MX2008012825A

MX2008012825A - Metodo de fabricacion de un componente soldado con caracteristicas mecanicas muy elevadas a partir de una hoja de laminado revestida.

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Publication number: MX2008012825A
Application number: MX2008012825A
Authority: MX
Inventors: Pascal Verrier; Jean-Francois Canourgues; Aurelien Pic; Rene Vierstraete; Wolfram Ehling; Bernd Thommes
Original assignee: Arcelormittal France
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2008-10-15
Also published as: US20190271342A1; US9682443B2; CN101426612B; US9676061B2; WO2007125182A1; JP5237263B2; US20190271341A1; US20160008924A1; DE602007001804D1; US10626903B2; US20190285103A1; PT2007545E; US10626902B2; CN101426612A; US9669491B2; US10352342B2; KR20090005004A; SI2007545T1; US20200277975A1; US10473130B2

Abstract

Una hoja constituida por un sustrato de acero (1) y un revestimiento previo (2), el revestimiento previo constituido por una placa de aleación intermetálica (3) en contacto con el sustrato, cubierto con una placa de aleación metálica (4), caracterizada porque, sobre por lo menos una superficie previamente revestida de la hoja, una zona (6) está sin la capa de aleación metálica, estando localizada esa zona sobre la periferia de la hoja.

Description

METODO DE FABRICACION DE UN COMPONENTE SOLDADO CON CARACTERISTICAS MECANICAS MUY ELEVADAS A PARTIR DE UNA HOJA DE LAMINACION REVESTIDA Descripción de la invención La invención se relaciona con la fabricación de placas o piezas en bruto de acero revestido cuyo objeto es que sean soldadas y después tratadas térmicamente para obtener piezas con buenas características y buena resistencia a la corrosión. Algunas aplicaciones requieren piezas de acero que combinan alta resistencia mecánica, alta resistencia al impacto y buena resistencia a la corrosión. Este tipo de combinación es particularmente deseable en la industria automotriz que requiere una reducción significativa en el peso del vehículo y excelente capacidad para absorber energía en el caso de una colisión. Esto puede lograrse en particular usando acero con muy buenas características mecánicas que tienen una miscroestructura martensítica o bainitíca-martensítica: por ejemplo, los componentes anti-intrusión, estructurales o de seguridad de vehículos automotrices tales como parachoques, refuerzos para puertas, refuerzos para el montante B o refuerzos para techos, requieren las calidades anteriores . La patente EP 0971044 describe un método de fabricación Ref . : 196700 en el cual una placa de acero laminada en caliente o en frío revestida con aluminio o aleación de aluminio es el material de partida. Después del conformado para producir una pieza, y antes del tratamiento térmico a una temperatura superior a Aci, el revestimiento es calentado para formar una aleación superficial por interdifusión entre el acero y el revestimiento de aluminio. Esta aleación evita la descarburación del metal y la oxidación durante el tratamiento en un horno. Por lo tanto elimina la necesidad de emplear hornos que contienen una atmósfera especial. La presencia de esta aleación también obvia ciertas operaciones superficiales sobre las piezas tratadas, tales como chorreo con granalla, cuyas operaciones son necesarias para placas que no tienen revestimiento. Las piezas son enfriadas después bajo condiciones adaptadas para conferir una resistencia a la tracción que excede los 0.015 kg/cm2 (1500 Pa) . Con el objetivo de reducir los pesos del vehículo, las piezas han sido desarrolladas consistiendo en piezas en bruto de composiciones diferentes o espesores diferentes continuamente soldadas a tope entre sí. Estas piezas soldadas se conocen como "piezas en bruto soldadas a tope". La soldadura por rayo láser es un método preferido de montaje de tales piezas en bruto, aprovechando las características de flexibilidad, calidad y productividad del proceso. Después de que estas piezas en bruto se han prensado en frío, las piezas se obtienen contando con propiedades de resistencia mecánica, capacidad de prensarse, de absorción de impactos que pueden variar entre las mismas piezas. Por lo tanto es posible proporcionar las propiedades requeridas en el sitio apropiado sin imponer una penalidad innecesaria o costosa en todas las piezas . El método de fabricación descrito en la patente EP 0971044 puede aplicarse a piezas en bruto soldadas a tope en la siguiente forma: partiendo de una placa de acero, posiblemente de composiciones o espesores diferentes, y contando con un revestimiento previo, las piezas en bruto soldadas a tope se obtienen mediante un proceso de soldadura. Estas piezas soldadas se someten entonces a tratamiento térmico para formar una aleación superficial y son entonces prensadas en caliente y templadas. Esto produce piezas templadas con espesores y características mecánicas intrínsecas que varían y representan una respuesta ideal a requerimientos de carga local. Sin embargo, este método de fabricación conlleva considerables dificultades: cuando se sueldan las piezas en bruto de acero revestidas, una porción del revestimiento superficial inicial es transferido al área fundida creada por la operación de soldeo. Estos elementos metálicos exógenos se concentran en particular por corrientes de convección fuerte en el metal líquido. Estos elementos son segregados en particular en los espacios interdendriticos en los cuales se localiza la fracción liquida que tiene la mayor concentración de elementos disueltos. Si a continuación se austeniza con el objeto de templar las piezas en bruto soldadas, éstas áreas enriquecidas se alean a través de interdifusión con el hierro u otros elementos de la matriz y forman áreas intermetálicas. En el cargado mecánico subsiguiente, estas áreas intermetálicas tienden a ser el sitio de inicio de una ruptura bajo condiciones estáticas o dinámicas. La capacidad de deformación global de las juntas soldadas después del tratamiento térmico por lo tanto se reduce significativamente en presencia de estas áreas intermetálicas que resultan del soldeo y de la aleación y austenización subsiguiente. Por lo tanto es deseable eliminar la fuente de estas áreas intermetálicas, es decir el revestimiento metálico