UA127955C2 - Спосіб покращення деформованості сталевих заготовок та сталева заготовка, одержана цим способом - Google Patents

Спосіб покращення деформованості сталевих заготовок та сталева заготовка, одержана цим способом Download PDF

Info

Publication number
UA127955C2
UA127955C2 UAA202101814A UAA202101814A UA127955C2 UA 127955 C2 UA127955 C2 UA 127955C2 UA A202101814 A UAA202101814 A UA A202101814A UA A202101814 A UAA202101814 A UA A202101814A UA 127955 C2 UA127955 C2 UA 127955C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
steel
heat
heat treatment
thickness
volume
Prior art date
Application number
UAA202101814A
Other languages
English (en)
Inventor
Садок Ґайєд
Садок Гайед
Original Assignee
Арселорміттал
Арселормиттал
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 Арселорміттал, Арселормиттал filed Critical Арселорміттал
Publication of UA127955C2 publication Critical patent/UA127955C2/uk

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
    • 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
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • 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
    • 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
    • C21D1/34—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
    • 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)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

Винахід стосується способу покращення деформованості сталевої заготовки (1) зі сталі, яка містить щонайменше 5 % мартенситу і, можливо, деяку кількість фериту, бейніту і залишкового аустеніту, і яка має граничну міцність на розтяг щонайменше 500 МПа і, можливо, має металічне покриття (14) щонайменше на одній поверхні, причому сталева заготовка (1) піддається термообробці щонайменше на частині її товщини (6) по периферії, використовуючи щонайменше одне джерело тепла (16), яке нагріває сталь в термооброблюваній зоні до температури 400-1500 °C без розплавлення сталі у будь-яких місцях зазначеної термооброблюваної зони (22). 9

Description

металічне покриття (14) щонайменше на одній поверхні, причому сталева заготовка (1) піддається термообробці щонайменше на частині її товщини (б) по периферії, використовуючи щонайменше одне джерело тепла (16), яке нагріває сталь в термооброблюваній зоні до температури 0400-1500 "Сб без розплавлення сталі у будь-яких місцях зазначеної термооброблюваної зони (22).
Винахід стосується способу покращення деформованості високоміцних сталей (НБЗ5).
Високоміцні сталі мають граничну міцність на розтяг вище 500 МПа і містять, щонайменше, 595 мартенситу, решта - комбінація інших фаз, таких як-от ферит, бейніт або залишковий аустеніт. Оскільки високоміцні сталі уможливлюють підвищення ефективності використання палива і стійкості до ударних навантажень транспортних засобів, їх використання в автомобільній промисловості, крім іншого, незмінно збільшується.
Високоміцні сталі набувають форму деталей шляхом формування сталевої заготовки, наприклад, за допомоги штампування або гнуття, або вальцювання зазначеної сталевої заготовки. Через дуже високий градієнт твердості між різними фазами, які вони містять, високоміцні сталі особливо чутливі до утворення тріщин під час формування. Зокрема, високоміцні сталі дуже чутливі до утворення тріщин, які виникають на крайці заготовки і потім можуть поширюватися всередині готової деталі, роблячи деталь непридатною для використання. Фактично, різаний край заготовки комбінує дві критичних механічних умови, які роблять його особливо чутливим до утворення тріщин під час деформації. Першою умовою є розподіл деформацій на різаних крайках, який є розподілом плоских деформацій і вважається найбільш критичним для формування і, отже, найбільш сприйнятливим до утворення тріщин.
Другою умовою є твердіння крайки заготовки, яке ініціюється процесом різання заготовки перед її формуванням. Наприклад, при використанні механічного різання процес різання, фактично, є комбінацією зсуву і розриву сталевого матеріалу, що створює значні внутрішні напруження і, отже, наклеп матеріалу на крайці і периферії заготовки. Тобто, сталевий матеріал в цій області вже частково втрачає пластичність і частково здатність сприймати напруження, створювані на етапі формування, за рахунок деформації замість утворення тріщин. За цих причин матеріал на крайці і периферії сталевої заготовки особливо схильний до утворення тріщин під час етапу формування.
Сприйнятливість сталевої заготовки до утворення тріщин на крайці під час формування може бути виміряна шляхом випробування на збільшення отвору, яке визначається способом випробування за стандартом ІЗО 16630:2017. Зазначене випробування служить для вимірювання коефіцієнта збільшення отвору, який є відношенням діаметра деформованого отвору шляхом пробивання на початку тріщини на крайці отвору під час деформації до
Зо вихідного діаметра зазначеного отвору перед деформацією.
Стикаючись з проблемами виникнення тріщин на крайці заготовки, виробник деталей може вибрати підвищення якості крайки різаних заготовок шляхом: регулювання зазору різального інструменту, модифікація конструкції деталі, модифікація форми заготовки або зміна процесу формування. Однак з точки зору промислового виробництва не завжди існує можливість виконання цих змін і у будь-якому випадку після вивчення цих варіантів вибору проблема виникнення тріщин на крайці заготовки може залишатися невирішеною. Отже, єдина можливість, що залишилася полягає у механічному зачищенні бічної сторони заготовки в тому місці, де мало місце утворення тріщини. За допомоги зняття напружень на крайці і периферії деталей, спричинених проблемами утворення тріщин на крайці заготовки. Однак це зумовлює коштовний етап додаткової обробки після заготівельної операції.
Можливим варіантом є локальна модифікація властивостей сталі в області заготовки, де виникають тріщини після формування. Були опубліковані декілька винаходів, які пропонують способи локальної модифікації властивостей сталі, використовуючи джерело нагрівання.
Наприклад, 5 2015075678 описує спосіб покращення деформованості сталевих заготовок шляхом впливу на поверхню лазерного променю. Документ ОР 0987737 описує спосіб локального пом'якшення заготовок з високоміцної сталі шляхом нагрівання поверхні сталі, використовуючи дугу або лазерний промінь.
Однак існують деякі обмеження, пов'язані з термообробкою поверхні сталевих заготовок.
Перш за все, процес має низьку продуктивність, оскільки він може виконуватися лише на одній заготовці за один раз. Крім того, при термообробці сталевих листів з металічним покриттям висока температура, яка досягається на поверхні заготовок, веде до значного або повного випаровування покриття. В результаті, оброблювані заготовки не мають антикорозійного захисту або не володіють здатністю піддаватися фарбуванню, що забезпечується за допомоги покриття за нормальних умов.
Для усунення цих проблем перший об'єкт винаходу розкритий в п. 1 формули винаходу. Він передбачає термообробку заготовки, щонайменше, на частині її товщини, використовуючи, щонайменше, одне джерело тепла, яке діє на товщину заготовки, і нагріває сталь до температури 400-15002С без розплавлення будь-якого місця зазначеної заготовки.
