UA127021C2 - Спосіб виробництва листової сталі з попередньо нанесеним покриттям і відповідний лист - Google Patents

Abstract

Спосіб виробництва листової сталі (1) з попередньо нанесеним покриттям, який включає стадії: - одержання сталевої штаби з попередньо нанесеним покриттям, яка включає сталеву підкладку, яка має щонайменше на одній із своїх основних лицьових поверхонь попередньо нанесене покриття, при цьому попередньо нанесене покриття містить шар інтерметалічного сплаву і шар металічного сплаву, який простирається поверх шару інтерметалічного сплаву, при цьому шар металічного сплаву є шаром алюмінію, шаром алюмінієвого сплаву або шаром сплаву на алюмінієвій основі; - лазерне різання сталевої штаби з попередньо нанесеним покриттям для одержання щонайменше однієї листової сталі з попередньо нанесеним покриттям, при цьому зазначена листова сталь (1) з попередньо нанесеним покриттям включає щонайменше одну поверхню різаної крайки (13), причому поверхня різаної крайки (13) містить ділянку підкладки (14) і ділянку попередньо нанесеного покриття (15), і при цьому товщина листової сталі (1) з попередньо нанесеним покриттям знаходиться в межах діапазону 1-5 мм. Лазерне різання проводять так, щоб воно в результаті безпосередньо призводило б до одержання зони (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, і простирається по всій висоті (h) поверхні різаної крайки (13) і по довжині, яка є меншою або рівною у зіставленні з її довжиною, при цьому поверхнева часткова концентрація алюмінію в ділянці підкладки (14) зони (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію і являє собою безпосередній результат проведення операції лазерного різання, знаходиться в межах діапазону 0,3-6%. 38

Description

- одержання сталевої штаби з попередньо нанесеним покриттям, яка включає сталеву підкладку, яка має щонайменше на одній із своїх основних лицьових поверхонь попередньо нанесене покриття, при цьому попередньо нанесене покриття містить шар інтерметалічного сплаву і шар металічного сплаву, який простирається поверх шару інтерметалічного сплаву, при цьому шар металічного сплаву є шаром алюмінію, шаром алюмінієвого сплаву або шаром сплаву на алюмінієвій основі; - лазерне різання сталевої штаби з попередньо нанесеним покриттям для одержання щонайменше однієї листової сталі з попередньо нанесеним покриттям, при цьому зазначена листова сталь (1) з попередньо нанесеним покриттям включає щонайменше одну поверхню різаної крайки (13), причому поверхня різаної крайки (13) містить ділянку підкладки (14) і ділянку попередньо нанесеного покриття (15), і при цьому товщина листової сталі (1) з попередньо нанесеним покриттям знаходиться в межах діапазону 1-5 мм.

Лазерне різання проводять так, щоб воно в результаті безпосередньо призводило б до одержання зони (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, і простирається по всій висоті (й) поверхні різаної крайки (13) і по довжині, яка є меншою або рівною у зіставленні з її довжиною, при цьому поверхнева часткова концентрація алюмінію в ділянці підкладки (14) зони (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію і являє собою безпосередній результат проведення операції лазерного різання, знаходиться в межах діапазону 0,3-695.

ОЇ:

І 7 шт я

Кз й х ей . Ж ; х Ша ий пса: ей Де у - ж Я У

НК г

Б й їх ! с ду і х Я ; ря і В

А о М

Фіг. 2

Винахід стосується способу виробництва листової сталі з попередньо нанесеним покриттям із сталевої штаби з попередньо нанесеним покриттям, яка включає сталеву підкладку, яка має щонайменше на одній зі своїх лицьових поверхонь попередньо нанесене покриття, при цьому попередньо нанесене покриття включає шар інтерметалічного сплаву і шар металічного сплаву, який простирається поверх шару інтерметалічного сплаву, причому шар металічного сплаву є шаром алюмінію, шаром алюмінієвого сплаву або шаром сплаву на алюмінієвій основі.

Сталеві деталі для автотранспортних засобів перевезення можуть бути зроблені з використанням описаного далі способу. Спочатку одержують сталеву штабу з попередньо нанесеним покриттям, в загальному випадку одержану з нанесенням покриття шляхом занурення у розплав, яку розрізують на листи шляхом лазерного різання. Після цього кожен лист готують до зварювання шляхом видалення шару металічного сплаву в зоні видалення, яка примикає до різаної крайки шляхом лазерної абляції, і підготовлені в такий спосіб листи піддають лазерному зварюванню разом один з одним для створення зварної заготовки. Далі цю зварену заготовку піддають гарячому штампуванню і зміцненню під пресом для одержання кінцевої деталі.

Такі сталеві деталі використовують, зокрема, в автомобільній галузі промисловості, а, кажучи більш конкретно, при виготовленні деталей для запобігання несанкціонованому проникненню, конструкційних деталей або деталей, які дають свій внесок в безпеку механічних транспортних засобів.

Відповідно до роз'яснення винаходу в публікації УМО 2007/118939 видалення шару металічного сплаву попередньо нанесеного покриття в області крайки листової сталі з попередньо нанесеним покриттям, де передбачається проведення зварювання із ще одним листом, зменшує рівень вмісту алюмінію в зоні металу зварного шва, що, в свою чергу, зменшує утворення в ній або інтерметалічних з'єднань, або фериту, при цьому інтерметалічні з'єднання являють собою центри, в яких найбільш імовірним є зародження розтріскування. Як наслідок в сталевій деталі, одержаній з використанням цього способу, покращуються механічні властивості зварного з'єднання у зіставленні з тим, що має місце для сталевої деталі, в якій листові сталі з попередньо нанесеними покриттями не були підготовлені шляхом лазерної абляції.