superficial inicial capaz de fundirse durante el soldeo a tope. Sin embargo, la eliminación de esta fuente da lugar a un problema serio: el área previamente revestida en cada lado de la futura junta soldada puede eliminarse, por ejemplo por medio de un proceso mecánico. La anchura de esta área de la cual se remueve el revestimiento previo debe ser por lo menos igual al área futura fundida por soldeo con el fin de no promover la formación subsiguiente de áreas intermetálicas. En la práctica, debe ser mucho más que esto, para permitir fluctuaciones en la anchura del área fundida durante la operación de montaje. Por lo tanto, después de la operación de soldeo existen áreas en cada lado de la junta soldada que ya no tienen ningún revestimiento previo de metal superficial. Durante más tratamiento térmico de aleación y de austenización, tiene lugar la formación de costras y la descarburación en estas áreas localizadas cerca de la soldadura. Éstas son áreas que tienden a corroerse cuando las piezas son llevadas a servicio porque no están protegidas por ningún revestimiento. Por lo tanto, existe una necesidad por un proceso de fabricación que evite la formación de áreas intermetálicas en montajes soldados, las cuales son fuentes de comienzo de rupturas . También existe una necesidad por un proceso de fabricación de tal manera que las piezas soldadas y tratadas térmicamente tengan buena resistencia a la corrosión. Por lo tanto, también existe una necesidad por un proceso de fabricación económico que pueda integrarse sin dificultad dentro de lineas de soldeo existentes y que sea compatible con el prensado subsiguiente o fases de tratamiento térmico. También existe un requerimiento por un producto en cuyas operaciones de soldadura a tope, posteriormente tratamiento térmico, prensado y templado, den lugar a la fabricación de una pieza que tenga una ductilidad satisfactoria y buena resistencia a la corrosión. Un requerimiento particular es para un alargamiento total a través de la junta soldada mayor que o igual a 4%. Un objeto de la presente invención es resolver los problemas mencionados anteriormente. Por lo tanto la invención consiste en una placa que consiste en un sustrato de acero y un revestimiento previo que consiste en una capa de aleación intermetálica en contacto con el sustrato, cubierta por una capa superior de aleación metálica. Por lo menos en una cara previamente revestida de la placa, un área situada en la periferia de la placa tiene la capa de aleación metálica removida. El revestimiento previo es preferentemente una aleación de aluminio o basada en aluminio. La capa de aleación metálica del revestimiento previo comprende preferentemente, en peso de 8 a 11% de silicio, de 2 a 4% de hierro, siendo el resto del compuesto aluminio e impurezas inevitables. La anchura del área de la cual se ha removido la capa de aleación metálica está preferentemente entre 0.2 y 2.2 mm. La anchura del área de la cual se ha removido la capa metálica preferentemente varia. El espesor de la capa de aleación intermetálica está preferentemente entre 3 y 10 micrometros. El área de la cual se ha removido aleación metálica es producida preferentemente eliminando parcialmente mediante cepillado la capa de aleación metálica en por lo menos una cara previamente revestida de la placa. El área de la cual se ha removido la aleación metálica puede producirse eliminando parcialmente la capa de aleación en por lo menos una cara previamente revestida de la placa por medio de un rayo láser. La invención también consiste en una pieza en bruto soldada obtenida soldando a tope por lo menos dos placas de conformidad con cualquiera de las modalidades anteriores, produciéndose la junta soldada sobre el borde contiguo con el área de la cual se ha removido la aleación metálica. La invención consiste además de una pieza obtenida por tratamiento térmico y deformación de una pieza en bruto soldada de conformidad con la modalidad anterior, siendo convertido el revestimiento previo a través de su espesor por el tratamiento térmico en un compuesto de aleación intermetálica que provee protección contra la corrosión y la descarburación del sustrato de acero. La invención consiste adicionalmente de una placa, pieza en bruto o pieza de conformidad con cualquiera de las modalidades anteriores, la composición de acero comprende, en peso: 0.10% < C < 0.5%, 0.5% < Mn < 3%, 0.1% < Si < 1%, 0.1% < Cr < 1%, Ti < 0.2%, Al < 0.1%, S < 0.05%, P < 0.1%, 0.0005% < B = 0.010%, el resto consistiendo de hierro e impurezas inevitables que resultan del proceso de producción. La composición del acero comprende preferentemente, en peso: 0.15% < C < 0.25%, 0.8% < Mn < 1.8%, 0.1% < Si < 0.35%, 0.01% < Cr < 0.5%, Ti < 0.1%, Al < 0.1%, S < 0.05%, P < 0.1%, 0.002% < B = 0.005%, el resto consiste en hierro e impurezas inevitables producidas por el proceso de producción. La invención consiste adicionalmente en parte, de conformidad con cualquiera de las modalidades anteriores en una microestructura de acero que es martensitica , bainitica o bainitica-mertensitica . La invención consiste adicionalmente de un método en donde : una placa de acero es revestida para obtener un revestimiento previo que consiste en una capa de aleación intermetálica cubierta por una capa de aleación metálica, - sobre por lo menos una cara de la placa la capa de aleación metálica es removida en un área en la periferia de la placa. La anchura del área está preferentemente entre 0.2 y 2.2 mm . La invención consiste adicionalmente de un método de fabricación de una placa de acero previamente revestida en donde : una placa de acero es revestida para obtener un revestimiento previo de una capa de aleación intermetálica cubierta por una capa de aleación metálica, después - sobre por lo menos una cara de la placa la capa de aleación metálica es removida en un área no totalmente contigua con la periferia de la placa, después - la placa es cortada en un plano de tal manera que el área de la cual se ha removido la aleación metálica está en la periferia de la placa cortada. La anchura del área de la cual se ha removido la aleación metálica y la cual no es totalmente contigua con la periferia de la placa está preferentemente entre 0.4 y 30 mm.

