ES2963989T3 - Alambre de resorte, pinza de sujeción formada a partir del mismo y procedimiento para producir un alambre de resorte de este tipo - Google Patents
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Abstract
La invención proporciona un alambre para resortes que se puede conformar fácilmente en frío incluso con diámetros de al menos 9 mm, pero que tiene propiedades mecánicas mejoradas. Para ello se fabrica un alambre para resortes según la invención a partir de un acero que, en % en peso, C: 0,35 - 0,42 %, Si: 1,5 - 1,8 %, Mn: 0,5 - 0,8 %, Cr: 0,05 - 0,25 %. , Nb: 0,020 - 0,10%, V: 0,020 - 0,10%, N: 0,0040 - 0,0120%, Al: <= 0,03%, y el resto se compone de hierro e impurezas inevitables, limitándose el contenido de la suma de impurezas a un máximo de 0,2% y las impurezas incluyen hasta 0,025% de P y hasta 0,025% de S. El alambre para resortes según la invención es particularmente adecuado para producir una abrazadera de tensión con propiedades de uso optimizadas. La invención también da a conocer un método que permite la producción práctica de alambres para resortes según la invención. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Alambre de resorte, pinza de sujeción formada a partir del mismo y procedimiento para producir un alambre de resorte de este tipo
La invención se refiere a un alambre de resorte, que se ha producido a partir de un acero para resortes con un contenido en carbono del 0,35-0,42 % en peso.
Además, la invención se refiere a una pinza de sujeción para mantener bajo un carril para vehículos sobre carriles en un punto de fijación de carriles, que se ha formado a partir de un alambre de resorte de este tipo, y a un procedimiento para la producción de un alambre de resorte del tipo en cuestión en este caso.
En un "punto de fijación de carriles" está fijado el carril a fijar en cada caso al sustrato, que lleva la vía a la que pertenece el carril. El sustrato puede estar formado a este respecto por una traviesa convencional, que está constituida por madera o por traviesas o placas que se han formado de un material de hormigón o un material de plástico. El punto de fijación de carriles comprende normalmente al menos una placa guía, que está en contacto lateralmente con el carril y en el uso desvía las fuerzas transversales que actúan sobre el carril en el sustrato, y una pinza de sujeción, que está arriostrada contra el sustrato. La pinza de sujeción ejerce con el extremo al menos de un brazo de resorte sobre la base del carril una fuerza de supresión de resorte elástico, a través de la cual se mantiene presionado el carril sobre el sustrato. De manera especialmente eficaz pueden aplicarse las fuerzas de supresión mediante pinzas de sujeción conformadas en forma de W o en forma de w, que actúan con los extremos libres de sus dos brazos de resorte sobre la base del carril. Ejemplos de pinzas de sujeción conformadas de esta manera son los productos explicados en URL https://www.vossloh.com/de/produkte-undloesungen/produktfinderl (fecha de localización 12 de agosto de 2019).
Los alambres de resorte, que se requieren para la generación de pinzas de sujeción, presentan normalmente diámetros circulares de 9 -15 mm. A este respecto, en el uso práctico, las secciones individuales de una pinza de sujeción están cargadas en flexión o torsión predominantemente, en donde a la carga que domina en cada caso pueden añadirse proporciones más o menos fuertes de la otra forma de carga en cada caso.
La ruta de producción habitual para su producción comprende las etapas de trabajo "colar una masa fundida de acero para dar bloques de fundición", "calentar completamente los bloques de fundición" y "laminar en caliente los bloques de fundición para dar un alambre de resorte", "enfriar el alambre de resorte laminado en caliente" y "depositar o arrollar el alambre de resorte para dar una bobina", en donde la laminación en caliente se realiza habitualmente en varias etapas, que comprenden una laminación previa, laminación intermedia y laminación completa de los desbastes para dar el alambre de resorte. Las etapas de trabajo que han de recorrerse en este sentido y los factores de influencia que han de tenerse en cuenta los conoce el experto (véase, por ejemplo, Stahl Fibel, 20l5, Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf, ISBN 978-3-514-00815-1).