Нагрівання сталевої заготовки, щонайменше, на частині її товщини створює при бо термообробці зону, щонайменше, в частині крайки і периферії сталевої заготовки. Теплова енергія, яка діє на термооброблювану зону, має ефект зняття внутрішніх напружень, які виникають в результаті процесу різання, і, отже, має ефект збільшення пластичності сталі в термооброблюваній зоні, тим самим, зменшуючи її чутливість до утворення тріщин. Крім того, завдяки дії теплової енергії, мікроструктура сталі в термооброблюваній зоні також може бути оптимально модифікована для пом'якшення сталі в термооброблюваній зоні, тим самим додатково сприяючи збільшенню пластичності сталі в термооброблюваній зоні, додатково зменшуючи її сприйнятливість до утворення тріщин.
У разі сталевої заготовки з покриттям завдяки тому, що термообробка виконується на товщині сталевої заготовки, вплив термообробки на шар покриття сталевої заготовки значно зменшений порівняно з впливом термообробки, яка діяла б безпосередньо на поверхню сталевої заготовки. Крім того, оскільки сталь, в загалі, поглинає енергію більш ефективно, ніж металічні покриття, які є дуже яскравими і, отже, відбивають значну кількість прийнятої енергії, теплова ефективність термообробки підвищується, якщо вона діє на товщину сталевого листа, яка містить в основному сталь, а не якщо вона діє на поверхню, яка містить лише металічне покриття.
Як видно з прикладів, які слідують за описом, цей винахід забезпечує дуже хороші результати з точки зору зменшення утворення тріщин на крайці заготовки без негативного впливу на загальну конструктивну функцію деталі, без випаровування більше 30 95 покриття у випадку заготовок з металічним покриттям і без впливу на процеси, що виконуються після формування.
Цей винахід також має промисловий інтерес з точки зору продуктивності, пропонуючи можливість, наприклад, одночасної термообробки великої кількості заготовок, які складаються в пакет. Він також дозволяє використовувати різні типи джерел тепла і може бути включений до складу різних промислових установок, роблячи їх універсальними і гнучкими відповідно до конкретних потреб користувача.
Спосіб за винаходом може також містити характеристики за пп. 2-13 формули винаходу, які використовуються окремо або у будь-якій можливій технічній комбінації.
Іншим предметом винаходу є сталева заготовка, яка може бути одержана з допомогою способу винаходу, розкритого в пп. 14-16 формули винаходу.
Зо Інші характеристики і переваги винаходу стануть зрозумілими з наведеного нижче лише в якості прикладу докладного опису з посиланням на креслення:
Фіг. 1 - перспективний вид одиночної заготовки, для якої застосовується спосіб, який використовує одиночне нерухоме джерело тепла;
Фіг. 2 - вид у перерізі по осі ПІ-ІЇ з Фіг. 1;
Фі. З - перспективний вид пакета заготовок, для якого застосовується спосіб, який використовує в якості джерела тепла рухомий розфокусований лазерний промінь, що випускається лазерною головкою, встановленою на промисловому роботі;
Фіг. 4 - перспективний вид пакета заготовок, для якого застосовується спосіб, який використовує кілька рухомих джерел тепла;
Фі. 5 - перспективний вид пакета заготовок, для якого застосовується спосіб, який використовує множину інфрачервоних трубок, які діють на статичний пакет заготовок.
На першому етапі способу забезпечується наявність сталевої заготовки 1.
Сталеву заготовку 1 одержують на етапі одержання заготовки, який виконується перед здійсненням способу винаходу і, отже, не включений в цей винахід. Під час одержання заготовки сталевий матеріал, наприклад, представлений у вигляді рулонної сталі, ріжеться на сталеві заготовки 1 на лінії розкроювання рулонного матеріалу. Найбільш поширеною і економічною технологією, яка використовується зараз у промисловості, є механічне різання.
Інші технології включають лазерне різання або різання струменем води високого тиску.
З посиланням на Фіг. 1 об'єм сталевої заготовки 1 міститься між двома основними поверхнями, верхньою поверхнею 2 і нижньою поверхнею 4, розташованою з протилежного боку по відношенню до зазначеної верхньої поверхні 2. У наведеному нижче описі товщина 6 по периферії сталевої заготовки відноситься до поверхні, яка проходить по контуру сталевої заготовки 1 і з'єднує лінії, утворені верхньою зовнішньою крайкою 8 зазначеної верхньої поверхні 2, і нижньою зовнішньою крайкою 10 зазначеної нижньої поверхні 4. Товщина ї сталевої заготовки 1 стосується відстані, яка розділяє верхню поверхню 2 і нижню поверхню 4.
Товщина ї заготовки може бути постійною на всьому протязі сталевої заготовки 1 або може варіюватися, наприклад, у разі спеціально виготовлюваної зварної заготовки, яка містить, наприклад, деяку кількість сталевих заготовок 1 з різними товщинами ї заготовок, які зварені між собою на ділянці їх відповідних товщин б по периферії, або, наприклад, у разі спеціально виготовлюваної катаної заготовки, яка містить в одній і тій самій сталевій заготовці 1 кілька ділянок, кожна з яких має різну товщину ї заготовки.
В окремому варіанті виконання сталева заготовка 1 має, наприклад, паралелепіпедну форму і постійну товщину ї сталевої заготовки, як показано на Фіг. 1. У цьому випадку верхній і нижній зовнішній крайці 8 ії 10 утворюють прямокутники. Товщина 6 по периферії зазначеної сталевої заготовки 1 складається з чотирьох прямокутників, кожен з яких примикає до наступного прямокутника вздовж його короткої сторони, яка має довжину, рівну товщині ї заготовки, і кожний з яких має одну довгу сторону, утворену однією зі сторін верхньої зовнішньої крайки 8, і іншу довгу сторону, утворену однією зі сторін нижньої зовнішньої крайки 10.
В іншому варіанті виконання сталева заготовка 1 має верхню і нижню поверхні 2 і 4, які мають верхні і нижню зовнішню крайки 8 і 10, які відповідають контуру, подібному до контуру готової деталі, одержаної після деформування сталевої заготовки 1. Така сталева заготовка 1 відома як фасонна заготовка. Використання фасонної заготовки дозволяє виробнику деталей зменшувати величину обрізків бічних крайок або виключати зазначену операцію, яка повинна виконуватися на готовій деталі. Коли сталева заготовка 1 є фасонною заготовкою, верхня і нижня поверхні 2 і 4 мають верхню і нижню зовнішні крайки 8 і 10, які можуть містити прямі і/або криволінійні лінії. У цьому випадку товщина б по периферії містить групу профілів, які є плоскими прямокутниками, коли відповідні ділянки верхнього і нижнього зовнішніх крайок 8 і 10 являють собою прямі лінії і є прямокутниками, які мають дві криволінійні довгі сторони, коли відповідна ділянка верхньої і нижньої зовнішніх крайок 8 і 10 являє собою криволінійні лінії, причому кожен з профілів, якій має товщину 6 по периферії, примикає до наступного профілю вздовж його короткої сторони, і кожен прямокутник має коротку сторону такої самої довжини, як товщина ї заготовки.
