WO2011131809A1 - Componente estructural de un vehiculo y procedimiento de fabricacion - Google Patents

Componente estructural de un vehiculo y procedimiento de fabricacion Download PDF

Info

Publication number
WO2011131809A1
WO2011131809A1 PCT/ES2011/070075 ES2011070075W WO2011131809A1 WO 2011131809 A1 WO2011131809 A1 WO 2011131809A1 ES 2011070075 W ES2011070075 W ES 2011070075W WO 2011131809 A1 WO2011131809 A1 WO 2011131809A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piece
localized
laser beam
elastic limit
component
Prior art date
Application number
PCT/ES2011/070075
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michel Garcia
Elisenda Vila Ferrer
Francesc Perarnau Ramos
Original Assignee
Autotech Engineering, Aie
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=42664795&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2011131809(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Autotech Engineering, Aie filed Critical Autotech Engineering, Aie
Priority to EP17183886.5A priority Critical patent/EP3290533B1/en
Priority to ES11716971.4T priority patent/ES2649893T3/es
Priority to PL11716971T priority patent/PL2561946T3/pl
Priority to EP11716971.4A priority patent/EP2561946B1/en
Publication of WO2011131809A1 publication Critical patent/WO2011131809A1/es

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
    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/10—Spot welding; Stitch welding
    • B23K11/11—Spot welding
    • B23K11/115—Spot welding by means of two electrodes placed opposite one another on both sides of the welded parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/34—Preliminary treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/04—Door pillars ; windshield pillars
    • 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0294—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips involving a localised treatment
    • 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006—Vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • 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
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article

