RS68124B1 - Postupak za poboljšanje sposobnosti oblikovanja čeličnih pripremaka - Google Patents

Postupak za poboljšanje sposobnosti oblikovanja čeličnih pripremaka

Info

Publication number
RS68124B1
RS68124B1 RS20260615A RSP20260615A RS68124B1 RS 68124 B1 RS68124 B1 RS 68124B1 RS 20260615 A RS20260615 A RS 20260615A RS P20260615 A RSP20260615 A RS P20260615A RS 68124 B1 RS68124 B1 RS 68124B1
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
heat
steel
steel preparation
preparation
treated
Prior art date
Application number
RS20260615A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadok Gaied
Original Assignee
Arcelormittal
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arcelormittal filed Critical Arcelormittal
Publication of RS68124B1 publication Critical patent/RS68124B1/sr

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/38—Heating by cathodic discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/14—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness
    • C23C2/16—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness using fluids under pressure, e.g. air knives
    • C23C2/18—Removing excess of molten coatings from elongated material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/42—Electroplating: Baths therefor from solutions of light metals
    • C25D3/44—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/66—Electroplating: Baths therefor from melts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/66—Electroplating: Baths therefor from melts
    • C25D3/665—Electroplating: Baths therefor from melts from ionic liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614—Strips or foils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001—Austenite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002—Bainite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Description

[0001] Opis
[0003] POZADINA
[0005] Ovaj pronalazak odnosi se na postupak za poboljšanje sposobnosti oblikovanja čelika visoke čvrstoće (HSS).
[0006] HSS imaju graničnu zateznu čvrstoću iznad 500MPa i sadrže najmanje 5% martenzita, ostatak se sastoji od kombinacije drugih faza kao što su ferit, beinit ili zaostali austenit. Zato što pružaju mogućnost poboljšanja potrošnje goriva i otpornosti vozila na sudar, njihova upotreba u automobilskoj industriji, između ostalog, stalno raste.
[0007] HSS se oblikuju u delove oblikovanjem čeličnog pripremka, na primer štancovanjem ili savijanjem ili valjanjem pomenutog čeličnog pripremka. Zbog veoma visokog gradijenta tvrdoće između različitih faza koje sadrže, HSS su posebno osetljivi na stvaranje pukotina tokom oblikovanja. Određenije, HSS su veoma osetljivi na stvaranje pukotina koje nastaju na ivici pripremka i koje se zatim mogu širiti unutar finalnog dela, čineći deo nepogodnim za upotrebu. Zaista, rezna ivica pripremka kombinuje dva kritična mehanička uslova, što ih čini posebno osetljivim na stvaranje pukotina tokom deformacije. Prvi uslov je raspodela naprezanja na rezne ivice, koje je ravna raspodela naprezanja, koja se smatra najkritičnijim za oblikovanje i stoga najosetljivijom na stvaranje pukotina. Drugi uslov je očvršćavanje ivice izazvano postupkom sečenja pripremka pre njegovog oblikovanja. Na primer, kada se koristi mehaničko sečenje, dejstvo sečenja je zapravo kombinacija smicanja i kidanja čeličnog materijala, što izaziva značajnu količinu unutrašnjih napona i samim tim očvršćavanje materijala na ivici i obodu pripremka. Čelični materijal u ovoj oblasti je tako već izgubio deo svoje duktilnosti i deo svoje sposobnosti da primi napone izazvane fazom oblikovanja kroz deformaciju umesto kroz stvaranje pukotina. Iz ovih razloga, materijal na ivici i obodu čeličnog pripremka je posebno sklon stvaranju pukotina tokom faze oblikovanja.
[0008] Osetljivost čeličnog pripremka na stvaranje pukotina na ivici tokom oblikovanja može se izmeriti testom širenja otvora, koji je definisan standardnom metodom ispitivanja ISO 16630:2017. Navedeni test meri koeficijent proširenja otvora, što je odnos između prečnika otvora deformisanog probijanjem na početku pukotina na ivici otvora tokom deformacije i početnog prečnika pomenutog otvora pre deformacije.
[0009] [0005] Suočavanjem sa problemima pukotina na ivicama na delu, proizvođač delova može da izabere da poboljša kvalitet ivice isečenih pripremaka, da bi se podesio zazor alata za sečenje, da bi se modifikovalo konstruisanje delova, da bi se modifikovao oblik pripremaka ili da bi se izmenio postupak oblikovanja. Međutim, nije uvek industrijski izvodljivo izvođenje ovih promena i, u bilo kom slučaju, problem ivičnih pukotina može ostati nakon što su ove opcije ispitane. Jedina preostala mogućnost je mehaničko četkanje strane pripremaka u području gde dolazi do stvaranja pukotina. Smanjenjem napona na ivici i obodu delova koji su izazvani postupkom isecanja pripremaka, mehaničko četkanje zaista može rešiti probleme sa pukotinama na ivicama. Međutim, ono uvodi skup korak naknadne obrade nakon operacije iskrajanja.
[0010] Alternativa je lokalna modifikacija svojstava čelika u području pripremaka gde se javljaju pukotine nakon oblikovanja. Objavljeno je nekoliko pronalazaka koji obezbeđuju postupke da bi se lokalno modifikovala svojstava čelika korišćenjem izvora toplote. Na primer, US2015075678 opisuje postupak za poboljšanje sposobnosti oblikovanja čeličnih pripremaka zračenjem površine laserskim
[0011] snopom. JP0987737 opisuje postupak za lokalno omekšavanje čeličnih pripremaka visoke čvrstoće zagrevanjem površine čelika korišćenjem luka ili laserskog snopa.
[0012] Slični postupci za toplotnu obradu tabli pripremaka sa prevlakom za automobilsku industriju otkriveni su u US-A 2017/008059, WO-A 2013013305 i G. Bergweiler et.al." Improvement of formability and performance of coated ultra-high-strength steels by local heat treatment using a high power diode laser", Zbornik radova: 2. međunarodna konferencija o čelicima super visoke čvrstoće, 1. januar 2010. godine , Milano, Italija ISBN: 978-88-85298-79-8.
[0013] Međutim, postoji nekoliko ograničenja povezanih sa toplotnom obradom površine čeličnih pripremaka. Pre svega, postupak ima malu produktivnost jer se može obrađivati samo jedan po jedan pripremak. Osim toga, kada se obrađuju čelični pripremci sa metalnim prevlakama, visoka temperatura dostignuta na površini pripremaka dovešće do značajnog ili totalnog isparavanja prevlake. Obrađeni pripremci neće imati koristi od funkcija koje obično obezbeđuje prevlaka, npr. zaštita od korozije ili mogućnost štampe.
[0014] Da bi se rešili ovi problemi, prvi predmet ovog pronalaska otkriven je u patentnom zahtevu 1. On uključuje termičku obradu pripremka na najmanje delu njegove debljine korišćenjem najmanje jednog izvora toplote primenjenog na debljinu pripremka, koji zagreva čelik na temperaturi između 400°C i 1500°C bez topljenja bilo koje tačke pomenutog pripremka.