Однак, цей спосіб не є повністю задовільним.

Дійсно, як це представляється, механічні властивості, а, кажучи більш конкретно, твердість, зварного з'єднання у зміцненої під пресом деталі все ще не є достатньо хорошою, як і відповідні властивості в решті деталі, а, зокрема, в двох сусідніх сталевих листах.

Як це продемонстрували автори цього винаходу виходячи з цього спостереження, навіть незважаючи на відсутність при проведенні лазерного різання зсуву покриття на бічній кромці в результаті механічної дії, як це має місце у разі проведення різання з використанням різальної машини, яке згадується в публікації О5 2008/0011720, при проведенні лазерного різання за звичайних умов воно фактично в результаті призводить до проливання відносно великої кількості алюмінію з покриття на поверхню різаної крайки.

Цей алюміній, який не видаляється шляхом лазерної абляції, вводиться в зону металу зварного шва під час проведення лазерного зварювання і в результаті призводить до одержання збільшеного рівня вмісту алюмінію в зоні металу зварного шва. Алюміній є утворювальним ферит елементом в твердому розчині в матриці і тому запобігає перетворенню на аустеніт, що має місце під час проведення стадії, яка передує гарячому формуванню. Отже, більше вже не є можливим одержання повністю мартенситної або бейнітної структури в зварному з'єднанні під час охолодження після проведення гарячого формування і зварене з'єднання буде містити ферит.

В результаті зварене з'єднання сталевої деталі демонструє після проведення зміцнення під пресом твердість і механічну міцність, які є меншими, ніж відповідні характеристики двох сусідніх листів.

Крім того, згідно зі спостереженнями авторів винаходу внаслідок високої адгезії алюмінію, який пролився на поверхню різаної крайки під час проведення лазерного різання, до підкладки листів просте крацювання поверхні різаної крайки листів до проведення зварювання не надає можливості достатнього видалення слідової кількості алюмінію, який походить від проведення операції різання.

Одна задача винаходу полягає в пропозиції способу, який уможливлює одержання з хорошою продуктивністю гарячештампованих і зміцнених під пресом деталей із зварних листових сталей з попередньо нанесеними алюмінієвими покриттями, які володіють задовільними механічними властивостями, а, зокрема, в яких твердість і механічна міцність зварного з'єднання є щонайменше рівними відповідним характеристикам зварених листів.

Для розв'язання поставленого завдання пропонується спосіб виробництва листової сталі з попередньо нанесеним покриттям, який включає послідовні стадії: - одержання сталевої штаби з попередньо нанесеним покриттям, яка включає сталеву підкладку, яка має щонайменше на одній із своїх основних лицьових поверхонь попередньо нанесене покриття, при цьому попередньо нанесене покриття містить шар інтерметалічного сплаву і шар металічного сплаву, який простирається поверх шару інтерметалічного сплаву, причому шар металічного сплаву є шаром алюмінію, шаром алюмінієвого сплаву або шаром сплаву на алюмінієвій основі; - лазерне різання сталевої штаби з попередньо нанесеним покриттям для одержання щонайменше однієї листової сталі з попередньо нанесеним покриттям, при цьому зазначена листова сталь з попередньо нанесеним покриттям має поверхню різаної крайки, яка є результатом проведення операції різання, причому поверхня різаної крайки містить ділянку підкладки і ділянку попередньо нанесеного покриття, і при цьому товщина листової сталі з попередньо нанесеним покриттям знаходиться в межах діапазону 1-5 мм, в якому лазерне різання проводять так, щоб воно в результаті безпосередньо приводило б до одержання зони, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію на поверхні різаної крайки, яка простирається по всій висоті поверхні різаної крайки і по довжині, і яка є меншою або рівною у зіставленні з довжиною поверхні різаної крайки (13), при цьому поверхнева часткова концентрація алюмінію в області підкладки характеризується зоною зі зменшеною кількістю алюмінію на поверхні різаної крайки, яка являє собою безпосередній результат проведення операції лазерного різання, і знаходиться в межах діапазону 0,3-6 95.

Відповідно до конкретних варіантів здійснення спосіб, відповідний винаходу, включає, крім того, один або кілька таких ознак, взятих окремо або відповідно до будь-якої технічно можливої комбінації: - за зазначеною зоною, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію на поверхні різаної крайки лазерне різання проводять з використанням інертного газу як допоміжного газу разом з лінійною енергією лазерного різання, яка є рівною або більшою 0,6 кДж/см; - лінійна енергія лазерного різання є рівною або більшою 0,8 кДж/см, кажучи більш конкретно, більшою або рівною 1,0 кДж/см, а, кажучи ще більш конкретно, більшою або рівною 1,2 КДж/см; - тиск допоміжного газу знаходиться в межах діапазону 2-18 бар; - інертний газ вибирають з азоту, гелію, аргону або сумішей з цих газів; - лазерне різання проводять з використанням вуглекислотного лазера; - лазерне різання проводять з використанням твердотільного лазера; - твердотільний лазер є лазером, який належить до АІГ-неодимовому типу, дисковим лазером, напівпровідниковим діодним лазером або волоконним лазером. - товщина листової сталі з попередньо нанесеним покриттям знаходиться в межах діапазону 1,0-3,0 мм, кажучи більш конкретно, 1,0-2,5 мм; - товщина попередньо нанесеного покриття знаходиться в межах діапазону 19-33 мкм. - зона, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію простирається по всій довжині поверхні різаної крайки; - довжина зони, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію є строго меншою, ніж повна довжина поверхні різаної крайки.