Definitions

  • the invention relates to a structural component of a vehicle, obtained from a steel plate of high elastic limit or ultra high elastic limit, with a coating based on aluminum and silicon, intended to be part of a complex structure such as The structure of a motor vehicle.
  • the structural component of the invention can be, by way of example, any one of the following open list: a window reinforcement, a bumper beam, a span post reinforcement, a central pillar reinforcement or a door reinforcement.
  • Said component is constituted at least by a first piece that has undergone during its process of obtaining a specific treatment to alter its microstructure in a localized and previously selected area.
  • the hot stamping process for shaping structural components of the vehicle is widely used in the automotive sector. During this procedure, a homogeneous alteration of the microstructure of the starting metal material is achieved simultaneously and the final piece is shaped according to the desired shape.
  • the microstructure of 22MnB5 steel plates with a thickness between 0.8 and 2.5 mm is usually transformed into two stages from ferrite-perlite to austerite by a specific heat treatment followed by a transformation to martensitic phase during cooling in the printing presses.
  • patent documents DE 1020050321 13 and EP 1715066 propose the use of presses whose plates or pressing bodies are provided, in localized areas, with heating means for heating the desired areas of the part in the process of being manufactured as well as insulating means so that the heat energy transmitted to these areas is controlled and located.
  • An object of the present invention is an alternative method to achieve the same result, as well as a structural component of a vehicle obtainable by the process of the invention.
  • Another objective of the present invention is a process that for its implementation does not require the change of tools for the hot stamping operation. In other words, that does not require the replacement of the presses that are being used by presses with sectors delimited by insulating elements and that incorporate heating means.
  • the structural components of a vehicle are usually formed in turn, by the union of two or more pieces resulting from hot forming by stamping a steel plate with a coating based on aluminum and silicon, thick between 1 and 3 mm.
  • the joining of these pieces can be done by arc welding, laser, resistance, etc.
  • spot welding which is a method of resistance welding
  • HSS high elastic limit
  • UHSS ultra high elastic limit
  • Another objective of the present invention is how to obtain a structural component of a vehicle that does not suffer from this problem if it is formed by the union of two parts joined by spot welding.
  • a process for manufacturing a part of a structural component of a vehicle is intended to be joined by spot welding at least one second piece
  • the process according to the invention comprises the operation of subjecting a sheet or sheet of steel of high elastic limit or ultra high elastic limit, with a protective coating and of a thickness between 1 and 3 mm, to a previous hot forming operation by print.
  • the protective coating can be, for example, based on aluminum and silicon or another combination of materials that protects the plate from the effects of corrosion, decarburization, oxidation during heat treatments to which the plate can be subjected, etc.
  • the process is characterized in that it comprises the subsequent operation of subjecting at least one localized and previously selected area of said first piece to a subsequent heat treatment, irradiating it with a laser beam of diodes of power comprised between 500 W and 6 kW until reaching a temperature between 400 ° C and 900 ° C, then allowing the first piece to cool, to alter its microstructure, giving said localized area an intentionally lower martensite content and therefore with a reduced elastic limit and greater elongation compared to that of its adjacent areas not subjected to such heat treatment.
  • the first piece after being subjected to subsequent heat treatment in the localized area, the first piece is allowed to cool to room temperature or is subjected to a controlled cooling operation in which the cooling rate is equal or lower at 10 ° C / s.
  • the subsequent heat treatment in the localized area is carried out by tracing on it and by means of a diode laser beam with a parallel cross-sectional optics a predetermined figure, the advancing speed of the laser beam from 4 to 20 mm / s.
  • the method comprises the operation of irradiating with the diode laser beam the same area, or at least part of it, more than once.
  • said radiation and subsequent cooling to the localized area of a major microstructure or totally composed of ferrite, perlite, reverted martensite or a mixture of some of the above are provided.
  • a process for the manufacture of a structural component of a vehicle characterized in that the first stage consists in the manufacture of a first part according to the procedure described above, followed by a stage of attachment to said first piece of a second piece by spot welding in the localized area of the first piece, that is, the area that has been heat treated by the diode laser beam.
  • the application of the diode laser in the localized area of the first part followed by the cooling process produces the aforementioned alteration of the microstructure of the localized area, decreasing its content in martensite in the localized area, and therefore, reducing its elastic limit and increasing its elongation, in comparison with the rest of the piece, which makes said localized zone an energy absorption zone in the event of a crash.
  • the heat treatment applied in the localized area which is the area through which the first piece will be subsequently joined to the second by spot welding, produces the previous decrease in hardness in that area, so that a Once the spot welding is performed, the difference between the hardness of the part and the welding is not so different from the hardness of the area thermally affected by the welding, and as a consequence, the rupture is located in the base material of the piece, not in the thermally affected area.
  • a structural component of a vehicle consisting of a first piece obtained from a steel plate of high elastic limit (HSS) or ultra high elastic limit (UHSS) with a protective coating, of thickness between 1 and 3 mm, which having been subjected to a previous hot forming operation by stamping, comprises at least one localized zone, which is different from an area that has been laser welded, having Said said selectively located area subjected, subsequently to the conformation of the first piece, to a heat treatment by means of a laser beam of high power diodes followed by a cooling stage to alter its microstructure, providing said localized zone with a martensite content intentionally inferior to the rest of the piece, with the purpose of improving the weldability by points of the first piece to a second contiguous piece.
  • said zone is reduced in its elastic limit and increases its elongation, favorable for the absorption of energy in the event of a crash.
  • said component comprises a second piece, also obtained from a steel plate of high elastic limit (HSS) or ultra high elastic limit (UHSS) hot formed by stamping, attached to the first piece by spot welding performed in the localized area of the first piece.
  • HSS high elastic limit
  • UHSS ultra high elastic limit
  • the structure of said localized area is of ferrite and perlite base, the structure in martensite obtained from the hot forming of the first piece having been removed.
  • the first piece which constitutes the part or a part of the component, comprises several localized areas, each in the form of specks, spots or strips, adjacent to each other and in a sufficient number to modify the mechanical properties of said located areas of the plate, such as its tensile strength, when integrated into a complex structure, for example the structure of a motor vehicle.
  • the tensile strength of the localized zone or localized zones of the first piece of the finished component has a value between 30% and 50% of the tensile strength measured after its hot forming and prior to being subjected to heat treatment by means of the diode laser beam.
  • the plate from which the finished component is obtained is boron steel, and its tensile strength measured after hot forming is between 1200 MPa and 1600 MPa.
  • the protective coating of the plate is made of aluminum and silicon.
  • Fig. 1 is a plan view of a central reinforcement, in which a part that has been selectively irradiated with a laser beam according to the invention has been indicated in shading;
  • Fig. 2 is a plan view of another central reinforcement, in which four parts that have been selectively irradiated with a laser beam according to the invention have been indicated in shading;
  • Fig. 3 is a schematic view of several forms that the laser beam used to irradiate the localized areas may have;
  • Figs. 4 and 5 show two possible variants for the formation of localized areas irradiated with a laser beam intended to modify the mechanical properties of the printed plate, with a distribution in the form of waves and with another based on adjacent square points forming a zigzag line;
  • Figs. 6 and 7 show in detail two examples of laser irradiation of one of the located lateral areas of Fig. 2, presenting in both cases a linear distribution based on irradiated points separated from each other, with an oval shape and with a square shape , respectively;
  • Fig. 8 shows a graph comparing the hardness of two localized zones of structural components in which a spot welding has been performed with the difference that one of the areas has been selectively irradiated with a diode laser beam for the implementation of the invention before spot welding;
  • Fig. 9 shows two spot welds in respective localized areas of corresponding structural components, of which only the second component comprises an area that has been selectively irradiated with a laser beam of diodes for the implementation of the invention before the spot welding;
  • Fig. 10 is an elevation view of the body part of a vehicle in which the structural component that constitutes the existing post between the front door and the moon has been marked; Y
  • Fig. 1 1 is a sectional view according to section C-C of Fig. 10 showing a zone selectively irradiated with a laser beam of diodes for the implementation of the invention before spot welding.
  • a central reinforcement of a motor vehicle is shown in which, for compression of the reader, the part that, in a localized form, comprises at least one localized zone Z that has been subjected is indicated in the form of shading to a second heat treatment to alter its microstructure.
  • the central reinforcement of a motor vehicle comprises a total of four localized zones Z that have been subjected to
  • the heat treatment applied by means of the diode laser beam followed by said cooling represents an improvement in the crash behavior of the structural components of the vehicles, usually consisting of several parts joined by welding by resistance points. In crash tests it has been proven that it is at the resistance welding points just where the cracks begin. This is due to a decrease in the mechanical properties in the thermally affected area (ZAT) of the resistance point, in particular the hardness, which in comparison with the hot stamped plate and the resistance point itself, is a very lower and in a very localized area.
  • ZAT thermally affected area
  • the component is formed by a hot stamped piece from an original USIBOR® 1500 P steel sheet of 1.7 mm thickness, with an aluminum-based protective coating and silicon, and the shaded part of the component comprises a single localized zone Z of 200 cm 2 that was subsequently irradiated with a laser beam of 6KW of power, at a feed rate of 8 mm / s, being the laser format of the that radiate points-based surfaces with a variable surface area of approximately 1800 mm 2 and having raised their temperature to reach 680 ° C. After reaching said temperature, the component was allowed to cool in an environment at room temperature.
  • Tests carried out with this practical example made it possible to obtain a finished component with a tensile strength value of metal of 740 MPa, which represents a 50% reduction with respect to the tensile strength of an analog component devoid of localized zone Z subjected to a heat treatment after hot stamping of the component.
  • a tensile strength value of metal of 740 MPa represents a 50% reduction with respect to the tensile strength of an analog component devoid of localized zone Z subjected to a heat treatment after hot stamping of the component.
  • elongation with the laser treatment an A80 value equal to 1 1% was achieved, which translates into an increase of elongation of 120% with respect to the elongation of an analog component devoid of localized zone Z subjected to a heat treatment after hot stamping of the component.
  • the component was formed by a hot stamped piece from an original USIBOR® 1500 P steel sheet of 1.3 mm thickness.
  • the shaded part of the component comprised a single localized zone Z irradiated with a 500 W power laser beam, at a feed rate of 8 mm / s, the irradiated surface being 100 cm 2 with a laser format in the form of points with an area of approximately 510 mm 2 .
  • the laser temperature during irradiation reached 650 ° C and subsequently the component was allowed to cool to room temperature.
  • Tests carried out with this practical example allowed to obtain a finished component with a tensile strength value of metal of 623 MPa, which represents a 58% reduction with respect to the tensile strength shown by an analogous component devoid of localized zone Z subjected to a heat treatment after hot stamping of the component.
  • a value of A80 equal to 6% was achieved, which translates into a 20% increase in elongation with respect to the elongation of an analogous component devoid of localized zone Z subjected to heat treatment after hot stamping of the component.
  • FIG. 10 another structural component of a vehicle is highlighted on part of the body of a vehicle where the said treatment can be applied, in particular, the component that constitutes the amount between the front door and the moon.
  • the localized zone Z has been subjected to said thermal treatment by means of a diode laser beam followed by cooling to room temperature.
  • an optics that can extend the laser beam to the appropriate size are necessary. As the distribution of energy is constant throughout the laser beam, the entire area enlarged by the optics is applied to apply the same temperature on the localized zone (s). This allows optics of different shapes to be used, for example rectangles of 8 mm x 10 mm, 8 mm x 20 mm, 15 mm x 30 mm, etc.
  • the zone or localized zones Z irradiated with the laser can be irradiated according to various distribution patterns, such as those shown by way of example in Figs. 4, 5, 6 and 7, and according to the laser beam format used (see Fig. 3).
  • the hardness results (Vickers) obtained from having applied the process of the invention for the manufacture of a structural component consisting of two pieces joined by welding by welding are shown in Fig. 8 points in a localized zone Z of the first piece, which has been selectively subjected, subsequently to the conformation of the first piece, to a subsequent heat treatment by a laser beam of high power diodes followed by a cooling stage to alter its microstructure .
  • the results of this procedure are those corresponding to graph L, with a darker stroke, while the other reference graph, graph R, corresponds to the hardness results of a structural component formed by two pieces joined by spot welding in one localized zone Z of one of them that has not been subjected to said heat treatment.
  • Both graphs belong to a cross-section of the respective structural component in the joint area by spot welding, manufactured in USIBOR® 1500P steel.
  • the localized zone Z of the first piece of the structural component whose hardness values are those shown in the graph R of Fig. 8 was irradiated with a laser beam of diodes of a power comprised between 1 and 4 kW, the irradiated surface of 100 cm 2 with a laser format in the form of points with an area between 800 and 1000 mm 2 approximately.
  • the temperature of the laser during irradiation was between 600 and 800 ° C, and subsequently the component was allowed to cool to room temperature.
  • Fig. 9 two structural components, each formed by two pieces of USIBOR® 1500P steel with a coating based on aluminum and silicon, joined by spot welding, are partially shown.
  • the structural component on the right in particular the area of the first part B where spot welding was performed, was subjected before said welding, to the same treatment as described in the previous paragraph, unlike the area of the first piece A of the structural component of the left.
  • Both components were subjected to a tensile test until breakage, consisting of applying a tensile stress on the second piece of each structural component until the structural components ruptured.
  • the breakage of the left component began in the thermally affected area (ZAT) of the spot weld, while in the right component said thermally affected area (ZAT) remained intact.