El revestimiento previo se efectúa preferentemente por revestimiento por inmersión con aluminio. La capa es removida preferentemente por cepillado. En una modalidad preferida la capa es removida por el impacto de un rayo láser sobre el revestimiento previo. La invención también consiste en un método de conformidad con cualquiera de las modalidades anteriores en el cual se mide la emisividad o reflectividad del área sobre la cual se remueve la capa de aleación metálica, el valor medido es comparado con un valor de referencia característico de la emisividad o reflectividad de la capa de aleación metálica, y la operación de remoción se detiene cuando la diferencia entre el valor medido y el valor de referencia está por arriba de un valor crítico. La invención también consiste en un método en donde la capa es removida por medio de un rayo láser, caracterizado porque se mide la intensidad o longitud de onda de la radiación emitida en el punto de impacto del rayo láser, el valor medido es comparado con un valor de referencia característico de la emisividad de la capa de aleación metálica, y la operación de remoción se detiene cuando la diferencia entre el valor medido y el valor de referencia está por arriba de un valor crítico. La invención también consiste en un método en donde en por lo menos dos placas fabricadas de conformidad con cualquiera de las modalidades anteriores están soldadas a tope, siendo producida la junta soldada en el borde contiguo con el área de la cual se ha removido la capa de aleación metálica . La anchura antes del soldeo del área de la cual se ha removido la capa de aleación metálica en la periferia de la placa es preferentemente 20 a 40% mayor que la mitad de la anchura de la soldadura. La anchura del área de la cual se ha removido la placa de aleación metálica y la cual no es totalmente contigua con la periferia de la placa es preferentemente 20 a 40% mayor que la anchura de la soldadura. La invención también consiste en un método de fabricación de una pieza en donde una pieza en bruto soldada fabricada de conformidad con la modalidad anterior es calentada para formar, por aleación entre el sustrato de acero y el revestimiento, un compuesto de aleación intermetálico, y conferir asi una estructura parcialmente o totalmente austenitica en el acero, después - la pieza en bruto es deformada en caliente para obtener una pieza, - la pieza es enfriada a una velocidad adaptada para conferir las características mecánicas deseadas. La velocidad de enfriamiento está preferentemente por arriba de la velocidad crítica para el templado martensítico .

En una modalidad preferida el soldeo se realiza por medio de un rayo láser. El soldeo se afecta incluso adicionalmente por medio de un arco eléctrico. La invención también consiste en el uso de la placa, la pieza en bruto o pieza de conformidad con cualquiera de las modalidades anteriores para la fabricación de piezas estructurales o de seguridad para vehículos automotrices terrestres motorizados. Otras características y ventajas de la invención serán evidentes en el curso de la descripción que se proporciona de aquí en adelante a manera de ejemplo y con referencia a las siguientes figuras adjuntas: La figura 1 es un diagrama que muestra una modalidad de la placa de conformidad con la invención antes del soldeo.

La figura 2 es un diagrama de una segunda modalidad de la placa de conformidad con la invención. La figura 3 es un diagrama de un ejemplo de una junta soldada a tope de la invención. La figura 4 es una macrografia de una junta soldada de la invención después del tratamiento de austenización y aleación . La figura 5 es una macrografia de una junta soldada de referencia que muestra la apariencia de áreas intermetálicas dañinas en el metal fundido. La figura 6 es una macrografia de la placa de conformidad con la invención antes del soldeo, de cuya placa se ha removido localmente la aleación metálica usando un rayo láser . Como se explicó anteriormente, la eliminación total del revestimiento metálico en cada lado de la junta antes del soldeo ha dado lugar a problemas de corrosión localizados. Loa inventores han mostrado sorprendentemente que eliminando una porción precisa del revestimiento resuelve los problemas mencionados anteriormente. Para explicar la invención, se explican primero ciertas características de la tira o placa revestida producida usualmente por inmersión en baños de zinc o aluminio fundido o aleaciones de zinc o aluminio. Estos métodos continuos denominados "por inmersión" producen la siguiente morfología general de los revestimientos : En la superficie del sustrato de acero de la placa se precipita una aleación intermetálica de unos pocos micrómetros de espesor, formadas por una reacción muy rápida al sumergirse en el baño fundido. Estas aleaciones intermetálicas que son inhibidores relativamente frágiles se adicionan al baño fundido en un intento por limitar el crecimiento de esta capa. En el caso de revestimientos de aleaciones de zinc o aluminio, las aleaciones que constituyen esta capa son con frecuencia del tipo FexAly, en particular Fe2Al5. En el caso de los revestimientos de aleaciones de zinc, la presencia de esta capa intermetálica rica en aluminio se explica por el hecho de que los baños de zinc con frecuencia contienen una pequeña cantidad de aluminio que juega un papel inhibidor. Esta capa de aleaciones intermetálicas algunas veces pueden ser de una naturaleza compleja, por ejemplo dividida en dos subcapas intermetálicas, la subcapa en contacto con el sustrato más rica en hierro. Esta capa de aleaciones intermetálicas es cubierta por una capa de aleación metálica cuya composición es muy cercana a la del baño. Una capa más gruesa o más delgada es arrastrada por la placa al salir del baño fundido, y este espesor puede controlarse por medio de chorros de aire o nitrógeno . Los inventores han mostrado que es necesario eliminar esta capa localmente para resolver los problemas mencionados anteriormente, lo cual es particularmente ventajoso. Considere más particularmente la figura 1, que muestra una placa de la invención. El término placa debe entenderse en un sentido amplio y denota en particular cualquier tira u objeto obtenido por el corte de una tira, una bobina o una hoja. En este ejemplo particular la placa tiene dos caras y cuatro bordes. La invención no está limitada a esta geometría rectangular, desde luego. La figura 1 muestra: Un sustrato de acero 1. Este sustrato puede ser de una placa que está