Винахід також відноситься до способу виготовлення зварної заготовки, який включає стадії: - виробництва першої і другої листових сталей з попередньо нанесеними покриттями, при цьому щонайменше одну з першої і другої листових сталей з попередньо нанесеними покриттями виробляють з використанням способу, який відповідає представленому вище опису винаходу; і - стикового зварювання першої і другої листових сталей з попередньо нанесеними покриттями для створення звареного з'єднання між згаданими листовими сталями з попередньо нанесеними покриттями і, в такий спосіб, одержати зварену заготовку, в результаті чого стадія стикового зварювання включає стадію компонування першої і другої листових сталей з попередньо нанесеними покриттями так, щоб зона, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію щонайменше однієї з листових сталей з попередньо нанесеними покриттями була б звернена до крайки, а переважно до зони, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, на другій листовій сталі з попередньо нанесеним покриттям.

Відповідно до конкретних варіантів здійснення спосіб виготовлення зварної заготовки, крім того, включає одну або кілька наступних ознак, взятих окремо або відповідно у будь-якій технічно можливій комбінації: 60 - зварювання являє собою операцію лазерного зварювання;

- спосіб, крім того, включає перед проведенням стадії стикового зварювання стадію видалення для кожної першої і другої листових сталей з попередньо нанесеними покриттями шару металічного сплаву в зоні видалення, яка примикає до зони, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію відповідної листової сталі з попередньо нанесеним покриттям, і де під час проведення стадії стикового зварювання листові сталі з попередньо нанесеними покриттями зварюють по їх крайках, де шар металічного сплаву був видалений; - видалення шару металічного сплаву проводять з використанням лазерного пучка; - під час проведення стадії видалення шар інтерметалічного сплаву залишається в зоні видалення щонайменше на ділянці своєї висоти; - лазерне зварювання проводять з використанням додавання присадного дроту або порошку; і - присадний дріт або порошок містять легуючі елементи, які утворюють аустеніт.

Винахід також відноситься до способу виготовлення зміцненої під пресом сталевої деталі, який включає стадії: - здійснення способу, який відповідає представленому вище опису винаходу, для одержання зварної заготовки; - нагрівання зварної заготовки для одержання щонайменше частково аустенітної структури в листових сталях з попередньо нанесеними покриттями, які формують зварену заготовку; - гаряче формування зварної заготовки у пресі для одержання формованої у пресі сталевої деталі; і - охолодження сталевої деталі в пресі для одержання зміцненої під пресом сталевої деталі.

У способі виготовлення зміцненої під пресом сталевої деталі швидкість охолодження може бути рівною або більшою у зіставленні з критичною швидкістю охолодження листових сталей.

Винахід також відноситься до листової сталі з попередньо нанесеним покриттям, яка містить: - ділянку сталевої підкладки, яка має щонайменше на одній зі своїх лицьових поверхонь ділянку попередньо нанесеного покриття, при цьому ділянка попередньо нанесеного покриття містить ділянку шару інтерметалічного сплаву і ділянку шару металічного сплаву, яка простирається поверх ділянки шару інтерметалічного сплаву, причому ділянка шару

Зо металічного сплаву являє собою шар алюмінію, шар алюмінієвого сплаву або шар сплаву на алюмінієвій основі, при цьому товщина листової сталі з попередньо нанесеним покриттям знаходиться в межах діапазону 1-5 мм; і - щонайменше одну поверхню різаної лазером крайки, яка простирається між лицьовими поверхнями листової сталі з попередньо нанесеним покриттям і містить область підкладки і щонайменше одну область попередньо нанесеного покриття, причому листова сталь з попередньо нанесеним покриттям містить на поверхні різаної лазером крайки множину борозенок від затвердіння, і при цьому поверхня різаної лазером крайки містить зону, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, яка простирається по всій висоті поверхні різаної лазером крайки і по довжині, яка є меншою або рівною у зіставленні з довжиною поверхні різаної лазером крайки, при цьому поверхнева часткова концентрація алюмінію в області підкладки, яка характеризується зоною зі зменшеною кількістю алюмінію, яка знаходиться в межах діапазону 0,3 бо- 695. Відповідно до конкретних варіантів здійснення листова сталь з попередньо нанесеним покриттям має одну з наступних ознак: - зона, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію простирається по всій довжині поверхні різаної крайки; - довжина зони, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію є строго меншою, ніж повна довжина поверхні різаної крайки.

Винахід буде краще зрозумілим після прочитання подальшого опису винаходу, наведеного лише, як приклад, і при зверненні до доданих креслень, де: - Фі. 1 надає схематичне зображення виду у поперечному перерізі сталевої штаби з попередньо нанесеним покриттям, який одержаний перпендикулярно до подовжнього напрямку сталевої штаби; - фіг. 2 являє собою схематичне зображення виду у перспективі листової сталі з попередньо нанесеним покриттям; - Фі. З являє собою схематичне зображення виду збоку листової сталі з попередньо нанесеним покриттям з Фіг. 2; - Фіг. 4 являє собою зображення поверхні різаної крайки, яке демонструє в білому кольорі слідові кількості алюмінію, присутні в області підкладки і які являють собою результат бо проведення операції лазерного різання;

- фіг. 5 являє собою схематичне зображення виду у перспективі листової сталі з попередньо нанесеним покриттям, яке містить зону видалення; і - Фіг. 6 являє собою графік, що демонструє поверхневу часткову концентрацію алюмінію в області підкладки поверхні різаної крайки в залежності від лінійної енергії різання.