Abstract

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una pieza de un componente estructural de un vehículo, destinada a ser unida por soldadura por puntos a una segunda pieza, partiendo de una plancha de acero revestida y de espesor 1-3 mm, que comprende someter la plancha a una estampación en caliente, someter posteriormente al menos una zona localizada y previamente seleccionada de la primera pieza a un tratamiento térmico, irradiándola con un haz láser de diodos de potencia comprendida entre 500 W y 6 kW hasta alcanzar una temperatura comprendida entre 400-900 °C, dejándola enfriar después para alterar su microestructura, dotando a dicha zona de un contenido en martensita intencionadamente inferior y por consiguiente con un reducido límite elástico y un mayor alargamiento en comparación con el de sus zonas adyacentes no tratadas térmicamente.

Description

D E S C R I P C I O N "Componente estructural de un vehículo y procedimiento de fabricación" Sector técnico de la invención
La invención se refiere a un componente estructural de un vehículo, obtenido a partir de una plancha de acero de alto límite elástico o de ultra alto límite elástico, con un revestimiento a base de aluminio y silicio, destinado a formar parte de una estructura compleja como la estructura de un vehículo automóvil. El componente estructural de la invención puede ser, a título de ejemplo, uno cualquiera de la siguiente lista abierta: un refuerzo de ventana, una viga de parachoques, un refuerzo de montante de vano, un refuerzo de pilar central o un refuerzo de puerta.
Dicho componente está constituido al menos por una primera pieza que ha sido sometida durante su proceso de obtención a un tratamiento específico para alterar su microestructura en una zona localizada y previamente seleccionada.
Antecedentes de la invención
En el sector de la automoción está ampliamente extendido el procedimiento de estampación en caliente para la conformación de componentes estructurales del vehículo. Durante este procedimiento se consigue con carácter simultáneo una alteración homogénea de la microestructura del material metálico de partida y conformar la pieza final según la forma deseada.
Así por ejemplo, la microestructura de planchas de acero 22MnB5 de grosor entre 0,8 y 2,5 mm, utilizadas frecuentemente en el sector de la automoción por sus prestaciones mecánicas tras estampación en caliente, se transforma habitualmente en dos etapas desde ferrita-perlita a austerita mediante un tratamiento térmico específico seguido por una transformación a fase martensítica durante su enfriamiento en las prensas de estampación.
Con el propósito de obtener piezas con zonas localizadas que tengan diferente dureza y ductilidad, recientemente se han dado a conocer variantes de los procedimientos habituales mediante los cuales se consigue que zonas localizadas de las piezas obtenidas no muestren una microestructura martensítica pura, lo que causa que la pieza terminada sea ligeramente más dúctil que las piezas obtenidas siguiendo el procedimiento habitual.
Esto se consigue reduciendo la velocidad de enfriamiento, únicamente en aquellas zonas seleccionadas, a un ratio por debajo del requerido de 27 K s imprescindible para alcanzar un microestructura martensítica pura.
Para la puesta en práctica de estas variantes de los procedimientos habituales, los documentos de patente DE 1020050321 13 y EP 1715066 proponen el uso de prensas cuyas placas o cuerpos de prensado están provistas, en zonas localizadas, de medios calefactores para calentar las zonas deseadas de la pieza en curso de fabricación así como de medios aislantes para que la energía calorífica transmitida a dichas zonas sea controlada y localizada.
Es un objetivo de la presente invención un procedimiento alternativo para alcanzar el mismo resultado, así como un componente estructural de un vehículo obtenible mediante el procedimiento de la invención.
Otro objetivo de la presente invención es un procedimiento que para su puesta en práctica no requiera del cambio de utillajes para la operación de estampación en caliente. En otras palabras, que no requiera la sustitución de las prensas que vienen siendo utilizadas por prensas con sectores delimitados por elementos aislantes y que incorporan medios calefactores.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, es deseado que el procedimiento alternativo sea de aplicación para la obtención de componentes estructurales obtenidos a partir de plancha de acero USIBOR® 1500 P.
Por lo general, los componentes estructurales de un vehículo suelen estar formados a su vez, por la unión de dos o más piezas resultado de la conformación en caliente por estampación de una plancha de acero con un revestimiento a base de aluminio y silicio, de espesor comprendido entre 1 y 3 mm. La unión de dichas piezas puede realizarse por soldadura por arco, por láser, por resistencia, etc.
En particular, la soldadura por puntos, que es un método de soldadura por resistencia, es una técnica muy conocida y aplicada en la industria de la automoción. No obstante, recientemente se han detectado la aparición de problemas en este tipo de soldaduras debidos a la aparición de nuevos aceros de alto límite elástico (HSS) o de ultra alto límite elástico (UHSS) utilizados para la fabricación de las piezas que unidas constituyen los componentes estructurales de un vehículo. En concreto, se ha comprobado que cuando se unen mediante una soldadura por puntos dos piezas de aceros de alto o ultra alto límite elástico, en la zona afectada térmicamente por la soldadura disminuye de una forma drástica la dureza. Debido a la gran diferencia entre las durezas del resto de las piezas y la soldadura con la zona afectada térmicamente por la soldadura, las tensiones se concentran precisamente en dicha zona y la ruptura del componente estructural empieza justo en la zona afectada térmicamente. En cambio, en un acero normal la diferencia de durezas entre la zona afectada térmicamente y el resto de la pieza no es tan grande, por lo que la ruptura se inicia en un punto del material base de la pieza.
Para solucionar este problema se han probado distintos métodos, como por ejemplo aplicar una frecuencia durante el proceso de soldadura por puntos, pero sin conseguir resultados satisfactorios del todo.
Así pues, otro objetivo de la presente invención consiste en cómo obtener un componente estructural de un vehículo que no adolezca de este problema en caso de estar formado por la unión de dos piezas unidas por soldadura por puntos.
Explicación de la invención
Con el objetivo de aportar una solución a los problemas planteados, se da a conocer un procedimiento para la fabricación de una pieza de un componente estructural de un vehículo, tal como un vehículo automóvil, destinada a ser unida por soldadura por puntos al menos a una segunda pieza. El procedimiento según la invención comprende la operación de someter una lámina o plancha de acero de alto límite elástico o de ultra alto límite elástico, con un revestimiento protector y de espesor comprendido entre 1 y 3 mm, a una operación previa de conformación en caliente por estampado. El revestimiento protector puede ser, por ejemplo, a base de aluminio y silicio u otra combinación de materiales que proteja a la plancha de los efectos de la corrosión, descarburación, oxidación durante tratamientos térmicos a los que puede ser sometida la plancha, etc.
En esencia, el procedimiento se caracteriza porque comprende la operación posterior de someter al menos una zona localizada y previamente seleccionada de dicha primera pieza a un tratamiento térmico posterior, irradiándola con un haz láser de diodos de potencia comprendida entre 500 W y 6 kW hasta alcanzar una temperatura comprendida entre 400 °C y 900 °C, dejando enfriar a continuación la primera pieza, para alterar su microestructura, dotando a dicha zona localizada de un contenido en martensita intencionadamente inferior y por consiguiente con un reducido límite elástico y un mayor alargamiento en comparación con el de sus zonas adyacentes no sometidas a dicho tratamiento térmico.
Según otra característica de la invención, con posterioridad a ser sometida al tratamiento térmico posterior en la zona localizada, la primera pieza se deja enfriar a temperatura ambiente o es sometida a una operación de enfriamiento controlado en la que la velocidad de enfriamiento es igual o inferior a 10 °C/s.