laminada en caliente o laminada en frío, como función del espesor requerido, o de cualquier otra forma apropiada. Un revestimiento previo 2 sobrepuesto en el sustrato, y en contacto con el mismo, está presente en las dos caras de la pieza. Este revestimiento previo consiste de: Una capa de aleación intermetálica 3 en contacto con el sustrato 1. Como se ya se explicó, esta capa está formada por reacción entre el sustrato y el metal fundido del baño. El revestimiento previo es ventajosamente una aleación de aluminio o está basada en aluminio. Este tipo de revestimiento previo es particularmente adecuado para tratamiento térmico subsiguiente que forma un compuesto intermetálico por interdifusión con el sustrato 1 y (ver más adelante) la remoción localizada de la capa superficial. En particular, la aleación metálica del revestimiento previo puede contener de 8 a 11% en peso de silicio y 2 a 4% de hierro, el resto consiste de aluminio e impurezas inevitables. La adición de silicio permite la reducción del espesor de la capa intermetálica 3. También se muestra la periferia 5 de la placa. De conformidad con la invención, una porción 6 de la periferia no porta la capa de aleación metálica 4 pero retiene la capa de aleación intermetálica 3. Esta porción 6 tiene como fin colocarse en contacto con otra placa y después soldar a tope en un plano definido por el borde 11 para formar una pieza en bruto . En una primera modalidad, la capa 4 es removida ventajosamente por medio de una operación de cepillado realizada en la periferia 5: el material removido por el cepillo es esencialmente la capa superficial, la cual tiene la dureza más baja, es decir, la capa de aleación metálica 4. La capa más dura 3 permanecerá en su lugar cuando el cepillo pase sobre la misma. El uso de un revestimiento previo de aluminio o basado en aluminio es particularmente ventajoso debido a que la diferencia en dureza entre la capa de aleación intermetálica 3 y la capa metálica 4 es muy grande. La persona con experiencia en la técnica sabrá cómo adaptar los varios parámetros específicos a la operación de cepillado, tal como la elección del tipo de cepillo, la velocidad de rotación y de movimiento relativo en traslación, la presión perpendicular a la superficie, para levar a cabo la remoción de la manera más completa y rápida posible, adaptándolos a la naturaleza particular del revestimiento previo. Por ejemplo, podría usarse un cepillo de alambra montado sobre un eje giratorio impulsado en traslación paralela al borde de la pieza 6. En una segunda modalidad, la capa 4 es removida mediante un rayo láser dirigido hacia la periferia de la placa: la interacción entre este rayo de densidad de alta energía y el revestimiento previo ocasiona la vaporización y expulsión de la superficie del revestimiento previo. Dada la diferencia térmica y las propiedades físicas de la capa de aleación metálica 4 y la capa intermetálica 3, los inventores han mostrado una sucesión de pulsos de láser cortos con parámetros apropiados que dan lugar a la ablación selectiva de la capa metálica 4, dejando a la capa 3 en su lugar. La interacción de un rayo láser pulsado dirigido hacia la periferia de una placa revestida y movida en traslación relativa a esa placa remueve por lo tanto la capa metálica periférica 4. La persona con experiencia en la técnica conocerá cómo adaptar los varios parámetros, tales como la elección del rayo láser, la energía incidente, la duración de los pulsos, la velocidad de movimiento relativo en traslación entre el rayo y la placa, y el enfoque del rayo sobre la superficie para llevar a cabo la ablación tan rápida y completa como sea posible, adaptándolos a la naturaleza particular del revestimiento previo, Por ejemplo, podría usarse un láser Q-switch, con una energía nominal de unos cuantos cientos de vatios y proporcionar pulsos con una duración del orden de 50 nanosegundos. La anchura del área de remoción 6 puede variarse naturalmente por medio de ablaciones contiguas sucesivas. La anchura del área 6 de la cual se ha removido la capa metálica debe ajustarse para permitir: el soldeo sin introducción de algún elemento del revestimiento previo dentro del área fundida, - suficiente resistencia a la corrosión del montaje soldado después del tratamiento térmico de aleación y de austenización subsiguiente. Los inventores han mostrado que las condiciones anteriores se satisfacen si la anchura del área 6 es de 20% a 40% mayor que la mitad de la anchura del área fundida creada cuando las piezas en bruto son soldadas a tope. El valor mínimo de 20% asegura que el revestimiento previo no es introducido en el metal fundido durante el soldeo, y el valor de 40% asegura satisfactoriamente la resistencia a la corrosión.

Dadas las condiciones de soldeo para la placa de 1 a 3 MI de espesor, la anchura del área 6 tiene de entre 0.2 y 2.2 mm. Esta situación está representada en la figura 3, la cual muestra en forma diagramática en la sección después de soldar la placa que comprende un revestimiento previo 2 formado por una capa de aleación intermetálica 3 y una capa metálica . El área fundida 10 tiene su plano axial 9 en la dirección de soldeo. Las lineas punteadas muestran el grado inicial de un área 6 fundida por medio de la operación de soldeo. La figura 3 ilustra la situación en la cual la soldadura es globalmente simétrica en las dos caras opuestas de la placa. Bajo estas condiciones, la anchura del área 6 es exactamente la misma en ambas caras. Sin embargo, como función del proceso de soldeo utilizado y de los parámetros de ese proceso, la soldadura puede tener una apariencia asimétrica. De conformidad con la invención, la anchura del área 6 puede coordinarse a esta simetría de tal manera que esta anchura sea ligeramente mayor que la mitad de la anchura del área fundida 10 en cada uno de las dos caras respectivas. Bajo estas condiciones, la anchura del área 6 difiere de la del área 6' mostrada en la figura 3. Si las condiciones de soldeo evolucionan durante una operación de montaje, por ejemplo tomando en cuenta la modificación de geometría local o espesor, la anchura del área 6 también puede coordinarse con la variación correspondiente de la anchura del área fundida a lo largo de la periferia de la placa. La anchura del área 6 se incrementa de manera natural si las condiciones dan lugar a la formación de una soldadura más ancha . En el caso del soldeo de dos placas revestidas de diferente espesor, la anchura del área 6 también puede ser diferente