Винахід відноситься до способу виробництва листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1.

Спосіб включає першу стадію у вигляді одержання сталевої штаби з попередньо нанесеним покриттям 2, яка продемонстрована у поперечному перерізі на Фіг. 1.

Як це продемонстровано на фіг. 1, сталева штаба з попередньо нанесеним покриттям 2 включає металеву підкладку З, яка має щонайменше на одній із своїх лицьових поверхонь попередньо нанесене покриття 5. Попередньо нанесене покриття 5 накладається на підкладку З і знаходиться з нею у контакті.

Металева підкладка 3, кажучи більш конкретно, є сталевою підкладкою.

Сталь підкладки З, кажучи більш конкретно, є сталлю, яка має феритно-перлітну мікроструктуру.

Підкладку З у вигідному випадку виготовляють зі сталі, призначеної для проведення термічної обробки, кажучи більш конкретно, сталі, яка зміцнюється під пресом, і, наприклад, борвмісні марганцевисті сталі, такі як-от сталь, яка відноситься до типу 22МпВ5.

Відповідно до одного варіанта здійснення сталь підкладки З містить, у розрахунку на масу:

ОлЛодохксСкО0,5 о, 0,5 чо х Мп х З то, 01 бо ік 1 Об, 0,01 Ух Сг 1 Ор,

Тіх 0,2 9,

АІ-0,1 Ор,

З-0,05 Ор,

Р«0,1 обо,

В 0,010 обо, при цьому решта є залізом і домішками, які одержані в результаті виготовлення.

Зо Говорячи більш конкретно, сталь підкладки З містить, у розрахунку на масу: 0159-0255 Ор, 0,68 чо Мп с 1,8 то, 0,1 9 Бі х 0,35 Ор, 0,01 96 ск Ст 0,5 96,

Ті 01 9,

АІ-0,1 Ор,

З-0,05 Ор,

Р«0,1 обо,

В «х 0,005 Фр, при цьому решта є залізом і домішками, які одержані в результаті виготовлення.

Відповідно до одного альтернативного варіанта, сталь підкладки З містить, у розрахунку на масу: 0040906 0,100 95, 0,80 95 х Мп х 2,00 95, і - 0,30 Ор,

З - 0,005 Об,

Р «0,030 95, 0,010 Фо «х АЇ «0,070 о, 0,015 95: МО «0,100 Об,

Ті х 0,080 Фо,

М « 0,009 95, би 0,100 ор,

Мі « 0,100 Ов,

Сут- 0,100 ор,

Мо «0,100 95,

Са х 0,006 95, при цьому решта є залізом і домішками, які одержані в результаті виготовлення.

Відповідно до одного альтернативного варіанта, сталь підкладки З містить, у розрахунку на масу: 0,24 90-х С «0,38 Об, 0,40 чо «Мп х З то, 0,10 95 « Бі х 0,70 Об, 0,015 9о «х АЇ «0,070 о,

ОбокСгка2 оо, 02590 Міха о, 001590: Ті 50,10 9,

О бо хх МО «х 0,060 95, 0,0005 Фо « В «х 0,0040 95, 0,003 до М «0,010 9, 0,0001 Фо х 5 «х 0,005 Ор, 0,0001 Фо « Р «х 0,025 Об, де рівні вмісту титану і азоту задовольняють такому співвідношенню:

ТИМ » 3,42, і рівні вмісту вуглецю, марганцю, хрому і кремнію задовольняють такому співвідношенню: 2,60 ж Мп/5,3-Сг/13--51/15 2» 1,1 9, при цьому сталь необов'язково містить один або кілька таких елементів: 0,05 96 « Мо « 0,65 95, 0,001 Фо хх ММ «х 0,30 Об, 0,0005 Фо «х Са « 0,005 95, причому решта є залізом і домішками, які неминуче одержуються в результаті виготовлення.

Підкладка З може бути одержана в залежності від її бажаної товщини шляхом проведення гарячої прокатки і/або шляхом проведення холодної прокатки з подальшим відпалом або з використанням будь-якого іншого належного способу.

Підкладка З в вигідному випадку має товщину, яка знаходиться в межах діапазону між 1,0-5 мм, кажучи більш конкретно, знаходиться в межах діапазону 1,0-3,0 мм, кажучи більш конкретно, 1,0-2,5 мм або, кажучи ще більш конкретно, 1,2-2,5 мм.

Зо Попередньо нанесене покриття 5 одержують шляхом нанесення покриття при зануренні у розплав, тобто, шляхом занурення підкладки З в ванну розплавленого металу. Воно містить шар інтерметалічного сплаву 9, який знаходиться в контакті з підкладкою 3, і шар металічного сплаву 11, який простирається поверх шару інтерметалічного сплаву 9.

Шар інтерметалічного сплаву 9 формують в результаті проведення реакції між підкладкою З і розплавленим металом ванни. Він містить інтерметалічне з'єднання, яке містить щонайменше один елемент з шару металічного сплаву 11 і щонайменше один елемент з підкладки 3.

Товщина шару інтерметалічного сплаву 9У в загальному випадку має порядок декількох мікрометрів. Зокрема, це має на увазі товщину, яка зазвичай знаходиться в межах діапазону 2-7

МКМ.

