ES2786781T3 - Method and device for producing hardened steel components - Google Patents

Abstract

Método para el endurecimiento por presión de componentes de chapa de acero en donde una pletina se separa de una banda de chapa de acero de una aleación de acero que se puede endurecer, y la pletina se austeniza a continuación calentándola a una temperatura mayor que Ac3 e introduciéndola a continuación en una herramienta de conformación y conformándola en la herramienta de conformación y enfriándola durante la conformación a una velocidad por encima de la velocidad de endurecimiento crítica, caracterizado por que, para evitar microgrietas de segundo orden en la pletina de chapa que conformar durante el proceso de conformación y endurecimiento, se inyecta o succiona el medio ambiente en puntos sometidos a tracción, en donde el medio ambiente es aire u oxígeno o nitrógeno, en donde se utiliza una capa anticorrosión metálica con zinc o una aleación con base de zinc.Method for pressure hardening of sheet steel components in which a flat bar is separated from a steel sheet strip of a hardenable alloy steel, and the flat bar is subsequently austenitized by heating it to a temperature greater than Ac3 e then introducing it into a forming tool and forming it in the forming tool and cooling it during forming at a rate above the critical hardening rate, characterized in that, in order to avoid second-order microcracks in the sheet metal plate to be formed during the forming and hardening process, the environment is injected or sucked into tensile points, where the environment is air or oxygen or nitrogen, where a metallic anti-corrosion layer with zinc or a zinc-based alloy is used.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Método y dispositivo para producir componentes de acero endurecidoMethod and device for producing hardened steel components

[0001] La invención se refiere a un método y a un dispositivo para producir componentes de acero endurecido.[0001] The invention relates to a method and a device for producing hardened steel components.

[0002] Los componentes de acero endurecido tienen la ventaja, en particular en la construcción de carrocería de vehículos de motor, de que, debido a sus propiedades mecánicas sobresalientes, es posible crear un compartimiento de pasajeros particularmente estable sin tener que usar componentes que, a resistencias normales, se hacen mucho más macizos y por lo tanto más pesados.[0002] Hardened steel components have the advantage, in particular in motor vehicle body construction, that, due to their outstanding mechanical properties, it is possible to create a particularly stable passenger compartment without having to use components which, at normal resistances, they become much more massive and therefore heavier.

[0003] Para producir dichos componentes de acero endurecido se utilizan tipos de acero que pueden endurecerse por temple. Dichos tipos de acero son, por ejemplo, aceros al carbono de manganeso aleado con boro, en donde el más utilizado es, en este caso, 22MnB5. Sin embargo, también se utilizan para este fin otros aceros al carbono de manganeso aleados con boro.[0003] To produce such hardened steel components, steel types that can be hardened by tempering are used. Said types of steel are, for example, manganese carbon steels alloyed with boron, where the most used is, in this case, 22MnB5. However, other boron-alloyed manganese carbon steels are also used for this purpose.

[0004] Para producir los componentes endurecidos a partir de estos tipos de acero, el material de acero debe calentarse a la temperatura de austenización (>Ac³ ) y esperar hasta que el material de acero se austenice. Dependiendo del grado deseado de dureza, aquí se pueden lograr austenizaciones parciales o completas.[0004] To produce the hardened components from these types of steel, the steel material must be heated to the austenitizing temperature (> Ac ³ ) and wait until the steel material is austenitized. Depending on the desired degree of hardness, partial or complete austenitization can be achieved here.

[0005] Si dicho material de acero se enfría después de la austenización a una velocidad por encima de la velocidad de endurecimiento crítica, la estructura austenítica se convierte en una estructura martensítica muy dura. De esta manera, se pueden alcanzar resistencias a la tracción Rm de hasta 1500 MPa.[0005] If said steel material is cooled after austenitizing at a rate above the critical hardening rate, the austenitic structure becomes a very hard martensitic structure. In this way, tensile strengths Rm of up to 1500 MPa can be achieved.

[0006] Actualmente hay dos métodos para producir los componentes de acero.[0006] There are currently two methods for producing the steel components.

[0007] En el denominado endurecimiento y conformación, una pletina de chapa de acero se separa, por ejemplo, se recorta o se troquela de una banda de acero, y a continuación se embute al componente terminado en un proceso de embutición convencional de, por ejemplo, cinco etapas. Este componente terminado se dimensiona un poco más pequeño para compensar una posterior dilatación térmica durante la austenización.[0007] In so-called hardening and shaping, a sheet steel strip is separated, for example, cut or punched from a steel strip, and then drawn into the finished component in a conventional drawing process of, for example , five stages. This finished component is sized slightly smaller to compensate for subsequent thermal expansion during austenitization.

[0008] El componente así producido se austeniza a continuación, y luego se introduce en una herramienta de endurecimiento y conformación en la que se prensa, pero no se conforma o se conforma solo muy ligeramente, y mediante el prensado el calor fluye desde el componente hacia la herramienta de prensado a una velocidad por encima de la velocidad de endurecimiento crítica.[0008] The component thus produced is then austenitized, and then introduced into a hardening and shaping tool in which it is pressed, but not shaped or only very slightly shaped, and by pressing the heat flows from the component towards the press tool at a speed above the critical hardening speed.