Щонайменше, частина сталевої заготовки виконана з високоміцної сталі (Не5). НЗЗ означає сталь, яка має границю міцності на розтяг вищу 500 МПа. Для того щоб досягти такого рівня механічних властивостей, сталі Не мають мікроструктуру, яка містить, щонайменше, 5 90 мартенситу від процентної площі. Сталі НЗ5, наприклад, є двофазним сталями, що містять мартенсит і ферит або комплексно-фазними сталями, що містять ферит, мартенсит, бейнії і, можливо, деяку кількість залишкового аустеніту або сталями з пластичністю, наведеної
Зо перетворенням (ТКІР-сталями), що містять ферит, мартенсит, залишковий аустеніт і, можливо, деяку кількість бейніту.
Сталева заготовка 1 має, наприклад, товщину ї, яка становить 0,2-10,0 мм.
В окремому варіанті виконання, як показано на Фіг. 1, сталева заготовка 1 покрита металічним покриттям 14, щонайменше, на частині її верхній поверхні 2 або частини її нижньої поверхні 4. На Фіг. 1 показана сталева заготовка, покрита металічним покриттям 14 з обох сторін, верхньої 2 і нижньої 4. Металічне покриття 14, наприклад, наноситься для забезпечення антикорозійного захисту готової деталі. Металічне покриття 14, наприклад, є покриттям на основі цинку, наприклад, чистим цинком або сплавом, що містить цинк і залізо або сплавом, що містить цинк, алюміній і магній. В іншому прикладі металічне покриття 14 є покриттям на основі алюмінію, наприклад, чистим алюмінієм або сплавом алюмінію з кремнієм або сплавом алюмінію з цинком. Металічне покриття наноситься, наприклад, з допомогою гарячого покриття зануренням або електролітичного осадження, або струминного нанесення покриття осадженням парів.
Спосіб також містить етап виконання операції термообробки, щонайменше, на частині товщини 6 по периферії сталевої заготовки 1.
Операція термообробки виконується шляхом спрямування теплової енергії ОО, щонайменше, одного джерела тепла 16, щонайменше, до частини товщини 6 по периферії сталевої заготовки 1, як показано на Фіг. 1-5. Теплова енергія ОО від джерела тепла 16 має ефект підвищення температури товщини б по периферії на периферійній нагріваній ділянці 18, яка є областю зазначеної товщини б по периферії, на яку спрямоване зазначене джерело тепла 16. Під температурою в заданій точці сталевої заготовки 1 мається на увазі максимальна температура, яка досягається в зазначеній заданій точці сталевої заготовки 1 під час операції термообробки.
Завдяки тепловій дифузії, підвищення температури периферійної ділянки 18, яка нагрівається, також зумовлює підвищення температури навколишнього об'єму сталевої заготовки 1. Під час операції термообробки максимальна температура сталевої заготовки 1 досягається на периферійній нагріваній ділянці 18, оскільки вона є місцем, де теплова енергія О від джерела тепла 16 перш за все передається сталевій заготовці 1. При вимірюванні температури сталевої заготовки 1 вздовж лінії яка проходить від периферійної нагріваної ділянки 18, у перпендикулярному напрямку, орієнтованому всередину сталевої заготовки 1, зазначена бо температура зменшується, коли відстань вздовж зазначеної лінії до периферійної нагріваної ділянки 18 збільшується. ЮІншими словами, температура сталевої заготовки 1 зменшується у внутрішньому напрямку від периферійної нагріваної ділянки 18. Отже, операція термообробки надає ефект створення температурного поля всередині сталевої заготовки 1, яке має максимальні значення температур на периферійній нагріваній ділянці 18 і має зменшувані значення у внутрішньому напрямку від зазначеної нагріваної ділянки 18. Зазначене температурне поле містить ізотермічні площини 20, які є площинами, що продовжуються всередині сталевої заготовки 1, і вздовж яких температура постійна, як показано на Фіг. 1 і 2.
При термообробці об'єм 22 є об'ємом, який міститься всередині сталевої заготовки 1 і включає всі ізотермічні площини 20, що мають температуру вище 4002С. |ІНШИМИ словами, температура всіх точок, які містяться всередині термооброблюваного об'єму 22, вище 4002С, в той час як температура всіх точок сталевої заготовки 1, які знаходяться зовні термооброблюваного об'єму 22, нижче 4002С. Відстань а від ізотермічної площини 21, яка відповідає 4002С, до товщини 6 по периферії визначається довжиною лінії, яка проходить у перпендикулярному напрямку від товщини 6 по периферії до ізотермічної площини 21, яка відповідає 4002С, як показано на Фіг. 1.
Глибина Ю термооброблюваного об'єму 22 визначається максимальною відстанню й від ізотермічної площини 21, яка відповідає 4002С, до товщини 6 по периферії, як показано на Фіг. 1 і 2.
В окремому варіанті виконання операція термообробки виконується лише на частині товщини б по периферії, яка відповідає відомій критичній області, яка має ризик утворення тріщин під час деформування сталевої заготовки 1. Переважно, це має ефект покращення деформованості зазначеної сталевої заготовки 1 за рахунок зниження ризику утворення тріщин в зазначеній критичній області, забезпечуючи при цьому високу продуктивність операції термообробки, оскільки вона виконується лише у сфокусованій області зазначеної товщини 6 по периферії.
В окремому варіанті виконання операція термообробки виконується на всій поверхні товщини 6 по периферії. Іншими словами, площа поверхні периферійної нагріваної ділянки 18 дорівнює площі поверхні товщини б по периферії. Це має ефект покращення деформованості зазначеної сталевої заготовки 1 за рахунок зниження ризику утворення тріщин по всій крайці зазначеної сталевої заготовки 1. Як перевага, це забезпечує високу надійність подальшого
Зо процесу деформування стосовно ризику утворення крайових тріщин. Наприклад, знижується ризик утворення крайових тріщин у разі зміни параметрів штампування або пошкодження формотворного інструменту.
У варіанті виконання операція термообробки включає дві або більше операцій термообробки на одній і тій самій периферійній нагріваній ділянці 18. Тобто, при термообробці зона 22 піддається впливу термоциклу, який включає фазу нагрівання, фазу охолодження і одну або кілька фаз повторного нагрівання і охолодження. Такий цикл нагрівання, як перевага, може зумовлювати підвищене зняття механічного напруження і збільшені мікроструктурні перетворення всередині термооброблюваної зони 22, що зумовлює додаткове покращення деформованості сталевої заготовки 1 у зазначеній термооброблюваній зоні 22.
В окремому варіанті виконання операція термообробки зумовлює збільшення, щонайменше, на 50 95 коефіцієнта збільшення отвору, виміряного в термооброблюваній зоні 22, у порівнянні з коефіцієнтом збільшення отвору, виміряного в сталевій заготовці 1 зовні термооброблюваної зони 22. Завдяки зняттю залишкових напружень і можливим мікроструктурним перетворенням в сталі, матеріал всередині термооброблюваного об'єму 22 має низьку чутливість до виникнення тріщин на крайках, що вимірюється з допомогою коефіцієнта збільшення отвору.