Шар металічного сплаву 11 характеризується композицією, яка є близькою до композиції розплавленого металу у ванні. Його формує розплавлений метал, який уноситься сталевою штабою по мірі її просування крізь ванну розплавленого металу під час нанесення покриття шляхом занурення у розплав.

Шар металічного сплаву 11 має, наприклад, товщину, яка знаходиться в межах діапазону 19-33 мкм або між 10-20 мкм.

Шар металічного сплаву 11 є шаром алюмінію або шаром алюмінієвого сплаву, або шаром сплаву на алюмінієвій основі.

В даному контексті термін "алюмінієвий сплав" стосується сплаву, який містить більше, ніж 95 (мас.) алюмінію. Сплав на алюмінієвій основі є сплавом, в якому алюміній є основним 50 елементом, у розрахунку на масу.

Шар інтерметалічного сплаву 9 містить інтерметалічні з'єднання, які відносяться до типу Еех-

Ауу, а, кажучи більш конкретно, ГРегА»5.

Конкретна структура попередньо нанесеного покриття 5, одержаного з нанесенням покриття шляхом занурення у розплав, розкривається, зокрема, в патенті ЕР 2007 545.

Відповідно до одного варіанта здійснення шар металічного сплаву 11 є шаром алюмінієвого шару, що містить, крім того, кремній.

Відповідно до одного прикладу шар металічного сплаву 11 містить, у розрахунку на масу: - 8 96 «Бі х 11 95, -2 95 х Беха 95,

при цьому решта є алюмінієм і можливими домішками.

У вигідному випадку і, як це проілюстровано на Фіг. 1, підкладку З забезпечують попередньо нанесеним покриттям 5, яке відповідає наведеному вище опису винаходу, на обох її лицьових поверхнях.

Спосіб виробництва листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1, крім того, включає стадію різання сталевої штаби з попередньо нанесеним покриттям 2 шляхом лазерного різання для одержання щонайменше однієї листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1.

Фі. 2 являє собою схематичне креслення виду у перспективі такої листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1.

Листова сталь з попередньо нанесеним покриттям 1 містить ділянку підкладки 3 і щонайменше одну ділянку попередньо нанесеного покриття 5", при цьому ділянка попередньо нанесеного покриття 5' містить ділянку шару інтерметалічного сплаву 9 і ділянку шару металічного сплаву 11".

Листова сталь з попередньо нанесеним покриттям 1, крім того, включає дві основні протилежні лицьові поверхні 4" ії периферійну крайку 12, яка простирається між лицьовими поверхнями 4" навколо периферії листа 1. Довжина периферійної крайки 12 є рівною периметру листа 1. Висота п периферійної крайки 12 є рівною товщині листа 1.

В контексті патентної заявки висота елемента є розміром цього елемента, взятому вздовж напрямку товщини листа з попередньо нанесеним покриттям 1 (напрямки 7 на фігурах).

Периферійна крайка 12 простирається по суті перпендикулярно лицьовим поверхням 4". В цьому контексті термін "по суті" позначає простирання периферійної крайки 12 під кутом, який знаходиться в межах діапазону 65-907 по відношенню до однієї з лицьових поверхонь 4". Кут периферійної крайки 12 по відношенню до лицьових поверхонь 4" може варіюватися вздовж периферії листа 1.

У прикладі, продемонстрованому на Фіг. 2, периферійна крайка 12 характеризується по суті прямокутним контуром, який має чотири прямолінійні сторони. Однак, в залежності від області застосування може бути використаний будь-який інший контур.

Периферійна крайка 12 містить поверхню різаної крайки 12, яка є результатом проведення операції лазерного різання.

Зо Поверхня різаної крайки 13 простирається між лицьовими поверхнями 4" листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1 від однієї лицьової поверхні 4" до іншої. Вона простирається по всій висоті п периферійної крайки 12.

Поверхня різаної крайки 13 містить щонайменше одну по суті площинну ділянку.

У вигідному випадку, листову сталь з попередньо нанесеним покриттям 1 одержують в результаті проведення різання вздовж всього її контуру. В цьому випадку периферійна крайка 12 складається з поверхні різаної крайки 13. Таким чином, поверхня різаної крайки 13 простирається навколо всієї периферії листа 1. Відповідно до одного альтернативного варіанта, поверхня різаної крайки 13 простирається лише частково по довжині периферійної крайки 12. В цьому випадку решта периферійної крайки 12 може збігатися з початковими бічними крайками сталевої штаби 2.

В контексті цієї патентної заявки довжина елемента є розміром елемента у площині заданої лицьовою поверхнею 4" сталевої штаби з попередньо нанесеним покриттям 2. Тому довжина поверхні різаної крайки 13, зокрема, відповідає розміру поверхні різаної крайки 13 вздовж траєкторії лазерного пучка під час проведення лазерного різання.

Як це можна бачити на фігурах 2 і 3, поверхня різаної крайки 13 містить область підкладки 14 і щонайменше одну область попередньо нанесеного покриття 15. Область підкладки 14 відповідає поверхні підкладки 3", розташованій на поверхні різаної крайки 13. Вона складається по суті з матеріалу підкладки 3. Область попередньо нанесеного покриття 15 відповідає поверхні попередньо нанесеного покриття 5, розташованого на поверхні різаної крайки 13.

Вона складається по суті з матеріалу попередньо нанесеного покриття 5'.

Товщина листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1 є ідентичною товщині сталевої штаби 2 з попередньо нанесеним покриттям. Вона знаходиться в межах діапазону 1,0- 5 мм, кажучи більш конкретно, знаходиться в межах діапазону 1,0-3,0 мм, кажучи більш конкретно, 1,0-2,5 мм, а, кажучи ще більш конкретно, 1,2-2,5 мм.