[0015] [0010] Zagrevanje čeličnog pripremka na najmanje delu njegove debljine stvara termički obrađenu zonu u najmanje delu ivice i obodu čeličnog pripremka. Toplotna energija primenjena u termički obrađenoj zoni ima efekat oslobađanja unutrašnjih naprezanja koja nastaju u postupku sečenja i, stoga, ima efekat povećanja duktilnosti čelika u termički obrađenoj zoni, čime se smanjuje njegova osetljivost na stvaranje pukotina. Osim toga, efektom toplotne energije, mikrostruktura čelika u termički obrađenoj zoni može se takođe povoljno modifikovati tako da omekša čelik u termički obrađenoj zoni, čime se dodatno doprinosi povećanju duktilnosti čelika u termički obrađenoj zoni, čime se dodatno smanjuje njegova osetljivost na stvaranje pukotina.
[0016] U slučaju čeličnog pripremka sa prevlakom, zahvaljujući činjenici da se termička obrada primenjuje na debljinu čeličnog pripremka, uticaj termičke obrade na sloj prevlake čeličnog pripremka značajno je smanjen u poređenju sa uticajem termičke obrade koja bi se direktno primenila na površinu čeličnog pripremka. Osim toga, zbog toga što čelik, uopšteno, apsorbuje energiju efikasnije od metalnih prevlaka, koje su veoma sjajne i, stoga, reflektuju veliku količinu energije koju prime, toplotna efikasnost termičke obrade poboljšana je kada se primenjuje po debljini čeličnog lima, koja se prevashodno sastoji od čelika, pre nego ako se primenjuje na površinu koja sadrži samo metalnu prevlaku.
[0017] Kao što će se videti u primerima koji slede u opisu, pokazano je da ovaj pronalazak daje veoma dobre rezultate u pogledu poboljšanja ivičnih pukotina, bez ugrožavanja ukupne strukturne funkcije dela, bez isparavanja više od 30% prevlake u slučaju pripremaka sa metalnom prevlakom i bez daljeg uticaja na naredne postupke nakon oblikovanja.
[0018] Ovaj pronalazak takođe ima poseban industrijski interes u pogledu produktivnosti, nudeći mogućnost, na primer, istovremene obrade velikog broja pripremaka naslaganih u gomilu. Takođe omogućava upotrebu različitih vrsta izvora toplote i može se integrisati u različite industrijske sisteme, što ga čini veoma svestranim i fleksibilnim u skladu sa specifičnim potrebama korisnika.
[0019] Postupak prema ovom pronalasku može da obuhvata i karakteristike patentnih zahteva 2 do 12.
[0020] Drugi predmet ovog pronalaska je čelični pripremak koji se može dobiti korišćenjem postupka prema ovom pronalasku, kao što je otkriveno u patentnim zahtevima 13-15.
[0021] Ostale karakteristike i prednosti ovog pronalaska biće vidljive kroz detaljan opis koji sledi, dat samo kao primer, upućivanjem na crteže:
[0023] - Fig.1 je aksonometrijski prikaz jednog pripremka na kojem se primenjuje ovaj postupak korišćenjem jednog statičnog izvora toplote,
[0025] - Fig.2 je prikaz poprečnog preseka duž ose II-II sa Fig.1
[0027] - Fig.3 je aksonometrijski prikaz gomile pripremaka na kojima se primenjuje ovaj postupak u kojem se kao izvor toplote koristi pomerajući defokusirani laserski snop kojeg emituje laserska glava postavljena na industrijskom robotu,
[0029] - Fig.4 je aksonometrijski prikaz gomile pripremaka na kojima se primenjuje ovaj postupak u kojem se koristi nekoliko izvora toplote koji se kreću,
[0030] - Fig.5 je aksonometrijski prikaz gomile pripremaka na kojima se primenjuje ovaj postupak u kojem se koristi niz statičnih infracrvenih cevi primenjenih na statičnu gomilu pripremaka.
[0032] U prvoj fazi postupka obezbeđen je čelični pripremak 1.
[0033] Čelični pripremak 1 dobija se u fazi iskrajanja koja se izvodi pre postupka ovog pronalaska i stoga nije uključena u ovaj pronalazak. Tokom faze iskrajanja, čelični materijal, na primer obezbeđen kao čelični kotur, seče se na čelične pripremke 1 na liniji iskrajanja. Najčešća i ekonomična tehnologija trenutno u upotrebi u industriji je mehaničko sečenje. Druge tehnologije uključuju lasersko sečenje ili sečenje vodom pod visokim pritiskom.
[0034] Upućivanjem na Fig.1, zapremina čeličnog pripremka 1 obuhvaćena je između dve glavne površine, gornja površina 2 i donja površina 4 izvedena na suprotnoj strani od pomenute gornje površine 2. U opisu koji sledi, obodna debljina 6 čeličnog pripremka odnosi se na površinu koja se prostire oko konture čeličnog pripremka 1 i međusobno spaja linije obrazovane gornjom spoljnom ivicom 8 pomenute gornje površine 2 i donjom spoljnom ivicom 10 pomenute donje površine 4. Debljina t čeličnog pripremka 1 odnosi se na rastojanje koje odvaja gornju površinu 2 od donje površine 4.
[0035] Debljina t pripremka može biti konstantna u čeličnom pripremak 1 ili može biti promenljiva, na primer u slučaju zavarenog pripremka po meri, koji obuhvata, na primer, nekoliko čeličnih pripremaka 1 različitih debljina t pripremka, koji su zavareni zajedno duž dela njihovih odgovarajućih obodnih debljina 6, ili na primer u slučaju valjanog pripremka po meri, koji obuhvata nekoliko delova unutar istog čeličnog pripremka 1, od kojih svaki ima drugačiju debljinu t pripremka.
[0036] U posebnom načinu ostvarivanja, čelični pripremak 1 ima, na primer, paralelopipedni oblik i konstantnu debljinu t pripremka, kao što je prikazano na Fig.1. U ovom slučaju, i gornja i donja spoljna ivica 8 i 10 obrazuju pravougaonike. Obodna debljina 6 pomenutog čeličnog pripremka 1 sastoji se od četiri pravougaonika, a svaki je oslonjen na sledeći duž svoje kraće stranice koja ima dužinu jednaku debljini t pripremka, i svaki ima jednu dužu stranicu obrazovanu jednom od stranica gornje spoljne ivice 8 i drugu dužu stranicu obrazovanu jednom od stranica donje spoljne ivice 10.
[0037] [0022] U nekom drugom načinu ostvarivanja, čelični pripremak 1 sastoji se od gornje i donje površine 2 i 3 koje imaju gornju i donju spoljnu ivicu 8 i 10 koje prate konturu sličnu onoj finalnog dela dobijenog nakon oblikovanja čeličnog pripremka 1. Takav čelični pripremak 1 poznat je kao oblikovani pripremak. Upotreba oblikovanog pripremka omogućava proizvođaču delova da smanji ili eliminiše količinu bočnog odsecanja koje treba izvesti na finalnom delu. Ako je čelični pripremak 1 oblikovani pripremak, gornja i donja površina 2 i 3 imaju gornju i donju spoljnu ivicu 8 i 10 koje mogu da obuhvataju prave i/ili krive linije. U ovom slučaju, obodna debljina 6 obuhvata nizove oblika koji su ravni pravougaonici kada su odgovarajući delovi gornje i donje spoljne ivice 8 i 10 prave linije i koji su pravougaonici sa dve zakrivljene duže stranice kada su odgovarajući delovi gornje i donje spoljne ivice 8 i 10 krive linije, pri čemu svaki od oblika obuhvata obodnu debljinu 6 koja se naslanja na sledeću duž njene kraće stranice i svaki pravougaonik ima kraću stranicu iste dužine kao i debljina t pripremka.
