VILA FERRER, Elisenda (Carretera de Collblanc, 113 3r 1a Hospitalet De Llobregat, Barcelona, E-08904, ES)
PERARNAU RAMOS, Francesc (calle Garcilaso, 64 B 1º Sabadell, Barcelona, E-08201, ES)
GARCIA, Michel (Avenida Mestre Falla, 60 Valpineda, Sitges, Barcelona, E-08800, ES)
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| 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. |
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 cm 2 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 mm 2 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 cm 2 con un formato de láser en forma de puntos con una superficie de 510 mm 2 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 mm 2 y 510 mm 2 , 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 cm 2 con un formato de láser en forma de puntos con una superficie entre 800 y 1000 mm 2 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.