A partir de los alambres de resorte generados de ese modo se conforman en frío las pinzas de sujeción. Para ello, de los alambres de resorte se tronzan barras, que entonces se doblan por regla general en varias etapas para dar la pinza de sujeción. De esta manera, es posible generar pinzas de sujeción de conformación más compleja. Las pinzas de sujeción obtenidas se someten finalmente a un tratamiento con calor, en el que se calientan hasta una temperatura que se encuentra por encima de la Ac3 y a continuación se enfrían bruscamente, para optimizar mediante el curado sus propiedades mecánicas. A este respecto, el objetivo es el ajuste de altas resistencias a la tracción Rm y altos límites elásticos Rp0,2. A este respecto, se tiene como objetivo una relación Rm/Rp0,2 de “ 1, para poder aplicar por un lado con las pinzas de sujeción altas fuerzas de supresión elásticas y para alargar como máximo por otro lado el intervalo de conformabilidad elástica de la pinza de sujeción y acompañando a esto su límite de resistencia a la fatiga por vibraciones. Normalmente, las resistencias a la tracción Rm y los límites elásticos Rp0,2 en el caso de pinzas de sujeción del tipo en cuestión en este caso se encuentran para ello en el intervalo de 1200 - 1400 MPa.
Se han establecido límites a un aumento de la resistencia mediante, por ejemplo, la elevación del contenido en carbono, en este caso por el requerimiento de que el alambre de resorte aún deba usarse de manera conformada en frío. Un acero probado en la práctica para la producción de alambres de resorte para pinzas de sujeción, normalizado de acuerdo con la norma DIN EN 10089:2002 con la denominación "38Si7" y registrado con el número de material 1.5023 en la lista de StahlEisen está constituido por lo tanto, en % en peso, por del 0,35 - 0,42 % de C, del 1,50 -1,80 % de Si, del 0,50 - 0,80 % de Mn y como resto por hierro e impurezas inevitables, en donde a las impurezas inevitables pertenecen hasta el 0,025 % de P y hasta el 0,025 % de S.
Además de las medidas técnicas de aleación pueden mejorarse las propiedades mecánicas de un alambre de resorte previsto para la producción de elementos de resorte también mediante una denominada "laminación termomecánica". En el caso de una variante de una laminación termomecánica de este tipo que se refiere en particular a alambre de resorte, que está previsto para la producción de resortes cargados por flexión, se lamina en caliente el alambre de resorte en un intervalo de temperatura en el que aún no se ha recristalizado completamente su estructura, que sin embargo se encuentra por encima de la temperatura Ar3 del acero. De esta manera pueden generarse alambres de resorte con estructura especialmente fina, que contribuye a una alta resistencia y un comportamiento elástico optimizado de la pinza de sujeción (documento DE 19546204 C1). En el caso de otra variante de una conformación termomecánica que se refiere en particular al tratamiento de alambre de resorte, que está previsto para la producción de resortes cargados por torsión, se calienta el material de partida en forma de barra con una velocidad de calentamiento de al menos 50 K/s hasta una temperatura por encima de la temperatura de recristalización y a continuación se conforma a una temperatura a la que resulta una recristalización dinámica y/o estática de la austenita. La austenita recristalizada de esta manera del producto de conformación se enfría bruscamente y se somete a recocido (documento DE 19839383 A1).
De manera complementaria al estado de la técnica explicado anteriormente puede mencionarse aún el acero para resortes descrito en el documento CN 105 112774 A, que puede endurecerse mediante enfriamiento con aire y con un contenido en carbono comparativamente bajo y elementos de microaleación debe tener una alta conformabilidad. Para ello, este acero para resortes conocido está constituido, en % en peso, por del 0,15 - 0,50 % de C, del 0,30 -2,00 % de Si, del 0,60 - 2,50 % de Mn, hasta el 0,020 % de S, hasta el 0,025 % de P, del 0,0005 - 0,0035 % de B y como resto por Fe. Después de que se haya calentado el acero así compuesto hasta 900 - 1050 °C y se haya mantenido a esta temperatura, se obtiene mediante enfriamiento controlado una estructura, cuyas partes constituyentes principales son bainita y martensita y que puede presentar adicionalmente proporciones más pequeñas de austenita residual. Mediante recocido a baja temperatura pueden mejorarse adicionalmente las propiedades del acero. El acero así tratado debe presentar una resistencia a la tracción Rm de al menos 1350 MPa, un límite elástico Rp0,2 de al menos 1050 MPa y un alargamiento A de al menos el 10 %.