[0038] Najmanje deo čeličnog pripremka 1 izrađuje se od čelika visoke čvrstoće (HSS). HSS predstavlja čelik koji ima zateznu čvrstoću iznad 500MPa. Kako bi se dostigao takav nivo mehaničkih svojstava, HSS imaju mikrostrukturu koja sadrži najmanje 5% u procentu površine martenzita. HSS su, na primer, dvofazni čelici, koji sadrže martenzit i ferit, ili složeni fazni čelici, koji sadrže ferit, martenzit, beinit i moguće malo zaostalog austenita ili čelici transformacijski indukovane plastičnosti (TRIP), koji sadrže ferit, martenzit, zaostali austenit i moguće malo beinita.
[0039] Čelični pripremak 1 ima, na primer, debljinu t pripremka koja iznosi između 0.2 mm i 10.0 mm.
[0040] U posebnom načinu ostvarivanja, kao što je prikazano na Fig.1, čelični pripremak 1 pokriven je metalnom prevlakom 14 na najmanje delu njegove gornje površine 2 ili delu njegove donje površine 4.
[0041] Fig.1 prikazuje čelični pripremak pokriven metalnom prevlakom 14 na svojim obema gornjoj i donjoj površini 2 i 4. Metalna prevlaka 14 se nanosi kako bi se obezbedila zaštita finalnog dela od korozije. Metalna prevlaka 14 je prevlaka na bazi cinka kao što je čisti cink ili legura koja obuhvata cink i železo ili legura koja obuhvata cink, aluminijum i magnezijum. Metalna prevlaka se nanosi, na primer, toplim potapanjem ili elektrolitičkim taloženjem ili taloženjem iz mlaza pare. Debljina sloja metalne prevlake iznosi, na primer, između 5 mikrona i 50 mikrona po površini.
[0042] Postupak dalje obuhvata fazu izvođenja operacije termičke obrade na najmanje delu obodne debljine 6 čeličnog pripremka 1.
[0043] [0028] Operacija termičke obrade izvodi se usmeravanjem toplotne energije Q iz najmanje jednog izvora 16 toplote ka najmanje delu obodne debljine 6 čeličnog pripremka 1, kao što je prikazano na Fig.1 do 5. Toplotna energija Q iz izvora 16 toplote ima efekat porasta temperature obodne debljine 6 u obodnom zagrejanom delu 18, koji predstavlja područje pomenute obodne debljine 6 ka kojem je usmeren pomenuti izvor 16 toplote. Temperatura u datoj tački čeličnog pripremka 1 predstavlja maksimalnu temperaturu dostignutu u pomenutoj datoj tački čeličnog pripremka 1 tokom operacije termičke obrade. Zahvaljujući difuziji toplote, porast temperature obodnog zagrejanog dela 18 izazvaće da u okolnoj zapremini čeličnog pripremka 1, takođe, poraste temperatura. Tokom operacije termičke obrade, maksimalna temperatura čeličnog pripremka 1 dostiže se u obodnom zagrejanom delu 18, jer je ovo gde se toplotna energija Q iz izvora 16 toplote najpre prenosi na čelični pripremak 1. Prilikom merenja temperature čeličnog pripremka 1 duž linije koja se prostire od obodnog zagrejanog dela 18 u upravnom pravcu orijentisanom ka unutrašnjosti čeličnog pripremka 1, pomenuta temperatura opada sa porastom rastojanja duž pomenute linije ka obodnom zagrejanom delu 18. Drugim rečima, temperatura čeličnog pripremka 1 opada unutar čeličnog pripremka 1 udaljavanjem od obodnog zagrejanog dela 18. Stoga, operacija termičke obrade ima efekat stvaranja temperaturnog polja unutar čeličnog pripremka 1, koje ima maksimalne vrednosti temperature na obodnom zagrejanom delu 18 i koje ima opadajuće vrednosti udaljavanjem od pomenutog obodnog zagrejanog dela 18. Pomenuto temperaturno polje obuhvata izotermne ravni 20, koje su ravni koje se prostiru unutar čeličnog pripremka 1 duž kojih je temperatura konstantna, kao što je prikazano na Fig.1 i 2. Termički obrađena zapremina 22 je zapremina sadržana unutar čeličnog pripremka 1 koja obuhvata sve izotermne ravni 20 sa temperaturom iznad 400°C. Drugim rečima, temperatura svih tačaka čeličnog pripremka 1 sadržanih unutar termički obrađene zapremine 22 je iznad 400°C, dok temperatura svih tačaka čeličnog pripremka 1 koje su izvan termički obrađene zapremine 22 iznosi ispod 400°C. Rastojanje d od izotermne ravni 21 sa 400°C od obodne debljine 6 definisano je dužinom linije koja se prostire u upravnom pravcu od obodne debljine 6 ka izotermnoj ravni 21 sa 400°C, kao što je prikazano na Fig.1. Dubina D termički obrađene zapremine 22 definisana je maksimalnim rastojanjem d od izotermne ravni 21 sa 400°C do obodne debljine 6, kao što je prikazano na Fig.1 i 2.
[0044] U posebnom načinu ostvarivanja, operacija termičke obrade izvodi se samo na delu obodne debljine 6 koji odgovara poznatoj kritičnoj oblasti koja predstavlja rizik od formiranja pukotina tokom oblikovanja čeličnog pripremka 1. Povoljno je to što će postojati efekat poboljšanja sposobnosti oblikovanja pomenutog čeličnog pripremka 1 smanjenjem rizika od formiranja pukotina u pomenutoj kritičnoj oblasti, dok će se osigurati visoka produktivnost operacije termičke obrade jer se izvodi samo na fokusiranoj regiji pomenute obodne debljine 6.
[0045] U posebnom načinu ostvarivanja, operacija termičke obrade izvodi se na celoj površini obodne debljine 6. Drugim rečima, površina zagrejanog obodnog dela 18 jednaka je površini obodne debljine 6. Ovo će imati efekat poboljšanja sposobnosti oblikovanja pomenutog čeličnog pripremka 1 smanjenjem rizika od formiranja pukotina po celoj ivici pomenutog čeličnog pripremka 1. Povoljno, ovo obezbeđuje da je naknadni postupak oblikovanja veoma otporan na rizik od formiranja ivičnih pukotina. Na primer, smanjiće se rizik od formiranja ivičnih pukotina u slučaju varijacije parametara štancovanja ili pogoršanja alata za oblikovanje.
[0046] U nekom načinu ostvarivanja, operacija termičke obrade obuhvata dve ili više operacija termičke obrade na istom zagrejanom obodnom delu 18. Na ovaj način, termički obrađena zona 22 podvrgava se toplotnom ciklusu koji obuhvata fazu zagrevanja, fazu hlađenja i potom jednu ili više faza ponovnog zagrevanja i hlađenja. Takav ciklus zagrevanja može povoljno dovesti do povećanog oslobađanja mehaničkih naprezanja i povećanih mikrostrukturnih transformacija unutar termički obrađene zone 22, što dovodi do daljeg poboljšanja sposobnosti oblikovanja čeličnog pripremka 1 u pomenutoj termički obrađenoj zoni 22.
