ES3069901T3 - Method and device for heat treating of a component of steel - Google Patents

Method and device for heat treating of a component of steel

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ES3069901T3 ES17703344T ES17703344T ES3069901T3 ES 3069901 T3 ES3069901 T3 ES 3069901T3 ES 17703344 T ES17703344 T ES 17703344T ES 17703344 T ES17703344 T ES 17703344T ES 3069901 T3 ES3069901 T3 ES 3069901T3
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Abstract

La invención se refiere a un método y a un dispositivo para el tratamiento térmico de un componente metálico (1). Dicho método consta de al menos los siguientes pasos: a) calentar el componente (1), b) establecer una diferencia de temperatura entre al menos una primera subregión (2) y al menos una segunda subregión (3) del componente (1), c) dar forma y/o enfriar al menos parcialmente el componente (1) en una herramienta de endurecimiento por prensado (4), d) realizar un mecanizado posterior de al menos una primera subregión (2) del componente (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Procedimiento y dispositivo para el tratamiento térmico de un componente de acero
[0003] La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para el tratamiento térmico de un componente de acero.
[0004] La invención se aplica en particular al endurecimiento parcial de componentes, dado el caso previamente recubiertos, de preferentemente un acero al manganeso-boro de alta resistencia.
[0005] Para la fabricación de componentes de carrocería de vehículos relevantes para la seguridad de chapa de acero suele ser necesario endurecer la chapa de acero durante o después de la conformación en el componente de carrocería. Para ello se ha establecido un procedimiento de tratamiento térmico que se denomina "endurecimiento en prensa". A este respecto, la chapa de acero, que suele proporcionarse en forma de llantón, se calienta en primer lugar en un horno y a continuación, durante la conformación, se enfría en una prensa y así se endurece.
[0006] Mediante el calentamiento el endurecimiento en prensa se produce normalmente una variación geométrica (si bien reducida) del componente con respecto al estado no calentado. Esto requiere habitualmente un corte de la chapa de acero, posterior al endurecimiento en prensa, para darle el contorno final deseado. Un corte posterior puede prescindirse por lo general únicamente cuando las especificaciones de tolerancia para el componente que está fabricándose sean tan amplias que esta variación todavía se sitúe de manera admisible dentro de las tolerancias. En los ámbitos de aplicación típicos del endurecimiento en prensa, las especificaciones de tolerancia admitidas die suelen ser, sin embargo, estrechas.
[0007] Ha de tenerse en cuenta además que las chapas de acero presentan, tras el endurecimiento en prensa, por lo general una resistencia a la tracción de más de 1000 MPa [megapascales]. Por tanto, los componentes endurecidos solo pueden cortarse todavía con procedimientos especiales. Un procedimiento aplicable en principio para ello es el denominado corte duro. Para ello se requieren, sin embargo, herramientas que puedan atravesar un acero con resistencia a la tracción de más de 1000 MPa. Por un lado, el corte duro alarga la cadena de producción y, por otro lado, las herramientas requeridas para ello conllevan elevados costes de inversión, están sujetas a un elevado desgaste y requieren mucho mantenimiento. El corte duro no ha resultado útil por tanto en la producción industrial en serie.
[0008] Un procedimiento habitual en la producción industrial en serie es el corte láser. Con este se cortan los componentes endurecidos por medio de al menos un haz láser para darle el contorno final deseado. El corte láser presenta, sin embargo, la desventaja de que conlleva por lo general tiempos de ciclo largos, elevados costes de energía y elevados costes de inversión.
[0009] Por los documentos DE 10 2009 050 623 A1, DE 102 08 216 C1 y EP 1 715 066 A1 se conocen, por ejemplo, procedimientos para la fabricación de componentes metálicos. Además, por el documento US 2015/299817 A1 se conoce un procedimiento en el que a una primera etapa de calentamiento le sigue un enfriamiento parcial y, a continuación, una segunda etapa de calentamiento. El documento DE 10 2010 049205 A1 divulga una línea de conformado en caliente para el conformado en caliente de material en forma de chapa y un procedimiento para el conformado en caliente de material en forma de chapa, que está configurado como llantón de chapa o como banda de chapa. El documento WO2010150683A1 divulga un procedimiento para el conformado en caliente.
[0010] Partiendo de ello, el objetivo de la presente invención es solucionar los problemas ilustrados con respecto al estado de la técnica al menos parcialmente. En particular se indicarán un procedimiento y un dispositivo para el tratamiento térmico de un componente metálico, que permitan en la producción industrial en serie la fabricación de un componente endurecido en prensa con contornos lo más precisos posible. Además, el procedimiento y el dispositivo deberán poder realizarse u operarse de la manera más cuidadosa posible con respecto a los costes de energía y/o implementarse o fabricarse de la manera más cuidadosa posible con respecto a los costes de inversión. Asimismo, el procedimiento así como el dispositivo permitirán en particular un tiempo de ciclo lo más reducido posible.
[0011] Estos objetivos se consiguen mediante las características de las reivindicaciones independientes. El procedimiento de acuerdo con la invención para el tratamiento térmico de un componente de acero está definido en la reivindicación de procedimiento 1 independiente.
[0012] El dispositivo de acuerdo con la invención para el tratamiento térmico de un componente de acero está definido en la reivindicación de dispositivo 6 independiente.
