Способ подготовки алитированных стальных листов к сварке и последующей закалке под прессом - заявка 2016146205 на патент на изобретение в РФ

1. Способ подготовки листов для изготовления сварной стальной заготовки, включающий в себя следующие последовательные этапы:
получение по меньшей мере одного первого стального листа (11) с предварительно нанесенным покрытием и одного второго стального листа (12) с предварительно нанесенным покрытием, состоящих из стальной подложки (25, 26) и покрытия (15, 16), содержащего слой интерметаллического сплава (17, 18), контактирующий со стальной подложкой, с расположенным сверху него слоем металлического алюминия, или алюминиевого сплава, или сплава на основе алюминия (19, 20), при этом первый лист (11) содержит основную поверхность (111), противоположную основную поверхность (112) и по меньшей мере одну вторичную поверхность (71), а второй лист (12) содержит основную поверхность (121), противоположную основную поверхность (122) и по меньшей мере одну вторичную поверхность (72), затем
установку первого (11) и второго (12) листов с зазором (31) величиной от 0,02 мм до 2 мм между обращенными друг к другу вторичными поверхностями (71) и (72), при этом установка первого (11) и второго (12) листов определяет центральную плоскость (51), перпендикулярную основным поверхностям первого листа (11) и второго листа (12); затем
посредством одновременной плавки и испарения на основных поверхностях (111) и (121) удаление слоя металлического сплава (19) с периферийной зоны (61) листа (11) и слоя металлического сплава (20) с периферийной зоны (62) листа (12), при этом периферийные зоны (61) и (62) являются зонами основных поверхностей (111) и (121), расположенными наиболее близко к центральной плоскости (51) с обеих сторон от данной плоскости.
2. Способ по п. 1, в котором указанное одновременное удаление слоя металлического сплава посредством плавки и испарения осуществляется с помощью лазерного луча, охватывающего центральную плоскость (51).
3. Способ по п. 1 или 2, в котором ширина периферийной зоны (61) и ширина периферийной зоны (62) составляют от 0,25 мм до 2,5 мм.
4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором ширина периферийной зоны (61) равна ширине периферийной зоны (62).
5. Способ по любому из пп. 1-3, в котором ширина периферийной зоны (61) и ширина периферийной зоны (62) являются разными.
6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором указанное удаление плавкой и испарением выполняется одновременно на основных поверхностях (111), (121) и (112), (122).
7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором соответствующие слои (19, 20) металлического сплава удаляют с периферийных зон (61, 62) каждого из по меньшей мере одного первого (11) и второго (112) стальных листов, оставляя неснятыми соответствующие слои (17, 18) интерметаллического сплава.
8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором подложки (25, 26) имеют разный химический состав стали.
9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором предварительно нанесенные покрытия (15, 16) имеют различную толщину.
10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором слой металлического сплава (19, 20) предварительно нанесенного покрытия (15, 16) содержит в % по весу от 8 до 11% кремния, от 2 до 4% железа, остальное алюминий и неизбежные примеси.
11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором зазор (31) составляет более 0,04 мм.
12. Способ по любому из пп. 1-10, в котором зазор (31) составляет более 0,06 мм.
13. Способ изготовления сварной заготовки, в котором по меньшей мере один первый лист (11) и один второй лист (12) подготовлены в соответствии со способом по любому из пп. 1-12, при этом операцию сварки по меньшей мере одного первого (11) и по меньшей мере одного второго (12) листов выполняют в зоне удаления плавкой и испарением вдоль плоскости, определяемой указанной центральной плоскостью (51), спустя менее чем одна минута после окончания операции удаления плавкой и испарением по меньшей мере на одном первом листе (11) и по меньшей мере на одном втором листе (12).
14. Способ по п. 13, в котором операция сварки осуществляется по меньшей мере одним лазерным лучом (95).
15. Способ по п. 13 или 14, в котором операция сварки выполняется одновременно двумя лазерными лучами, один из которых осуществляет сварку со стороны основных поверхностей (111) и (121), а другой осуществляет сварку со стороны противоположных основных поверхностей (112) и (122).
16. Способ по любому из пп. 13-15, в котором удаление плавкой и испарением осуществляется лазерным лучом (80), а устройства, обеспечивающие возможность проведения операций удаления и сварки, объединены в единый блок оборудования, скорости перемещения относительно которого по меньшей мере одного первого листа (11) и по меньшей мере одного второго листа (12) равны друг другу.
17. Способ по любому из пп. 14-16, в котором операция сварки выполняется посредством одновременного использования по меньшей мере одного лазерного луча (95) и одного присадочного прутка (82).
18. Способ по любому из пп. 14-17, в котором направление лазерного луча в ходе операции удаления осуществляется с помощью устройства, которое отслеживает положение центральной плоскости (51), причем координаты (х-y), определяющие положение плоскости (51) в момент времени t, регистрируются с помощью компьютерных средств и используются для направления лазерного луча во время выполняемой затем операции сварки.
19. Способ по любому из пп. 13-16, в котором направление лазерного луча в ходе операции удаления осуществляется первым устройством, отслеживающим положение центральной плоскости (51), а направление лазурного луча в ходе операции сварки осуществляется вторым устройством, отслеживающим положение центральной плоскости, представляющим собой устройство, отдельное от указанного первого устройства.
20. Способ по любому из пп. 13-19, в котором листы (11) и (12) фиксируют зажимным приспособлением (98) во время операции удаления плавкой и испарением, при этом фиксация зажимным приспособлением (98) сохраняется неизменной до проведения операции сварки и по меньшей мере во время операции сварки.