[0047] [0032] U posebnom načinu ostvarivanja, operacija termičke obrade dovodi do povećanja od najmanje 50% brzine proširenja otvora izmerene u termički obrađenoj zoni 22, u poređenju sa brzinom proširenja otvora izmerenoj u čeličnom pripremku 1 izvan termički obrađene zone 22. Zahvaljujući oslobađanju zaostalih napona i zahvaljujući mogućim mikrostrukturnim transformacijama u čeliku, materijal unutar termički obrađene zapremine 22 ima manju osetljivost na pojave pukotina na ivicama, što se meri koeficijentom proširenja otvora.
[0048] Treba napomenuti da termički obrađena zapremina 22 može imati razne oblike prema vrsti izvora 16 toplote koji se koristi i prema parametrima postupka termičke obrade. Na primer, u slučaju termičke obrade izvedene pomoću jednog statičnog izvora 16 toplote, kao što je prikazano na Fig.1, izotermne ravni 20 presecaju gornje i donje površine 2 i 4 duž linija koje suštinski definišu lukove kruga, stoga je spoljna površina termički obrađene zapremine 22 formirana na jednoj strani površinom koju formira deo obodne debljine 6, na drugoj strani površinom koju formira deo gornje površine 2 koja se sastoji od dela kruga čiji je obim prethodno opisani presek izotermne ravni 21 od 400°C sa pomenutom gornjom površinom 2, na drugoj strani površinom koju formira deo donje površine 4 koja se sastoji od dela kruga čiji je obim presek izotermne ravni 21 od 400°C sa pomenutom donjom površinom 4, i na poslednjoj strani površinom koja se sastoji od pomenute izotermne ravni 21 od 400°C.
[0049] U slučaju termičke obrade koju izvodi izvor 16 toplote koji se kreće konstantnom brzinom duž linije koja ima pravac suštinski paralelan gornjim i donjim ivicama 8 i 10 čeličnog pripremka 1 u području koje je okrenuto ka izvoru 16 toplote, izotermne ravni 20 presecaju gornju i donju površinu 2 i 4 duž linija koje suštinski definišu lukove ovalnog oblika, koje imaju kratku osu koja se prostire u pravcu upravnom na gornju i donju površinsku ivicu 8 i 10 i dužu osu koja se prostire u pravcu suštinski paralelnom pomenutim gornjoj i donjoj površinskoj ivici 8 i 10. Prema tome, nastali oblik spoljne površine termički obrađene zapremine 22 formira se na jednoj strani od dela obodne debljine 6, na drugoj strani od dela gornje površine 2 koja se sastoji od dela ovalnog oblika čiji je obim prethodno opisani presek izotermne ravni 21 od 400°C sa pomenutom gornjom površinom 2, na drugoj strani od dela donje površine 4 koja se sastoji od dela ovalnog oblika čiji je obim presek izotermne ravne 21 od 400°C sa pomenutom donjom površinom 4, i na poslednjoj strani površinom koja se sastoji od pomenute izotermne ravni 21 od 400°C.
[0050] U daljem primeru, ako se operacija termičke obrade izvodi pomeranjem izvora 16 toplote koji se kreće promenljivom brzinom duž linije koja ima pravac suštinski paralelan gornjoj i donjoj ivici 8 i 10 čeličnog pripremka 1 u području okrenutom ka pomenutom izvoru 16 toplote, termički obrađena zapremina 22 ima oblik koji obuhvata ispupčenja unutar čeličnog pripremka 1 u područjima toplotom obrađene zapremine 22 koja su okrenuta ka područjima obodnog zagrejanog dela 18 gde izvor 16 toplote ima manju brzinu. Drugim rečima, rastojanje d od izotermne ravne sa 400°C do obodne debljine 6 u pomenutim ispupčenjima veće je nego izvan pomenutih ispupčenja. Kao posledica, dubina D termički obrađene zapremine 22 biće nužno jedno od rastojanja d izmerenih u jednom od pomenutih ispupčenja.
[0051] [0036] Minimalna temperatura termički obrađene zapremine 22 postavljena je na 400°C jer ispod 400°C, mehanički i metalurški efekti termičke obrade nemaju dovoljno visoku kinetiku da bi bili industrijski primenljivi. Drugim rečima, ispod 400°C, vreme potrebno za efikasno otklanjanje zaostalih napona i izazivanje mogućih mikrostrukturnih transformacija unutar čelika je previsoko da bi se opravdala upotreba u industrijskom postupku, za koji se očekuje da bude produktivan i isplativ.
[0052] Jedna karakteristika ovog pronalaska je da maksimalna temperatura termički obrađene zapremine 22 ne prelazi 1500°C. Zaista, iznad 1500°C, postoji rizik da će se čelični pripremak 1 lokalno topiti, što će ga učiniti neupotrebljivim.
[0053] Neka druga karakteristika ovog pronalaska je da cela zapremina čeličnog pripremka 1 ostaje čvrsta tokom operacije termičke obrade. Drugim rečima, tokom operacije termičke obrade, sve tačke termički obrađene zapremine 22 imaju temperaturu koja je ispod tačke topljenja pomenutog čeličnog pripremka 1. Određenije, sve tačke obodnog zagrejanog dela 18, koji je područje termički obrađene zapremine 22 koje ima najvišu temperaturu, kako je prethodno objašnjeno, ostaje ispod tačke topljenja čeličnog pripremka 1.
[0054] U posebnom načinu ostvarivanja, dubina D termički obrađene zapremine 22 nalazi se u opsegu od 0,5mm do 50,0mm. Na primer, ako se čelični pripremak 1 dobija mehaničkim isecanjem, kao što je prethodno opisano, poznato je da je približna dubina prodiranja efekta očvršćavanja izazvanog mehaničkim isecanjem u čeličnom pripremku 1 približno jednaka polovini debljine t čeličnog pripremka 1. Stoga, dubina D termički obrađene zone 22 od 0,5mm garantuje da je najozbiljnije područje efekta očvršćavanja uključeno u termički obrađenu zonu 22. S druge strane, budući da je cilj termičke obrade da poboljša sposobnost oblikovanja na ivici čeličnog pripremka 1, a ne u zapremini pomenutog čeličnog pripremka 1, nije potrebno izvođenje operacije termičke obrade koje dovodi do formiranja termički obrađene zapremine 22 koja ima dubinu D veću od 50,0mm. Osim toga, ograničavanje dubine D ograničava snagu koju troši izvor 16 toplote, te je stoga poželjno u pogledu ograničenja troškova proizvodnje i povećanja produktivnosti da se ograniči dubina D na 50,0mm.