[0013] Otras configuraciones ventajosas de la solución aquí propuesta se indican en las reivindicaciones dependientes. Cabe señalar que las características mencionadas individualmente en las reivindicaciones dependientes pueden combinarse entre sí de cualquier manera técnicamente razonable y definen configuraciones adicionales de la invención. Asimismo, las características indicadas en las reivindicaciones se precisan y explican más detalladamente en la descripción, exponiéndose otras configuraciones preferidas de la invención.
[0014] Un procedimiento de acuerdo con la invención para el tratamiento térmico de un componente de acero presenta al menos las siguientes etapas, que se realizan en el orden indicado:
[0015] a) calentar el componente,
[0016] b) ajustar una diferencia de temperatura de al menos 50 K entre al menos una primera sección parcial y al menos una segunda sección parcial del componente,
[0017] b’) introducir energía térmica por medio de calor irradiado en todo el componente,
[0018] c) conformar y/o enfriar al menos parcialmente el componente en una herramienta de endurecimiento en prensa, d) procesar posteriormente de manera mecánica la al menos una primera sección parcial del componente, en el que el ajuste de la diferencia de temperatura en la etapa b) se realiza mediante enfriamiento de la al menos una primera sección parcial y/o calentamiento de la al menos una segunda sección parcial, y en el que la al menos una primera sección parcial que va a procesarse posteriormente obtiene, antes de la etapa d) y en el momento del procesamiento posterior mecánico, una resistencia inferior en comparación con la al menos una segunda sección parcial.
[0019] El orden indicado de etapas de procedimiento a), b), b’), c) y d) se obtiene en un desarrollo del procedimiento. Preferentemente el procedimiento se realiza con un dispositivo aquí presentado. El procedimiento propuesto sirve en particular para fabricar un componente endurecido en prensa con contornos lo más precisos posible.
[0020] El procedimiento propuesto permite, de manera especialmente ventajosa, la fabricación de un componente endurecido en prensa con contornos los más precisos posible en la producción industrial en serie. Esto resulta posible, en particular, porque el componente experimenta, antes del procesamiento posterior, un tratamiento térmico parcialmente diferente, de tal manera que un área del componente que dado el caso va a procesarse posteriormente obtenga una resistencia inferior a la de al menos otra área del componente. Esto permite la ventaja de que el procesamiento posterior puede realizarse mecánicamente, en particular sin un desgaste elevado de la herramienta, de modo que puede prescindirse de un corte láser que implique grandes costes de energía así como grandes costes de inversión. El procesamiento mecánico posterior puede realizarse de manera relativamente rápida, de modo que el procedimiento permite asimismo, en particular, un tiempo de ciclo lo más reducido posible.
[0021] En cuanto al componente metálico de acero, se trata preferentemente de un llantón, una chapa de acero o un producto semiacabado al menos parcialmente preconformado. El componente metálico está formado con o a partir de un acero (endurecible), por ejemplo un acero al boro(-manganeso), por ejemplo con la denominación 22MnB5. Más preferentemente, el componente está dotado al menos en gran parte de un recubrimiento (metálico) o está previamente recubierto. En cuanto al recubrimiento metálico puede tratarse, por ejemplo, de un recubrimiento con contenido (principal) en zinc o un recubrimiento con contenido (principal) en aluminio y/o silicio, en particular un denominado recubrimiento al aluminio/silicio(Al/Si).
[0022] En la etapa a) se calienta (todo) el componente, en particular en un primer horno. Preferentemente, el componente se calienta en el primer horno de manera homogénea, uniforme y/o regular. Más preferentemente, el componente se calienta en el primer horno (exclusivamente) por medio de calor irradiado, por ejemplo por al menos un elemento calefactor de funcionamiento eléctrico (que no se pone en contacto físico y/o eléctrico con el componente), como por ejemplo un bucle calefactor y/o cable calefactor, y/o por al menos un tubo radiador (calentado por gas).
[0023] Según una configuración ventajosa se propone que el componente se caliente en la etapa a) por medio de calor irradiado y/o convección en al menos 500 K [Kelvin], preferentemente en al menos 700 K o incluso en al menos 800 K. Preferentemente, el componente se calienta en la etapa a) sin contacto, en particular sin contacto termoconductor o eléctrico con un elemento calefactor de funcionamiento eléctrico.
[0024] Preferentemente, el componente se calienta en la etapa a) hasta una temperatura por debajo de la temperatura AC3 o incluso por debajo de la temperatura AC1. La temperatura AC1 es la temperatura a partir de la cual comienza la de ferrita a austenita durante un calentamiento de un componente de acero. La temperatura AC3 es la temperatura a la que termina o concluye (por completo) la conversión de la microestructura de ferrita a austenita durante un calentamiento de un componente de acero. Alterativamente, el componente puede calentarse en la etapa a) hasta una temperatura por encima de la temperatura AC3.
[0025] Preferentemente, el componente se desplaza, después de la etapa a) y antes de la etapa b), a una estación de atemperado. Para ello puede estar previsto un medio de transporte, que comprende por ejemplo al menos una mesa de rodillos y/o un robot (industrial). De manera especialmente preferente, el componente se desplaza de un primer horno a una estación de atemperado. En particular, el componente recorre desde el primer horno hasta la estación de atemperado un trayecto de al menos 0,5 m [metros]. Durante el mismo, el componente puede ser conducido en contacto con el aire ambiente o dentro de una atmósfera protectora.