en la porción periférica soldada de cada una de las dos placas . En una variante de la invención mostrada en la figura 2, la capa 4 es removida sobre un área 7 de una placa revestida que no está totalmente contigua con la periferia 5 de la placa. La placa se corta entonces en un plano axial 8 perpendicular a la misma, por ejemplo por medio de un proceso de corte en tiras. Se obtiene entonces una placa como se muestra en la figura 1. La anchura removida es 20% a 40% mayor que la anchura del área fundida que se produciría por medio de una operación de soldeo en el plano axial 8. En una variante de la invención, la anchura removida es de entre 0.4 y 30 mm. El valor mínimo corresponde a una anchura tal que el corte en el plano axial 8 produce dos placas con un área de remoción muy estrecha de 0.2 mm de ancho en cada una de las dos placas. El valor máximo de 30 mm corresponde a una anchura de remoción bien adaptada para herramientas industriales para realizar la remoción. Puede realizarse una operación de corte subsiguiente, no en el plano axial 8 situado en medio del área de remoción, sino en un sitio adaptado para producir una placa cuya anchura de remoción sea ligeramente mayor que la mitad de la anchura del área fundida producida por una operación de soldeo, definida por las condiciones de la invención. Como se explicó anteriormente, las anchuras removidas aseguran que el revestimiento metálico no sea introducido en el metal fundido durante el soldeo subsiguiente de la placa y también que la pieza en bruto soldada sea resistente a la corrosión después del tratamiento térmico. La remoción de la capa metálica 4 puede monitorearse por medio de un examen micrográfico . Sin embargo, también se ha mostrado que la eficiencia de la operación de remoción puede verificarse muy rápidamente por inspección óptica: existe una diferencia en apariencia entre la capa metálica 4 y la capa intermetálica subyacente 3, la cual es más oscura. La operación de remoción debe por lo tanto continuar y detenerse cuando se observe en el área 6 un cambio significativo del tono en relación con el revestimiento superficial. Por lo tanto es posible monitorear la remoción por medio de una medición de reflectividad o emisividad de espectrómetro: el área 6 es iluminada mediante una fuente de luz, dirigiendo uno o más sensores ópticos hacia esta área. El valor medido corresponde a la energía reflejada. Ese valor es comparado con un valor de referencia que corresponde a la emisividad o reflectividad de la capa metálica 4 ó con un valor medido por otra sensor dirigido hacia la capa metálica. También es posible medir la variación de la energía reflejada como función del tiempo. Si la capa 6 está al ras con la superficie, la energía recolectada es menor que la correspondiente a la capa de aleación metálica 4. El momento preciso en el cual la operación de remoción alcanza a la capa 3 puede determinarse por lo tanto mediante una calibración previa. En el caso de remoción del revestimiento por ablación láser, también es posible analizar la intensidad o la longitud de onda de la radiación emitida en el punto de impacto del rayo láser sobre la placa previamente revestida. La intensidad y la longitud de onda se modifican cuando la capa 4 se ha eliminado y el rayo láser impacta sobre la capa 3. El espesor de la capa removida puede por lo tanto monitorearse de la siguiente manera: se mide la intensidad de la longitud de onda de la radiación emitida en el punto de impacto del rayo láser, ese valor medido es comparado con un valor de referencia característico de la emisividad de la capa de aleación metálica 4, y la operación de remoción se detiene cuando la diferencia entre el valor medido y el valor de referencia están por arriba de un valor crítico predeterminado.

Dependiendo de restricciones especificas, este paso de remoción de la capa de aleación metálica puede llevarse a cabo en varias etapas del proceso de producción, y en particular : - ya sea desenrollando bobinas fabricadas sobre trenes de laminación de bobinado continuo, antes de cortar para formar una placa de formato más pequeño, - o antes de soldar la placa cortada. En el método de la invención, una placa de acero laminada en caliente o en frío con la siguiente composición en peso es el material de partida: contenido de carbono entre 0.10 y 0.5%, y preferentemente entre 0.15 y 0.25% en peso. Este elemento impacta en gran medida en la capacidad de templado y en la resistencia mecánica obtenida después del enfriamiento que sigue a la aleación por austeni zación de las piezas en bruto soldadas. Por debajo de un contenido de 0.10% en peso, la capacidad de templado es muy baja y las propiedades de resistencia son insuficientes. En contraste, más allá de un contenido de 0.5% en peso, aumenta el riesgo de defectos en apariencia durante el templado, especialmente para las piezas más gruesas. Un contenido de carbono entre 0.15 y 0.25% produce una resistencia a la tracción entre aproximadamente 12.74-16.82 kg/cm2 (1250 a 1650 Mpa) . Además de su función como desoxidante, el manganeso también tiene un efecto significativo en la capacidad de templado, en particular si su concentración en peso es por lo menos de 0.5% y preferentemente 0.8%. Sin embargo, una cantidad tan grande (3% en peso, o preferentemente 1.8%) da lugar a riesgos de segregación excesiva. El contenido de silicio del acero debe estar entre 0.1 y 1% en peso, y preferentemente entre 0.1 y 0.35%. Además de su función como desoxidante del acero liquido, este elemento contribuye a la dureza. Sin embargo, su contenido debe limitarse a evitar la formación excesiva de óxidos y promover la capacidad de revestimiento. Mas allá de un contenido superior a 0.01%, el cromo aumenta la capacidad de templado y contribuye a obtener alta resistencia después de la operación de formación en caliente, en las varias porciones de la pieza después de enfriar enseguida del tratamiento térmico de austenización y aleación. Por arriba de un contenido igual a 1% (preferentemente 0.5%), la contribución de cromo para obtener propiedades mecánicas homogéneas alcanza la saturación. El aluminio favorece la desoxidación y precipitación de nitrógeno. En cantidades superiores a 0.1% en peso, se forman aluminatos gruesos durante la producción, lo cual es un incentivo para limitar el contenido a este valor. Cantidades excesivas de azufre y fósforo dan lugar a mayor debilidad. Por esta razón es preferible limitar sus contenidos respectivos a 0.05 y 0.1% en peso.