Слід зазначити, що при термообробці об'єм 22 може приймати різні форми відповідно до використовуваного типу джерела тепла 16 і параметрів процесу термообробки. Наприклад, у разі термообробки, виконуваної окремим нерухомим джерелом 16, як показано на Фіг. 1, ізотермічні площини 20 перетинають верхню і нижню поверхні 2 і 4 по лініях, які, по суті, визначають дуги окружності, внаслідок чого зовнішня поверхня при термообробці об'єму 22 формується на одній стороні з допомогою поверхні, утвореної ділянкою товщини б по периферії, на іншій стороні з допомогою поверхні, утвореної ділянкою верхньої поверхні 2, яка складається з ділянки кола, периметр якого відповідає вищеописаному перетину ізотермічної площині 21, яка відповідає 4002С, з вказаною верхньою поверхнею 2, на іншій стороні з допомогою поверхні, утвореної ділянкою нижньої поверхні 4, яка складається з ділянки кола, периметр якого відповідає вищеописаному перетину ізотермічної площини 21, яка відповідає 4002С, з вказаною нижньою поверхнею 4, і на останній стороні поверхнею, яка складається з вказаної ізотермічної площини 21, яка відповідає 40020.
У разі термообробки, виконуваної рухомим джерелом тепла 16, яке рухається з постійною 60 швидкістю вздовж лінії, напрямок якої, по суті, паралельний верхній і зовнішній крайкам 8 і 10 сталевої заготовки 1 в області, зверненої до зазначеного джерела тепла 16, ізотермічні площини 20 перетинають верхню і нижню площини 2 і 4 по лініях, які, по суті, визначають дуги овалу, який має малу вісь, яка проходить у напрямку, перпендикулярному крайкам 8 і 10 верхньої і нижньої поверхонь, і велику вісь, яка проходить у напрямку, по суті, паралельному крайкам 8 ї 10 верхньої і нижньої поверхні. Відповідно, одержувана в результаті форма зовнішньої поверхні при термообробці об'єму 22 формується на одній стороні з допомогою ділянки товщини 6 по периферії, на іншій стороні з допомогою ділянки верхньої поверхні 2, яка складається з ділянки овалу, периметр якого відповідає вищеописаному перетину ізотермічної площини 21, яка відповідає 4002С, з зазначеною верхньою поверхнею 2, на іншій стороні з допомогою поверхні, утвореною ділянкою нижньої поверхні 4, яка складається з ділянки овалу, периметр якого відповідає вищеописаному перетину ізотермічної площини 21, яка відповідає 4002С, з вказаною нижньою поверхнею 4 і на останній стороні поверхні, що складається з зазначеної ізотермічної площини 21, яка відповідає 40020.
В іншому прикладі, коли операція термообробки виконується рухомим джерелом тепла 16, яке переміщується зі змінною швидкістю вздовж лінії напрямок якої, по суті, паралельний верхній і зовнішній крайкам 8 і 10 сталевої заготовки 1 в області, зверненої до зазначеного джерела тепла 16, при термообробці об'єм 22 має форму, яка включає виступи всередині сталевої заготовки 1 в областях при термообробці об'єму 22, звернених до областей периферійної нагріваної ділянки 18, де джерело тепла 16 має низьку швидкість. Іншими словами, відстань а від ізотермічної площини, яка відповідає 4002С, до товщини 6 по периферії в зазначених виступах більше, ніж зовні зазначених виступів. В результаті цього глибина О термооброблюваного об'єму 22 обов'язково повинна бути однією з відстаней 4, виміряних в одному із зазначених виступів.
Мінімальна температура при термообробці об'єму 22 задається рівною 4002С, оскільки при температурі нижче 4002 механічні і металургійні ефекти термообробки не мають достатньо високої кінетики для промислового застосування. Іншими словами, нижче температури 40020, час необхідний для достатнього зняття залишкових напружень і ініціювання можливих мікроструктурних перетворень всередині сталі, досить великий, щоб забезпечити використання у промисловому процесі, який, як передбачається, є продуктивним і рентабельним.
Зо Першою характеристикою цього винаходу є те, що максимальна температура при термообробці об'єму 22 не перевищує 15002С. Фактично, при температурі вище 15002 існує ризик, що сталева заготовка буде локально розплавлятися, що зробить її непридатною для використання.
Інша характеристика винаходу полягає в тому, що весь об'єм сталевої заготовки 1 залишається твердим протягом всієї операції термообробки. Іншими словами, під час операції термообробки всі точки при термообробці об'єму 22 мають температуру нижче температури плавлення зазначеної сталевої заготовки 1. Зокрема, всі точки периферійної нагріваної ділянки 18, яка є областю термооброблюваного об'єму 22, який має найвищу температуру, як зазначено вище, зберігають температуру нижче температури плавлення сталевої заготовки 1.
В окремому варіанті виконання глибина Ю термооброблюваного об'єму 22 становить 0,5- 50,0 мм. Наприклад, коли сталеву заготовку 1 одержують за допомоги механічного різання, як описано вище, відомо, що приблизна глибина наклепу в сталевій заготовці 1, зумовленого механічним різанням, становить приблизно половину товщини Її сталевої заготовки 1. Отже, глибина О термооброблюваної зони 22, рівна 0,5 мм, гарантує, що область, найбільш схильна до ефекту наклепу, включена в термооброблювану зону 22. З іншого боку, оскільки завдання термообробки полягає в покращенні деформованості на крайці сталевої заготовки, а не зазначеної сталевої заготовки 1 в цілому, немає необхідності виконувати операцію термообробки, яка забезпечує формування термооброблюваного об'єму 22, який має глибину Ю більше 50,0 мм. Крім того, обмеження глибини ЮО обмежує витрату енергії джерелом тепла 16, що, таким чином, є перевагою з точки зору обмеження виробничих витрат і підвищення продуктивності для обмеження глибини до 50,0 мм.
В окремому варіанті виконання тривалість термообробки становить від 1 мс до 10 хв. Під тривалістю термообробки в заданій точці периферійної нагріваної ділянки 18 слід розуміти проміжок часу, протягом якого теплова енергія ОО джерела тепла 16 спрямована до зазначеної заданої точки периферійної нагріваної ділянки 18. Оскільки механічні реакції і металургійні реакції, передбачені для покращення деформованості за допомоги термообробки, не відбуваються миттєво, рекомендується передбачити мінімальний час, рівний 1 мс, для виникнення кінетики реакцій. З іншого боку, для обмеження витрати енергії джерелом тепла 16 і, отже, підвищення продуктивності і обмеження виробничих витрат рекомендується обмежити 60 тривалість термообробки максимум 10 хв.