Partiendo del estado de la técnica explicado anteriormente se ha planteado el objetivo de crear un alambre de resorte que pueda conformarse en frío bien también con diámetros de al menos 9 mm, sin embargo que tenga a este respecto propiedades mecánicas mejoradas.
Un alambre de resorte que soluciona este objetivo tiene de acuerdo con la invención al menos las características indicadas en la reivindicación 1.
Además debía indicarse una pinza de sujeción con propiedades optimizadas y un procedimiento que permitiera la generación práctica de alambres de resorte de acuerdo con la invención.
Una pinza de sujeción para mantener bajo carriles para vehículos sobre carriles en un punto de fijación de carriles, que resuelve este objetivo, se ha formado a partir de un alambre de resorte proporcionado de acuerdo con la invención.
Un procedimiento, que resuelve el objetivo mencionado anteriormente, comprende de acuerdo con la invención al menos las etapas de trabajo y características indicadas en la reivindicación 14. A este respecto se entiende de por sí que en la realización del procedimiento de acuerdo con la invención, el experto absuelve no sólo las etapas de procedimiento mencionadas en las reivindicaciones y explicadas en este caso en detalle, sino que también realiza todas las otras etapas y actividades que se realizan regularmente en la realización práctica de procedimientos de este tipo en el estado de la técnica, cuando resulta le necesidad de ello.
Configuraciones ventajosas de la invención están indicadas en las reivindicaciones dependientes y se explican en detalle a continuación como la idea general de la invención.
En el presente texto, a menos que se indique expresamente lo contrario, se han realizado indicaciones con respecto a los contenidos de partes constituyentes de aleación siempre en % en peso.
Un alambre de resorte de acuerdo con la invención se ha producido
constituido, en % en peso, por
C: 0,35 - 0,42 %,
Si: 1,5 - 1,8 %,
Mn: 0,5 - 0,8 %,
Cr: 0,05 - 0,25 %,
Nb: 0,020 - 0,10 %,
V: 0,020 - 0,10 %,
N: 0,0040 -0,0120% ,
Al: < 0,03%,
y como resto por hierro e impurezas inevitables, en donde el contenido de la suma de las impurezas está limitado a como máximo el 0,2 % y a las impurezas pertenecen hasta el 0,025 % de P y hasta el 0,025 % de S.
El concepto de aleación previsto de acuerdo con la invención para el alambre de resorte se basa en que la resistencia a la tracción Rm y el límite elástico Rp0,2 se elevan mediante adición de elementos de aleación adicionales. Esto permite mantener el contenido en carbono y acompañando a esto la conformabilidad en frío del alambre de resorte a un nivel óptimamente bajo para el procesamiento práctico, sin embargo al mismo tiempo elevar la resistencia Rm y el límite elástico Rp0,2 claramente en comparación con el estado de la técnica. En particular se han determinado las partes constituyentes de aleación individuales y sus contenidos en la aleación de un alambre de resorte de acuerdo con la invención tal como sigue:
El carbono ("C") está presente en el acero para resortes de un alambre de resorte de acuerdo con la invención en contenidos del 0,35 - 0,42 % en peso, para garantizar una buena conformabilidad, una alta tenacidad, una buena estabilidad frente a la corrosión y una baja sensibilidad frente a la formación de grietas inducida por hidrógeno o por esfuerzo. A este respecto han dado buen resultado especialmente contenidos en C de como máximo el 0,40 % en peso, en particular menos del 0,40 % en peso, en cuanto a una ductilidad optimizada y acompañando a esto conformabilidad optimizada a temperatura ambiente.
El silicio ("Si") está presente en el acero de un alambre de resorte de acuerdo con la invención en contenidos del 1,5 - 1,8 % en peso, en particular del 1,50 - 1,80 % en peso, para garantizar una alta resistencia mediante solidificación de cristal mixto. Además, el alto contenido en Si asegura una buena estabilidad ("estabilidad frente a la relajación") frente a una disminución de los valores de resistencia del alambre de resorte en el transcurso del tratamiento con calor que recorren regularmente las pinzas de sujeción formadas a partir del alambre de resorte de acuerdo con la invención tras su conformación en frío. Para ello son necesarios contenidos en Si de al menos el 1,5 % en peso. Contenidos en Si demasiado altos reducirían sin embargo la tenacidad, elevarían el riesgo de descarburación en el transcurso del tratamiento con calor y contribuirían además a la formación de grano grueso. Por lo tanto permanece limitado el contenido en Si de acuerdo con la invención al 1,8 % en peso.