Під час проведення стадії лазерного різання лазерний пучок пристрою для лазерного різання діє на сталеву штабу 2 вздовж наперед визначеної траєкторії для одержання поверхні різаної крайки 13. Ця попередньо визначена траєкторія простирається у площині лицьової поверхні 4" листа 1.

Згідно з винаходом і, як це продемонстровано на Фіг. З ії 5, поверхня різаної крайки 13 містить зону 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, і простирається вздовж щонайменше частки довжини поверхні різаної крайки 13.

Зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію являє собою безпосередній результат проведення операції лазерного різання.

Як це продемонстровано на Фіг. З, зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію простирається по всій висоті поверхні різаної крайки 13 їі по довжині, яка є меншою або рівною у зіставленні з повною довжиною поверхні різаної крайки 13.

У вигідному випадку зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію простирається по довжині, рівній щонайменше 3 мм, а, кажучи більш конкретно, щонайменше 10 мм.

Зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію на поверхні різаної крайки 13 переважно містить щонайменше одну по суті площинну ділянку. Наприклад, в прикладі, продемонстрованому на Фіг. 2, в якому листова сталь з попередньо нанесеним покриттям 1 характеризується прямокутним контуром, зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію на поверхні різаної крайки 13 простирається по одній або по кільком сторонам прямокутника.

Відповідно до одного варіанта здійснення винаходу зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію простирається по повній поверхні різаної крайки 13. В цьому випадку зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію збігається з поверхнею різаної крайки 13, і довжина зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію є рівною довжині поверхні різаної крайки 13.

Відповідно до ще одного варіанта здійснення зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію простирається лише по ділянці довжини поверхні різаної крайки 13.

Наприклад, зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію простирається лише по одній по суті площинній ділянці поверхні різаної крайки 13. Наприклад, у разі листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1, яка демонструє прямокутний контур зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію на поверхні різаної крайки 13 може простиратися лише деякими сторонами прямокутника і, наприклад, лише однією стороною

Зо прямокутника.

Переважно зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію формує крайку листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1, призначену для зварювання із ще однією листовою сталлю з попередньо нанесеним покриттям. В цьому випадку зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію призначена для включення у зварене з'єднання.

Згідно з винаходом під час проведення стадії лазерного різання, лазерне різання проводять так, щоб поверхнева часткова концентрація алюмінію в області підкладки 14 зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, і являє собою безпосередній результат проведення операції лазерного різання, знаходилася б в межах діапазону 0,3-6 95.

В цьому контексті термін "являє собою безпосередній результат", зокрема, означає вимірювання часткової концентрації або частки безпосередньо після відрізання лазерним променем пристроєм лазерного різання листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1 від сталевої штаби з попередньо нанесеним покриттям 2 і, зокрема, до проведення будь-якої додаткової стадії стосовно поверхні різаної крайки 13 листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1, наприклад, до проведення можливої стадії кінцевої обробки поверхні різаної крайки 13, такої як-от крацювання, обробка на металорізальному верстаті, фрезерування, піскоструминна обробка або зняття покриття.

Поверхнева часткова концентрація алюмінію в області підкладки 14 зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію на поверхні різаної крайки 13 листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1 може бути визначена таким чином: - 3 використанням сканувальної електронної мікроскопії одержують зображення області підкладки 14 зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію на поверхні різаної крайки 13; - інформацію, одержану з використанням сканувальної електронної мікроскопії, піддають обробці для одержання зображення методом ЕДРС (енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії), який демонструє в числі всіх легуючих елементів лише алюміній був присутній в цій області підкладки 14. Наприклад, зображення піддають обробці так, щоб слідові кількості алюмінію, присутні в цій області підкладки 14, виявлялися б в кольорі, такому як-от червоний колір, який сильно контрастує з чорним фоном. В результаті пересування лазера під час бо проведення різання алюміній проявляється у вигляді похилих просочуваних слідів.

Один приклад такого зображення методом ЕДРС демонструється на Фіг. 4. На цьому чорно- білому зображенні слідові кількості алюмінію, які в іншому випадку могли б проявитися в червоному кольорі, проявляються в білому кольорі на чорному фоні. - після цього одержане, в такий спосіб зображення методом ЕДРС піддають обробці в результаті проведення обробки зображення для визначення поверхневої часткової концентрації алюмінію на зображенні.

Для цієї мети кількість М елементів зображення, відповідних алюмінію, тобто, наприклад, кількість червоних елементів зображення, на зображенні методом ЕДРС цієї області підкладки 14, вимірюють з використанням обробки зображення.

Кількість М елементів зображення, відповідних алюмінію, може бути визначена наступним чином: для кожного елемента зображення на зображенні методом ЕДРС задають граничне значення стосовне величини параметра червоного кольору в системі КОВ так, щоб визначити, чи має цей елемент зображення розглядатися як червоний, тобто, як елемент зображення алюмінію, чи ні. Зокрема, порогове значення Т встановлюють у вигляді Т - 255/3 так, щоб у разі величини параметра червоного кольору в системі КОВ, яке перебільшує порогове значення Т, цей елемент зображення розглядався б як червоний елемент зображення для цілей цього аналізу. Наприклад, така обробка зображення може бути проведена з використанням звичайного програмного забезпечення для аналізу при обробці зображення, самого по собі відомого, такого як-от, наприклад, програмне забезпечення для аналізу зображення Сітр.