[0009] El otro método es el denominado endurecimiento por presión por el que una pletina se separa, por ejemplo, se recorta o se troquela de una banda de chapa de acero, a continuación la pletina se austeniza, y la pletina caliente se conforma a una temperatura por debajo de 782 °C en un paso preferiblemente de una sola etapa, y se enfría simultáneamente a una velocidad por encima de la velocidad de endurecimiento crítica.[0009] The other method is so-called pressure hardening whereby a strip is separated, eg cut or punched out of a strip of sheet steel, then the strip is austenitized, and the hot strip is shaped to a temperature below 782 ° C in a preferably single-stage step, and simultaneously cooled at a rate above the critical setting rate.

[0010] En ambos casos, se pueden utilizar pletinas provistas de capas anticorrosión metálicas, por ejemplo con zinc o una aleación a base de zinc. El endurecimiento y conformación también se denomina proceso indirecto y el endurecimiento por presión proceso directo. La ventaja del proceso indirecto es que se pueden realizar geometrías más complejas en las piezas de trabajo.In both cases, flat bars provided with metallic anti-corrosion layers, for example with zinc or a zinc-based alloy, can be used. Hardening and shaping is also called indirect process and pressure hardening direct process. The advantage of the indirect process is that more complex geometries can be made on the workpieces.

[0011] La ventaja del proceso directo es que se puede lograr un mayor aprovechamiento del material. Sin embargo, la complejidad del componente alcanzable es menor, especialmente en el caso de un proceso de conformación de una sola etapa.[0011] The advantage of the direct process is that a better use of the material can be achieved. However, the achievable component complexity is less, especially in the case of a single-stage forming process.

[0012] No obstante, el endurecimiento por presión tiene la desventaja de que se forman microgrietas en la superficie, particularmente en pletinas de chapa de acero galvanizado.[0012] However, pressure hardening has the disadvantage that microcracks are formed on the surface, particularly in galvanized sheet steel plates.

[0013] En este caso se distingue entre microgrietas de primer orden y microgrietas de segundo orden.[0013] In this case a distinction is made between first-order microcracks and second-order microcracks.

[0014] Las microgrietas de primer orden se atribuyen a la denominada fragilización por metal en estado líquido. Se supone que las fases líquidas de zinc interaccionan con las fases de austenita aún existentes durante la conformación, es decir, durante las tensiones de tracción aplicadas al material, por lo que en el material se producen microgrietas con profundidades de hasta unos pocos 100 pm.[0014] First order microcracks are attributed to so-called metal embrittlement in liquid state. It is assumed that the liquid zinc phases interact with the austenite phases still existing during shaping, that is, during the tensile stresses applied to the material, whereby microcracks with depths of up to a few 100 pm occur in the material.

[0015] La solicitante ha logrado prevenir estas microgrietas de primer orden enfriando activa o pasivamente el material entre la extracción del horno de calentamiento y antes del inicio del proceso de conformación en caliente a temperaturas a las que ya no están presentes las fases líquidas de zinc. Esto significa que la conformación en caliente tiene lugar a temperaturas inferiores a unos 750 °C.The Applicant has managed to prevent these first order microcracks by actively or passively cooling the material between the extraction of the heating furnace and before the start of the hot forming process at temperatures to which the liquid zinc phases are no longer present. This means that hot forming takes place at temperatures below about 750 ° C.

[0016] Hasta ahora, las microgrietas de segundo orden no han sido controlables durante la conformación en caliente a pesar del enfriamiento previo, y también surgen a temperaturas de conformación en caliente por debajo de 600 °C. Las profundidades de las grietas, en este caso, son de hasta unos 10 pm.[0016] Until now, second order microcracks have not been controllable during hot forming despite prior cooling, and also arise at hot forming temperatures below 600 ° C. The depths of the cracks, in this case, are up to about 10 pm.

[0017] Ni las microgrietas de primer orden ni las microgrietas de segundo orden son aceptadas por los usuarios ya que son una posible fuente de daño.[0017] Neither first order microcracks nor second order microcracks are accepted by users as they are a possible source of damage.

[0018] Con los métodos anteriores sigue sin asegurarse una producción de componentes sin microgrietas de segundo orden.[0018] With the above methods, a production of components without second order microcracks still does not ensure.