El manganeso ("Mn") está presente en el acero de un alambre de resorte de acuerdo con la invención en contenidos del 0,5 - 0,8 % en peso, para garantizar una templabilidad suficiente del acero para resortes. Además se une el Mn al azufre por regla general inevitable de manera condicionada por la producción para dar MnS e impide así su acción perjudicial. Para ello se requiere al menos el 0,5 % en peso, en particular al menos el 0,50 % en peso, de Mn en el acero, en donde se ajusta una acción optimizada con contenidos de al menos el 0,6 % en peso, en particular al menos el 0,60 % en peso o al menos el 0,7 % en peso. Contenidos en Mn demasiado altos empeorarían sin embargo la temperatura de transición de frágil a dúctil (Ductile-Brittle-Temperature "DBTT"), por lo tanto está limitado el contenido en Mn a como máximo el 0,8 % en peso, en particular el 0,80 % en peso.
El cromo ("Cr") está presente en el acero para resortes de un alambre de resorte de acuerdo con la invención en contenidos del 0,05 - 0,25 %, para mejorar adicionalmente la templabilidad del acero. A este respecto, la presencia de Cr en el acero de acuerdo con la invención garantiza que la estructura de una pinza de sujeción formada a partir de un alambre de resorte de acuerdo con la invención esté constituida tras el endurecimiento en más del 95 % en superficie por martensita. Mediante un contenido en C de al menos el 0,05 % en peso puede reducirse además la actividad del carbono y el riesgo de una descarburación de capa marginal durante el tratamiento con calor. Los efectos positivos del Cr en el acero para resortes de un alambre de resorte de acuerdo con la invención pueden aprovecharse a este respecto especialmente debido a que se prevé un contenido en Cr de al menos el 0,1 % en peso, en particular al menos el 0,10 % en peso o en particular al menos el 0,18 % en peso. En el caso de contenidos en Cr que se encuentran por encima del 0,25 % en peso existe por el contrario el riesgo de que se vieran afectados la tenacidad y la estabilidad frente a la relajación del acero para resortes.
El aluminio ("Al") no se requiere en el acero de acuerdo con la invención para la desoxidación durante la generación del acero, sin embargo puede añadirse al acero para resortes opcionalmente en contenidos de hasta el 0,03 % en peso para fomentar la manifestación de una estructura de grano fino. Contenidos en Al más altos perjudicarían, sin embargo, mediante una formación excesiva de óxidos o nitruros de Al, la pureza del acero de un acero de acuerdo con la invención y acompañando a esto su tenacidad.
El niobio ("Nb") es especialmente importante para la invención y está presente en el acero para resortes de un alambre de resorte de acuerdo con la invención en contenidos del 0,02 - 0,1 % en peso. El Nb refuerza la recristalización durante una laminación termomecánica realizada en el intervalo de temperatura de temperatura de detención de la recristalización - temperatura Ar3 del acero para resortes, mediante la cual se obtiene una estructura especialmente de grano fino del alambre de resorte de acuerdo con la invención. Al mismo tiempo, mediante la presencia de Nb se limita el crecimiento de grano, cuando el alambre de resorte de acuerdo con la invención se calienta durante el tratamiento con calor de la pinza de sujeción formada a partir del mismo hasta la temperatura de austenización y allí se mantiene. Como resultado se consigue una clara mejora de la resistencia mediante la adición de acuerdo con la invención de Nb y la manifestación provocada debido a ello de una estructura especialmente de grano fino, que se conserva también a través del tratamiento con calor que finalmente recorre una pinza de sujeción. Para poder usar especialmente de manera segura la acción positiva de Nb, puede ascender el contenido en Nb del acero para resortes de un alambre de resorte de acuerdo con la invención a al menos el 0,0250 % en peso, a al menos el 0,0280 % en peso o a al menos el 0,030 % en peso. De manera especialmente eficaz puede usarse Nb a este respecto con contenidos de hasta el 0,070 % en peso, en particular hasta el 0,050 % en peso.