[0026] Según la invención está previsto que el ajuste de la diferencia de temperatura en la etapa b) tenga lugar mediante enfriamiento de la al menos una primera sección parcial y/o calentamiento de la al menos una segunda sección parcial. Preferentemente, en la etapa b) tiene lugar un enfriamiento parcial, activo, por conducción y/o por convección de la al menos una primera sección parcial del componente, en particular en una estación de atemperado. Después del enfriamiento, el componente presenta temperaturas (de componente) parcialmente diferentes, habiéndose ajustado una diferencia de temperatura entre una primera temperatura de la al menos una primera sección parcial y una segunda temperatura de la al menos una segunda sección parcial del componente. Asimismo, en la etapa b) pueden ajustarse varias diferencias de temperatura (distintas) entre secciones parciales del componente. Así es, por ejemplo, posible ajustar en el componente tres o más secciones parciales con en cada caso temperaturas distintas entre sí.
[0028] Preferentemente, el ajuste de la diferencia de temperatura en la etapa b) tiene lugar de tal manera que una (primera) temperatura de la al menos una primera sección parcial del componente es menor que una (segunda) temperatura de la al menos una segunda sección parcial del mismo componente. En la etapa b) se ajusta una diferencia de temperatura de al menos 50 K, preferentemente de al menos 100 K o incluso de al menos 150 K entre la al menos una primera sección parcial y al menos una segunda sección parcial del componente. La primera sección parcial es normalmente una sección parcial más dúctil en el componente tratado acabado o una sección parcial que obtiene una menor resistencia (en comparación con la segunda sección parcial). La segunda sección parcial es normalmente una sección parcial más dura en comparación en el componente tratado acabado o una sección parcial que obtiene una resistencia superior (en comparación con la primera sección parcial).
[0030] Si en la etapa b) está previsto un enfriamiento (activo) de la al menos una primera sección parcial, este se produce preferentemente por convección, de manera especialmente preferente por medio de al menos una boquilla que descarga un fluido. Para ello, la boquilla puede estar dispuesta en la estación de atemperado y estar orientada hacia la primera sección parcial. En cuanto al fluido puede tratarse, por ejemplo, de aire, nitrógeno, agua o una mezcla de los mismos. Preferentemente, el enfriamiento tiene lugar por medio de una matriz de boquillas con varias boquillas que descargan en cada caso un fluido, estando adaptada de manera especialmente preferente la forma de la matriz de boquillas y/o la disposición de las diversas boquillas a la geometría (que ha de conseguirse) de la al menos una primera sección parcial del componente.
[0032] Preferentemente, la al menos una primera sección parcial se enfría en la etapa b) hasta una temperatura por debajo de la temperatura AC1. Más preferentemente, la al menos una primera sección parcial se enfría (activamente) en la etapa b) hasta una temperatura por debajo de la temperatura AC1. Preferentemente, la al menos una primera sección parcial se enfría en la etapa b) hasta una temperatura por debajo de 550 °C [grados Celsius] (823,15 K), de manera especialmente preferente por debajo de 500 °C (773,15 K) o incluso por debajo de 450 °C (723,15 K).
[0034] En particular, de manera adicional a un enfriamiento (activo) de la al menos una primera sección parcial, el ajuste de la diferencia de temperatura entre la al menos una primera sección parcial y la al menos una segunda sección parcial del componente (también) puede realizarse aislando, separado, delimitando y/o demarcando térmicamente al menos parcialmente la al menos una primera sección parcial. Preferentemente, la al menos una primera sección parcial se aísla, separa, delimita y/o demarca (en este caso) al menos parcialmente, en particular por medio de al menos una cubierta, pantalla y/o pared de separación, térmicamente de la al menos una segunda sección parcial y/o de una fuente de calor, como por ejemplo un elemento calefactor (eléctrico). En particular, cuando la al menos una primera sección parcial del componente no se enfría activamente, se prefiere especialmente que en la etapa b) se enfríe activamente al menos una tercera sección parcial del componente, por ejemplo por convección y/o por conducción y/o se introduzca (activamente) energía térmica en la al menos una segunda sección parcial del componente. Así puede ajustarse en la tercera sección parcial una resistencia (todavía) inferior a la de la primera sección parcial. Preferentemente, en la etapa b), al menos una tercera sección parcial del componente se enfría en al menos 50 K, preferentemente en al menos 100 K o incluso en al menos 150 K.
[0036] Preferentemente, en la etapa b), en particular en una estación de atemperado y/o simultáneamente o al menos parcialmente en paralelo a un enfriamiento (activo) o un enfriamiento pasivo o el hecho de dejar enfriar la al menos una primera sección parcial del componente, tiene lugar una introducción de energía térmica en la al menos una segunda sección parcial del componente. Preferentemente, la al menos una segunda sección parcial del componente es solicitada durante la etapa b) y/o en la estación de atemperado (exclusivamente) con una radiación térmica, generada y/o irradiada por ejemplo por al menos un elemento calefactor de funcionamiento eléctrico o calentado, dispuesto en particular en la estación de atemperado, (que no se pone en contacto con el componente), como por ejemplo un bucle calefactor y/o un cable calefactor, y/o por al menos un tubo radiador (calentado por gas), dispuesto en particular en la estación de atemperado.