De acuerdo con otra característica de la invención, el tratamiento térmico posterior en la zona localizada se realiza trazando sobre la misma y mediante un haz de láser de diodos con una óptica de sección transversal paralelepipédica una figura predeterminada, siendo la velocidad de avance del haz láser de 4 a 20 mm/s.
En una variante preferida, el procedimiento comprende la operación de irradiar con el haz láser de diodos una misma zona, o al menos parte de ella, más de una vez.
Según otra característica del procedimiento, se dota mediante dicha radiación y el posterior enfriamiento a la zona localizada de una microestructura mayoritaria o totalmente compuesta por ferrita, perlita, martensita revenida o una mezcla de algunas de las anteriores.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se da a conocer un procedimiento para la fabricación de un componente estructural de un vehículo, que se caracteriza porque la primera etapa consiste en la fabricación de una primera pieza según el procedimiento descrito anteriormente, seguida de una etapa de unión a dicha primera pieza de una segunda pieza realizando una soldadura por puntos en la zona localizada de la primera pieza, es decir, la zona que ha sido trata térmicamente mediante el haz láser de diodos.
La aplicación del láser de diodos en la zona localizada de la primera pieza seguida del proceso de enfriamiento produce la citada alteración de la microestructura de la zona localizada, disminuyendo en la zona localizada su contenido en martensita, y por tanto, disminuyendo su límite elástico y aumentando su alargamiento, en comparación con el resto de la pieza, lo que hace de dicha zona localizada una zona de absorción de energía en caso de choque. Además de estos efectos, el tratamiento térmico aplicado en la zona localizada, que es la zona por la que la primera pieza se unirá posteriormente a la segunda mediante soldadura por puntos, produce la disminución previa de la dureza en dicha zona, de modo que una vez realizada la soldadura por puntos, la diferencia entre la dureza de la pieza y la soldadura no es tan diferente a la dureza de la zona afectada térmicamente por la soldadura, y como consecuencia, la ruptura se localiza en el material base de la pieza, no en la zona afectada térmicamente.
De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se da a conocer un componente estructural de un vehículo, constituido por una primera pieza obtenida a partir de una plancha de acero de alto límite elástico (HSS) o de ultra alto límite elástico (UHSS) con un revestimiento protector, de espesor comprendido entre 1 y 3 mm, que habiendo sido sometida a una operación previa de conformación en caliente por estampado, comprende al menos una zona localizada, que es distinta de una zona que haya sido soldada mediante láser, habiendo estado dicha zona localizada selectivamente sometida, posteriormente a la conformación de la primera pieza, a un tratamiento térmico mediante un haz láser de diodos de alta potencia seguido de una etapa de enfriamiento para alterar su microestructura, dotando a dicha zona localizada de un contenido en martensita intencionadamente inferior al del resto de la pieza, con el propósito de mejorar la soldabilidad por puntos de la primera pieza a una segunda pieza contigua. Ventajosamente, al reducirse en la zona localizada el contenido en martensita, dicha zona ve reducido su límite elástico y aumenta su alargamiento, favorable para la absorción de energía en caso de choque.
Según otra característica del componente reivindicado, dicho componente comprende una segunda pieza, también obtenida a partir de una plancha de acero de alto límite elástico (HSS) o de ultra alto límite elástico (UHSS) conformada en caliente por estampado, unida a la primera pieza mediante una soldadura por puntos realizada en la zona localizada de la primera pieza.
Conforme a otra característica de la invención, la estructura de dicha zona localizada es de base ferrita y perlita, habiéndose eliminado la estructura en martensita obtenida de la conformación en caliente de la primera pieza. En una variante de la invención, la primera pieza, que constituye el o una parte del componente, comprende varias zonas localizadas, cada una en forma de motas, manchas o franjas, adyacentes entre sí y en un número suficiente para modificar las propiedades mecánicas de dichas zonas localizadas de la plancha, tal como su resistencia a tracción, cuando es integrada en una estructura compleja, por ejemplo la estructura de un vehículo automóvil.
Según otra característica de la invención, la resistencia a tracción de la zona localizada o zonas localizadas de la primera pieza del componente acabado tiene un valor de entre un 30% y un 50% de la resistencia a tracción medida después de su conformación en caliente y previamente a ser sometida al tratamiento térmico mediante el haz láser de diodos.
En una variante de interés, la plancha a partir de la cual se obtiene el componente acabado es de acero al boro, y su resistencia a tracción medida después de la conformación en caliente, está comprendida entre 1200 MPa y 1600 MPa.
Según otra variante de la invención, el revestimiento protector de la plancha es de aluminio y silicio.
Breve descripción de los dibujos
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, un componente estructural en forma de refuerzo central de un vehículo automóvil, otro en forma de montante entre la puerta trasera y la luna, y diferentes variantes de una zona localizada, selectivamente irradiada con un haz láser para la puesta en práctica de la invención, así como los resultados de ensayos llevados a cabo. En concreto:
La Fig. 1 es una vista en planta de un refuerzo central, en la que se ha señalado en sombreado una parte que ha sido irradiada de forma selectiva con un haz láser según la invención;
La Fig. 2 es una vista en planta de otro refuerzo central, en la que se han señalado en sombreado cuatro partes que han sido irradiadas de forma selectiva con un haz láser según la invención;
La Fig. 3 es una vista esquemática de varias formas que puede tener el haz del láser utilizado para irradiar las zonas localizadas;
Las Figs. 4 y 5 muestran dos posibles variantes para la formación de zonas localizadas irradiadas con un haz láser destinadas a modificar las propiedades mecánicas de la plancha estampada, con una distribución en forma de ondas y con otra a base de puntos cuadrados adyacentes formando una línea en zigzag;
Las Figs. 6 y 7 muestran en detalle dos ejemplos de irradiación con láser de una de las zonas laterales localizadas de la Fig. 2, presentando en ambos casos una distribución lineal a base de puntos irradiados separados entre sí, con una forma ovalada y con una forma cuadrada, respectivamente;
La Fig. 8 muestra un gráfico en el que se compara la dureza de dos zonas localizadas de componentes estructurales en las que se ha realizado una soldadura por puntos con la diferencia de que una de las zonas ha sido selectivamente irradiada con un haz láser de diodos para la puesta en práctica de la invención antes de la soldadura por puntos;
La Fig. 9 muestra dos soldaduras por puntos en respectivas zonas localizadas de correspondientes componentes estructurales, de las que sólo el segundo componente comprende una zona que ha sido selectivamente irradiada con un haz láser de diodos para la puesta en práctica de la invención antes de la soldadura por puntos;
La Fig. 10 es una vista en alzado de la parte de la carrocería de un vehículo en el que se ha marcado el componente estructural que constituye el montante existente entre la puerta delantera y la luna; y
La Fig. 1 1 es una vista en sección según el corte C-C de la Fig. 10 en donde se muestra una zona localizada selectivamente irradiada con un haz láser de diodos para la puesta en práctica de la invención antes de la soldadura por puntos.
Ejemplos de realización
En la Fig. 1 se ha representado un refuerzo central de un vehículo automóvil en el que, para compresión del lector, se ha señalado en forma de sombreado la parte que, de forma localizada, comprende al menos una zona localizada Z que ha sido sometida a un segundo tratamiento térmico para alterar su microestructura. Mientras que la parte del refuerzo central no sombreada no ha sido sometida a ningún tratamiento térmico con posterioridad al procedimiento convencional de estampación en caliente para la conformación del componente, habiéndose transformado su microestructura original hasta una microestructura en martensita, al menos parte de la superficie de la zona sombreada ha sido sometida, con posterioridad a la estampación en caliente del componente, a un segundo tratamiento térmico irradiándola con un haz láser de diodos de potencia comprendida entre 500 W y 6 kW hasta alcanzar una temperatura comprendida entre 400 °C y 900 °C, habiéndose dejado enfriar a continuación el componente de forma controlada a una velocidad comprendida entre 1 °C/s y 10 °C/s dotando a dicha zona localizada Z de un contenido en martensita intencionadamente inferior, y por consiguiente con un reducido límite elástico y un mayor alargamiento, en comparación con el de sus zonas adyacentes no sometidas a dicho tratamiento térmico, no sombreadas en la Fig.1 . A diferencia de la Fig. 1 , en la Fig. 2 el refuerzo central de un vehículo automóvil comprende en total cuatro zonas localizas Z que han sido sometidas al mismo tratamiento descrito para la Fig. 1 .