[0019] Por DE 102011 055 643 A1 se conoce un método y herramienta de conformación para el endurecimiento por presión y conformación en caliente de piezas de trabajo hechas de chapa de acero, y en particular de piezas de trabajo galvanizadas hechas de chapa de acero. En este caso, la matriz utilizada para la conformación en caliente y el endurecimiento por presión debe recubrirse en forma líquida con un material en su región del borde de estirado definida por un radio de estirado positivo, o debe estar provista de una pieza de inserción que tenga una conductividad térmica que sea inferior en al menos 10 W/(m * K) a la conductividad térmica de la sección de la matriz adyacente a la región del borde de estirado que entra en contacto con esta durante la conformación en caliente y el endurecimiento por presión de la pieza de trabajo. La superficie orientada hacia la pieza de trabajo del material aplicado en la región del borde de estirado o de la pieza de inserción colocada debe tener una dimensión transversal que se extienda sobre el borde de estirado y que esté en el intervalo de 1,6 veces a 10 veces el radio de estirado positivo de la matriz. Por ello, las propiedades de flujo de las piezas de trabajo hechas de chapa de acero deben mejorarse durante la conformación en caliente, y con ello reducirse considerablemente el riesgo de que aparezcan grietas durante la conformación en caliente de piezas de trabajo hechas de chapa de acero, preferiblemente pletinas de acero galvanizado. Sin embargo, las microgrietas del segundo orden no pueden evitarse con una herramienta de este tipo.[0019] From DE 102011 055 643 A1 a forming method and tool is known for pressure hardening and hot forming of workpieces made of sheet steel, and in particular of galvanized workpieces made of sheet steel. In this case, the die used for hot forming and pressure hardening must be coated in liquid form with a material in its region of the draw edge defined by a positive draw radius, or it must be provided with an insert that has a thermal conductivity that is at least 10 W / (m * K) less than the thermal conductivity of the section of the die adjacent to the region of the draw edge that comes into contact with it during hot forming and curing by pressure of the workpiece. The workpiece-facing surface of the applied material in the region of the drawn edge or of the inserted insert must have a transverse dimension that extends over the draw edge and is in the range of 1.6 times to 10 times the positive stretch radius of the die. For this reason, the flow properties of workpieces made of sheet steel must be improved during hot forming, and thereby the risk of cracks appearing during hot forming of workpieces made of sheet steel be considerably reduced. , preferably galvanized steel plates. However, microcracks of the second order cannot be avoided with such a tool.

[0020] Por DE 102011 052773 A1 se conoce una herramienta para una herramienta de endurecimiento por presión, en donde la superficie conformadora de la herramienta forma una microestructura, región por región, mediante dos microdepresiones introducidas en la superficie del molde. Esta medida está destinada a limitar el área de contacto efectiva para la formación de una pieza bruta entre la superficie del molde y una pieza bruta a las porciones de área ubicadas entre las depresiones. Esto hace que deba reducirse el rozamiento.[0020] From DE 102011 052773 A1 a tool for a pressure hardening tool is known, wherein the forming surface of the tool forms a microstructure, region by region, by means of two microdepressions introduced into the surface of the mold. This measure is intended to limit the effective contact area for the formation of a blank between the mold surface and a blank to the area portions located between the depressions. This means that friction must be reduced.

[0021] Por DE 102004 038626 B3 se conoce un método para la fabricación de componentes endurecidos hechos de chapas de acero, en donde antes, durante o después de la conformación de la pieza conformada se realiza un recorte final necesario de la pieza conformada y eventualmente el troquelado necesario o la generación de un patrón de agujeros, y la pieza conformada a continuación se calienta, al menos parcialmente, a una temperatura que permite una austenización del material de acero, y en donde el componente se transfiere a continuación a una herramienta de endurecimiento y conformación, y se lleva a cabo un endurecimiento y conformación en la herramienta de endurecimiento y conformación en la que el componente se enfría y, de este modo, se endurece al colocar y prensar el componente, a menos en parte, en las herramientas de endurecimiento y conformación, en donde el componente es sostenido, al menos en parte, por la herramienta de endurecimiento y conformación en la región de los radios positivos y es sujetado preferiblemente por dos pinzas en la región de los bordes de los recortes y, en regiones en las que el componente no está sujeto, el componente está separado por un espacio de al menos una mitad de la herramienta de conformación. Esta medida sirve para poder sujetar el componente sin deformarlo y establecer diferentes gradientes de dureza mediante diferentes velocidades de endurecimiento. DE 10 2011 114 691 describe un método para la conformación en caliente y el endurecimiento de una pieza de trabajo hecha de acero en una prensa para hundir matrices mediante la introducción de uno o más fluidos de enfriamiento en huecos de la matriz.[0021] From DE 102004 038626 B3 a method is known for the manufacture of hardened components made of steel sheets, wherein before, during or after the shaping of the shaped part, a necessary final trimming of the shaped part is carried out and eventually the necessary punching or the generation of a hole pattern, and the formed part is subsequently heated, at least partially, to a temperature that allows austenitization of the steel material, and where the component is then transferred to a tool of hardening and forming, and a hardening and forming is carried out in the hardening and forming tool in which the component is cooled and thereby hardened by placing and pressing the component, at least in part, in the tools hardening and forming, wherein the component is supported, at least in part, by the hardening and forming tool in the region of the radii s positive and is preferably held by two clamps in the region of the edges of the cutouts and, in regions where the component is not clamped, the component is separated by a space of at least one half of the shaping tool. This measure serves to be able to hold the component without deforming it and to establish different hardness gradients through different hardening speeds. DE 10 2011 114 691 describes a method for hot forming and hardening of a workpiece made of steel in a press for sinking dies by introducing one or more cooling fluids into gaps in the die.