El vanadio ("V") está presente en el acero para resortes de un alambre de resorte de acuerdo con la invención en contenidos del 0,020 - 0,10 % en peso. El V forma con carbono y nitrógeno carburos y nitruros, que normalmente se encuentran como precipitados de carbonitruros de gran tamaño finos, por ejemplo 8 - 12 nm, en particular aproximadamente 10 nm, y mediante el endurecimiento por precipitación contribuyen esencialmente al aumento de la resistencia de un alambre de resorte de acuerdo con la invención. Al mismo tiempo, el V contribuye de esta manera a la estabilidad frente a la relajación del acero para resortes, por el que está constituido un alambre de resorte de acuerdo con la invención. Para poder usar especialmente de manera segura la acción positiva del V, puede ascender el contenido en V del acero para resortes de un alambre de resorte de acuerdo con la invención a al menos el 0,0250 % en peso, a al menos el 0,0280 % en peso o a al menos el 0,030 % en peso. De manera especialmente eficaz puede usarse V a este respecto con contenidos de hasta el 0,070 % en peso, en particular hasta el 0,060 % en peso.
La presencia combinada de acuerdo con la invención de Nb y V conduce como resultado a altas resistencias a la tracción Rm y regularmente límites elásticos Rp0,2 aproximadamente igual de altos, de modo que en caso de una pinza de sujeción producida a partir del alambre de resorte de acuerdo con la invención se encuentra la relación Rm/Rp0,2 regularmente en el intervalo óptimo para su vida útil y comportamiento elástico de 1 -1,2.
El nitrógeno ("N") está previsto en el acero para resortes de un alambre de resorte de acuerdo con la invención en contenidos del 0,0040 - 0,0120 % en peso (40 - 120 ppm), para permitir la formación de nitruros de vanadio o carbonitruros de vanadio. Contenidos en N demasiado altos favorecerían sin embargo el envejecimiento por deformación del alambre de resorte de acuerdo con la invención, lo que se opondría diametralmente a la tenacidad del alambre de resorte de acuerdo con la invención y al límite de resistencia a la fatiga por vibraciones requerido por una pinza de sujeción. Repercusiones negativas de la presencia de N en el acero para resortes de un alambre de resorte de acuerdo con la invención pueden excluirse a este respecto de manera especialmente segura debido a que el contenido en N se limita a como máximo el 0,0100 % en peso (100 ppm).
Un alambre de resorte que está constituido por un acero para resortes compuesto de manera de acuerdo con la invención consigue en el estado laminado en caliente una estricción de rotura Z determinada en el ensayo de tracción de acuerdo con la norma DIN EN ISO 6892-1 de al menos el 55 % y se encuentra con ello regularmente más alta que la estricción de rotura que puede determinarse con alambres de resorte que están constituidos por acero 38Si7 aleado de manera convencional.
Al mismo tiempo presenta éste en el estado laminado en caliente granulación fina de su estructura, determinada de acuerdo con ASTM E112, de al menos ASTM 10. Esta finura de la estructura permanece en gran parte a través de la conformación en frío del alambre de resorte para dar una pinza de sujeción y el posterior tratamiento con calor de la pinza de sujeción. Así, las pinzas de sujeción de acuerdo con la invención, fabricadas para el montaje en un punto de fijación de carriles, presentan regularmente una finura de su estructura, que, según determina la norma ASTM E112, corresponde al menos a ASTM 8. Esto corresponde a una mejora de la granulación fina en al menos una de las clases de granulación indicadas en la norma ASTM E112 con respecto a una pinza de sujeción, que se ha arqueado a partir de un alambre de resorte, que está constituido por el acero 38Si7 convencional.
El procedimiento de acuerdo con la invención para la producción de un alambre de resorte proporcionado de acuerdo con la invención comprende las siguientes etapas de trabajo:
a) fundir un acero, que está constituido, en % en peso, por C: 0,35 - 0,42 %, Si: 1,5 -1,8 %, Mn: 0,50 - 0,80 %, Cr: 0,05 - 0,25 %, Nb: 0,020 - 0,10 %, V: 0,020 - 0,10 %, N: 0,0040 - 0,0120 %, AI: < 0,03 % y como resto por hierro e impurezas inevitables, en donde el contenido de la suma de las impurezas está limitado a como máximo el 0,2 % y a las impurezas pertenecen hasta el 0,025 % de P y hasta el 0,025 % de S;
b) colar el acero para dar un producto previo;
c) laminar en caliente el producto previo para dar un alambre de resorte laminado en caliente con un diámetro final de 9 -15 mm, en donde la laminación en caliente se realiza en al menos dos etapas parciales, en donde el alambre de resorte se lamina en caliente completamente en la última etapa parcial de la laminación en caliente de manera termomecánica a una temperatura que se encuentra por debajo de la temperatura de detención de recristalización del acero del alambre de resorte y por encima de la temperatura Ar3 del acero del alambre de resorte;
d) enfriar el alambre de resorte laminado en caliente completamente de manera termomecánica con una velocidad de enfriamiento de 1 - 5 °C/s hasta una temperatura de arrollamiento de 550 - 650 °C;
e) depositar o arrollar el alambre de resorte enfriado hasta la temperatura de arrollamiento para dar una bobina;
f) enfriar el alambre de resorte en la bobina hasta temperatura ambiente.