[0055] U posebnom načinu ostvarivanja, trajanje termičke obrade je u opsegu između 1 milisekunde i 10 minuta. Trajanje termičke obrade u bilo kojoj datoj tački zagrejanog obodnog dela 18 predstavlja vremenski period tokom kojeg se toplotna energija Q izvora 16 toplote usmerava ka pomenutoj datoj tački zagrejanog obodnog dela 18. Budući da se mehaničke i metalurške reakcije uključene u poboljšanje sposobnosti oblikovanja pomoću termičke obrade ne dešavaju trenutno, preporučuje se da se dozvoli minimalno vreme od 1 milisekunde kako bi se osiguralo da se kinetika reakcija može odvijati. S druge strane, da bi se ograničila snaga koju troši izvor 16 toplote i time povećala produktivnost i ograničili troškovi postupka, preporučuje se da se trajanje termičke obrade ograniči na najviše 10 minuta.
[0056] [0041] U posebnom načinu ostvarivanja, ako čelični pripremak 1 ima metalnu prevlaku 14 na najmanje delu njegove gornje i/ili donje površine 2 i 4, toplotnu energiju Q izvora 16 toplote takođe će, neizbežno, direktno apsorbovati zagrejani gornji zaštitni deo 24 metalne prevlake 14 na gornjoj površini 2 koja se nalazi direktno iznad dela gornje ivice 8 izvedene u obodnom zagrejanom delu 18 i zagrejani donji zaštitni deo 26 metalne prevlake 14 na donjoj površini 4 koja se nalazi direktno ispod dela donje ivice 10 izvedene u obodnom zagrejanom delu 18, kao što je prikazano na Fig.1 i 2. U nekom poželjnom načinu ostvarivanja, debljina metalne prevlake je znatno manja, na primer više od deset puta manja, od debljine t čeličnog pripremka 1 u području obodnog zagrejanog dela 18. Na primer, debljina prevlake iznosi 20 mikrona u svakom od zagrejanih gornjih i donjih delova 24 i 26 prevlake, dok debljina t čeličnog pripremka 1 u obodnom zagrejanom delu 18 iznosi 1,0 mm, u kojem slučaju je debljina t čeličnog pripremka 1 dvadeset pet puta veća od debljine pomenutih zagrejanih gornjih i donjih delova 24, 26 prevlake. Kao posledica, površinska oblast predstavljena gornjim i donjim delom 24 i 26 prevlake je značajno manja, na primer najmanje deset puta manja, od površinske oblasti predstavljene obodnim zagrejanim delom 18. Stoga, toplotna energija Q izvora 16 toplote uglavnom se apsorbuje od strane obodnog zagrejanog dela 18. Ovo je prednost sa stanovišta produktivnosti jer je obodni zagrejani deo 18 izrađen od čelika koji ima manju odbojnost od metalnih prevlaka koje se koriste za zaštitu od korozije. S druge strane, ako se koriste postupci termičke obrade opisani u stanju tehnike, u kojima se toplotna energija prenosi na deo čeličnog pripremka preko površine, tj. gornje i / ili donje površine pomenutog čeličnog pripremka, cela količina toplotne energije apsorbovaće se od strane metalne prevlake, što dovodi do značajnog gubitka toplotne efikasnosti postupka i, stoga, do gubitka produktivnosti i povećanja troškova.
[0057] Takođe, ako se koristi metalna prevlaka 14 koja ima tačku isparavanja ili tačku topljenja koja je niža od maksimalne temperature dostignute unutar termički obrađene zapremine 22, postupci termičke obrade opisani u stanju tehnike, koji obuhvataju usmeravanje toplotne energije ka površini čeličnog pripremka, izazvaće da značajna količina metalne prevlake ispari ili se otopi u termički obrađenoj zoni na površini čeličnog pripremka ka kojem se usmerava toplotna energija jer je metalna prevlaka na pomenutoj površini nužno izložena najvišim temperaturama termički obrađene zone. S druge strane, primenom ovog pronalaska, zato što se toplotna energija Q u najvećoj meri usmerava ka površinskoj oblasti koja se sastoji od čelika, količina toplotne energije Q, koju direktno apsorbuje metalna prevlaka 14, biće mnogo manje značajna i stoga će površinska oblast metalne prevlake 14 koja dostiže temperaturu iznad tačke topljenja i/ili tačke isparavanja biti mnogo manje značajna. Prema tome, količina isparene i/ili istopljene metalne prevlake 14 biće daleko manje značajna, što je prednost u pogledu kvaliteta konačnog dela i zaštite od korozije.
[0058] U posebnom načinu ostvarivanja, debljina metalne prevlake 14 nakon termičke obrade u području koje pokriva termički obrađenu zonu 22 smanjuje se za manje od 30% u poređenju sa debljinom metalne prevlake 14 u područjima koja ne pokrivaju termički obrađenu zonu 22, kao što će biti pokazano u primerima koji slede nakon opisa ovog postupka.
[0059] U posebnom načinu ostvarivanja, kao što je prikazano na Fig.3 do 5, čelični pripremci 1 postavljaju se jedan na drugog kako bi formirali gomilu pripremaka 12 pre izvođenja operacije termičke obrade. Na primer, izvor 16 toplote kreće se duž linije upravne na ravan koja je definisana čeličnim
[0062] 1
[0063] pripremcima 1. Drugim rečima, izvor 16 toplote skenira gomilu pripremaka 12 odozgo nadole ili odozdo nagore. Shodno tome, obodni zagrejani delovi 18 svakog čeličnog pripremka 1 koji obuhvataju gomilu pripremaka 12 poravnati su duž linije koja se proteže preko gomile pripremaka 12 odozgo nadole i upravno na ravan čeličnih pripremaka 1. Poželjno, ovaj način ostvarivanja omogućava obradu nekoliko čeličnih pripremaka 1 u jednoj seriji bez rukovanja pojedinačnim čeličnim pripremcima 1, što predstavlja značajno povećanje produktivnosti i, samim tim, značajno smanjenje troškova. Treba napomenuti da se ovaj način ostvarivanja može primeniti korišćenjem nekoliko izvora 16 toplote za istovremenu obradu nekoliko područja obodne debljine 6 na istom čeličnom pripremku 1, pri čemu svaki izvor 16 toplote skenira gomilu pripremaka 12 kako bi se u jednoj seriji obradilo nekoliko područja obodne debljine 6 svih čeličnih pripremaka 1 pomenute gomile pripremaka 12. Treba napomenuti da, ako se koriste postupci termičke obrade opisani u stanju tehnike, koji obuhvataju usmeravanje izvora toplote ka površini čeličnog pripremka, nije moguće izvođenje operacije termičke obrade u jednoj seriji na gomili pripremaka bez rukovanja pojedinačnim čeličnim pripremcima jer izvor toplote treba da je okrenut ka površini čeličnih pripremaka, a pomenuti izvor toplote samo ima pristup gornjem pripremku iz gomile pripremaka.
[0064] Izvor 16 toplote je, na primer, laser ili induktor ili infracrvena cev ili bilo koja druga vrsta izvora toplote, pod uslovom da unutar čeličnog pripremka 1 može da stvori termički obrađenu zapreminu 22 koja ima minimalnu temperaturu od 400°C, bez prelaska maksimalne temperature od 1500°C.