[0022] La tarea de la invención es evitar microgrietas del segundo orden en componentes conformados en caliente directamente, es decir, endurecidos por presión. La tarea se resuelve con un método con las características de la reivindicación 1.[0022] The task of the invention is to avoid microcracks of the second order in directly hot-formed components, ie pressure-hardened. The task is solved with a method with the characteristics of claim 1.

[0023] Se señalan desarrollos ventajosos en las reivindicaciones dependientes.[0023] Advantageous developments are pointed out in the dependent claims.

[0024] Además, una tarea es crear un dispositivo con el que las pletinas de chapa de acero se puedan conformar en caliente y endurecer con el método de endurecimiento por presión y con el que se eviten microgrietas.[0024] Furthermore, a task is to create a device with which the steel sheet bars can be hot formed and hardened with the pressure hardening method and with which microcracks are avoided.

[0025] La tarea se resuelve con un dispositivo con las características de la reivindicación 5. Se señalan desarrollos ventajosos en reivindicaciones dependientes de esta.[0025] The task is solved with a device with the characteristics of claim 5. Advantageous developments are pointed out in claims dependent thereon.

[0026] Los inventores han reconocido que surgen microgrietas de un segundo orden si el vapor de zinc que aparece en regiones sometidas a tracción llega al acero en concentración suficiente, lo que se denomina fragilización por metal en estado gaseoso (VME, por sus siglas en inglés). El vapor de zinc surge al rasgarse la capa de zinc-hierro debido al estiramiento durante el proceso de conformación. La concentración suficiente aparece en particular en aquellas regiones en las que predomina el contacto directo de la chapa con la herramienta o hay una distancia muy pequeña de la chapa a la herramienta. Una distancia muy pequeña en el sentido de la invención es inferior a 0,5 mm. Según la invención, deben evitarse las microgrietas de segundo orden, conservando una ventana de trabajo lo más grande posible en términos de material y temperatura y con una puesta en práctica económica. Con al menos el mismo tiempo de pasada, no debe haber aumento en el tiempo de ciclo ni reducción en el rendimiento durante la fabricación de componentes.[0026] The inventors have recognized that microcracks of a second order arise if the zinc vapor that appears in regions subjected to tension reaches the steel in sufficient concentration, which is called metal embrittlement in gaseous state (VME). Zinc vapor arises by tearing the zinc-iron layer due to stretching during the shaping process. Sufficient concentration appears in particular in those regions where direct contact of the sheet with the tool predominates or where there is a very small distance from the sheet to the tool. A very small distance in the sense of the invention is less than 0.5 mm. According to the invention, second order microcracks are to be avoided, keeping a working window as large as possible in terms of material and temperature and with an economical implementation. With at least the same run time, there should be no increase in cycle time or reduction in performance during component manufacturing.

[0027] Según la invención, el vapor de zinc que aparece es evacuado o soplado por corrientes de gas (convección) o suficientemente diluido en las regiones sometidas a tracción (expansión de la fibra de los bordes). Además o como alternativa, el zinc se puede convertir rápidamente en un compuesto estable como óxido de zinc o ZnJ2 mediante la admisión de fluidos. Además, la protección del acero frente a microgrietas de segundo orden también se puede lograr mediante la producción de una capa protectora, como por ejemplo una capa de óxido, mediante el suministro de un fluido. Todas las medidas descritas han demostrado que las microgrietas se reducen notablemente.According to the invention, the zinc vapor that appears is evacuated or blown by gas currents (convection) or sufficiently diluted in the regions subjected to traction (expansion of the fiber of the edges). Additionally or alternatively, zinc can be rapidly converted to a stable compound such as zinc oxide or ZnJ2 by the admission of fluids. Furthermore, protection of steel against second order microcracks can also be achieved by producing a protective layer, such as an oxide layer, by supplying a fluid. All the measures described have shown that microcracks are remarkably reduced.

[0028] La evitación de las microgrietas de segundo orden se asegura en este caso por el hecho de que en la pletina de chapa metálica que se conforma durante el proceso de conformación y endurecimiento se intercambia medio ambiente en aquellas regiones en las que surgen expansiones de tracción en la fibra de los bordes. A través del intercambio se diluye o elimina el vapor de zinc que se produce. El intercambio del medio ambiente puede hacerse, en particular, mediante una continua introducción o evacuación, es decir, inyección o succión de un medio. El medio para este fin puede ser aire, oxígeno, nitrógeno u otros fluidos o bien gases.[0028] The avoidance of second-order microcracks is ensured in this case by the fact that in the sheet metal plate that is formed during the forming and hardening process, the environment is exchanged in those regions in which expansions of traction on the grain of the edges. Through the exchange, the zinc vapor that is produced is diluted or eliminated. The exchange of the environment can be done, in particular, by means of a continuous introduction or evacuation, that is to say, injection or suction of a medium. The medium for this can be air, oxygen, nitrogen or other fluids or gases.