De acuerdo con la invención se somete por consiguiente el alambre de resorte en el transcurso de la laminación en caliente a una etapa de laminación termomecánica, en la que se lamina éste a temperaturas que se encuentran por debajo de la temperatura de detención de recristalización y por encima de la temperatura Ar3 del acero. Como "temperatura de detención de recristalización" se designa a este respecto la temperatura a la que se ha enfriado el alambre de resorte en tanto que ya no tenga lugar ninguna recristalización de su estructura hasta entonces austenítica. Mediante la laminación termomecánica realizada en el intervalo de temperatura predeterminado de acuerdo con la invención en combinación con la aleación seleccionada de acuerdo con la invención, en particular como consecuencia de la presencia simultánea de Nb y V, se obtiene la estructura de granulación fina, que caracteriza un alambre de resorte de acuerdo con la invención en el estado laminado en caliente.
Al mismo tiempo, mediante el enfriamiento del alambre de resorte laminado en caliente con las velocidades de enfriamiento predeterminadas de acuerdo con la invención y mediante el mantenimiento de las temperaturas de arrollamiento prescritas de acuerdo con la invención de 550 - 650 °C se garantiza que como consecuencia del endurecimiento por precipitación un máximo de dureza del alambre de resorte de acuerdo con la invención.
Básicamente sería concebible realizar la etapa parcial de laminación en caliente "laminación termomecánica" en un ciclo de trabajo separado, que se realiza tras la verdadera laminación en caliente del alambre de resorte. Para ello se calienta el alambre de resorte facilitado, laminado en caliente en primer lugar hasta la temperatura de austenización, a continuación se enfría hasta una temperatura que se encuentra por debajo de la temperatura de detención de la recristalización, sin embargo por encima de la temperatura Ar3 del acero para resortes y a esta temperatura se lamina en caliente con suficiente grado de deformación. A continuación de esto se realiza el enfriamiento y la deposición o arrollamiento del alambre de resorte tal como se indica en las etapas de trabajo d) y e) del procedimiento de acuerdo con la invención.
Una variante del procedimiento de acuerdo con la invención, optimizada desde el punto de vista tecnológico y económico, prevé sin embargo que se absuelvan todas las etapas parciales de la laminación en caliente (etapa de trabajo c)) en el ciclo continuo, que se encuentra por tanto un alambre de resorte laminado en caliente completamente también de manera termomecánica, cuando el alambre de resorte abandona los segmentos de laminación en caliente usados en cada caso.
A continuación se explica con mayor detalle la invención mediante ejemplos de realización.
Se fundieron masas fundidas E1-E5 aleadas de acuerdo con la invención, cuyas composiciones se indican en la Tabla 1.
Para la comparación se fundió una masa fundida de comparación V1, cuyos contenidos en C, Si, Mn, P, S y N correspondían a las condiciones que se aplican al acero conocido 38Si7, que sin embargo presentaba adicionalmente también aún Cr en un contenido eficaz. También la composición de la masa fundida de comparación V1 está indicada en la Tabla 1.
De las masas fundidas E1 - E5, V1 se han colado bloques de fundición, que se han laminado previamente y de manera intermedia igualmente de manera convencional para dar alambres de resorte en varias etapas, antes de que se hayan laminado en caliente completamente en una última etapa de la laminación en caliente. Esta última etapa de la laminación en caliente se realizó como laminación termomecánica. Para ello se ha enfriado el alambre de resorte antes de la entrada en la última etapa de laminación en caliente hasta una temperatura que se encontraba por debajo de la temperatura de detención de la recristalización de los aceros E1 - E5 y V1, que se encuentra en este caso en el intervalo de 850 - 950 °C y por encima de la temperatura Ar3 de los aceros E1 - E5 y V1, que asciende en este caso a aproximadamente 750 - 800 °C.