[0065] U posebnom načinu ostvarivanja, laser se koristi kao izvor 16 toplote. Snaga pomenutog lasera je, na primer, u opsegu od 500W do 20kW. Ključni parametar koji upravlja apsorpcijom toplotne energije Q od strane obodnog zagrejanog dela 18 je talasna dužina pomenutog lasera. Za čelik, efikasnost apsorpcije toplote raste kako se talasna dužina pomenutog lasera smanjuje. Na primer, preporučena je talasna dužina od 1 mikrona ili manja, što odgovara, na primer, YAG, disk, vlaknastom ili diodnom laseru. U posebnom načinu ostvarivanja, glava lasera postavljena je na takav način da laserski snop pogađa obodni zagrejani deo 18 kako bi se formirala defokusirana tačka, tj. rastojanje glave lasera od obodnog zagrejanog dela 18 je manje ili veće od žižne daljine pomenutog lasera. Poželjno, ovo omogućava nastanak velikog obodnog zagrejanog dela 18 i, prema tome, povećanje produktivnosti i smanjenje troškova proizvodnje.
[0066] U nekom drugom načinu ostvarivanja, induktor se koristi kao izvor 16 toplote. Snaga pomenutog induktora je, na primer, u opsegu od 1kW do 250kW. Frekvencija induktora je ključni parametar korišćen za kontrolu dubine D zagrejane obrađene zone 22. Sa porastom frekvencije, dubina D termički obrađene zone 22 se smanjuje. Na primer, u slučaju čelika, za frekvenciju od 1000Hz, dubina zagrejane obrađene zone 22 biće približno 1.0mm.
[0067] [0048] U nekom daljem načinu ostvarivanja, infracrveno zagrevanje koristi se kao izvor 16 toplote. Snaga pojedinačnog grejnog elementa iznosi, na primer, od 1kW do 100kW. Ključni parametar koji upravlja apsorpcijom toplotne energije Q od strane obodnog zagrejanog dela 18 je talasna dužina pomenutog infracrvenog grejnog elementa. U slučaju čelika, apsorpcija energije povećava se idući ka nižim talasnim dužinama. Preporučena talasna dužine nalazi se, na primer, u opsegu između 2 mikrona i 10 mikrona.
[0068] Tehnologija zagrevanja bira se prema željenoj primeni i u skladu sa dostupnim prostorom i industrijskom opremom.
[0069] Na primer, ako je područje ivice čeličnog pripremka 1 koji se termički obrađuje veoma lokalizovano, na primer, ako je veličina potrebnog obodnog zagrejanog dela 18 manja od 50mm kako je izmereno duž linije koja se prostire u obodnom termički obrađenom delu 18 u pravcu paralelnom gornjoj i donjoj spoljnoj ivici 8 i 10, laserska obrada biće dobro prilagođena, na primer, jer se laserski snop može fokusirati na veoma preciznu zonu. S druge strane, ako veliko područje treba da se obrađuje, na primer, ako je veličina potrebnog obodnog zagrejanog dela 18 veća od 50mm kako je izmereno duž linije koja se prostire u obodnom termički obrađenom delu 18 u pravcu paralelnom gornjoj i donjoj spoljnoj ivici 8 i 10, onda će se infracrveno zagrevanje dobro prilagoditi, jer zagrevanje infracrvenih cevi zračenjem pokriva veliko područje i nekoliko cevi se može kombinovati u nizove da bi se obezbedila potrebna količina energije. Međutim, ovo će zauzeti veliki prostor u proizvodnom pogonu. Konačno, ako je količina prostora raspoloživog za operaciju termičke obrade veoma ograničena, onda će biti dobro prilagođeno malo indukciono zagrevanje pojedinačnih čeličnih pripremaka 1 na izlazu iz linije za liniju iskrajanja, pre nego što se pripremci slože jedan na drugog radi formiranja gomile pripremaka 12.
[0070] Termička obrada može se izvesti u statičkom režimu, u kom slučaju su i izvor 16 toplote i čelični pripremak 1 statični tokom operacije termičke obrade. Takođe se može izvesti u dinamičkom režimu, u kojem slučaju postoji relativna brzina između čeličnog pripremka 1 i izvora 16 toplote, ili zbog pomeranja čeličnog pripremka 1 ili zbog pomeranja izvora 16 toplote ili zbog kombinovanog kretanja oba. Relativna brzina između čeličnog pripremka 1 i izvora 16 toplote nalazi se, na primer, u opsegu između 0.1mm/s i 100mm/s. Izvor 16 toplote je, na primer, postavljen na industrijskom robotu 28, kao što je prikazano na Fig.3 i 4, kako bi se pomerao.
[0071] Za svaku određenu industrijsku primenu, specifičan procesni prozor može se definisati korišćenjem sledećih ključnih parametara: ključni parametri izvora 16 toplote (na primer, vrsta izvora toplote, snaga, talasna dužina ili frekvencija), veličina i geometrija obodnog zagrejanog dela 18 i relativna brzina između izvora 16 toplote i čeličnog pripremka 1 u slučaju dinamičke obrade ili trajanja termičke obrade u slučaju statičke obrade. Može se projektovati analitički model za izračunavanje veze između ovih parametara i određivanja radnog procesnog prozora za određenu industrijsku situaciju. Ovi procesni parametri odrediće temperaturu dostignutu u obodnom zagrejanom delu 18 i dubinu D termički obrađene zapremine 22.
[0072] [0053] U posebnom načinu ostvarivanja, prikazanom na Fig.3, izvor 16 toplote je laser koji usmerava toplotnu energiju Q kroz laserski snop koji pogađa obodni zagrejani deo 18 čeličnih pripremaka 1, pri čemu su pomenuti čelični pripremci 1 postavljeni jedan na drugom kako bi obrazovali gomilu pripremaka 12 dok je pomenuti izvor 16 toplote postavljen na industrijskom robotu 28 kako bi skenirao gomilu pripremaka 12 odozdo nagore.
[0073] U nekom drugom načinu ostvarivanja, prikazanom na Fig.4, nekoliko izvori 16 toplote koristi se za istovremeno zagrevanje nekoliko obodnih zagrejanih delova 18 čeličnih pripremaka 1 naslaganih da bi se obrazovala gomila pripremaka 12. Pomenuti izvori 16 toplote postavljeni su na industrijskim robotima 28 radi skeniranja gomile pripremaka 12 odozdo nagore.
[0074] U nekom daljem načinu ostvarivanja, prikazanom na Fig.5, izvori 16 toplote su niz statičnih infracrvenih cevi. Operacija termičke obrade izvodi se u statičkom režimu. Čelični pripremci 1 koji se obrađuju raspoređeni su u gomilu pripremaka 12 i pomenuta gomila pripremaka 12 postavljena je ispred pomenutih izvora 16 toplote. U ovom načinu ostvarivanja, svaki izvor 16 toplote istovremeno tretira obodne zagrejane delove 18 svih čeličnih pripremaka 1 u gomili pripremaka 12, zahvaljujući veličini izvora 16 toplote, koja je suštinski ista visini gomile pripremaka 12, kako je izmereno duž linije normalne na ravan gornje površine 2 čeličnih pripremaka 1.
[0075] Prethodno opisan postupak pruža višestruke prednosti, među kojima je mogućnost da se značajno poboljša sposobnost oblikovanja čeličnog pripremka blizu njegove ivice, bez značajnog isparavanja njegove metalne prevlake u slučaju čeličnog pripremka sa prevlakom, kao što će biti pokazano sledećim primerima.