[0029] Especialmente preferibles son fluidos gaseosos que contengan oxígeno como, por ejemplo aire u oxígeno, ya que estos no pueden contaminar excesivamente la herramienta y además puede regularse más fácilmente un eventual efecto de enfriamiento masivo no deseado como, por ejemplo, mediante agua, controlando la temperatura del fluido.Especially preferable are gaseous fluids containing oxygen, such as, for example, air or oxygen, since these cannot excessively contaminate the tool and, furthermore, a possible unwanted massive cooling effect, such as, for example, by water, can be more easily controlled. controlling the fluid temperature.

[0030] Estos medios se introducen a través de orificios u otros accesos como por medio de huecos en la herramienta, y se inyectan en particular preferiblemente a una sobrepresión de más de 1 bar. En el caso de succión, esta se realiza también preferiblemente a una presión superior a 1 bar. Se prefiere especialmente un intercambio continuo del medio durante la operación, ya que con ello se crean condiciones de producción lo más uniformes posible.[0030] These means are introduced through holes or other accesses such as through gaps in the tool, and are particularly preferably injected at an overpressure of more than 1 bar. In the case of suction, this is also preferably carried out at a pressure greater than 1 bar. A continuous exchange of medium during operation is particularly preferred, since this creates production conditions that are as uniform as possible.

[0031] Además, se puede proporcionar una unidad de precalentamiento para calentar el fluido antes de la introducción con el fin de lograr un cierto control de temperatura, así como de reducir el efecto de enfriamiento, ya que el endurecimiento del componente preferiblemente debe tener lugar solo al final del proceso de conformación, es decir, cuando la herramienta está completamente cerrada.Furthermore, a preheating unit can be provided to heat the fluid before introduction in order to achieve a certain temperature control, as well as to reduce the cooling effect, since the hardening of the component should preferably take place. only at the end of the forming process, that is, when the tool is completely closed.

[0032] Además, puede haber un hueco en la herramienta que esté dimensionado de tal manera que, por un lado, no se vea afectada la embutición ni se ondule la pletina o la pieza de trabajo y, por otro lado, que esté dimensionado de tal manera que la salida de calor, que es necesaria para el endurecimiento, tampoco se vea afectada significativamente. Sin embargo, los huecos se dimensionan de tal modo que forman un depósito para fluidos, en particular oxígeno, de tal manera que llegue suficiente oxígeno al material o a la pletina que se estira para suministrar fases de zinc o fases de zinc-hierro que se liberan para la oxidación con oxígeno.Furthermore, there may be a gap in the tool that is dimensioned in such a way that, on the one hand, the drawing is not affected or the plate or the workpiece is wavy and, on the other hand, that it is dimensioned accordingly. such that the heat output, which is necessary for hardening, is also not significantly affected. However, the gaps are sized in such a way that they form a reservoir for fluids, in particular oxygen, in such a way that enough oxygen reaches the material or the tape which is stretched to supply zinc phases or zinc-iron phases that are released. for oxidation with oxygen.

[0033] Ventajosamente, los huecos en el lado de la herramienta se pueden alimentar continuamente con fluidos o fluidos que contengan oxígeno durante la conformación, por ejemplo a través de aberturas de acceso adecuadas, en donde ventajosamente se puede formar un colchón de corrientes. Además, la cavidad de la herramienta se puede enjuagar con un fluido que contenga oxígeno, que luego está presente en los huecos, después de dar forma a una pieza de trabajo y antes de insertar otra pletina. Ejemplos de un fluido que contenga oxígeno es el aire que se suministra en forma gaseosa así como los fluidos ya mencionados.Advantageously, the recesses on the side of the tool can be continuously supplied with fluids or oxygen-containing fluids during shaping, for example through suitable access openings, where advantageously a stream cushion can be formed. In addition, the tool cavity can be flushed with an oxygen-containing fluid, which is then present in the gaps, after shaping a workpiece and before inserting another plate. Examples of a fluid containing oxygen is the air that is supplied in gaseous form as well as the fluids already mentioned.

[0034] Se ha demostrado que el intercambio del medio ambiente en los puntos sometidos a tracción, incluso si este medio no se introduce directamente en estos puntos sometidos a tracción, impide eficazmente la formación de microgrietas de segundo orden mediante la evacuación del vapor de zinc que se produce.[0034] It has been shown that the exchange of the environment at the points subjected to tension, even if this medium is not introduced directly into these points subject to tension, effectively prevents the formation of second-order microcracks by evacuating the zinc vapor that is produced.

[0035] La invención se explica a modo de ejemplo mediante un dibujo. En este muestran:[0035] The invention is explained by way of example by way of a drawing. In this they show:

Figura 1, la región de herramienta adyacente a un borde de estirado con un rebaje según la invención;Figure 1, the tool region adjacent to a drawing edge with a recess according to the invention;

Figura 2 la región del borde de estirado de una herramienta con otra forma de realización del rebaje según la invención; Figura 3 la región del borde de estirado de una herramienta con una disposición de ranura según la invención en una vista lateral parcialmente seccionada;FIG. 2 the region of the pulling edge of a tool with another embodiment of the recess according to the invention; Figure 3 the pull edge region of a tool with a groove arrangement according to the invention in a partially sectioned side view;

Figura 4 la disposición según la Figura 3 en una vista en planta;Figure 4 the arrangement according to Figure 3 in a plan view;

Figura 5 la región del borde de estirado de una herramienta con un pisador de chapa y boquillas de suministro de fluido. Figure 5 the pull edge region of a tool with a sheet metal plunger and fluid supply nozzles.