El boro, cuyo contenido debe estar entre 0.0005 a 0.010% en peso, y preferentemente entre 0.002 y 0.005% en peso, tiene un gran impacto en la capacidad de templado. Por debajo de 0.0005%, se logra un efecto insuficiente en relación con la capacidad de templado. El efecto total se obtiene para un contenido de 0.002%. El contenido máximo de boro debe ser menor que 0.010%, y preferentemente 0.005%, con el fin de no degradar la resistencia. El titanio tiene una gran afinidad por el nitrógeno y por lo tanto contribuye a proteger al boro de tal manera que este elemento se encuentre en forma libre para que tenga su efecto total en la capacidad de templado. Por arriba de 0.2%, y más particularmente 0.1%, existe sin embargo un riesgo de formación de nitruros de titanio grueso en el acero liquido, lo cual tiene un efecto dañino en la resistencia. Después de la preparación de las placas de conformidad con cualquiera de los métodos descritos anteriormente, éstas se montan por soldeo para obtener una pieza en bruto soldada. Pueden montarse en forma natural más de dos placas para fabricar piezas terminadas complejas. Las placas pueden ser de espesor o composición diferente para proporcionar localmente las propiedades requeridas. El soldeo se efectúa después de colocar las placas borde con borde, estando en contacto entre si las áreas sin capa de aleación metálica: El soldeo se efectúa por lo tanto a lo largo del borde contiguo con las áreas 6 en donde la capa de aleación metálica ha sido removida. En el contexto de la invención, puede usarse cualquier medio de soldeo continuo apropiado para los espesores y para las condiciones de productividad y calidad requeridas para las juntas soldadas, y en particular: - soldeo por rayo láser, soldadura con arco eléctrico, y en particular los procesos GTAW (Soldadura con Arco de Gas de Tungsteno), plasma, MIG (Gas Inerte de Metal) o MAG (Gas Activo de Metal) . Bajo las condiciones de la invención, la operación de soldeo no da lugar a una refusión de una porción del revestimiento metálico 4, cuyos elementos posteriormente se encontrarían en el área fundida. Solo una cantidad mínima de la capa de aleación intermetálica 3 se refunde mediante esta operación en las áreas fundidas. Tal como lo muestra el siguiente ejemplo, esta cantidad muy limitada no tiene influencia en la calidad metalúrgica o en las propiedades mecánicas de la junta soldada después del tratamiento térmico de aleación y austenización . La pieza en bruto soldada es calentada entonces para proporcionar conjuntamente: - Un tratamiento de aleación superficial en el cual los elementos del sustrato de acero, en particular hierro, manganeso y silicio se difunden dentro del revestimiento previo. Esto forma un compuesto de aleación intermetálica superficial cuyo punto de fusión es significativamente mayor que el de la capa de aleación metálica 4. La presencia de este compuesto durante el tratamiento térmico evita la oxidación y descarburación del acero subyacente. - Austenización del acero base, ya sea parcial o total. El calentamiento se efectúa venta osamente en un horno de tal manera que la pieza alcanza una temperatura entre Acl y Ac3+100°C. Acl y Ac3 son respectivamente las temperaturas iniciales y finales de la transformación austenitica que ocurre al calentar. De conformidad con la invención, esta temperatura es mantenida durante un tiempo mayor que o igual a 20 s con el fin de uniformizar la temperatura y la microestructura en varios puntos de la pieza. Bajo las condiciones de la invención, durante esta fase de calentamiento, no se forman áreas intermetálicas frágiles en el metal fundido, lo cual seria dañino para las propiedades mecánicas de la pieza. A esto le sigue una deformación en caliente de la pieza en bruto hasta su forma final como una pieza, esta etapa es favorecida por por reducción del limite de carga máxima sin deformación y el aumento de la ductilidad del acero con la temperatura. Partiendo de una estructura que es parcialmente o totalmente austenitica a alta temperatura, la pieza es enfriada entonces bajo condiciones apropiadas para conferir las características mecánicas objetivo: en particular, la pieza puede sostenerse en un herramienta durante el enfriamiento, y la propia herramienta puede enfriarse para promover la evacuación de calor. Para obtener buenas propiedades mecánicas, es preferible producir microestructuras martensíticas , bainíticas o bainíticas-martensíticas. En el área 6 en cada lado de la junta soldada, la capa intermetálica 3, la cual tiene entre 3 y 10 micrómetros de espesor antes del tratamiento térmico, se alea con el sustrato de acero y produce buena resistencia a la corrosión. EJEMPLO Las siguientes modalidades muestran a manera de ejemplo otras ventajas conferidas por la invención. Se refieren a una tira de acero laminada en frío de 1.5 mm de espesor, con la siguiente composición en peso: TABLA 1: Composición del Acero (% en peso) La tira de acero se revistió sumergiéndola en un baño fundido de una aleación de aluminio conteniendo 9.3% de silicio y 2.8% de hierro, el resto consistiendo en aluminio e impurezas inevitables. La tira se cortó después en placas con un formato de 300 x 500 mm2. Éstas tienen en cada cara un revestimiento previo que comprende una capa de aleación intermetálica que comprende principalmente Fe2Al3, Fe2Al5 y FexAlySiz. Esta capa de 5 micrómetros de espesor en contacto con el sustrato de acero tiene una capa de 20 micrómetros de espesor de una aleación metálica de Al-Si sobre la misma. Antes de la soldadura con rayo láser, se utilizaron cuatro métodos de preparación diferentes: - Método I (de conformidad con la invención) : la capa de aleación metálica de Al-Si se removió por cepillado longitudinal sobre una anchura de 1.1 mm desde el borde de la placa, sobre el lado largo de 500 mm. El cepillado se efectuó en exactamente la misma forma en ambas caras usando un cepillo de alambre "Spiraband" de 80 mm de diámetro montado en un sistema giratorio en ángulo, guiado en un movimiento de traslación sobre una banca de contrapeso. La fuerza de cepillado es de aproximadamente 35 N en el punto de contacto cepillo/pieza en bruto, y la velocidad de movimiento del cepillo de 10 m/min. Este cepillado elimina la capa de aleación metálica, dejando solo la capa de aleación intermetálica de 5 micrómetros en el área cepillada. - Método II (de conformidad con la invención) : la capa de aleación metálica Al-Si se removió por ablación láser sobre una anchura de 0.9 mm desde el borde de la placa. La ablación láser se llevó a cabo exactamente en la misma forma en ambas caras usando un láser Q-switch con una energía nominal de 450 W que suministra pulsos de 70 ns. La