В окремому варіанті виконання, коли сталева заготовка 1 має металічне покриття 14, щонайменше, на верхній і/або нижній стороні 2 і 4, теплова енергія О джерела тепла 16 також неминуче безпосередньо поглинається нагрітою верхньою ділянкою 24 металічного покриття 14 на верхній стороні 2, яка розташована безпосередньо над ділянкою верхньої крайки 8, яка міститься в периферійній нагріваній ділянці 18, і нагрітою нижньою ділянкою 26 металічного покриття 14 на нижній стороні 4, яка розташована безпосередньо під ділянкою нижньої крайки 10, яка містяться в периферійній нагріваній ділянці 18, як показано на Фіг. 1 і 2. У переважному варіанті виконання товщина металічного покриття значно менше, наприклад, більш ніж у 10 разів, ніж товщина ї сталевої заготовки 1 в області периферійної нагріваної ділянки 18.
Наприклад, товщина покриття становить 20 мкм на кожній з нагріваних ділянок покриття, верхньому 24 і нижньому 26, в той час як товщина ї сталевої заготовки 1 на периферійній нагріваній ділянці 18 становить 1,0 мм, і в цьому випадку товщина ї сталевої заготовки 1 у двадцять п'ять разів більше товщини зазначених нагріваних ділянок покриття, верхнього 24 і нижнього 26. Відповідно, площа поверхні, утворена верхньою і нижньою ділянками покриття 24 і 26, значно менше, наприклад, щонайменше, в десять разів, ніж площа поверхні, утворена периферійною нагріваною ділянкою 18. Отже, теплова енергія ОО джерела тепла 16 головним чином поглинається периферійною нагріваною ділянкою 18. Це є перевагою з точки зору продуктивності, оскільки периферійна нагрівана ділянка 18 виконана зі сталі, яка має меншу відбивну здатність, ніж металічні покриття, використовувані для антикорозійного захисту. З іншого боку, при використанні способів термообробки, описаних відповідно до попереднього рівня техніки, в яких теплова енергія передається ділянці сталевої заготовки через поверхню, тобто верхню і/або нижню поверхні зазначеної сталевої заготовки, вся кількість теплової енергії поглинається металічним покриттям, тим самим зумовлюючи значну втрату теплової ефективності процесу і, отже, втрату продуктивності і збільшення витрат.
Крім того, при використанні металічного покриття 14, яке має температуру випаровування або температуру плавлення нижче максимальної температури, яка досягається всередині термооброблюваного об'єму 22, способи термообробки, описані відповідно до попереднього рівня техніки і, які базуються на спрямуванні теплової енергії до поверхні сталевої заготовки, спричиняють значне випаровування або розплавлення металічного покриття в
Зо термооброблюваній зоні на поверхні сталевої заготовки, до якої спрямовується теплова енергія, оскільки металічне покриття на зазначеній поверхні обов'язково піддається дії найвищих температур при термообробці зони. З іншого боку, завдяки використанню винаходу, оскільки теплова енергія 0 спрямована, головним чином, на ділянку поверхні, яка містить сталь, величина теплової енергії СО), яка безпосередньо поглинається металічним покриттям 14, буде значно меншою величиною і, отже, площа поверхні металічного покриття 14, на якій діє температура вища за температуру плавлення і/або температура випаровування, буде значно меншою. Отже, кількість матеріалу металічного покриття 14, яка випаровується і/або розплавляється буде набагато меншою, що є перевагою з точки зору якості і антикорозійного захисту готової деталі.
В окремому варіанті виконання товщина металічного покриття 14 після термообробки в області, що покриває при термообробці зону 22, зменшується менше, ніж на 30 95, у порівнянні з товщиною металічного покриття 14 в областях, які не покривають термооброблювану зону 22, як показано у прикладах, які слідують за описом способу.
В окремому варіанті виконання, як показано на Фіг. 3-5, сталеві заготовки 1 укладені стопою одна на одну і утворюють пакет заготовок 12 перед виконанням операції термообробки.
Наприклад, джерело тепла 16 рухається вздовж лінії, перпендикулярній площині, яка визначається сталевими заготовками 1. Іншими словами, джерело тепла 16 сканує пакет заготовок 12 зверху донизу або знизу доверху. Отже, периферійні нагрівні ділянки 18 всіх сталевих заготовок 1, які входять до складу пакета заготовок 12, вирівняні вздовж лінії, яка сканує пакет заготовок 12 зверху вниз і перпендикулярна площині сталевих заготовок 1. Як перевага, цей варіант виконання дозволяє обробляти кілька сталевих заготовок 1 в одній партії без маніпулювання окремими сталевими заготовками 1, що забезпечує значний виграш у продуктивності і, отже, значне зниження рівня витрат. Слід зазначити, що цей варіант виконання також можна застосовувати, використовуючи кілька джерел тепла 16 для одночасної обробки декількох ділянок товщини 6 по периферії на одній і тій самій сталевій заготовці 1, при цьому кожне джерело тепла 16 сканує пакет заготовок 12 для обробки в одній партії кількох областей товщини б по периферії всіх сталевих заготовок 1 зазначеного пакета заготовок 12. Слід зазначити, що при використанні способів термообробки, описаних відповідно до попереднього рівня техніки, які полягають у спрямуванні джерела тепла до поверхні сталевої заготовки, бо відсутня можливість виконання операції термообробки в одній партії на пакеті заготовок без маніпулювання окремими сталевими заготовками, оскільки джерело тепла має бути звернене до поверхні сталевих заготовок, а зазначене джерело тепла має доступ лише до верхньої заготовки пакету заготовок.
Джерело 6 тепла, наприклад, є лазером або індуктором, або інфрачервоною трубкою, або джерелом тепла будь-якого іншого типу за умови, що воно може створювати всередині сталевої заготовки 1 термооброблюваний об'єм 22, який має мінімальну температуру 4002С, без перевищення максимальної температури 150020.
В окремому варіанті виконання в якості джерела тепла 16 використовується лазер.
Потужність зазначеного лазера, наприклад, становить від 500 Вт до 20 кВт. Основним параметром, який впливає на поглинання теплової енергії с) периферійною нагріваною ділянкою 18 є довжина хвилі зазначеного лазера. Що стосується сталі, ефективність поглинання тепла збільшується зі зменшенням довжини хвилі зазначеного лазера. Наприклад, рекомендується довжина хвилі 1 мкм або менше, що відповідає, наприклад, УАсС-лазеру, дисковому лазеру, волоконному лазеру або діодному лазеру. В окремому варіанті виконання лазерна головка розташована так, що лазерний промінь діє на периферійну нагрівну ділянку 18 з утворенням розфокусованої плями, тобто відстань від лазерної головки до периферійної нагріваної ділянки 18 менше або більше фокусної відстані зазначеного лазера. Як перевага, це дозволяє створювати велику периферійну нагрівну ділянку 18 і в такий спосіб підвищувати продуктивність і знижувати виробничі витрати.
В іншому варіанті виконання в якості джерела тепла 16 використовується індуктор.
