únicamente se requieren dos protuberancias laterales 10.
La Tabla 9 muestra los resultados de la deformación de una pieza de chapa metálica conformada según la figura 20A, sin una zona de absorción de distorsión 4.
De nuevo, tal como se desprende de la Tabla 10, en este caso, la reducción de la deformación conseguida es sólo del 44,6 %. Sin embargo, el efecto técnico de la zona de absorción de distorsión 4 sigue resultando evidente.
Además, cabe señalar que la misma pieza 1 puede comprender una pluralidad de partes 2 reblandecidas localmente por calor, con el fin de adaptar el comportamiento de deformación de la pieza.
Finalmente, no se puede descartar que la forma de las zonas de absorción de distorsión 4 sea una combinación de las formas de realización explicadas con anterioridad.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Pieza de chapa metálica (1) conformada para carrocería de vehículo que comprende:
[a] una primera parte (2) de dicha pieza de chapa metálica (1) reblandecida localmente por calor después de que se haya conformado dicha pieza de chapa metálica (1),
caracterizada por que comprende asimismo:
[b] una zona tridimensional de absorción de distorsión (4) específica, que define un límite interno (6) dentro del cual dicha primera parte (2) se va a reblandecer localmente por calor después de que se haya conformado dicha pieza de chapa metálica (1), y
[c] dicha zona de absorción de distorsión (4) está dimensionada de tal manera que, una vez que se haya llevado a cabo dicha etapa de reblandecimiento local por calor, dicho límite interno (6) es adyacente a dicha primera parte (2) y encierra dicha primera parte (2) para absorber las distorsiones dimensionales inducidas por dicha primera parte reblandecida localmente por calor.
2. Pieza de chapa metálica (1) según la reivindicación 1, caracterizada por que dicha pieza de chapa metálica (1) presenta un espesor comprendido entre 0.5 y 8 mm, preferentemente entre 0.5 y 6 mm, más preferentemente entre 0.5 y 3 mm y de manera especialmente preferida entre 0.8 y 2,5 mm.
3. Pieza de chapa metálica (1) según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por que dicha zona de absorción de distorsión (4) presenta una altura comprendida entre 2 y 20 mm.
4. Pieza de chapa metálica (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que dicha primera parte (2) reblandecida localmente por calor está distanciada entre 0 y 50 mm y, preferentemente entre 0 y 10 mm de dicho límite interno (6).
5. Pieza de chapa metálica (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que dicha zona de absorción de distorsión (4) comprende unos bordes redondeados y dicho límite interno (6) está definido por la línea tangencial interior de dichos bordes redondeados.
6. Pieza de chapa metálica (1) según la reivindicación 5, caracterizada por que dichos bordes redondeados presentan un radio comprendido entre 2 y 20 mm y preferentemente entre 2 y 10 mm.
7. Pieza de chapa metálica (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que dicha primera parte (2) presenta una superficie comprendida entre 100 mm2 y 50.000 mm2 y preferentemente entre 100 mm2 y 15.000 mm2.
8. Pieza de chapa metálica (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que dicha zona de absorción de distorsión (4) es una de entre el grupo conformado por un saliente, un rebaje o una protuberancia circundante y por que dicha zona de absorción de distorsión (4) encierra una parte plana para realizar dicha primera parte (2) reblandecida localmente por calor.
9. Pieza de chapa metálica (1) según la reivindicación 8, caracterizada por que cuando dicha zona de absorción de distorsión (4) es una protuberancia circundante, comprende asimismo una meseta de un ancho superior a 0 a 20 mm.
10. Pieza de chapa metálica (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que dicho límite interno (6) es un límite cerrado de manera que encierra completamente dicha primera parte (2) reblandecida localmente por calor.
11. Procedimiento para producir una pieza de chapa metálica (1) conformada con partes reblandecidas localmente por calor que comprende:
[a] una primera etapa de conformado para conformar dicha pieza de chapa metálica conformada y
[b] una etapa de reblandecimiento local por calor, después de dicha primera etapa de conformado, para reblandecer localmente por calor una primera parte (2) de dicha pieza de chapa metálica (1) conformada, caracterizado por que comprende asimismo
[c] una segunda etapa de conformado, anterior a dicha etapa de reblandecimiento por calor, para conformar una zona de absorción de distorsión tridimensional (4) específica, definiendo dicha zona de absorción de distorsión tridimensional (4) un límite interno (6) dentro del cual dicha primera parte (2) se va a reblandecer localmente por calor,
[d] estando dicha zona de absorción de distorsión (4) dimensionada de manera que, una vez que se ha realizado dicha etapa de reblandecimiento local por calor, dicho límite interno (6) es adyacente a dicha primera parte (2) y encierra dicha primera parte (2) para absorber las distorsiones dimensionales inducidas por dicha etapa de reblandecimiento por calor.
12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que dicha segunda etapa de conformado se realiza mediante conformado en caliente o en frío.
13. Procedimiento según la reivindicación 11 o 12, caracterizado por que dicha primera etapa de conformado es una etapa de estampado y dichas primera y segunda etapas de conformado se llevan a cabo simultáneamente.
14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por que durante dicha etapa de reblandecimiento local por calor dicha primera parte (2) de dicha pieza estampada se calienta entre 300 °C y 1200 °C y preferentemente entre 500 °C y 800 °C.
15. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado por que dicha etapa de reblandecimiento local por calor se lleva a cabo mediante la irradiación de dicha primera parte (2) con un rayo láser que tiene una potencia comprendida entre 500 W y 100 kW, preferentemente entre 1 kW y 10 kW.
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