[0036] La región del borde de estirado 1 o región de un radio positivo 1 está dispuesta en una herramienta de conformación y tiene dos superficies del lado de la pieza de trabajo 3, 4 que se encuentran en la región de un borde de estirado o un radio positivo 2.[0036] The drawing edge region 1 or region of a positive radius 1 is arranged in a shaping tool and has two workpiece-side surfaces 3, 4 that lie in the region of a drawing edge or a positive radius 2.

[0037] Se dispone un rebaje 5 en el borde de estirado 2 en la dirección de estirado que sigue a la superficie 4. En este caso, el rebaje 5 está dimensionado de modo que el espesor restante del borde de estirado 2 entre la superficie 3 y el rebaje 5 corresponda aproximadamente a su radio con el fin de ofrecer un efecto de soporte suficiente para el material que estirar.[0037] A recess 5 is provided in the stretching edge 2 in the stretching direction following the surface 4. In this case, the recess 5 is dimensioned so that the remaining thickness of the stretching edge 2 between the surface 3 and the recess 5 corresponds approximately to its radius in order to offer a sufficient support effect for the material to be stretched.

[0038] El rebaje 5 tiene, entre el borde de estirado 2 y la superficie 4, una altura que es aproximadamente de 25 a 35 mm por una profundidad de 5 a 9 mm.[0038] The recess 5 has, between the drawing edge 2 and the surface 4, a height that is approximately 25 to 35 mm by a depth of 5 to 9 mm.

[0039] En otra forma de realización ventajosa (Figura 2), en lugar de un rebaje 5 de mayor superficie adyacente al borde de estirado 2, y dejando este último en el grosor ya descrito, se introduce una muesca 6 en la superficie 4. En este caso, la muesca 6 tiene una altura entre la superficie 4 y el borde de estirado 2, que es aproximadamente de 8 a 12 mm por una profundidad de 5 a 9 mm.[0039] In another advantageous embodiment (Figure 2), instead of a recess 5 of greater surface area adjacent to the stretching edge 2, and leaving the latter at the thickness already described, a notch 6 is inserted in the surface 4. In this case, the notch 6 has a height between the surface 4 and the drawing edge 2, which is approximately 8 to 12 mm by a depth of 5 to 9 mm.

[0040] En otra forma de realización ventajosa, en lugar de un rebaje 5 continuo en la región de la pared 4 adyacente al borde de estirado 2, hay una pluralidad de muescas 7 que se extienden en la dirección de estirado, en donde las muescas 7 o ranuras 7 tienen, por ejemplo, un ancho de ranura de 4 a 8 mm y una separación de ranura de 7 a 11 mm, de modo que las nervaduras restantes tienen un ancho de 1 a 5 mm. Las muescas 7 o ranuras 7 aquí también tienen una profundidad de 5 a 9 mm.[0040] In another advantageous embodiment, instead of a continuous recess 5 in the region of the wall 4 adjacent to the stretching edge 2, there are a plurality of notches 7 extending in the direction of stretching, wherein the notches 7 or grooves 7 have, for example, a groove width of 4 to 8 mm and a groove spacing of 7 to 11 mm, so that the remaining ribs have a width of 1 to 5 mm. The notches 7 or grooves 7 here also have a depth of 5 to 9 mm.

[0041] Ha resultado sorprendente que, en las geometrías mencionadas anteriormente, la cantidad de fluido relativamente pequeña dentro de los rebajes 5, 6, 7 también es suficiente, dado el caso, a pesar de las nervaduras 4, para impedir eficazmente la formación de microgrietas del segundo orden mediante la provisión de oxígeno.[0041] It has been surprising that, in the abovementioned geometries, the relatively small amount of fluid inside the recesses 5, 6, 7 is also sufficient, if necessary, despite the ribs 4, to effectively prevent the formation of microcracks of the second order by providing oxygen.

[0042] En una forma de realización ventajosa (que no se muestra), se puede suministrar al rebaje 5, la muesca 6, las ranuras 7 un fluido que contenga oxígeno por la parte trasera, es decir desde la herramienta, mediante alimentaciones y líneas perforadas correspondientes con el fin de aumentar aún más, dado el caso, la presión parcial de oxígeno en la región de los rebajes 5, las muescas 6 y las ranuras 7.[0042] In an advantageous embodiment (not shown), the recess 5, the notch 6, the grooves 7 can be supplied with oxygen-containing fluid from the rear, that is from the tool, via feeds and lines corresponding perforations in order to increase, if necessary, the partial pressure of oxygen in the region of the recesses 5, the notches 6 and the grooves 7.