Потужність зазначеного індуктора, наприклад, становить від 1-250 кВт. Частота індуктора є основним параметром, використовуваним для управління глибиною О термооброблюваної зони 22. Зі збільшенням частоти глибина О термооброблюваної зони 22 зменшується. Наприклад, у разі сталі на частоті 1000 Гц глибина термооброблюваної зони 22 становить приблизно 1,0 мм.
В іншому варіанті виконання в якості джерела тепла 16 використовується інфрачервоний нагрівач. Потужність окремого нагрівального елемента складає, наприклад, 1-100 кВт.
Основним параметром, який впливає на поглинання теплової енергії с периферійною нагріваною ділянкою 18 є довжина хвилі зазначеного інфрачервоного випромінювача. У разі сталі, поглинання енергії збільшується зі зменшенням довжин хвиль. Рекомендована довжина хвилі, наприклад, становить 2-10 мкм.
Технологію нагрівання вибирають в залежності від необхідного застосування і доступного простору і наявного виробничого устаткування.
Наприклад, якщо область крайки сталевої заготовки 1, яка підлягає термообробці, дуже обмежена, наприклад, якщо розмір необхідної периферійної нагріваної ділянки 18 менше 50 мм при вимірюванні вздовж лінії, яка проходить по периферійній нагріваній ділянці 18 у напрямку, паралельному верхній і нижній зовнішнім крайкам 8 і 10, наприклад, лазерна обробка буде особливо придатна, оскільки лазерний промінь може бути дуже точно сфокусований в необхідній зоні. З іншого боку, якщо має бути оброблена велика область, наприклад, якщо розмір необхідної периферійної нагріваної ділянки 18 більше 50 мм при вимірюванні вздовж лінії, яка проходить по периферійній нагріваній ділянці 18 у напрямку, паралельному верхній і нижній зовнішнім крайкам 8 і 10, інфрачервоний нагрівач буде особливо придатний, оскільки радіаційний нагрівач за допомоги інфрачервоних трубок покриває велику область, і деяка кількість трубок може бути скомбінована послідовно для забезпечення необхідної кількості енергії. Однак для виконання інфрачервоного нагрівання потрібний великий простір у виробничому приміщенні. !, нарешті, якщо простір, доступний для виконання операції термообробки, сильно обмежений, буде особливо придатний несильний індукційний нагрівач окремих сталевих заготовок 1 на виході з лінії розкроювання рулонного матеріалу перед укладанням заготовок в стопу поверх одна одної для формування пакета заготовок 12.
Термообробка може виконуватися в статичному режимі, і в цьому випадку як джерело тепла 16, так і сталева заготовка 1, під час операції термообробки є нерухомими. Термообробка також може бути виконана в динамічному режимі, і в цьому випадку передбачена відносна швидкість переміщення або сталевої заготовки 1, або джерела тепла 16, або комбінованого переміщення обох зазначених об'єктів. Відносна швидкість між сталевою заготовкою 1 і джерелом тепла 16, наприклад, становить 0,1-1400 мм/с. Джерело тепла 16, наприклад, встановлене, на промисловому роботі 28, як показано на Фіг. З і 4 для переміщення.
Для кожного конкретного промислового застосування може бути визначений специфічний інтервал обробки, використовуючи наступні основні параметри: основні параметри джерела 16 нагрівання (наприклад, тип джерела нагрівання потужність, довжина хвилі або частота), розмір і геометрія периферійної нагріваної ділянки 18 і відносна швидкість між джерелом тепла 16 і 60 сталевою заготовкою 1 у разі динамічної обробки або тривалість термообробки у разі статичної обробки. Може бути розроблена аналітична модель для розрахунку взаємозв'язку між цими параметрами і визначення інтервалу обробки для конкретної розглянутої промислової ситуації.
Ці параметри обробки визначають температуру, яка досягається в периферійній нагріваній ділянці 18, і глибину О термооброблюваного об'єму 22.
В окремому варіанті виконання, показаному на Фіг. 3, джерело тепла 16 є лазером, який спрямовує теплову енергію С) з допомогою лазерного променю, який діє на периферійну нагрівну ділянку 18 сталевих заготовок 1, причому зазначені сталеві заготовки 1 укладені в стопу поверх одна одної для формування пакета заготовок 12, а зазначене джерело тепла 16 встановлене на промисловий робот 28 для сканування пакета заготовок 12 від низу до верху.
В іншому варіанті виконання, який показаний на Фіг. 4, використовують деяку кількість джерел тепла 16 для одночасного нагрівання кількох периферійних нагріваних ділянок 18 сталевих заготовок 1, укладених в стопу для формування пакета заготовок 12. Зазначені джерела тепла 16 встановлені на промислові роботи 28 для сканування пакета заготовок 12 від низу до верху.
У подальшому варіанті виконання, показаному на Фіг. 5, джерела 16 нагрівання є множиною статичних інфрачервоних трубок. Операція термообробки виконується в статичному режимі.
Сталеві заготовки 1, які підлягають термообробці, розташовані в пакеті заготовок 12, і зазначений пакет заготовок 12 розташований перед зазначеними джерелами тепла 16. У цьому варіанті виконання всі джерела тепла 16 одночасно обробляють периферійні нагрівані ділянки 18 всіх сталевих заготовок 1 в пакеті заготовок 12 завдяки розміру джерел тепла 16, яке, по суті, дорівнює висоті пакета заготовок 12 при вимірюванні вздовж лінії, перпендикулярній площині верхньої поверхні 2 сталевих заготовок 1.
Вищеописаний спосіб має чисельні переваги, до яких належить можливість значного покращення деформованості сталевої заготовки поблизу її крайки без значного випаровування її металічного покриття у разі сталевої заготовки з покриттям, що буде продемонстровано наведеними нижче прикладами.
У таблиці 1 наведений перший приклад, в якому термообробка виконується на одиночній заготовці 1, використовуючи в якості джерела 16 нагрівання лазерний промінь, який діє на товщину б по периферії і формує розфокусовану лазерну пляму у периферійній нагріваній
Зо ділянці 18. Термообробка виконується в статичному режимі. Були виконані випробування двох різних рівнів границь міцності на розтяг. Характеристики термообробки визначаються за допомоги оцінки коефіцієнта збільшення отвору перед операцією термообробки і після неї, як визначено стандартом ІЗО 16630:2017.
У таблиці 2 наведені результати поряд з характеристиками сталевих заготовок 1 і основними параметрами, які визначають джерело тепла 16. Температурне поле всередині сталевої заготовки 1 оцінювали, використовуючи групу термопар, прикріплених до поверхні сталевої заготовки 1. Вказані глибина О термооброблюваного об'єму 22, а також температура, яка досягається в периферійній нагріваній ділянці 18. Температура показана як діапазон температур -202С, що відповідає точності термопар, які використовуються в якості вимірювального пристрою.