energía por pulsos es de 0.0.42 kgf/cm (42 mJ) . La velocidad de movimiento constante de traslación del rayo láser en relación con la placa es de 20 m/min. La figura 6 muestra que esta ablación mediante láser elimina la capa de aleación metálica 4 dejando solo la capa de aleación intermetálica 3 de 5 micrómetros en el área tratada. - Método Rl (no de conformidad con la invención) : todo el revestimiento previo, que comprende una capa de aleación metálica y la aleación intermetálica, se removió mecánicamente sobre una anchura de 1.1 mm, y por lo tanto idéntica a la del método 1, por medio de una herramienta tipo placa de carburo para maquinado rápido, en traslación longitudinal. Como resultado, se lleva a cabo un soldeo subsiguiente en un área con todo el revestimiento previo removido en cada lado de la junta. - Método R2 (no de conformidad con la invención) : el soldeo láser se efectuó sobre una placa previamente revestida sin preparación particular de la periferia. Las placas anteriores se soldaron con rayo láser bajo las siguientes condiciones: potencia nominal: 6 kW, velocidad de soldeo: 4 m/minuto. Dada la anchura de la soldadura, en el método I, se encuentra la presencia de un área sin aleación metálica sobre una anchura de aproximadamente 0.3 mm después de la producción de las juntas soldadas. Las piezas en bruto fueron sometidas a tratamiento térmico de aleación y austenizacion que incluye calentamiento a una temperatura de 920°C, lo cual se mantiene durante 7 minutos. Estas condiciones dan lugar a una transformación austen tica completa del acero del sustrato. Durante este calentamiento y la fase de temperatura constante, se encuentra que el revestimiento previo basadas en aluminio-silicio forma un compuesto intermetálico a través de su espesor mediante la aleación con el acero base. Este revestimiento de aleación tiene un punto de fusión elevado y una alta dureza, posee alta resistencia a la corrosión, y evita la oxidación y descarburación del acero base subyacente durante y después de la fase de calentamiento. Después de la fase de calentamiento a 920 °C , las piezas de deformaron en caliente y se enfriaron. El enfriamiento subsiguiente entre montajes produjo una estructura martensitiea . La tracción Rm del sustrato de acero obtenido después de el tratamiento es superior a 14785 . 88 kg/cm2 ( 1450 Mpa) . Las siguientes técnicas se utilizaron para caracterizar las juntas soldadas en las piezas obtenidas en esta forma: Secciones micrográficas muestran la presencia de cualquier área intermetálica en las juntas soldadas. - Pruebas de tensión mecánica a través de juntas soldadas en muestras de 12.5 x 50 mm2 determinan la resistencia a la tracción Rm y el alargamiento total. - Se llevaron a cabo pruebas de corrosión acelerada de conformidad con los estándares DIN 50021, 50017, y 50014. Estas pruebas incluyen, después del rociado de nube salina, ciclos alternando fases secas a 23°C y fases húmedas a 40°C.

La tabla presenta los resultados de estas caracterizaciones : TABLA 2: Características de juntas soldadas después del tratamiento térmico O: Satisfactorio ·: No satisfactorio Bajo las condiciones de templado requeridas después del tratamiento térmico, la microestructura del metal base y el área fundida durante el soldeo es totalmente mertensitica con los cuatro métodos anteriores. En el caso del método I de la invención, el área fundida no contiene ningún área intermetálica, como lo muestra la figura 4. Por otro lado, en el método R2, nótese la presencia de áreas intermetálicas (véase la figura 5), en particular hacia la periferia del área fundida en donde los elementos del revestimiento previo se concentraron por corrientes de convección espontánea en el baño liquido ocasionado por un efecto de Maragoni. Estas áreas intermetálicas grandes, que pueden orientarse sustancialmente de manera perpendicular a la carga metálica actúan como concentración de esfuerzos y principio de efectos de ruptura. El alargamiento en la dirección en sentido transversal se reduce particularmente por la presencia de estas áreas intermetalicas : en ausencia de estas áreas, el alargamiento es superior a 4%. Cae por debajo de 1% cuando están presentes. No se nota ninguna diferencia significativa en características mecánicas (resistencia y alargamiento) entre el método I de la invención y el método Rl . Esto indica que la capa delgada de aleación intermetálica que queda en el lugar por el cepillado y refusión por soldeo no da lugar a la formación de áreas frágiles en el metal fundido, como lo muestra la figura 4. En el caso del método Rl, la resistencia a la corrosión se reduce: el acero está totalmente descubierto en ambos lados de la junta soldada por la remoción total del revestimiento previo. Al carecer de protección contra la corrosión, entonces se observa que aparece óxido rojo en las áreas afectadas por el calor en cada lado de la soldadura. Por lo tanto, el método de la invención logra simultáneamente buena ductilidad de la junta soldada después del tratamiento y buena resistencia a la corrosión. Dependiendo de la composición del acero, en particular su contenido de carbono y su contenido de manganeso, cromo y boro, la resistencia máxima de las piezas puede adaptarse para el uso deseado. Las piezas se usarán con beneficio para la fabricación de piezas seguras, y en particular piezas anti-intrusión o debajo de la carrocería, barras de refuerzo, montantes B, para la construcción de vehículos automotrices. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Una placa que consiste en un sustrato de acero y un revestimiento previo que consiste en una capa de aleación intermetálica en contacto con el sustrato, cubierta por una capa superior de aleación metálica, caracterizada porque por lo menos sobre una cara previamente revestida de la placa, un área situada en la periferia de la placa tiene la capa de aleación metálica removida. 2. La placa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el revestimiento previo es una aleación de aluminio o basada en aluminio. 3. La placa de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la capa de aleación metálica del revestimiento previo comprende preferentemente, en peso, de 8 a 11% de silicio, de 2 a 4% de hierro, siendo el resto del compuesto aluminio e impurezas inevitables. . La placa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la anchura del área desprovista de la capa de aleación metálica está entre 0.2 y 2.2 mm. 5. La placa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la anchura del área desprovista de la capa metálica varia. 6. La placa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el espesor de la capa de aleación intermetálica está entre 3 y 10 micrómetros. 