[0038] La introducción de energía térmica en la al menos una segunda sección parcial del componente puede tener lugar de tal manera que al menos se reduzca un descenso de temperatura de la temperatura de la al menos una segunda sección parcial y/o una velocidad de enfriamiento de la al menos una segunda sección parcial durante la etapa b) y/o mientras el componente permanece en la estación de atemperado. Este control de procedimiento es en particular ventajoso cuando el componente se calentó en la etapa a) hasta una temperatura por encima de la temperatura AC3. Alternativamente, la introducción de energía térmica en la al menos una segunda sección parcial del componente puede producirse en la estación de atemperado de tal manera que la al menos una segunda sección parcial del componente se caliente (notablemente), en particular en al menos aproximadamente 50 K. Este control de procedimiento es ventajoso en particular cuando el componente en la etapa a) se calentó hasta una temperatura por debajo de la temperatura AC3 o incluso por debajo de la temperatura AC1.
[0039] Preferentemente, el componente se desplaza, después de la etapa b) y antes de la etapa c), a un segundo horno. De manera especialmente preferente, el comento se desplaza (en este caso) de la estación de atemperado a un segundo horno. Para ello puede estar previsto un medio de transporte, que comprende por ejemplo al menos una mesa de rodillos y/o un robot (industrial). Preferentemente, el componente recorre desde la estación de atemperado hasta el segundo horno un trayecto de al menos 0,5 m. Durante el mismo, el componente puede conducirse en contacto con el aire ambiente o dentro de una atmósfera protectora. Preferentemente, el componente se coloca inmediatamente tras ser extraído de la estación de atemperado directamente en el segundo horno.
[0040] Preferentemente, después de la etapa b) y antes de la etapa c) tiene lugar un calentamiento al menos de la al menos una primera sección parcial del componente, en particular en un segundo horno, preferentemente en al menos 50 K, de manera especialmente preferente en al menos 100 K o incluso en al menos 150 K. Alternativa o adicionalmente puede tener lugar, después de la etapa b) y antes de la etapa c), un calentamiento al menos de una tercera sección parcial del componente en particular en un segundo horno, preferentemente en al menos 100 K, de manera especialmente preferente en al menos 150 K o incluso en al menos 200 K. Cuando el calentamiento de la al menos una tercera sección parcial tiene lugar adicionalmente al calentamiento de la al menos una primera sección parcial, estas operaciones de calentamiento se realizan simultáneamente o al menos parcialmente en paralelo. De manera especialmente preferente, al menos la al menos una primera sección parcial o al menos una tercera sección parcial del componente se calienta en el segundo horno (exclusivamente) por medio de calor irradiado, por ejemplo por al menos un elemento calefactor de funcionamiento eléctrico (que no se pone en contacto con el componente), como por ejemplo un bucle calefactor y/o un cable calefactor, y/o por al menos un tubo radiador (calentado por gas). Más preferentemente, en particular al mismo tiempo o al menos parcialmente en paralelo al calentamiento de la al menos una primera sección parcial y/o la al menos una tercera sección parcial, la al menos una segunda sección parcial del componente se calienta en el segundo horno en al menos 50 K, de manera especialmente preferente en al menos 70 K o incluso en al menos 100 K, en particular (exclusivamente) por medio de calor irradiado. De manera especialmente preferente, la al menos una segunda sección parcial del componente se calienta en el segundo horno hasta una temperatura por encima de la temperatura AC1 o incluso por encima de la temperatura AC3. Alternativamente, en particular al mismo tiempo o al menos parcialmente en paralelo al calentamiento de la al menos una primera sección parcial y/o la al menos una tercera sección parcial, se reduce al menos un descenso de temperatura de la temperatura de la al menos una segunda sección parcial y/o una velocidad de enfriamiento de la al menos una segunda sección parcial mientras el componente permanece en el segundo horno.
[0041] De acuerdo con la invención, después de la etapa b) y antes de la etapa c) puede tener lugar una introducción de energía térmica por medio de calor irradiado en todo el componente. Por ejemplo, puede estar previsto para ello un segundo horno que puede presentar un espacio interior de horno que puede calentarse (exclusivamente) por medio de calor irradiado, en el que puede ajustarse preferentemente una temperatura interior (prácticamente) homogénea. La introducción de energía térmica en la al menos una primera sección parcial del componente tiene lugar en el segundo horno preferentemente de tal manera que la temperatura de la al menos una primera sección parcial aumenta en al menos 50 K, preferentemente en al menos 100 K, de manera especialmente preferente en al menos 150 K o incluso en al menos 200 K. Cuando está presente al menos una tercera sección parcial, la introducción de energía térmica tiene lugar en la al menos una tercera sección parcial del componente en el segundo horno preferentemente de tal manera que la temperatura de la al menos una tercera sección parcial aumenta en al menos 100 K, preferentemente en al menos 120 K, de manera especialmente preferente en al menos 150 K o incluso en al menos 200 K.
[0042] La introducción de energía térmica en la al menos una segunda sección parcial del componente puede tener lugar en el segundo horno preferentemente de tal manera que se reduzca al menos un descenso de temperatura de la temperatura de la al menos una segunda sección parcial y/o una velocidad de enfriamiento de la al menos una segunda sección parcial mientras el componente permanece en el segundo horno. Este control de procedimiento es ventajoso en particular cuando el componente se calentó en la etapa a) hasta una temperatura por encima de la temperatura AC3. Alternativamente, la introducción de energía térmica en la al menos una segunda sección parcial del componente puede tener lugar en el segundo horno de tal manera que la al menos una segunda sección parcial del componente se caliente al menos (notablemente), en particular en al menos 50 K, de manera especialmente preferente en al menos 70 K o incluso en al menos 100 K; y/o hasta una temperatura por encima de la temperatura AC1 o incluso por encima de la temperatura AC3. Este control del procedimiento es ventajoso en particular cuando el componente se calentó en la etapa a) hasta una temperatura por debajo de la temperatura AC3 o incluso por debajo de la temperatura AC1.