El tratamiento térmico aplicado mediante el haz láser de diodos seguido del citado enfriamiento, representa una mejora en el comportamiento frente a choque de los componentes estructurales de los vehículos, constituidos por lo general por varias piezas unidas por soldadura por puntos de resistencia. En ensayos de choque se ha comprobado que es en los puntos de soldadura por resistencia justamente donde se inician las grietas. Esto se debe a una disminución de las propiedades mecánicas en la zona afectada térmicamente (ZAT) del punto de resistencia, en concreto de la dureza, que en comparación con la plancha estampada en caliente y el punto de resistencia en sí, es un valor muy inferior y en una zona muy localizada.
Si en lugar de realizar una soldadura por puntos de resistencia en un acero al boro con un alto o ultra alto límite elástico, se hace dicha soldadura en una zona localizada Z, previamente revenida por la acción del láser de diodos, y por lo tanto, de menor límite elástico, la diferencia entre las propiedades mecánicas de la ZAT, el metal base de la plancha estampada y los puntos de soldadura son menores. Con ello, la grieta se iniciará en otro lugar distinto al de la ZAT, en concreto en el metal base.
En un primer ejemplo de realización, el componente está formado por una pieza estampada en caliente a partir de una chapa original de acero USIBOR® 1500 P de 1 ,7 mm de espesor, con un revestimiento protector a base de aluminio y silicio, y la parte sombreada del componente comprende una única zona localizada Z de 200 cm2 que se irradió posteriormente con un haz láser de 6KW de potencia, a una velocidad de avance de 8 mm/s, siendo el formato de láser de los que irradian superficies a base de puntos con una superficie variable de 1800 mm2 aproximadamente y habiéndose elevado su temperatura hasta alcanzar 680 °C. Después de alcanzarse dicha temperatura, se dejó enfriar el componente en un entorno a temperatura ambiente.
Ensayos realizados con este ejemplo práctico permitieron obtener un componente acabado con un valor de resistencia a la tracción del metal de 740 MPa, lo que representa una reducción del 50 % respecto de la resistencia a tracción de un componente análogo desprovisto de zona localizada Z sometida a un tratamiento térmico posterior a la estampación en caliente del componente. Por lo que respecta al alargamiento, con el tratamiento por láser se consiguió un valor de A80 igual al 1 1 %, lo que se traduce en un aumento del alargamiento del 120% con respecto al alargamiento de un componente análogo desprovisto de zona localizada Z sometida a un tratamiento térmico posterior a la estampación en caliente del componente.
En un segundo ejemplo de realización, el componente estaba formado por una pieza estampada en caliente a partir de una chapa original de acero USIBOR® 1500 P de 1 ,3 mm de espesor. La parte sombreada del componente comprendía una única zona localizada Z irradiada con un haz láser de 500 W de potencia, a una velocidad de avance de 8 mm/s, siendo la superficie irradiada de 100 cm2 con un formato de láser en forma de puntos con una superficie de 510 mm2 aproximadamente. La temperatura del láser durante la irradiación alcanzó los 650 °C y posteriormente el componente se dejó enfriar a temperatura ambiente. Ensayos realizados con este ejemplo práctico permitieron obtener un componente acabado con un valor resistencia a la tracción del metal de 623 MPa, lo que representa una reducción del 58% respecto de la resistencia a tracción que muestra un componente análogo desprovisto de zona localizada Z sometida a un tratamiento térmico posterior a la estampación en caliente del componente. Por lo que respecta al alargamiento, con el tratamiento por láser se consiguió un valor de A80 igual al 6 %, lo que se traduce en un aumento del alargamiento del 20% con respecto al alargamiento de un componente análogo desprovisto de zona localizada Z sometida a un tratamiento térmico posterior a la estampación en caliente del componente.
En la Fig. 10 se ha destacado sobre parte de la carrocería de un vehículo, otro componente estructural de un vehículo donde se puede aplicar el citado tratamiento, en concreto, el componente que constituye el montante entre la puerta delantera y la luna. Como se aprecia en la Fig. 1 1 , correspondiente a la sección según el corte C-C de la Fig. 10, la zona localizada Z ha sido sometida al citado tratamiento térmico mediante un haz láser de diodos seguido de un enfriamiento a temperatura ambiente. También se ha indicado en la Fig. 1 1 la zona de transición T entre la zona Z y el resto del componente estructural que no ha sido sometido al tratamiento térmico mediante el haz láser de diodos.
Pruebas similares a las anteriores realizadas en otros componentes sometidos al mismo procedimiento descrito, irradiando una zona localizada Z con un haz láser de diodos de potencia comprendida entre 500 W y 6 kW, alcanzando una temperatura comprendida entre 650 °C y 680 °C y utilizando un formato de láser en forma de puntos con una superficie comprendida entre 1800 mm2 y 510 mm2, dejando enfriar posteriormente el componente a temperatura ambiente, han permitido obtener en la zona tratada del componente valores óptimos del proceso en la reducción del límite elástico y en el aumento del alargamiento, en concreto, un valor de resistencia a la tracción del metal de 590 MPa y un valor de A80 igual al 1 1 %.
Para realizar el revenido mediante el láser de diodos es necesaria una óptica que pueda ampliar el haz láser al tamaño adecuado. Como la distribución de energía es constante en todo el haz láser, se consigue que toda la zona ampliada por la óptica aplique la misma temperatura sobre la o las zonas localizadas. Ello permite utilizar ópticas de distintas formas, por ejemplo rectángulos de 8 mm x 10 mm, 8 mm x 20 mm, 15 mm x 30 mm, etc.
Así, la zona o zonas localizadas Z irradiadas con el láser pueden ser irradiadas según diversos patrones de distribución, como los mostrados a modo de ejemplo en las Figs. 4, 5, 6 y 7, y según sea el formato del haz del láser utilizado (ver Fig. 3).
En la Fig. 8 se muestran los resultados de dureza (Vickers) obtenidos de haber aplicado el procedimiento de la invención para la fabricación de un componente estructural constituido por dos piezas unidas por soldadura por puntos en una zona localizada Z de la primera pieza, que ha sido selectivamente sometida, posteriormente a la conformación de la primera pieza, a un tratamiento térmico posterior mediante un haz láser de diodos de alta potencia seguido de una etapa de enfriamiento para alterar su microestructura. Los resultados de dicho procedimiento son los correspondientes a la gráfica L, de trazo más oscuro, mientras que la otra gráfica de referencia, gráfica R, corresponde a los resultados de dureza de un componente estructural formado por dos piezas unidas por soldadura por puntos en una zona localizada Z de una de ellas que no ha sido sometida al citado tratamiento térmico. Ambas gráficas pertenecen a un corte transversal del respectivo componente estructural en la zona de unión por soldadura por puntos, fabricado en acero USIBOR® 1500P.
De la comparación de ambas gráficas se observa que la dureza de la zona afectada térmicamente (HAZ) por la soldadura por puntos del componente estructural que no ha sido tratado (gráfica R) disminuye radicalmente, mientras que el componente estructural que sí ha sido tratado (gráfica L) no presenta este problema. Por ejemplo, en la zona del componente estructural no tratado donde se ha realizado la soldadura por puntos, la dureza disminuye aproximadamente de 480 HV a 330 HV, mientras que en la gráfica del componente estructural según la invención, no se aprecian variaciones considerables, manteniéndose la dureza en la zona afectada térmicamente (HAZ) a unos 225 HV.