Поверхневу часткову концентрацію алюмінію в області підкладки 14 зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію після цього одержують в результаті ділення кількості М виміряних в такий спосіб елементів зображення алюмінію, тобто, наприклад, червоних елементів зображення, на повну кількість елементів зображення на зображенні цієї області підкладки 14.

Лазерне різання проводять з використанням інертного газу як допоміжного газу. Інертний газ, наприклад, вибирають з азоту, аргону, гелію або їх сумішей, таких як-от суміші азот/аргон, азот/гелій, аргон/гелій або азот/гелій/аргон.

Лазер у вигідному випадку є лазером, який працює у безперервному режимі.

Для одержання зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію лазерне

Зо різання може бути проведене по зоні 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію з використанням лінійної енергії, яка є рівною або більшою 0,6 кДж/см.

Лінійна енергія лазерного різання відповідає кількості енергії, віддаваної лазерним пучком під час проведення лазерного різання, у розрахунку на одиничну довжину. Її розраховують в результаті поділу потужності лазерного пучка на швидкість різання.

Автори виявили, що у разі виробництва зони 20 поверхні різаної крайки 13 з використанням описаних вище параметрів лазерного різання поверхнева часткова концентрація алюмінію в області підкладки 14 цієї зони 20 поверхні різаної крайки 13 буде знаходитись в межах діапазону 0,3-6 95.

У вигідному випадку, для одержання зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію лінійна енергія лазерного різання є рівною або більшою 0,8 кДж/см, кажучи більш конкретно, більшою або рівною 1,0 кДж/см, а, кажучи ще більш конкретно, рівною або більшою 1,2 кКДж/см. Зокрема, згідно зі спостереженнями авторів цього винаходу, більш кращі результати стосовно зменшення поверхневої часткової концентрації алюмінію в зоні 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію можуть бути одержані при збільшенні лінійної енергії лазерного різання.

Переважно тиск допоміжного газу знаходиться в межах діапазону 2-18 бар, більш переважно 6-18 бар, а ще більш переважно між 10-18 бар.

Наприклад, для одержання зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію лазерне різання проводять по зоні 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію з використанням лінійної енергії лазерного різання, яка є рівною або більшою 0,8 кКДж/см, і тиском допоміжного газу, який знаходиться в межах діапазону 2-18 бар.

Відповідно до ще одного прикладу для одержання зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію лазерне різання проводять по зоні 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію з використанням лінійної енергії лазерного різання, яка є рівною або більшою 1,0 кДж/см, і тиском, який знаходиться в межах діапазону 2-18 бар.

Відповідно до одного додаткового прикладу для одержання зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію лазерне різання проводять по зоні 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію з використанням лінійної енергії лазерного різання, яка є рівною або більшою 1,0 кДж/см, і тиском, який знаходиться в межах діапазону 10-18 бар.

Відповідно до одного варіанта здійснення стадію лазерного різання проводять з використанням вуглекислотного лазера.

Вуглекислотний лазер у вигідному випадку є лазером, який працює в безперервному режимі.

Вуглекислотний лазер, зокрема, характеризується потужністю, яка знаходиться в межах діапазону 2-7 кВт, а переважно 4-6 кВт.

Наприклад, для одержання зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію лазерне різання проводять по зоні 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію в зоні 20 з використанням вуглекислотного лазера, який працює в безперервному режимі, разом з азотом в якості допоміжного газу при швидкості різання 4 м/хв. і потужності лазера 4 кВт, яка відповідає лінійній енергії лазерного різання 0,6 кДж/см. Тиск допоміжного газу, наприклад, є рівним 14 бар.

Відповідно до ще одного варіанта здійснення для одержання зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію лазерне різання проводять по зоні 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію з використанням вуглекислотного лазера, який працює в безперервному режимі, разом з азотом в якості допоміжного газу при швидкості різання 2 м/хв. і потужності лазера 4 кВт, що відповідає лінійній енергії лазерного різання 1,2 кДж/см. Тиск допоміжного газу, наприклад, є рівним 14 бар.

Відповідно до ще одного варіанта здійснення стадію лазерного різання проводять з використанням твердотільного лазера. Твердотільний лазер є, наприклад, АІГ-неодимовим лазером (на алюмоітрієвому гранаті легованому неодимом), волоконним лазером, напівпровідниковим діодним лазером або дисковим лазером.

Твердотільний лазер, наприклад, характеризується потужністю, яка знаходиться в межах діапазону 2-15 кВт, переважно 4-12 кВт, більш переважно 4-10 кВт, а ще більш переважно 4-8 кВт.

У порядку прикладу для одержання зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію лазерну різку проводять по зоні 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію з використанням волоконного лазера, що характеризується потужністю 6 кВт, разом з азотом в якості допоміжного газу. В цьому прикладі швидкість різання, наприклад, є рівною 5 м/хв, що відповідає лінійної енергії лазерного різання, яке є рівною 0,72 кДж/см.

Необов'язково спосіб виготовлення листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1 включає стадію крацювання щонайменше зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію на поверхні різаної крайки 13, наприклад, безпосередньо після проведення лазерного різання. Навіть незважаючи на те, як це згадувалося вище, що лише одне крацювання не дозволяє провести в достатній мірі видалення слідів алюмінію, які є результатом проведення лазерного різання на поверхні різаної крайки 13, воно може бути використане на додаток до проведення стадії лазерного різання, відповідної винаходу, з метою ще більшого зменшення часткової концентрації алюмінію на поверхні різаної крайки 13.