[0043] Cuando está previsto un segundo horno, antes de la etapa c) se produce preferentemente un desplazamiento del componente del segundo horno a la herramienta de endurecimiento en prensa. Preferentemente, el desplazamiento del segundo horno a la herramienta de endurecimiento en prensa tiene lugar por medio de un medio de transporte, que comprende por ejemplo al menos una mesa de rodillos y/o un equipo de manipulación, en particular un robot (industrial).
[0044] De manera especialmente preferente, el componente recorre desde el segundo horno hasta la herramienta de endurecimiento en prensa un trayecto de al menos 0,5 m. Durante el mismo, el componente puede ser conducido en contacto con el aire ambiente o dentro de una atmósfera protectora. Preferentemente, el componente es colocado inmediatamente tras ser extraído del segundo horno directamente en la herramienta de endurecimiento en prensa. En la etapa d) tiene lugar un procesamiento posterior (solo o exclusivamente) mecánico, en particular un recorte de la al menos una primera sección parcial del componente. Preferentemente, el procesamiento mecánico posterior comprende al menos una separación, un corte, un aserrado, un fresado y/o un cepillado. De manera especialmente preferente, en la etapa d) tiene lugar un corte mecánico en y/o junto a la al menos una primera sección parcial del componente. Más preferentemente, en la etapa d) tiene lugar un recorte mecánico del componente en el área de la al menos una primera sección parcial. Preferentemente, el procesamiento mecánico posterior comprende un troquelado de la al menos una primera sección parcial del componente. De manera especialmente preferente, el procesamiento posterior, en particular el recorte o el troquelado, tiene lugar de tal manera que se elimina una gran parte, en particular al menos el 70 % o incluso al menos el 85 %, de la primera sección parcial del componente y/o se separa del (resto del) componente. Más preferentemente, en la etapa d) tiene lugar una separación sin arranque de virutas y/o adiabática, en particular al menos de una gran parte, en particular al menos el 70 % o incluso al menos el 85 %, de la primera sección parcial del componente (del (resto del) componente). Una separación adiabática puede entenderse en este caso, en particular, como una deformación plástica a alta velocidad en la zona de separación, que conduce en particular a un calentamiento intenso y por tanto a una desintegración o a un ablandamiento de la microestructura. Debido a la velocidad preferentemente alta de la operación de separación no tiene lugar, en particular, (casi) nada de transferencia de calor a la zona de borde del material (la zona de separación).
[0045] Según una configuración ventajosa se propone que el procesamiento mecánico posterior se realice en la etapa d) con al menos una herramienta de corte mecánica S. Preferentemente, la herramienta de corte mecánica presenta al menos dos medios de separación y/o medios de corte que se mueven (relativamente) uno hacia otro y/o alejándose uno de otro, como por ejemplo cuchillas u hojas. Más preferentemente, la herramienta de corte es una cizalla de acero guiada manualmente y/o automática. De manera especialmente preferente, la herramienta de corte puede accionarse eléctrica, neumática y/o hidráulicamente.
[0046] Según una configuración ventajosa se propone que el componente se sujete durante el procesamiento mecánico posterior en la herramienta de endurecimiento en prensa. Preferentemente, el procesamiento mecánico posterior se realiza mientras el componente está firmemente sujeto, firmemente apretado, sujeto bajo tensión y/o prensado en la herramienta de endurecimiento en prensa. Preferentemente, el procesamiento mecánico posterior se realiza inmediatamente después de la conformación y/o el enfriamiento (realizados por la herramienta de endurecimiento en prensa). En particular, el procesamiento mecánico posterior se realiza en la herramienta de endurecimiento en prensa.
[0047] Según otra configuración ventajosa se propone que la al menos una primera sección parcial del componente forme un área de brida y/o un área para un rebaje. Preferentemente, al menos una primera sección parcial forma una brida de unión del componente. Más preferentemente, la al menos una primera sección parcial forma un área de borde del componente. De manera especialmente preferente, el área de borde rodea todo el componente.
[0048] Más preferentemente, la al menos una primera sección parcial forma al menos una franja que discurre al menos parcialmente a lo largo de un contorno (exterior) del componente o a lo largo de un borde (exterior) del componente. En este caso, la franja puede extenderse (partiendo del borde (exterior) del componente o partiendo del contorno (exterior)) al menos 0,005 m [metros], preferentemente al menos 0,01 m o incluso al menos 0,1 m y/o hasta 0,3 m, preferentemente hasta 0,2 m o incluso hasta 0,1 m hasta un centro del componente. La franja puede presentar, transversalmente a su dirección de extensión, a lo largo del contorno (exterior) o a lo largo del borde (exterior) del componente, una anchura de franja (homogénea o no homogénea) de preferentemente 0,05 m a 0,15 m, de manera especialmente preferente de aproximadamente 0,1 m. Preferentemente, la franja está formada a lo largo de todo el contorno (exterior) del componente o a lo largo de todo el borde (exterior) del componente. Por tanto, el componente puede realizarse con un borde contorno más dúctil, que permite un recorte más sencillo del contorno (exterior) del componente.