Як можна бачити в таблиці 1, термообробка сталевих заготовок 1 зумовлює значне збільшення коефіцієнта збільшення отвору в термооброблених об'ємах 22. Коефіцієнт збільшення отвору безпосередньо пов'язаний з чутливістю сталевої заготовки 1 по відношенню утворення тріщин на крайці заготовки під час формоутворення. Фактично, принцип випробування сам по собі складається у деформації різаної крайки отвору, пробитого в сталевій заготовці 1 і відстеження утворення тріщин на крайці заготовки під час цієї деформації.
Крім того, наведена інтенсивність випаровування металічного покриття 14 в термооброблюваний об'єм 22. Зазначена інтенсивність випаровування становить 0-20 95, забезпечуючи, те що матеріал залишається частково покритим і, таким чином, частково захищеним від корозії на ділянках металічного покриття 14, яке покриває термооброблюваний об'єм 22. Значна різниця в інтенсивності випаровування між посиланнями 11 і 12 в таблиці 1 пов'язана з різницею у складі металічних покриттів 14 сталевих заготовок 1. Фактично, металічне покриття 14 в разі 11 є чистим цинком, який має температуру плавлення і температуру випаровування нижче, ніж металічне покриття 14 в разі 14, яке є сплавом заліза і цинку, що містить приблизно 10 95 заліза.
У таблиці 2 наведений другий приклад застосування способу за цим винаходом. В цьому випадку сталева заготовка 1 є фасонною заготовкою, використовуваною для штампування автомобільної деталі. Зазначена автомобільна деталь схильна до утворення тріщин під час штампування в заданій області, іменованою критичною областю. Операція термообробки була бо виконана на периферійній нагріваній ділянці 18 сталевої заготовки 1, яка відповідає вказаній критичній області автомобільної деталі. Джерело тепла 16 є лазером, який формує розфокусовану лазерну пляму в нагріваній ділянці 18 і сканований пакет заготовок 12. Сталеві заготовки 1 мають металічне покриття 14, виконане з чистого цинку. Ефективність способу для зменшення утворення тріщин на крайці заготовки оцінювали за допомоги порівняння виникнення тріщин на крайці заготовки в критичній області після штампування сталевих заготовок 1, які не були схильні до операції термообробки, з виникненням тріщин на крайці заготовки в критичній області після штампування сталевих заготовок 1, які були піддані операції термообробки за описаним способом.
Як можна бачити в таблиці 2, проблема виникнення тріщин на крайці заготовки в критичній області вирішується з допомогою впровадження цього винаходу. Крім того, інтенсивність випаровування металічного покриття в темооброблюваній області залишається нижче 20 95.
Таблиця 1
Приклад операцій термообробки сталевих заготовок з двома різними рівнями міцності і металічними покриттями 14
Характеристики сталевих| Металічне
Параметри термообробки Результати заготовок покриття о о випа- ову- . рову | збіль- вання
Макси- шення мета-
Ма- : кое-
Ск- Тов- ліч- 7, . льна фіці- . лад і | щина ного
Вміст темпе- єнта
Гра- . спо- | мета- по- . мар- | Вміст : ; ра- Гли- збіль- ниця сіб ліч- По- | Три- криття . Тов-| тен- | фери- тура, | бина о шен- міц- нане- | ного | Тип | туж- ва- (90 щина| ситу ту : : яка | термо- ня ності сен- | пок- | дже-| ність| лість мас.) заго-| (пло- | (пло- дося- | обро- от- на ня рит- | рела) дже- | термо- в об- товкиї ща ща гається| блюва- - | ворув роз- мета-| тя |тепла| рела| об- - | ласті, (мм)| по- |повер- ; в ної тер- тяг о ліч- на тепла! робки яка вер- | хні 95) термо-| зони мМо- (МПа) о ного | одну пок- хні У) оброб- об- покри- | повер- риває люва- роб- ття хню о термо- ній лю- . об- Ще зоні ваній роб- : зоні лю- вану зону
Чис- тий йп-
По- га- туж 1,7 85- |ряче Уда-| т 690- () 620 б Б-1554 10 мкм ність| 1,5 с 2,0 мм 15-20 92
ММ 7| 95 95 | по- лазер) 2000 7302с 7100 95 крит- р Вт тя зану- ренням
Сп- лав 4п-Ее По- - га- туж- 1,51 15- 50- Уда-| - 690- () 809 " яче 10 мкм ність| 1,5 с 20ммі 092 мм | 5095) 85965 Р лазер 730 с е 20095 покрит- 2000 тя за- Вт нуре- нняМ
Таблиця 2
Приклад операцій термообробки пакета з 12 заготовок
Характеристики Металічне
Параметри термообробки Результати сталевих заготовок покриття
Фо ви- па-
Ро-
Мак- ву- си- ван- ма- ня Чо льна мета- | 95 ви-| ви-
Тов- ; тем- ліч- | ник- | ник- щи- . Склад пера- ного | нен- | нен-
Вміст |: на
Гра- Вмісті| їі спо- тура, Гра- |покри-| ня | ня мар- -х | мета- По- | Три- Гли- о . . ниця | Тов- фе- | сіб ; що ниця | ття (90! трі- | трі- - тен- ліч- | Тип | туж-| ва- бина : міц- | щина риту | нане- 2 : дося- міц- | мас.) | щин | щин . ситу ного | дже- | ність) лість термо- ності | заго- (пло- | сення гаєть- нос-| воб-| без | з (пло- пок- | рела) дже-| тер- оброб-| . на | тов- а | ща | мета-| тя теп- рела омо- | СЯВі| дюва- іна| лас- | опе- | опе- роз3-| ки щ по- | ліч- |Р р тер- - | роз- ті, | рації! ра- по- на ла | теп-| об- ної . тяг | (мм) вер-/ Вер-) ного | одн па робки МО | зони | ТЯГ яка | тер- | цією (МПа) хні зб) ХНі ор) пок- оо й об- (МІПау опо- | мо- / тер- о риття роб- кри- | об- |) мо- вер- лю- ває | роб- | об- хню ва- тер- | ки |роб- ній мо- Ки зо- обр- ні об- лю- вану зон
Чис- тий 2п- га- По- яче туж- 17 | 5- | в8Б- Р 10 |УАС-| У 690- 15- у ле 620 | мм (15 оверлок | мкм лазер СТЬ 3,2 6 17302с 2096 (90 76 0 Зо рит- 000 тя Вт зану- рен- ням

Claims (12)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб покращення деформованості сталевої заготовки (1), причому зазначена сталева заготовка (1) має мікроструктуру, яка містить 5 95 мартенситу, виражених у відсотках площі, ферит, бейніт і залишковий аустеніт, і має граничну міцність на розтяг, яка становить щонайменше 500 МПа, і яка має металічне покриття (14) на цинковій основі на щонайменше ділянці верхньої поверхні (2) і/або нижньої поверхні (4), який включає термообробку сталевої заготовки (1) за допомогою спрямування теплової енергії ОО, яка забезпечується щонайменше одним джерелом тепла (16), на щонайменше частині товщини (6) по периферії зазначеної сталевої заготовки (1) для формування периферійної нагріваної ділянки (18) і термообробленого об'єму (22), причому температура зазначеного термообробленого об'єму (22) становить 400-1500 "С, причому весь об'єм сталевої заготовки (1) протягом операції термообробки залишається твердим, а товщина металічного покриття (14) після термообробки в області, яка покриває при термообробці об'єм (22), зменшується менше ніж на 30 95, у порівнянні з товщиною металічного покриття (14) в областях, які не покривають при термообробці об'єм (22), при цьому декілька сталевих заготовок (1) зібрані в пакет (12) заготовок і піддаються термообробці у вигляді партії щонайменше одним джерелом (16) тепла.