En concreto, la zona localizada Z de la primera pieza del componente estructural cuyos valores de dureza son los mostrados en la gráfica R de la Fig. 8 fue irradiada con un haz láser de diodos de una potencia comprendida entre 1 y 4 kW, siendo la superficie irradiada de 100 cm2 con un formato de láser en forma de puntos con una superficie entre 800 y 1000 mm2 aproximadamente. La temperatura del láser durante la irradiación estuvo comprendida entre 600 y 800 °C, y posteriormente el componente se dejó enfriar a temperatura ambiente.
En la Fig. 9 se muestran parcialmente dos componentes estructurales formados cada uno por dos piezas de acero USIBOR® 1500P con un revestimiento a base de aluminio y silicio, unidas por soldadura por puntos. El componente estructural de la derecha, en particular la zona de la primera pieza B donde se realizó la soldadura por puntos, fue sometido antes de dicha soldadura, al mismo tratamiento que el descrito en el párrafo anterior, a diferencia de la zona de la primera pieza A del componente estructural de la izquierda. Ambos componentes fueron sometidos a un ensayo de tracción hasta la rotura, consistente en aplicar un esfuerzo de tracción sobre la segunda pieza de cada componente estructural hasta la ruptura de los componentes estructurales. Como se aprecia en la Fig. 9, la rotura del componente de la izquierda se inició en la zona afectada térmicamente (ZAT) de la soldadura por puntos, mientras que en el componente de la derecha dicha zona afectada térmicamente (ZAT) permaneció intacta.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
~\ - Componente estructural de un vehículo, que comprende una primera pieza obtenida a partir de una plancha de acero de alto límite elástico (HSS) o de ultra alto límite elástico (UHSS) con un revestimiento protector, de espesor comprendido entre 1 y 3 mm, que habiendo sido sometida a una operación previa de conformación en caliente por estampado se caracteriza porque comprende al menos una zona localizada (Z), que es distinta de una zona que haya sido soldada mediante láser a una pieza contigua de similares características, habiendo estado dicha zona localizada selectivamente sometida, posteriormente a la conformación de la primera pieza, a un tratamiento térmico mediante un haz láser de diodos de alta potencia seguido de una etapa de enfriamiento para alterar su microestructura, dotando a dicha zona localizada de un contenido en martensita intencionadamente inferior al del resto de la pieza, con el propósito de mejorar la soldabilidad por puntos de la primera pieza a una segunda pieza contigua.
2. - Componente según la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende una segunda pieza obtenida a partir de de una plancha de acero de alto límite elástico (HSS) o de ultra alto límite elástico (UHSS) conformada en caliente por estampado, unida a la primera pieza mediante una soldadura por puntos realizada en la zona localizada (Z) de la primera pieza.
3. - Componente según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la estructura de la zona localizada (Z) es de base ferrita y perlita, habiéndose eliminado la estructura en martensita obtenida de la conformación en caliente de la primera pieza.
4. - Componente según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera pieza comprende varias zonas localizadas (Z), cada una en forma de motas, manchas o franjas, adyacentes entre sí y en un número suficiente para modificar las propiedades mecánicas de dichas zonas localizadas de la plancha, tal como su resistencia a tracción, cuando es integrada en una estructura compleja, por ejemplo la estructura de un vehículo automóvil.
5. - Componente según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la resistencia a tracción de la zona localizada (Z) o zonas localizadas de la primera pieza del componente acabado tiene un valor de entre un 30% y un 50% de la resistencia a tracción medida después de su conformación en caliente y previamente a ser sometida al tratamiento térmico mediante el haz láser de diodos.
6. - Componente según la reivindicación anterior, caracterizado porque la plancha a partir de la cual se obtiene el componente acabado es de acero al boro y porque su resistencia a tracción medida después de la conformación en caliente, está comprendida entre 1200 MPa y 1600 MPa.
7. - Componente según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el revestimiento protector de la plancha de acero de alto límite elástico (HSS) o de ultra alto límite elástico (UHSS) es de aluminio y silicio.
8. - Procedimiento para la fabricación de una pieza de un componente estructural de un vehículo, tal como un vehículo automóvil, destinada a ser unida por soldadura por puntos al menos a una segunda pieza, partiendo de una lámina o plancha de acero de alto límite elástico (HSS) o de ultra alto límite elástico (UHSS) con un revestimiento protector y de espesor comprendido entre 1 y 3 mm, que comprende la operación de someter la plancha a una operación previa de conformación en caliente por estampado, caracterizado porque el procedimiento comprende la operación posterior de someter al menos una zona localizada (Z) y previamente seleccionada de la primera pieza a un tratamiento térmico posterior, irradiándola con un haz láser de diodos de potencia comprendida entre 500 W y 6 kW hasta alcanzar una temperatura comprendida entre 400 °C y 900 °C, dejando enfriar a continuación la primera pieza, para alterar su microestructura, dotando a dicha zona localizada de un contenido en martensita intencionadamente inferior y por consiguiente con un reducido límite elástico y un mayor alargamiento en comparación con el de sus zonas adyacentes no sometidas a dicho tratamiento térmico.
9. - Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque con posterioridad a ser sometida al tratamiento térmico posterior en la zona localizada (Z), la primera pieza se deja enfriar a temperatura ambiente o es sometida a una operación de enfriamiento controlado en la que la velocidad de enfriamiento es igual o inferior a 10 °C/s.
10. - Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque el tratamiento térmico posterior en la zona localizada (Z) de la primera pieza se realiza trazando sobre la misma y mediante un haz láser de diodos con una óptica de sección transversal paralelepipédica una figura predeterminada, siendo la velocidad de avance del haz láser de 4 a 20 mm/s.
1 1. - Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque comprende la operación de irradiar con el haz láser de diodos una misma zona localizada (Z), o al menos parte de ella, más de una vez.
12. - Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque la microestructura de la zona localizada (Z) está mayoritaria o totalmente compuesta por ferrita, perlita, martensita revenida o una mezcla de algunas de las anteriores.
13. - Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque el revestimiento protector de la plancha de acero de alto límite elástico (HSS) o de ultra alto límite elástico (UHSS) es de aluminio y silicio.
14. - Procedimiento para la fabricación de un componente estructural de un vehículo, tal como un vehículo automóvil, caracterizado porque comprende las etapas de fabricar una primera pieza según el procedimiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13 y unir una segunda pieza a la primera realizando una soldadura por puntos en la zona localizada (Z) de la primera pieza que ha sido tratada térmicamente mediante el haz láser de diodos.
PCT/ES2011/070075 2010-04-19 2011-02-04 Componente estructural de un vehiculo y procedimiento de fabricacion WO2011131809A1 (es)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17183886.5A EP3290533B1 (en) 2010-04-19 2011-02-04 Structural component of a vehicle and manufacturing method
ES11716971.4T ES2649893T3 (es) 2010-04-19 2011-02-04 Pieza estructural de un vehículo y procedimiento de fabricación de esta pieza estructural
PL11716971T PL2561946T3 (pl) 2010-04-19 2011-02-04 Część konstrukcyjna do pojazdu i sposób wytwarzania tej części konstrukcyjnej
EP11716971.4A EP2561946B1 (en) 2010-04-19 2011-02-04 Structural part for a vehicle and method to produce this structural part.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201030563A ES2345029B1 (es) 2010-04-19 2010-04-19 Componente estructural de un vehiculo y procedimiento de fabricacion.
ESP201030563 2010-04-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011131809A1 true WO2011131809A1 (es) 2011-10-27