[0049] Según un aspecto adicional se propone un dispositivo para el tratamiento térmico de un componente de acero, que comprende al menos:
[0050] - un horno que puede calentarse,
[0051] - al menos una estación de atemperado, que está prevista y configurada para ajustar una diferencia de temperatura entre al menos una primera sección parcial y al menos una segunda sección parcial del componente,
[0052] - un segundo horno con un espacio interior de horno que puede calentarse por medio de calor irradiado, estando el segundo horno configurado para introducir energía térmica en todo el componente,
[0053] - al menos una herramienta de endurecimiento en prensa,
[0054] - al menos un equipo de procesamiento mecánico posterior, que está asociado a la herramienta de endurecimiento en prensa.
[0056] Preferentemente, el primer horno puede calentarse por medio de calor irradiado y/o por convección. El segundo horno que puede calentarse puede calentarse por medio de calor irradiado. De manera especialmente preferente, el segundo horno está dispuesto aguas debajo de la estación de atemperado. Asimismo, el segundo horno está previsto y configurado para calentar al menos la al menos una primera sección parcial o al menos una tercera sección parcial del componente en al menos 50 K, preferentemente en al menos 100 K, de manera especialmente preferente en al menos 150 K o incluso en al menos 200 K.
[0058] Según una configuración ventajosa adicional se propone que al menos el primer horno o el segundo horno sea un horno continuo o un horno de cámaras. Preferentemente, el primer horno es un horno continuo, en particular un horno con solera de rodillos. De manera especialmente preferente, el segundo horno es un horno continuo, en particular un horno con solera de rodillos, o un horno de cámaras, en particular un horno de cámaras en varios niveles con al menos dos cámaras dispuestas una sobre otra.
[0060] Preferentemente, el segundo horno presenta un espacio interior de horno que puede calentarse(exclusivamente) por medio de calor irradiado, en el que puede ajustarse preferentemente una temperatura interior (prácticamente) uniforme. En particular, cuando el segundo horno está realizado como horno de cámaras en varios niveles, pueden estar presentes, de manera correspondiente al número de cámaras, varios de tales espacios interiores de horno.
[0061] Preferentemente, en el primer horno y/o en el segundo horno están dispuestas (exclusivamente) fuentes de calor irradiado. De manera especialmente preferente, en un espacio interior de horno del primer horno y/o en un espacio interior de horno del segundo horno está dispuesto al menos un elemento calefactor de funcionamiento eléctrico (que no se pone en contacto con el componente), como por ejemplo al menos un bucle calefactor de funcionamiento eléctrico y/o al menos un cable calefactor de funcionamiento eléctrico. Alternativa o adicionalmente, en el espacio interior de horno del primer horno y/o en el espacio interior de horno del segundo horno puede estar dispuesto al menos un tubo radiador en particular calentado por gas. Preferentemente, en el espacio interior de horno del primer horno y/o en el espacio interior de horno del segundo horno están dispuestos varios quemadores de gas para tubo radiador o tubos radiadores en los que se introduce en cada caso al menos un quemador de gas. En este caso es especialmente ventajoso que el área interior de los tubos radiadores en los que se introducen los quemadores de gas esté separada atmosféricamente del espacio interior de horno, de modo que no lleguen gases de combustión o gases de escape al espacio interior de horno y puedan influir así en la atmósfera del horno. Tal disposición se denomina también "calentamiento indirecto por gas".
[0063] Preferentemente, la estación de atemperado está dispuesta aguas abajo del primer horno. En la estación de atemperado puede estar dispuesta o sujeta al menos una boquilla, que está prevista y configurada para descargar un fluido. Preferentemente, la al menos una boquilla está prevista y configurada para la descarga de un fluido para enfriar la al menos una primera sección parcial y/o al menos una tercera sección parcial del componente. Así puede ajustarse de manera especialmente ventajosa una diferencia de temperatura entre la al menos una primera sección parcial o la al menos una tercera sección parcial y al menos una segunda sección parcial del componente. De manera especialmente preferente, la al menos una boquilla está configurada de tal manera que puede descargar el fluido hacia la primera sección parcial y/o una tercera sección parcial del componente. Más preferentemente, en la estación de atemperado está dispuesta una matriz de boquillas con varias boquillas, estando previstas y configuradas las boquillas en cada caso para descargar un fluido. De manera especialmente preferente, la forma de la matriz de boquillas y/o la disposición de las diversas boquillas está adaptada a la geometría (que ha de conseguirse) de la al menos una primera sección parcial y/o la al menos una tercera sección parcial del componente.
[0064] Preferentemente, en la estación de atemperado está dispuesto al menos un equipo de calentamiento. Preferentemente, el equipo de calentamiento está previsto y configurado para introducir energía térmica en la al menos una segunda sección parcial del componente. De manera especialmente preferente, el equipo de calentamiento está dispuesto y configurado en la estación de atemperado de tal manera que la introducción de energía térmica en la al menos una segunda sección parcial del componente puede realizarse al mismo tiempo o al menos parcialmente en paralelo al enfriamiento de la al menos una primera sección parcial y/o al menos una tercera sección parcial del componente por medio de la al menos una boquilla. Preferentemente, el equipo de calentamiento comprende (exclusivamente) al menos una fuente de calor irradiado. De manera especialmente preferente, la al menos una fuente de calor irradiado se forma con al menos un elemento calefactor de funcionamiento eléctrico (que no se pone en contacto (mecánica y/o eléctricamente) con el componente), como por ejemplo al menos un bucle calefactor de funcionamiento eléctrico y/o al menos un cable calefactor de funcionamiento eléctrico. Alternativa o adicionalmente puede estar previsto como fuente de calor irradiado al menos un tubo radiador calentado por gas.