21. Способ изготовления закаленной под прессом детали из сварной заготовки, включающий в себя следующие последовательные этапы:
получение по меньшей мере одной сварной заготовки, изготовленной способом по любому из пп. 13-20, затем
нагрев по меньшей мере одной указанной сварной заготовки с целью образования интерметаллического сплава между стальной подложкой (25, 26) и предварительно нанесенным покрытием (15, 16), и образования частично или полностью аустенитной структуры подложки (25, 26), затем
горячую формовку по меньшей мере одной сварной заготовки для получения требуемой детали, затем
охлаждение полученной детали со скоростью, достаточной для образования по меньшей мере частично мартенситной или бейнитной структуры подложки (25, 26), обеспечивая, таким образом, закалку под прессом.
22. Способ по п. 21, в котором горячая формовка по меньшей мере одной сварной заготовки выполняется с помощью операции горячей штамповки.
23. Сварная заготовка, изготовленная путем соединения по меньшей мере одного первого (11) и одного второго (12) стальных листов с предварительно нанесенным покрытием, включающих в себя стальную подложку (25, 26) и предварительно нанесенное покрытие (15, 16), содержащее слой интерметаллического сплава (17, 18), контактирующий со стальной подложкой, сверху которого расположен слой металлического алюминия, алюминиевого сплава или сплава на основе алюминия (19, 20), причем первый лист (11) содержит основную поверхность (111) и противоположную основную поверхность (112), а второй лист (12) содержит основную поверхность (121) и противоположную ей основную поверхность (122), при этом слой металлического сплава (19) удален посредством плавки и испарения с периферийной зоны (61) по меньшей мере одного листа (11) и слой металлического сплава (20) с периферийной зоны (62) по меньшей мере одного листа (12); причем указанная сварная заготовка содержит по меньшей мере одно сварное соединение (52), определяющее центральную плоскость (51), перпендикулярную основным поверхностям по меньшей мере одного первого листа (11) и по меньшей мере одного второго листа (12), и поперечные сечения (52а), (52b), …, (52n), перпендикулярные центральной плоскости (51); при этом по меньшей мере один первый (11) и один второй (12) стальные листы с предварительно нанесенным покрытием подготовлены способом по любому из пп. 1-20, причем морфологические характеристики слоев (17) и (18), получаемые в процессе затвердевания после плавки и испарения предварительно нанесенного покрытия на периферийных зонах (61) и (62), идентичны в сечениях (52а), (52b), …, (52n) с обеих сторон от центральной плоскости (51).
24. Сварная заготовка по п. 23, в которой сумма величин ширин периферийных зон (61) и (62), предпочтительно, изменяется менее чем на 10% в направлении по длине сварного соединения.
25. Сварная заготовка по любому из пп. 21-23, в которой слой металлического сплава (19, 20) предварительно нанесенного покрытия (15, 16) содержит в % по весу от 8 до 11% кремния и от 2 до 4% железа, остальное алюминий и неизбежные примеси.
26. Устройство для изготовления сварных заготовок, содержащее:
устройство (91) для подачи по меньшей мере одного первого (11) и одного второго (12) стальных листов с предварительно нанесенным на них покрытием из алюминия, алюминиевого сплава или сплава на основе алюминия,
установочное приспособление (92) для установки листов с целью определения центральной плоскости (51) между листами (11) и (12),
зажимное приспособление (98) для фиксации указанных листов,
по меньшей мере один источник, обеспечивающий возможность генерирования лазерного луча (80) для удаления слоя металлического алюминия, алюминиевого сплава или сплава на основе алюминия посредством плавки и испарения одновременно с периферийных зон (61, 62) по меньшей мере одного первого (11) и одного второго (12) листов,
по меньшей мере одно направляющее устройство (94), обеспечивающее возможность позиционирования лазерного луча (80) относительно центральной плоскости (51),
по меньшей мере один источник, обеспечивающий возможность генерирования лазерного луча (95) для сварки листов (11) и (12) в зонах (61, 62), в которых был удален слой металлического алюминия, с целью получения сварного соединения,
по меньшей мере одно устройство, обеспечивающее возможность перемещения листов (11) и (12) относительно лазерных лучей (80) и (95),
лазерные лучи (80) и (95), расположенные на одной линии, совпадающей с центральной плоскостью (51), и на заданном расстоянии (64) друг от друга.
27. Устройство по п. 25, в котором расстояние (64) между лазерными лучами (80) и (95) составляет от 0,5 мм до 2 м.
28. Устройство по п. 27, в котором расстояние (64) составляет менее 600 мм.
29. Устройство по п. 27, в котором расстояние (64) составляет менее 5 мм.
30. Устройство по п. 26, в котором лазерный луч (80) испускается из абляционной головки, а лазерный луч (95) испускается из сварочной головки, при этом указанные головки образуют компактный элемент, фокусное расстояние которого является общим для обоих лазерных лучей (80) и (95).
31. Устройство по любому из пп. 26-30, в котором направляющее устройство (94) дополнительно обеспечивает возможность позиционирования лазерного луча (95) относительно центральной плоскости (51).
32. Устройство по любому из пп. 26-31, дополнительно содержащее устройство подачи присадочного прутка (82) для создания сварного соединения.
33. Устройство по любому из пп. 26-32, дополнительно содержащее лазерный луч, обеспечивающий возможность формирования сварного шва со стороны, противоположной стороне, на которой производится сварка лазерным лучом (95).
34. Применение стальной детали, полученной способом по п. 21 или 22, для изготовления несущих, антиинтрузионных или ударопоглощающих деталей для транспортных средств, в частности, автомобилей.
Наверх