Family

ID=42664795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2011/070075 WO2011131809A1 (es) 2010-04-19 2011-02-04 Componente estructural de un vehiculo y procedimiento de fabricacion

Country Status (6)

Country Link
EP (3) EP2561946B1 (es)
ES (3) ES2345029B1 (es)
HU (2) HUE037431T2 (es)
PL (2) PL2561946T3 (es)
PT (2) PT2853609T (es)
WO (1) WO2011131809A1 (es)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012156084A1 (de) * 2011-05-19 2012-11-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Wärmebehandlung von härtbaren blechbauteilen
US10961603B2 (en) 2013-11-25 2021-03-30 Magna International Inc. Structural component including a tempered transition zone

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010012830B4 (de) * 2010-03-25 2017-06-08 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugkomponente und Karosseriebauteil
CA2839980C (en) * 2011-07-25 2021-05-25 Magna International Inc. Product and process by localized heat treatment of sheet steel
BR112015004891B1 (pt) 2012-09-06 2019-09-17 Etxe-Tar, S.A. Método de endurecimento por laser de uma superfície de uma peça, sistema para o endurecimento de, pelo menos, parte da superfície de uma peça, aparelho para o endurecimento de uma área de superfície de uma peça, e método de programação de um aparelho
DE102014109523A1 (de) 2014-07-08 2016-01-14 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Verbindung von zwei Bauteilen
FR3026078A1 (fr) * 2014-09-22 2016-03-25 Autotech Engineering Aie Piece metallique a orientation de deformations controlees
EP2998410A1 (en) * 2014-09-22 2016-03-23 Autotech Engineering A.I.E. Method for laser beam heat treatment of press hardened components and press hardened components
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
DE102015203644A1 (de) 2015-03-02 2016-09-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Pressgehärtetes Blechformteil mit unterschiedlichen Blechdicken und Festigkeiten
US10864603B2 (en) 2015-03-17 2020-12-15 Ikergune A.I.E. Method and system for heat treatment of sheet metal
EP3101145B1 (de) * 2015-06-01 2018-10-10 Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH Verfahren zur verringerung der ausbreitungsgeschwindigkeit eines risses in einem metallsubstrat
DE102015215179A1 (de) * 2015-08-07 2017-02-09 Schwartz Gmbh Verfahren zur Wärmebehandlung und Wärmebehandlungsvorrichtung
DE102015115049B4 (de) * 2015-09-08 2018-04-26 Thyssenkrupp Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen einer mechanischen Eigenschaft eines Werkstücks aus Stahl
JP2018075612A (ja) * 2016-11-10 2018-05-17 トヨタ自動車株式会社 曲げ加工部材及びその製造方法
WO2020049344A1 (en) * 2018-09-07 2020-03-12 Arcelormittal Method for improving the formability of steel blanks
DE102018217015A1 (de) * 2018-10-04 2020-04-09 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Herstellung eines rissbeständigen Metallflachprodukts und rissbeständiges Werkstück oder Halbzeug
JP2021041440A (ja) * 2019-09-12 2021-03-18 マツダ株式会社 抵抗溶接方法及び抵抗溶接装置
CN114475796B (zh) * 2022-02-11 2023-04-25 湖州师范学院 一种提高车辆b柱抗型变强度的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD253551A3 (de) * 1983-07-14 1988-01-27 Ni Ct Tech Lazeram An Verfahren zum oertlichen gluehen von werkstuecken
US20040003874A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-08 Thk Co., Ltd. Hardening method and apparatus utilizing laser beams
EP1715066A1 (de) 2005-04-19 2006-10-25 Benteler Automobiltechnik GmbH Vorrichtung zum Umformen und Presshärten von Metallblechen, mit integrierten Heizelementen
DE102005032113B3 (de) 2005-07-07 2007-02-08 Schwartz, Eva Verfahren und Vorrichtung zum Warmumformen und partiellen Härten eines Bauteils
JP2009197253A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間プレス部材の製造方法
US20100086803A1 (en) * 2008-09-15 2010-04-08 Thyssenkrupp Steel Ag Hot-formed profile
US20110016719A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 Sungwoo Hitech Co., Ltd. Method for fabricating a member of vehicle and side member produced by the same