[0065] Preferentemente, la herramienta de endurecimiento en prensa está dispuesta aguas abajo de un segundo horno. La herramienta de endurecimiento en prensa está prevista y configurada, en particular, para conformar y (al menos parcialmente) enfriar, en particular templar, al mismo tiempo o al menos parcialmente en paralelo el componente.
[0066] El al menos un equipo de procesamiento mecánico posterior está asociado a la herramienta de endurecimiento en prensa. Preferentemente, el equipo de procesamiento posterior puede disponerse o está dispuesto en el área de la herramienta de endurecimiento en prensa. De manera especialmente preferente, el equipo de procesamiento posterior puede orientarse o está orientado hacia la herramienta de endurecimiento en prensa. Más preferentemente, el equipo de procesamiento posterior está conectado con la herramienta de endurecimiento en prensa, en particular de manera electrónica, mecánica, neumática, hidráulica y/o por tecnología de transmisión de señales, de tal manera que el equipo de procesamiento posterior coopera con la herramienta de endurecimiento en prensa. El equipo de procesamiento posterior puede constituir un equipo independiente (de la herramienta de endurecimiento en prensa) o estar integrado al menos parcialmente en la herramienta de endurecimiento en prensa y/o estar firmemente unido con la herramienta de endurecimiento en prensa. El equipo de procesamiento posterior puede presentar (para ello), por ejemplo, una herramienta de procesamiento posterior, en particular una herramienta de separación, una herramienta de troquelado y/o una herramienta de corte, que preferentemente está conformada y/o formada junto a o en la herramienta de endurecimiento en prensa, en particular en una coquilla superior y/o en una coquilla inferior de la herramienta de endurecimiento en prensa, o que está unida firmemente con la herramienta de endurecimiento en prensa. Así, una primera parte de una herramienta de procesamiento posterior, en particular una primera cuchilla, puede estar unida (directa y/o firmemente) con una coquilla superior de la herramienta de endurecimiento en prensa y/o una segunda parte de una herramienta de procesamiento posterior, en particular una segunda cuchilla, puede estar unida (directa y/o firmemente) con una coquilla inferior de la herramienta de endurecimiento en prensa.
[0067] Según una configuración ventajosa se propone que el al menos un equipo de procesamiento mecánico posterior presente al menos una herramienta de corte mecánica.
[0068] Preferentemente, el dispositivo sirve para ejecutar un procedimiento aquí propuesto. Según una configuración ventajosa se propone que el dispositivo esté previsto y configurado para ejecutar un procedimiento aquí propuesto. Los detalles, las características y las configuraciones ventajosas que se mencionaron en relación con el procedimiento pueden aparecer de manera correspondiente también en el dispositivo aquí expuesto, y viceversa. En este sentido se hace referencia por completo a las realizaciones del mismo por lo que respecta a una caracterización más detallada de las características.
[0069] Según un aspecto adicional, que cae fuera de la invención reivindicada, se propone un uso de un equipo de procesamiento mecánico posterior para el recorte (mecánico) de un componente metálico sujeto en una herramienta de endurecimiento en prensa, presentando el componente al menos una primera sección parcial con propiedades de resistencia inferiores y al menos una segunda sección parcial con propiedades de resistencia (en comparación) superiores y realizándose el recorte (solo) en y/o junto a la al menos una primera sección parcial.
[0070] Los detalles, las características y las configuraciones ventajosas que se mencionaron en relación con el procedimiento y/o el dispositivo pueden aparecer de manera correspondiente también en el uso aquí expuesto, que cae fuera de la invención reivindicada. En este sentido se hace referencia por completo a las realizaciones de los mismos por lo que respecta a una caracterización más detallada de las características.
[0071] La invención, así como el entorno técnico se explican a continuación más detalladamente con ayuda de las figuras. Cabe señalar al respecto que la invención no ha de limitarse a los ejemplos de realización mostrados. En particular también posible, siempre que no se afirme lo contrario, extraer subaspectos de las circunstancias mencionadas en las figuras y combinarlos con otros componentes y/o rasgos de otras figuras y/o de la presente descripción. Muestran esquemáticamente:
[0072] la figura 1: un diagrama de un dispositivo, para el tratamiento térmico de un componente metálico, y la figura 2: una vista en planta de un componente metálico.
[0073] La figura 1 muestra esquemáticamente un diagrama de un dispositivo 8 para el tratamiento térmico de un componente metálico 1. De acuerdo con la invención, el componente es de acero. El dispositivo presenta un primer horno 9, una estación de atemperado 10 y una herramienta de endurecimiento en prensa 4. Por ejemplo, entre la estación de atemperado 10 y la herramienta de endurecimiento en prensa 4 está previsto un segundo horno 12. El dispositivo 8 representa en este caso una línea de conformación de caliente para el endurecimiento en prensa. La estación de atemperado 10 está dispuesta (directamente) aguas abajo del primer horno 9, de modo que un componente 1 que va a tratarse por medio del dispositivo 8 puede trasladarse, tras abandonar el primer horno 6, directamente a la estación de atemperado 10. Además, el segundo horno 12 está dispuesto (directamente) aguas abajo de la estación de atemperado 10 y la herramienta de endurecimiento en prensa 4 está dispuesta (directamente) aguas abajo del segundo horno 12.