[0043] Con el fin de mantener el contenido de oxígeno dentro de estos rebajes 5, muescas 6 y ranuras 7 a un nivel alto en procesos continuos, la cavidad de conformación también se puede enjuagar con un fluido que contenga oxígeno de tal modo que siempre haya suficiente depósito de oxígeno en los rebajes 5, muescas 6 y ranuras 7.[0043] In order to keep the oxygen content within these recesses 5, notches 6 and grooves 7 at a high level in continuous processes, the forming cavity can also be rinsed with an oxygen-containing fluid such that it always there is sufficient oxygen deposit in the recesses 5, notches 6 and grooves 7.

[0044] Según la invención, se asegura un suministro de gas que contiene oxígeno en todos los casos dado que puede suministrarse gas con presión a través de orificios de suministro 8 en la herramienta 1 o en un pisador de chapa o en un punzón 9. En este caso, este gas se puede dirigir hacia dentro de un rebaje (Figuras 1 a 4) y/o la superficie 4 (Figura 2) o hacia las superficies 4, 3. En presencia de una herramienta superior o un pisador de chapa 9, los orificios 8 correspondientes, que llegan a una superficie del pisador 10, también pueden estar presentes aquí. Esto es particularmente importante cuando también se producen dilataciones de la chapa en esta región.[0044] According to the invention, a supply of oxygen-containing gas is ensured in all cases since gas can be supplied under pressure through supply holes 8 in tool 1 or in a sheet metal plunger or in a punch 9. In this case, this gas can be directed into a recess (Figures 1 to 4) and / or surface 4 (Figure 2) or towards surfaces 4, 3. In the presence of an upper tool or a sheet metal plunger 9 Corresponding holes 8, reaching a surface of the plunger 10, may also be present here. This is particularly important when sheet expansions also occur in this region.

[0045] Cada uno de los orificios de suministro 8 tiene un diámetro preferiblemente de 3 a 8 mm. Sin embargo, también se pueden utilizar, dado el caso, diámetros más pequeños si la cantidad de fluido que fluye hacia fuera es lo suficientemente grande.[0045] Each of the supply holes 8 preferably has a diameter of 3 to 8 mm. However, if necessary, smaller diameters can also be used if the amount of fluid flowing out is large enough.

[0046] Por ejemplo, se ha demostrado que a una velocidad de punzón de 250 mm/segundo, un suministro de aire de 0,01 l/segundo por cm2 de superficie de chapa que conformar ya era suficiente para evitar eficazmente microgrietas de segundo orden a una temperatura de conformación inferior a 600 °C. A temperaturas de conformación más altas se requieren mayores cantidades de aire.[0046] For example, it has been shown that at a punch speed of 250 mm / second, an air supply of 0.01 l / second per cm2 of sheet metal surface to be formed was already sufficient to effectively avoid second order microcracks at a forming temperature of less than 600 ° C. At higher forming temperatures larger amounts of air are required.

[0047] Además del 22MnB5, también se utilizan el 20MnB8, el 22MnB8 y otros aceros al manganeso-boro, especialmente en el proceso directo de endurecimiento por presión.[0047] In addition to 22MnB5, 20MnB8, 22MnB8 and other manganese boron steels are also used, especially in the direct pressure hardening process.

[0048] Los aceros de esta composición de aleación son por lo tanto adecuados para la invención (todos los datos en % en masa):[0048] The steels of this alloy composition are therefore suitable for the invention (all data in% by mass):

C Si Mn P S Al Cr Ti B NC Si Mn P S Al Cr Ti B N

[%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%][%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%]

0,20 0,18 2,01 0,0062 0,001 0,054 0,03 0,032 0,0030 0,0041 0.20 0.18 2.01 0.0062 0.001 0.054 0.03 0.032 0.0030 0.0041

siendo el resto hierro e impurezas producidas por la fundición, en donde en particular los elementos de aleación boro, manganeso, carbono, y opcionalmente cromo y molibdeno, se utilizan como retardadores de conversión en aceros de este tipo.the remainder being iron and impurities produced by the foundry, where in particular the alloying elements boron, manganese, carbon, and optionally chromium and molybdenum, are used as conversion retarders in steels of this type.

[0049] Los aceros de esta composición de aleación generalmente son también adecuados para la invención (todos los datos en % en masa):[0049] The steels of this alloy composition are generally also suitable for the invention (all data in% by mass):

Carbono (C) 0,08-0,6Carbon (C) 0.08-0.6

Manganeso (Mn) 0,8-3,0Manganese (Mn) 0.8-3.0

Aluminio (Al) 0,01-0,07Aluminum (Al) 0.01-0.07

Silicio (Si) 0,01-0,8Silicon (Si) 0.01-0.8

Cromo (Cr) 0,02-0,6Chromium (Cr) 0.02-0.6

Titanio (Ti) 0,01-0,08Titanium (Ti) 0.01-0.08

Nitrógeno (N) < 0,02Nitrogen (N) <0.02

Boro (B) 0,002-0,02Boron (B) 0.002-0.02

Fósforo (P) < 0,01Phosphorus (P) <0.01

Azufre (S) < 0,01Sulfur (S) <0.01

Molibdeno (Mo) < 1Molybdenum (Mo) <1

siendo el resto hierro e impurezas producidas por la fundición.the rest being iron and impurities produced by the foundry.