La temperatura de detención de recristalización del respectivo acero para resortes, a partir del que se ha generado el respectivo alambre de resorte E1 - E5, V1, puede determinarse experimentalmente de manera en sí conocida o puede estimarse con ayuda de fórmulas determinadas empíricamente.
Del mismo modo pueden determinarse las temperaturas Ar3 y Ar1 del respectivo acero para resortes, a partir del que se ha generado el respectivo alambre de resorte E1 - E5, V1, experimentalmente de manera en sí conocida, por ejemplo por medio de dilatometría en un simulador termomecánico.
Tras el final de la laminación en caliente se han enfriado los alambres de resorte laminados en caliente obtenidos con una velocidad de enfriamiento de 1 - 5 °C/s hasta una temperatura de arrollamiento de 550 - 650 °C, a la que se han arrollado éstos para dar una bobina. A continuación se han enfriado los alambres de resorte en la bobina hasta temperatura ambiente.
En los alambres de resorte laminados en caliente obtenidos se ha determinado de acuerdo con la norma ASTM E112 la granulación fina "ASTM_<f>" de la estructura y de acuerdo con la norma DIN EN ISO 6892-1 la estricción de rotura "Z_<f>". Los valores obtenidos "ASTM_<f>" y "Z_<f>" están indicados en la Tabla 2 para los alambres de resorte que están constituidos por los aceros E1 - E5 y V1.
De los alambres de resorte laminados en caliente, que están constituidos por los aceros para resortes E1 - E5, V1 se han tronzado barras, que tras un decapado y enderezado realizados de manera convencional en varias etapas se han doblado en frío, es decir a temperatura ambiente, para dar una pinza de sujeción conformada de manera convencional, en forma de u>.
Tras esta conformación en frío se han sometido las pinzas de sujeción obtenidas a un tratamiento con calor, en el que se han calentado completamente hasta una temperatura austenítica de 850 - 950 °C, de modo que su estructura era completamente austenítica. A continuación, las pinzas de sujeción austenizadas de este modo se han enfriado bruscamente en agua, de modo que su estructura era martensítica en más del 95 % en superficie.
Tras el enfriamiento brusco, las pinzas de sujeción han recorrido un recocido, en el que se han calentado durante una duración de 60 - 120 min hasta una temperatura de recocido que asciende a 400 - 450 °C y se han mantenido allí. A continuación, las pinzas de sujeción recocidas de ese modo se han enfriado al aire hasta temperatura ambiente.
En las pinzas de sujeción así obtenidas se han determinado de acuerdo con la norma DIN EN ISO 6892-1 la resistencia a la tracción Rm y el límite elástico Rp0,2. Además se ha determinado de acuerdo con la norma DIN EN ISO 148-1 como valor característico de la tenacidad la energía absorbida durante el choque KV-20. Los valores de medición obtenidos están expuestos en la Tabla 2. Se mostró que no solo la resistencia a la tracción Rm y el límite elástico Rp0,2 de las pinzas de sujeción generadas de la manera de acuerdo con la invención a partir del acero para resortes E1 compuesto de acuerdo con la invención pudieron aumentarse claramente con energía absorbida durante el choque KV-20 invariable en comparación con las pinzas de sujeción fabricadas a partir del acero de comparación V1, sino que a este respecto se ha conservado prácticamente igual la relación Rm/Rp0,2.
Al mismo tiempo, las pinzas de sujeción generadas a partir de los aceros para resortes E1 - E5 de acuerdo con la invención presentaban una granulación fina "ASTM" de la estructura, determinada de acuerdo con la norma ASTM E112, claramente mejor que las pinzas de sujeción que están constituidas por el acero de comparación V1.
A continuación se han empleado en la construcción las pinzas de sujeción que están constituidas por los aceros E1 -E5 de acuerdo con la invención y el acero de comparación V1 en idénticas condiciones en un punto de fijación y se han determinado las fuerzas de supresión ejercidas por éstas en el nuevo estado "TLn" y tras 3 millones de cambios de carga "TL3m". También los resultados de esta medición están indicados en la tabla 2. Se muestra que las pinzas de sujeción que están constituidas por los aceros para resortes E1 - E5 de acuerdo con la invención proporcionan no solo en el nuevo estado una fuerza de supresión TLn más alta, sino que esta fuerza de supresión se reduce solo de manera insignificante también tras 3 millones de cambios de carga, mientras que ésta disminuye en una magnitud claramente mayor en el caso de las pinzas de sujeción que están constituidas por el acero de comparación V1.