2. Спосіб за п. 1, в якому глибина О термообробленого об'єму (22) становить 0,5-50,0 мм.
3. Спосіб за п. 1 або 2, в якому тривалість термообробки становить від 1 мс до 10 хв.
4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, в якому джерело тепла (16) рухається, а сталева заготовка (1) є нерухомою.
5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, в якому джерело тепла (16) є нерухомим, а сталева заготовка (1) рухається в присутності зазначеного джерела тепла (16).
б. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, в якому джерело тепла (16) і сталева заготовка (1) є нерухомими.
7. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, в якому джерело тепла (16) спрямовується до однієї і тієї самої периферійної нагріваної ділянки (18) щонайменше двічі.
8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, в якому вся поверхня, що утворює товщину (б) по периферії, піддається термообробці щонайменше за допомогою одного джерела тепла (16).
9. Спосіб за будь-яким з пп. 1-8, в якому джерело тепла (16) є лазером, який випромінює розфокусований лазерний промінь і який встановлений на промисловому роботі (28).
10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, в якому джерело тепла (16) є множиною нерухомих інфрачервоних трубок, у присутності яких рухаються сталеві заготовки (1).
11. Сталева заготовка (1), одержана способом за будь-яким з пп. 1-10, що має мікроструктуру, яка містить 5 95 мартенситу, виражених у відсотках площі, ферит, бейніт і залишковий аустеніт, і має граничну міцність на розтяг, яка складає щонайменше 500 МПа, а також що містить металеве покриття (14) щонайменше на частині її верхньої і/або нижньої поверхні (2 і 4), причому товщина металічного покриття (14) в області, яка покриває при термообробці об'єм (22), менш ніж на 30 95 менше товщини зазначеного металічного покриття (14) в областях, які не покривають при термообробці об'єм (22).
12. Сталева заготовка (1) за п. 11, в якій коефіцієнт збільшення отвору, вимірюваний в термообробленому об'ємі (22), щонайменше на 50 95 вищий коефіцієнта збільшення отвору, вимірюваного в сталевій заготовці (1) зовні термообробленого об'єму (22). і х 22 о он ай, х б г сш і за - Бе т і я НК Пи нвн я я К Ей . ох Момот йо бе хх СЕК я ро р Й в Ге й Мод . у я ше ення Бі Ол нн ЕЙ БОоВн ин кі. "а з 12 й х шо м ! за 7 чу » ї й лк м : у їй : Дт, ;
Фіг. 1
UAA202101814A 2018-09-07 2019-08-30 Спосіб покращення деформованості сталевих заготовок та сталева заготовка, одержана цим способом UA127955C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

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
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
UA127955C2 true UA127955C2 (uk) 2024-02-21

Family

ID=63449512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA202101814A UA127955C2 (uk) 2018-09-07 2019-08-30 Спосіб покращення деформованості сталевих заготовок та сталева заготовка, одержана цим способом

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20210180144A1 (uk)
EP (1) EP3847288A1 (uk)
JP (1) JP7386850B2 (uk)
KR (1) KR102504625B1 (uk)
CN (1) CN112639140A (uk)
CA (1) CA3110429C (uk)
MA (1) MA53552A (uk)
MX (1) MX2021002583A (uk)
RU (1) RU2762308C1 (uk)
UA (1) UA127955C2 (uk)
WO (2) WO2020049344A1 (uk)
ZA (1) ZA202101082B (uk)

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
WO2011033180A1 (fr) * 2009-09-21 2011-03-24 Arcelormittal Investigación Y Desarrollo Sl 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.
JP2014521833A (ja) * 2011-07-25 2014-08-28 マグナ インターナショナル インコーポレイテッド 薄鋼板の局所的熱処理による生産物及びプロセス
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
WO2020049344A1 (en) 2020-03-12
JP2022500552A (ja) 2022-01-04
US20210180144A1 (en) 2021-06-17
KR20210041044A (ko) 2021-04-14
CA3110429A1 (en) 2020-03-12
ZA202101082B (en) 2022-02-23
RU2762308C1 (ru) 2021-12-17
BR112021003570A2 (pt) 2021-05-18
CA3110429C (en) 2023-07-18
CN112639140A (zh) 2021-04-09
WO2020049428A1 (en) 2020-03-12
JP7386850B2 (ja) 2023-11-27
MX2021002583A (es) 2021-05-12
KR102504625B1 (ko) 2023-02-28
EP3847288A1 (en) 2021-07-14
MA53552A (fr) 2021-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5237263B2 (ja) 被覆積層板から非常に高い機械的特性を有する溶接部品を製造する方法
RU2686728C1 (ru) Сталь для закалки в штампе и закаленная в штампе деталь, изготовленная из такой стали
Lamikiz et al. CO2 laser cutting of advanced high strength steels (AHSS)
RU2663664C2 (ru) Способ подготовки алитированных стальных листов к сварке и последующей закалке под прессом
US8141230B2 (en) Press-hardened component and process for producing a press-hardened component
KR101411665B1 (ko) 복사 전열 가열용 금속판 및 그 제조 방법 및 강도가 다른 부분을 갖는 금속 가공품 및 그 제조 방법
JP7142033B2 (ja) ２つのブランクを接合するための方法、及びその方法から得られる製品
EP2561946B1 (en) Structural part for a vehicle and method to produce this structural part.
US11186887B2 (en) Multi-track laser surface hardening of low carbon cold rolled closely annealed (CRCA) grades of steels
KR102469605B1 (ko) 강 시트 바에 성형 공정을 가함으로써 부품을 제조하는 방법
JP2019505387A (ja) プレコート金属シートの製造方法
CN108290245A (zh) 增强型结构部件
KR20180055864A (ko) 상이한 강도의 영역을 갖는 금속 부품의 제조를 위한 반완성 재료의 생산 방법
UA127955C2 (uk) Спосіб покращення деформованості сталевих заготовок та сталева заготовка, одержана цим способом
KR100467487B1 (ko) 자동차용 강판의 강성강화 방법 및 그 성형품
Järvenpää et al. Passive laser assisted bending of ultra-high strength steels
BR112021003570B1 (pt) Método para melhorar a conformabilidade de um bruto de aço e bruto de aço
Liverani et al. Laser assisted cold bending of high strength steels
Maharana Optimization of process parameters in laser sheet metal bending