[0076] Upućivanjem na tabelu 1, dat je prvi primer u kojem se izvodi termička obrada na pojedinačnom čeličnom pripremku 1 korišćenjem laserskog snopa kao izvora 16 toplote, koji pogađa obodnu debljinu 6 da bi se obrazovala defokusirana laserska tačka u zagrejanom obodnom delu 18. Termička obrada izvodi se u statičkom režimu. Ispitivana su dva različita nivoa zateznih čvrstoća čeličnog pripremka 1.
[0077] Performanse termičke obrade merene su procenom koeficijenta proširenja otvora pre i nakon operacije termičke obrade, kao što je definisano standardom ISO 16630:2017.
[0078] Tabela 1 prikazuje rezultate zajedno sa karakteristikama čeličnih pripremaka 1, i ključne parametre koji definišu izvor 16 toplote. Temperaturno polje unutar čeličnog pripremka 1 procenjeno je korišćenjem niza termoparova pričvršćenih za površinu čeličnog pripremka 1. Prikazana je dubina D termički obrađene zapremine 22 kao i temperatura dostignuta u obodnom zagrejanom delu 18.
[0079] Temperatura je prikazana kao opseg temperatura od /-20°C, koji odgovara preciznosti termoparova korišćenih kao merni uređaj.
[0080] Kao što se može videti u tabeli 1, termička obrada čeličnih pripremaka 1 dovodi do značajnog povećanja koeficijenta proširenja otvora u termički obrađenim zapreminama 22. Koeficijent proširenja otvora u direktnoj je vezi sa osetljivošću čeličnog pripremka 1 na formiranje pukotina na ivici tokom formiranja. Zaista, princip samog testa je da deformiše reznu ivicu otvora probušenog u čeličnom pripremku 1 i da prati obrazovanje pukotina na ivici tokom ove deformacije.
[0083] 1
[0084] Osim toga, prikazana je brzina isparavanja metalne prevlake 14 u termički obrađenoj zapremini 22. Pomenuta brzina isparavanja iznosi između 0% i 20%, što obezbeđuje da materijal ostane delimično s prevlakom i tako najmanje delimično zaštićen od korozije na delovima metalne prevlake 14 koja prekriva termički obrađenu zapreminu 22. Značajna razlika brzine isparavanja između referenci I1 i I2 u Tabeli 1 je usled razlike u sastavu metalnih prevlaka 14 čeličnih pripremaka 1. Zaista, metalna prevlaka 14 u slučaju I1 je čist cink, koji ima tačku topljenja i temperaturu isparavanja koja je niža od metalne prevlake 14 u slučaju I4, koja je legura železa i cinka koja obuhvata približno 10% železa.
[0085] Upućivanjem na tabelu 2, dat je drugi primer primene postupka ovog pronalaska. U ovom slučaju, čelični pripremak 1 je oblikovani pripremak korišćen za štancovanje automobilskog dela.
[0086] Pomenuti automobilski deo je podložan stvaranju pukotina tokom štancovanja u datom području, koje se naziva kritično područje. Operacija termičke obrade izvodi se na obodnom zagrejanom delu 18 čeličnog pripremka 1 koji odgovara pomenutom kritičnom području u automobilskom delu. Izvor 16 toplote je laser koji formira defokusiranu lasersku tačku u zagrejanom obodnom delu 18 i skenira gomilu pripremaka 12. Čelični pripremci 1 nose metalnu prevlaku 14 izrađenu od čistog cinka. Efikasnost postupka u smanjenju formiranja ivičnih pukotina procenjena je poređenjem pojave ivičnih pukotina u kritičnom području nakon štancovanja čeličnih pripremaka 1 koji nisu prošli nikakvu operaciju termičke obrade sa pojavom ivičnih pukotina nakon štancovanja čeličnih pripremaka 1 koji su prošli termičku obradu prema ovom postupku.
[0087] Kao što se može videti u tabeli 2, problem ivičnih pukotina koji se javlja u kritičnom području rešava se realizacijom ovog pronalaska. Osim toga, brzina isparavanja metalne prevlake u termički obrađenom području ostaje ispod 20%.
[0089] Tabela 1: primer operacija termičke obrade na čeličnim pripremcima 1 sa dva različita nivoa čvrstoće i metalnim prevlakama 14
[0091]

Claims (15)

1.
Tabela 2: primer operacije termičke obrade na gomili pripremaka 12.
Patentni zahtevi
1. Postupak za poboljšanje sposobnosti oblikovanja čeličnog pripremka (1), pri čemu pomenuti čelični pripremak (1) ima mikrostrukturu koja sadrži najmanje 5% martenzita u procentu površine, i moguće malo ferita, beinita i zaostalog austenita i ima graničnu zateznu čvrstoću od najmanje 500MPa i ima metalnu prevlaku (14) na bazi cinka na najmanje delu gornje površine (2) i/ili donje površine (4), pri čemu se operacija termičke obrade izvodi na čeličnom pripremku (1) usmeravanjem toplotne energije Q obezbeđene iz najmanje jednog izvora (16) toplote na najmanje deo obodne debljine (6) pomenutog čeličnog pripremka (1) kako bi se oblikovao obodni zagrejani deo (18) i termički obrađena zapremina (22), pri čemu se temperatura pomenute termički obrađene zapremine (22) nalazi u opsegu od 400°C do 1500°C, pri čemu cela zapremina čeličnog pripremka (1) ostaje čvrsta tokom operacije termičke obrade, i pri čemu se debljina metalne prevlake (14) nakon termičke obrade u području koje pokriva termički obrađenu zapreminu (22) smanjuje za manje od 30% u poređenju sa debljinom metalne prevlake (14) u
područjima koja ne pokrivaju termički obrađenu zapreminu (22).
2. Postupak prema zahtevu 1, u kojem se dubina D termički obrađene zapremine (22) nalazi u opsegu od 0.5 mm do 50.0 mm.
3. Postupak prema zahtevu 1 ili 2, u kojem trajanje termičke obrade iznosi između 1 milisekunde i 10 minuta.
4. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 3, u kojem se nekoliko čeličnih pripremaka (1) slaže u gomilu pripremaka (12) i termički se obrađuju kao serija pomoću najmanje jednog izvora (16) toplote.
5. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 3, u kojem se svaki čelični pripremak (1) termički obrađuje pojedinačno.
6. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 5, u kojem se izvor (16) toplote pomera dok je čelični pripremak (1) statičan.
7. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 6, u kojem je izvor (16) toplote statičan dok se čelični pripremak (1) pomera ispred pomenutog izvora (16) toplote.
8. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 5, u kojem su i izvor (16) toplote i čelični pripremak (1) statični.
9. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 8, u kojem se izvor (16) toplote usmerava ka istom obodno zagrejanom delu (18) najmanje dvaput.
10. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 9, u kojem se cela površina koja oblikuje obodnu debljinu (6) termički obrađuje pomoću najmanje jednog izvora (16) toplote.
11. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 10, u kojem izvor (16) toplote predstavlja laser koji emituje defokusirani laserski snop i postavljen je na industrijskom robotu (28).
12. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 11, u kojem su izvori (16) toplote niz statičnih infracrvenih cevi, ispred kojih se čelični pripremci (1) pomeraju.