Tabla 1
Tabla 2
Claims (15)
1. Alambre de resorte producido a partir de un acero que está constituido, en%en peso, por
C: 0,35 - 0,42 %,
Si: 1,5 - 1,8 %,
Mn: 0,5 - 0,8 %,
Cr: 0,05 - 0,25 %,
Nb: 0,020 - 0,10 %,
V: 0,020 - 0,10 %,
N: 0,0040 -0,0120%
Al: < 0,03%,
y como resto hierro e impurezas inevitables, en donde el contenido de la suma de las impurezas está limitado a como máximo el 0,2 % y a las impurezas pertenecen hasta el 0,025 % de P y hasta el 0,025 % de S.
2. Alambre de resorte según la reivindicación 1,caracterizado por quesu contenido en C asciende a como máximo el 0,40 % en peso.
3. Alambre de resorte según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quesu contenido en Cr asciende a al menos el 0,1 % en peso.
4. Alambre de resorte según la reivindicación 2,caracterizado por quesu contenido en Cr asciende a al menos el 0,18 % en peso.
5. Alambre de resorte según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quesu contenido en Mn asciende a al menos el 0,6 % en peso.
6. Alambre de resorte según la reivindicación 5,caracterizado por quesu contenido en Mn asciende a al menos el 0,7 % en peso.
7. Alambre de resorte según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quesu contenido en Nb asciende a al menos el 0,030 % en peso.
8. Alambre de resorte según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quesu contenido en Nb asciende a como máximo el 0,070 % en peso.
9. Alambre de resorte según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quesu contenido en V asciende a como máximo el 0,060 % en peso.
10. Alambre de resorte según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quesu contenido en N asciende a al menos el 0,0060 % en peso.
11. Alambre de resorte según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queéste consigue una estricción de rotura Z, determinada en el ensayo de tracción de acuerdo con la norma DIN EN<i>S<o>6892-1, de al menos el 55 %.
12. Alambre de resorte según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela granulación fina de su estructura, determinada de acuerdo con la norma ASTM E112, corresponde a al menos ASTM 10.
13. Pinza de sujeción para mantener bajo un carril para vehículos sobre carriles en un punto de fijación de carriles producida a partir de un alambre de resorte proporcionado de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.
14. Procedimiento para producir un alambre de resorte proporcionado de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 o 12 que comprende las siguientes etapas de trabajo
a) fundir un acero, que está constituido, en % en peso, por C: 0,35 - 0,42 %, Si: 1,5 -1,8 %, Mn: 0,50 - 0,80 %, Cr: 0,05 - 0,25 %, Nb: 0,020 - 0,10 %, V: 0,020 - 0,10 %, N: 0,0040 - 0,0120 %, Al: < 0,03 % y como resto por hierro e impurezas inevitables, en donde el contenido de la suma de las impurezas está limitado a como máximo el 0,2 % y a las impurezas pertenecen hasta el 0,025 % de P y hasta el 0,025 % de S;
b) colar el acero para dar un producto previo;
c) laminar en caliente el producto previo para dar un alambre de resorte laminado en caliente con un diámetro final de 9 -15 mm, en donde la laminación en caliente se realiza en al menos dos etapas parciales, en donde el alambre de resorte se lamina en caliente completamente en la última etapa parcial de la laminación en caliente de manera termomecánica a una temperatura que se encuentra por debajo de la temperatura de detención de recristalización del acero del alambre de resorte y por encima de la temperatura Ar3 del acero del alambre de resorte; d) enfriar el alambre de resorte laminado en caliente completamente de manera termomecánica con una velocidad de enfriamiento de 1 - 5 °C/s hasta una temperatura de arrollamiento de 550 - 650 °C;
e) depositar o arrollar el alambre de resorte enfriado hasta la temperatura de arrollamiento para dar una bobina; f) enfriar el alambre de resorte en la bobina hasta temperatura ambiente.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,caracterizado por quelas etapas parciales de la laminación en caliente (etapa de trabajo c)) se absuelven en el ciclo continuo.
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