[0074] Además, el dispositivo representado en la figura 1 comprende un equipo de procesamiento mecánico posterior 11, que está asociado a la herramienta de endurecimiento en prensa 4. El equipo de procesamiento mecánico posterior 11 presenta una herramienta de corte 5, con la que puede recortarse el componente metálico 1 al menos parcialmente.
[0075] La figura 2 muestra esquemáticamente una vista en planta de un componente metálico 1 con dos primeras secciones parciales 2 y dos segundas secciones parciales 3. De acuerdo con la invención, el componente es de acero. Asimismo, el componente presenta, a modo de ejemplo, una tercera sección parcial 13. El componente 1 se muestra aquí en un estado tras el endurecimiento en prensa. En las segundas secciones parciales 3, el componente 1 está (totalmente) endurecido (martensíticamente). Por tanto, el componente 1 presenta en las segundas secciones parciales 3 una alta resistencia. En cambio, el componente 1 presenta en las primeras secciones parciales una resistencia inferior. La menor resistencia la presenta el componente 1, sin embargo, en la tercera sección parcial 13. Así, la tercera sección parcial 13 puede servir, por ejemplo, para absorber una energía de impacto que actúe sobre el componente 1.
[0076] De acuerdo con la representación según la figura 2, una de las primeras secciones parciales 2 del componente 1 forma un área de brida 6 y otra de las primeras secciones parciales 2 forma un área para un rebaje 7. Puesto que las primeras secciones parciales 2 presentan una resistencia reducida con respecto a las segundas secciones parciales 3 (totalmente) endurecidas (martensíticamente), el área de brida 6 así como el área para el rebaje 7 pueden recortarse mecánicamente sin problemas. En la figura 2, el área de brida 6 todavía no está procesada posteriormente de manera mecánica. El área para el rebaje 7 sí está ya, sin embargo, procesada posteriormente de manera mecánica, de modo que el rebaje 7 puede verse en la figura 2.
[0077] Se indican un procedimiento y un dispositivo para el tratamiento térmico de un componente de acero, que solucionan al menos parcialmente los problemas ilustrados con respecto al estado de la técnica. En particular, el procedimiento y el dispositivo permiten la fabricación de un componente endurecido en prensa con contornos lo más precisos posible en la producción industrial en serie. Además, el procedimiento y el dispositivo pueden realizarse u operarse de la manera más cuidadosa posible con respecto a los costes de energía y/o implementarse o fabricarse de la manera más cuidadosa posible con respecto a los costes de inversión. Asimismo, el procedimiento así como el dispositivo permiten en particular un tiempo de ciclo lo más reducido posible.
[0078] Lista de referencias
[0079] 1 componente
[0080] 2 primera sección parcial
[0081] 3 segunda sección parcial
[0082] 4 herramienta de endurecimiento en prensa
[0083] 5 herramienta de corte
[0084] 6 área de brida
[0085] 7 rebaje
[0086] 8 dispositivo
[0087] 9 primer horno
[0088] 10 estación de atemperado
[0089] 11 estación de procesamiento posterior
[0090] 12 segundo horno
[0091] 13 tercera sección parcial

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para el tratamiento térmico de un componente (1) de acero con al menos las siguientes etapas, que se realizan en el orden indicado:
a) calentar el componente (1),
b) ajustar una diferencia de temperatura de al menos 50 K entre al menos una primera sección parcial (2) y al menos una segunda sección parcial (3) del componente (1),
b’) introducir energía térmica por medio de calor irradiado en todo el componente (1),
c) conformar y/o enfriar al menos parcialmente el componente (1) en una herramienta de endurecimiento en prensa (4),
d) procesar posteriormente de manera mecánica la al menos una primera sección parcial (2) del componente (1), en el que el ajuste de la diferencia de temperatura en la etapa b) se realiza mediante enfriamiento de la al menos una primera sección parcial (2) y/o calentamiento de la al menos una segunda sección parcial (3), y en el que la al menos una primera sección parcial (2) que se va a procesar posteriormente obtiene, antes de la etapa d) y en el momento del procesamiento posterior mecánico, una resistencia inferior en comparación con la al menos una segunda sección parcial (3).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se calienta el componente en la etapa a) por medio de calor irradiado y/o por convección en al menos 500 K.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el procesamiento mecánico posterior se realiza en la etapa d) con al menos una herramienta de corte mecánica (5).
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el componente (1) se sujeta en la herramienta de endurecimiento en prensa (4) durante el procesamiento mecánico posterior.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una primera sección parcial (2) del componente (1) forma un área de brida (6) y/o un área para un rebaje (7).
6. Dispositivo (8) para el tratamiento térmico de un componente (1) de acero, que comprende al menos:
- un primer horno (9) que puede calentarse,
- al menos una estación de atemperado (10), que está prevista y configurada para ajustar una diferencia de temperatura entre al menos una primera sección parcial (2) y al menos una segunda sección parcial (3) del componente (1),
- un segundo horno (12) con un espacio interior de horno que puede calentarse por medio de calor irradiado, estando el segundo horno (12) configurado para introducir energía térmica en todo el componente (1) de acero, - al menos una herramienta de endurecimiento en prensa (4),
- al menos un equipo de procesamiento mecánico posterior (11), que está asociado a la herramienta de endurecimiento en prensa (4).
7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el que el al menos un equipo de procesamiento mecánico posterior (11) presenta al menos una herramienta de corte mecánica (5).
8. Dispositivo según las reivindicaciones 6 o 7, en donde el dispositivo (8) está previsto y configurado para ejecutar un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6.
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