[0050] En particular, han demostrado ser adecuadas las siguientes composiciones de acero (todos los datos en % en masa):[0050] In particular, the following steel compositions (all data in mass%) have proven to be suitable:

Carbono (C) 0,08-0,35Carbon (C) 0.08-0.35

Manganeso (Mn) 1,00-3,00Manganese (Mn) 1.00-3.00

Aluminio (Al) 0,03-0,06Aluminum (Al) 0.03-0.06

Silicio (Si) 0,01-0,20Silicon (Si) 0.01-0.20

Cromo (Cr) 0,02-0,3Chromium (Cr) 0.02-0.3

Titanio (Ti) 0,03-0,04Titanium (Ti) 0.03-0.04

Nitrógeno (N) < 0,007Nitrogen (N) <0.007

Boro (B) 0,002-0,006Boron (B) 0.002-0.006

Fósforo (P) < 0,01Phosphorus (P) <0.01

Azufre (S) < 0,01Sulfur (S) <0.01

Molibdeno (Mo) < 1Molybdenum (Mo) <1

siendo el resto hierro e impurezas producidas por la fundición.the rest being iron and impurities produced by the foundry.

[0051] El lugar de introducción óptimo del medio que contiene oxígeno depende de la geometría del componente, ya que también se deben tener en cuenta acanaladuras o contradespullas.[0051] The optimal place of introduction of the oxygen-containing medium depends on the geometry of the component, since grooves or undercuts must also be taken into account.

[0052] También puede ser ventajoso proporcionar, en lugar de unos pocos orificios más grandes, un patrón en forma de tamiz de pequeñas inserciones sobre una superficie mayor de la herramienta. [0052] It may also be advantageous to provide, instead of a few larger holes, a sieve pattern of small inserts on a larger surface of the tool.

Claims (5)

REIVINDICACIONES 1. Método para el endurecimiento por presión de componentes de chapa de acero en donde una pletina se separa de una banda de chapa de acero de una aleación de acero que se puede endurecer, y la pletina se austeniza a continuación calentándola a una temperatura mayor que Ac³ e introduciéndola a continuación en una herramienta de conformación y conformándola en la herramienta de conformación y enfriándola durante la conformación a una velocidad por encima de la velocidad de endurecimiento crítica, caracterizado por que, para evitar microgrietas de segundo orden en la pletina de chapa que conformar durante el proceso de conformación y endurecimiento, se inyecta o succiona el medio ambiente en puntos sometidos a tracción, en donde el medio ambiente es aire u oxígeno o nitrógeno, en donde se utiliza una capa anticorrosión metálica con zinc o una aleación con base de zinc.1. A method for pressure hardening of sheet steel components in which a strip is separated from a sheet steel strip of a hardenable alloy steel, and the strip is then austenitized by heating to a temperature greater than Ac ³ and then introducing it into a forming tool and forming it into the forming tool and cooling it during forming at a speed above the critical hardening speed, characterized in that, to avoid second-order microcracks in the sheet metal plate to be formed during the forming and hardening process, the environment is injected or sucked into points subjected to traction, where the environment is air or oxygen or nitrogen, where a metallic anticorrosion layer with zinc or an alloy with base is used zinc. 2. Método según la reivindicación 1 caracterizado por que el medio ambiente se inyecta a una sobrepresión de más de 1 bar.2. Method according to claim 1 characterized in that the environment is injected at an overpressure of more than 1 bar. 3. Método según la reivindicación 1 caracterizado por que el medio ambiente se inyecta o se succiona de forma continua.3. Method according to claim 1 characterized in that the environment is injected or sucked continuously. 4. Dispositivo para llevar a cabo el método según una de las reivindicaciones anteriores con dos mitades de la herramienta de conformación, donde las dos mitades de la herramienta de conformación cooperan en la embutición de una pletina y están diseñadas de manera que puedan acercarse y alejarse, en donde al menos una línea de suministro o descarga (8) para intercambiar un medio fluido está dispuesta en puntos sometidos a tracción, en donde se puede suministrar un fluido que contenga oxígeno a rebajes (5, 6, 7) y/o superficies de la herramienta (3, 4, 10) por la parte trasera, es decir desde la herramienta (1), mediante alimentaciones y líneas (8) perforadas correspondientes.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims with two halves of the shaping tool, wherein the two halves of the shaping tool cooperate in drawing a plate and are designed in such a way that they can move towards and away , wherein at least one supply or discharge line (8) for exchanging a fluid medium is arranged at points subjected to traction, where an oxygen-containing fluid can be supplied to recesses (5, 6, 7) and / or surfaces from the tool (3, 4, 10) from the rear, that is, from the tool (1), by means of feedings and corresponding perforated lines (8). 5. Dispositivo según la reivindicación 4 caracterizado por que al menos un hueco está dispuesto en regiones de la chapa sometida a tracción. Device according to claim 4 characterized in that at least one gap is arranged in regions of the sheet subjected to tension.