7. La placa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el área desprovista de la aleación metálica es obtenida eliminando parcialmente mediante cepillado la capa de aleación metálica en por lo menos una cara previamente revestida de la placa. 8. La placa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el área de la cual se ha removido la aleación metálica se obtiene eliminando parcialmente por medio de un rayo láser la capa de aleación en por lo menos una cara previamente revestida de la placa. 9. Una placa obtenida por soldeo a tope de por lo menos dos placas, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la junta soldada se realiza sobre el borde contiguo con el área de la cual se ha removido la aleación metálica. 10. Una pieza obtenida por tratamiento térmico y deformación de una pieza en bruto soldada de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el revestimiento previo es convertido a través de su espesor por los tratamientos térmicos a un compuesto de aleación intermetálica que provee protección contra la corrosión y la descarburación del sustrato de acero. 11. La placa, la pieza en bruto o la pieza, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque la composición del acero comprende, en peso : 0.10% < C < 0.5% 0.5% < Mn < 3% 0.1% < Si < 1% 0.1% < Cr < 1% Ti < 0.2%, Al < 0.1% S < 0.05% P < 0.1% 0.0005% < B < 0.010% el resto consistiendo de hierro e impurezas inevitables que resultan del proceso de producción. 12. La placa, la pieza en bruto o la pieza de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque la composición del acero comprende, en peso: 0.15% < C < 0.25% 0.8% < Mn < 1.8% 0.1% < Si < 0.35% 0.01% < Cr < 0.5% Ti < 0.1% Al < 0.1% S < 0.05% P < 0.1% 0.002% < B < 0.005% el resto consistiendo de hierro e impurezas inevitables producidas por el proceso de producción. 13. La pieza, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada porque la microestructura del acero es martensitica , bainitica o bainitica-mertensitica . 14. Un método de fabricación de una placa de acero previamente revestida, en donde una placa de acero es revestida para obtener un revestimiento previo que consiste en una capa de aleación intermetálica cubierta por una capa de aleación metálica, caracterizado porque por sobre por lo menos una cara de la placa la capa de aleación metálica es removida en un área en la periferia de la placa. 15. El método de fabricación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la anchura del área está entre 0.2 y 2.2 mm. 16. Un método de fabricación de una placa de acero previamente revestida, caracterizado porque: una placa de acero es revestida para obtener un revestimiento previo de una capa de aleación intermetálica cubierta por una capa de aleación metálica, después - sobre por lo menos una cara de la placa la capa de aleación metálica es removida en un área no totalmente contigua con la periferia de la placa, después - la placa es cortada en un plano de tal manera que el área de la cual se ha removido la aleación metálica está en la periferia de la placa cortada. 17. El método de fabricación de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la anchura del área está entre 0.4 y 30 mm. 18. El método de fabricación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado porque el revestimiento previo se efectúa por revestimiento por inmersión con aluminio. 19. El método de fabricación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizado porque la capa es removida por cepillado. 20. El método de fabricación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizado porque la capa es removida por el impacto de un rayo láser sobre el revestimiento previo. 21. El método de fabricación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, caracterizado porque se mide la emisividad o reflectividad del área sobre la cual se remueve la capa de aleación metálica, el valor medido es comparado con un valor de referencia característico de la emisividad o reflectividad de la capa de aleación metálica, y la operación de remoción se detiene cuando la diferencia entre el valor medido y el valor de referencia está por arriba de un valor critico. 22. El método de fabricación de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque en el punto de impacto del rayo láser se mide la intensidad o longitud de onda de la radiación emitida, el valor medido es comparado con un valor de referencia característico de la emisividad de la capa de aleación metálica, y la operación de remoción se detiene cuando la diferencia entre el valor medido y el valor de referencia está por arriba de un valor crítico. 23. Un método de fabricación de una pieza en bruto soldada, caracterizado porque por lo menos dos placas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 ó fabricadas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 22 están soldadas a tope, siendo producida la junta soldada sobre el borde contiguo con el área de la cual se ha removido la capa de aleación metálica. 24. El método de fabricación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la anchura del área es 20 a 40% mayor que la mitad de la anchura de una soldadura producida de conformidad con la reivindicación 23. 25. El método de fabricación de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la anchura del área es 20 a 40% mayor que la anchura de una soldadura producida de conformidad con la reivindicación 23. 26. Un método de fabricación de una pieza, caracterizado porque una pieza en bruto soldada fabricada de conformidad con la reivindicación 23 es calentada para formar, por aleación entre el sustrato de acero y el revestimiento, un compuesto de aleación intermetálica, y conferir asi una estructura parcialmente o totalmente austenitica en el acero, después - la pieza en bruto es deformada en caliente para obtener una pieza, - la pieza es enfriada a una velocidad adaptada para conferir las características mecánicas deseadas. 27. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque la velocidad de enfriamiento está por arriba de la velocidad crítica para el templado martensítico . 28. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 23, 26 ó 27, caracterizado porque el soldeo se realiza por medio de un rayo láser. 29. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 23, 26 ó 27, caracterizado porque el soldeo se afecta por medio de un arco eléctrico. 30. El uso de la placa, la pieza en bruto o la pieza, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 ó fabricada por medio de un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 29 para la fabricación de piezas estructurales o de seguridad para vehículos automotrices terrestres motorizados.