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0585843A3 (en) * 1992-08-28 1996-06-26 Toyota Motor Co Ltd High-formability steel plate with a great potential for strength enhancement by high-density energy treatment
DE19743802C2 (de) * 1996-10-07 2000-09-14 Benteler Werke Ag Verfahren zur Herstellung eines metallischen Formbauteils
DE20014361U1 (de) * 2000-08-19 2000-10-12 Benteler Werke Ag B-Säule für ein Kraftfahrzeug
FR2849059B1 (fr) * 2002-12-23 2005-08-19 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede et dispositif de traitement thermique local d'une piece metallique et piece metallique obtenue par un tel procede.
US6820924B2 (en) * 2003-01-13 2004-11-23 Ford Global Technologies, Llc Method of improving impact absorbing and deformation control characteristics of vehicle components
DE102004023579B4 (de) * 2004-05-13 2014-04-03 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren zur Wärmebehandlung eines Fügeteils aus hochfestem Stahl
ATE535631T1 (de) * 2007-10-02 2011-12-15 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren zum herstellen eines stahlbauteils durch warmformen und durch warmformen hergestelltes stahlbauteil
SE531499C2 (sv) 2007-11-15 2009-04-28 Gestamp Hardtech Ab B-stolpe till fordon
DE102008030279A1 (de) * 2008-06-30 2010-01-07 Benteler Automobiltechnik Gmbh Partielles Warmformen und Härten mittels Infrarotlampenerwärmung
DE102009020423A1 (de) 2009-05-08 2010-11-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Teileverbund mit einem pressgehärteten Blechbauteil
DE102010012830B4 (de) * 2010-03-25 2017-06-08 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugkomponente und Karosseriebauteil

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD253551A3 (de) * 1983-07-14 1988-01-27 Ni Ct Tech Lazeram An Verfahren zum oertlichen gluehen von werkstuecken
US20040003874A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-08 Thk Co., Ltd. Hardening method and apparatus utilizing laser beams
EP1715066A1 (de) 2005-04-19 2006-10-25 Benteler Automobiltechnik GmbH Vorrichtung zum Umformen und Presshärten von Metallblechen, mit integrierten Heizelementen
DE102005032113B3 (de) 2005-07-07 2007-02-08 Schwartz, Eva Verfahren und Vorrichtung zum Warmumformen und partiellen Härten eines Bauteils
JP2009197253A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間プレス部材の製造方法
US20100086803A1 (en) * 2008-09-15 2010-04-08 Thyssenkrupp Steel Ag Hot-formed profile
US20110016719A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 Sungwoo Hitech Co., Ltd. Method for fabricating a member of vehicle and side member produced by the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 198825, Derwent World Patents Index; AN 1988-168291, XP002643974 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012156084A1 (de) * 2011-05-19 2012-11-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Wärmebehandlung von härtbaren blechbauteilen
US10961603B2 (en) 2013-11-25 2021-03-30 Magna International Inc. Structural component including a tempered transition zone

Also Published As

Publication number Publication date
EP2561946A1 (en) 2013-02-27
HUE037431T2 (hu) 2018-08-28
EP2853609A2 (en) 2015-04-01
EP2853609A3 (en) 2015-05-20
EP2853609B1 (en) 2017-10-04
HUE035139T2 (en) 2018-05-02
ES2650745T3 (es) 2018-01-22
PL2561946T3 (pl) 2018-03-30
EP3290533A1 (en) 2018-03-07
PL2853609T3 (pl) 2018-04-30
ES2345029A1 (es) 2010-09-13
ES2345029B1 (es) 2011-07-18
ES2649893T3 (es) 2018-01-16
PT2853609T (pt) 2017-11-15
EP2561946B1 (en) 2017-09-20
EP3290533B1 (en) 2023-11-15
PT2561946T (pt) 2017-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011131809A1 (es) Componente estructural de un vehiculo y procedimiento de fabricacion
ES2456330T3 (es) Pilar B para vehículo.
CN106011418B (zh) 用于获得梯度化性能的处理工艺及其构件
ES2429021T3 (es) Procedimiento de fabricación de componentes de acero parcialmente templados
CN104507628B (zh) 重叠部的焊接方法、搭接焊构件的制造方法、搭接焊构件以及汽车用部件
ES2646314T3 (es) Procedimiento para la fabricación de un componente de metal templado en prensa
CN103003002B (zh) 由铁锰钢板制造零件的方法
EP2883646A1 (en) Methods for joining two blanks and blanks and products obtained
ES2635089T3 (es) Procedimiento y dispositivo para el endurecimiento parcial de componentes de chapa
RU2008141272A (ru) Способ изготовления сварной детали с высокими механическими свойствами из катаного листа с покрытием
CN103562416A (zh) 可硬化的板材构件的热处理
KR20110008858A (ko) 차량용 멤버 제작방법 및 이를 이용한 사이드 멤버
CN108136498A (zh) 加强结构部件
ES2815657T3 (es) Método para la conformación en caliente de un componente de acero
CN107641776A (zh) 一种激光局部热处理提高铝合金板成形性的方法
ES2731175T3 (es) Un procedimiento de conformado y endurecimiento de una pieza en bruto de chapa de acero
ES2826396T3 (es) Procedimiento para la fabricación de piezas de carrocería de vehículos
ES2930811T3 (es) Procedimiento para fabricar un componente mediante conformación ulterior de un contorno preformado
KR20110011085A (ko) 차량용 멤버 제작방법 및 이를 이용한 사이드 멤버
ES2374067T3 (es) Procedimiento para la fabricación de cuchillas de corte.
KR101116634B1 (ko) 차량용 쇽업소버 하우징 제작방법
KR20130131898A (ko) 초고강도 부품의 고주파 열처리방법
KR101118953B1 (ko) 차량용 멤버 제작방법
KR20030034548A (ko) 자동차용 강판의 강성강화 방법 및 그 성형품
CA3110429C (en) Method for improving the formability of steel blanks

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11716971

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2011716971

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011716971

Country of ref document: EP