1
13. Čelični pripremak (1) koji se može dobiti prema bilo kom od zahteva 1 do 12.
14. Čelični pripremak (1) prema zahtevu 13, pri čemu je čelični pripremak (1) prekriven metalnom prevlakom (14) na najmanje delu njegove gornje i/ili donje površine 2 i 4, a debljina pomenute metalne prevlake (14) u području koje pokriva termički obrađenu zonu (22) manja je od 30% ispod debljine pomenute metalne prevlake (14) u područjima koja ne pokrivaju termički obrađenu zonu (22).
15. Čelični pripremak (1) prema bilo kom zahtevu 13 ili 14, pri čemu je koeficijent proširenja otvora izmeren u termički obrađenoj zapremini (22) najmanje 50% veći od koeficijenta proširenja otvora izmerenog u čeličnom pripremku (1) izvan termički obrađene zapremine (22).
1
RS20260615A 2018-09-07 2019-08-30 Postupak za poboljšanje sposobnosti oblikovanja čeličnih pripremaka RS68124B1 (sr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IB2018/056841 WO2020049344A1 (en) 2018-09-07 2018-09-07 Method for improving the formability of steel blanks
EP19780393.5A EP3847288B1 (en) 2018-09-07 2019-08-30 Method for improving the formability of steel blanks
PCT/IB2019/057323 WO2020049428A1 (en) 2018-09-07 2019-08-30 Method for improving the formability of steel blanks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RS68124B1 true RS68124B1 (sr) 2026-06-30

Family

ID=63449512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RS20260615A RS68124B1 (sr) 2018-09-07 2019-08-30 Postupak za poboljšanje sposobnosti oblikovanja čeličnih pripremaka

Country Status (16)

Country Link
US (1) US12270086B2 (sr)
EP (1) EP3847288B1 (sr)
JP (1) JP7386850B2 (sr)
KR (1) KR102504625B1 (sr)
CN (2) CN121874457A (sr)
CA (1) CA3110429C (sr)
ES (1) ES3075136T3 (sr)
FI (1) FI3847288T3 (sr)
MA (1) MA53552B1 (sr)
MX (1) MX2021002583A (sr)
PL (1) PL3847288T3 (sr)
RS (1) RS68124B1 (sr)
RU (1) RU2762308C1 (sr)
UA (1) UA127955C2 (sr)
WO (2) WO2020049344A1 (sr)
ZA (1) ZA202101082B (sr)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7673410B2 (ja) * 2021-01-13 2025-05-09 トヨタ自動車株式会社 成形加工方法
CN117943447B (zh) * 2022-10-27 2026-06-12 宝山钢铁股份有限公司 一种基于激光热处理的局部改善超高强钢成形性的方法
WO2025021939A1 (en) * 2023-07-26 2025-01-30 Autotech Engineering, S.L. Method for heating a blank and heating system

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6086214A (ja) * 1983-10-14 1985-05-15 Sumitomo Metal Ind Ltd 金属板
US5349741A (en) * 1992-06-24 1994-09-27 L.H. Carbide Corporation Method of making an interlocked core spaced for anneal penetration
JPH0987737A (ja) 1995-09-29 1997-03-31 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼材の局部軟化方法
DE19653543A1 (de) * 1996-12-20 1998-06-25 Audi Ag Verfahren zum Herstellen eines Blechformteiles durch Tiefziehen
DE19936151A1 (de) 1999-07-31 2001-02-08 Thyssenkrupp Stahl Ag Höherfestes Stahlband oder -blech und Verfahren zu seiner Herstellung
JP2001323318A (ja) 2000-05-15 2001-11-22 High Frequency Heattreat Co Ltd 板部材の成形方法
KR100931167B1 (ko) * 2006-12-26 2009-12-11 주식회사 포스코 용융 도금 강판의 양측 에지부 순간 급속 승온 및 합금화를 위한 장치
EP2480693B1 (fr) * 2009-09-21 2018-09-12 Aperam Acier inoxydable à variations locales de résistance mécanique
KR20110040021A (ko) * 2009-10-13 2011-04-20 (재)울산테크노파크 다이오드 레이저를 이용한 자동차용 차체부품의 국부 열처리장치 및 그 열처리방법
ES2345029B1 (es) * 2010-04-19 2011-07-18 Autotech Engineering, Aie Componente estructural de un vehiculo y procedimiento de fabricacion.
US20140246129A1 (en) * 2011-07-25 2014-09-04 Magna International Inc. Product and process by localized heat treatment of sheet steel
JP5861831B2 (ja) 2011-07-28 2016-02-16 Jfeスチール株式会社 鋼板の加熱装置
RU2501866C1 (ru) 2012-11-23 2013-12-20 Владимир Иванович Пудов Способ улучшения магнитных свойств анизотропной электротехнической стали лазерной обработкой
KR20150031834A (ko) 2013-09-17 2015-03-25 현대자동차주식회사 성형성 향상을 위한 고장력강의 레이저 열처리 방법
WO2015185956A1 (en) 2014-06-06 2015-12-10 ArcelorMittal Investigación y Desarrollo, S.L. High strength multiphase galvanized steel sheet, production method and use
WO2016020714A1 (en) * 2014-08-07 2016-02-11 Arcelormittal Method for producing a coated steel sheet having improved strength, ductility and formability
SE540366C2 (en) * 2015-01-15 2018-08-14 Hardmesch Ab Method for improving formability of a sheet metal material and/or component properties of a sheet metal material by selective heat treatment
US9968977B2 (en) * 2015-07-06 2018-05-15 GM Global Technology Operations LLC Method of shaping a component
JP6945969B2 (ja) * 2016-04-01 2021-10-06 日本製鉄株式会社 積鉄心とその歪取り焼鈍方法および製造方法
DE102016121902A1 (de) * 2016-11-15 2018-05-17 Salzgitter Flachstahl Gmbh Verfahren zur Herstellung von Fahrwerksteilen aus mikrolegiertem Stahl mit verbesserter Kaltumformbarkeit

Also Published As

Publication number Publication date
ZA202101082B (en) 2022-02-23
MX2021002583A (es) 2021-05-12
MA53552B1 (fr) 2026-05-26
JP7386850B2 (ja) 2023-11-27
RU2762308C1 (ru) 2021-12-17
FI3847288T3 (fi) 2026-06-15
PL3847288T3 (pl) 2026-07-13
MA53552A (fr) 2021-12-15
CA3110429A1 (en) 2020-03-12
US12270086B2 (en) 2025-04-08
WO2020049344A1 (en) 2020-03-12
CN112639140A (zh) 2021-04-09
CA3110429C (en) 2023-07-18
US20210180144A1 (en) 2021-06-17
EP3847288B1 (en) 2026-05-06
KR20210041044A (ko) 2021-04-14
KR102504625B1 (ko) 2023-02-28
ES3075136T3 (en) 2026-07-28
BR112021003570A2 (pt) 2021-05-18
EP3847288A1 (en) 2021-07-14
CN121874457A (zh) 2026-04-17
JP2022500552A (ja) 2022-01-04
WO2020049428A1 (en) 2020-03-12
UA127955C2 (uk) 2024-02-21