У випадку зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, яка простирається по всій довжині поверхні різаної крайки 13, по всій довжині поверхні різаної крайки 13, тобто, протягом всієї стадії різання, можуть бути використані одні й ті самі параметри лазерного різання, зокрема, одна і та сама лінійна енергія і один і тій самий тиск допоміжного газу.

У випадку зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, яка простирається лише по ділянці довжини поверхні різаної крайки 13, для одержання зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію і для одержання залишеної поверхні різаної крайки 13 можуть бути використані різні параметри лазерного різання, зокрема, такі різні лінійні енергії, які є результатом використання різних швидкостей різання. Зокрема, швидкість лазерного різання може бути змінена по довжині поверхні різаної крайки 13, при цьому першу швидкість різання використовують для одержання зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, а другу швидкість різання, відмінну від першої швидкості різання, використовують для одержання залишкової поверхні різаної крайки 13.

Наприклад, для одного і того самого лазерного пучка, тобто, зокрема, для одних і тих самих типів і потужності лазера, поза межами зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію на поверхні різаної крайки 13 може бути використана більш висока швидкість різання, ніж при виробництві цієї зони 20. В цьому випадку поза межами зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію лінійна енергія лазерного різання буде меншою, що в результаті призведе до одержання вищої поверхневої часткової концентрації алюмінію по області підкладки 14 в цій області поверхні різаної крайки 13, ніж в зоні 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію.

Таке підстроювання параметрів лазерного різання під час проведення стадії різання може бути проведене в автоматичному режимі з використанням пристрою лазерного різання. Також воно може бути проведене і оператором в ручному режимі.

Наприклад, зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію відповідає зварюваній крайці листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1, тобто, зоні периферійної крайки 12, де листова сталь з попередньо нанесеним покриттям 1 призначена для зварювання з ще однією листовою сталлю. В цьому випадку зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію призначена для включення у зварене з'єднання.

Варіант здійснення, в якому зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію відповідає зварюваній кромці листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1, буде особливо вигідним у разі призначення листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1, яка є результатом проведення операції лазерного різання, лише для зварювання з ще однією листовою сталлю по зазначеній зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію поверхні різаної крайки 13. Дійсно, в такому випадку він в результаті призведе до одержання тих самих переваг в стосовних твердості зварного з'єднання, як і в випадку зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, яка простирається по всій довжині поверхні різаної крайки 13. Однак, продуктивність може бути збільшена ще більше, оскільки для однієї і тієї самої потужності лазера може бути використана більш висока швидкість лазерного різання в областях, які не призначені для виконання функції частини зварного з'єднання, і де, як наслідок, контрольоване витримування поверхневої часткової концентрації алюмінію не є настільки ж важливим, як в зоні 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, яка призначена для виконання функції частини зварного з'єднання.

Винахід також відноситься до листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1, яка може бути одержана з використанням розкритого вище способу. Ця листова сталь з попередньо нанесеним покриттям 1 була описана вище при зверненні до Фіг. 2.

Використання лазерного різання в результаті призводить до одержання конкретної геометрії поверхні різаної крайки 13. Дійсно, воно в результаті призводить до плавлення матеріалу підкладки З і попередньо нанесеного покриття 5 на поверхні різаної крайки 13, який після цього повторно твердне, формуючи борозенки від затвердіння, також звані ряботинням від затвердіння, інтервал рознесення між якими залежить, зокрема, від швидкості лазерного різання, природи і тиску допоміжного газу. Тому листова сталь з попередньо нанесеним покриттям 1 містить на поверхні різаної крайки 13, в тому числі в зоні 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, множину борозенок або ряботиння від затвердіння.

Крім того, листова сталь з попередньо нанесеним покриттям 1 містить зону термічного впливу на поверхні різаної крайки 13. Ця зона термічного впливу є результатом нагрівання поверхні різаної крайки 13 під час проведення лазерного різання. Її можна спостерігати з використанням звичайних засобів детектування присутності зони термічного впливу, наприклад, шляхом проведення вимірювань мікро- або нанотвердості або шляхом проведення металографічних спостережень після проведення адаптованого декапірування.

Крім того, листова сталь з попередньо нанесеним покриттям 1 характеризується поверхневою частковою концентрацією алюмінію в області підкладки 14 зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, яка знаходиться в межах діапазону 0,3-6 95.

Винахід також відноситься до способу виготовлення зварної заготовки, який включає стадії: - виробництво першої і другої листових сталей з попередньо нанесеними покриттями 1, при цьому щонайменше однієї з першої і другої листових сталей з попередньо нанесеними покриттями 1, і переважно першу і другу листові сталі з попередньо нанесеними покриттями 1, виробляють з використанням способу, який відповідає представленому вище розкриттю винаходу; - стикового зварювання першої і другої листових сталей з попередньо нанесеними покриттями 1 для створення зварного з'єднання між згаданими листовими сталями 1 і одержання зварної заготовки.

Стадія стикового зварювання включає стадію компонування першої і другої листових сталей з попередньо нанесеними покриттями 1 так, щоб зона 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію щонайменше одного з листів з попередньо нанесеними покриттями 1 була б звернена до крайки, а переважно до зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, іншого листа 1.

Зварене з'єднання між згаданими першою і другою листовими сталями з попередньо нанесеними покриттями 1 одержують в результаті плавлення їх звернених одна до одної крайок, а, зокрема, між їх двома зонами 20, які характеризуються зменшеною кількістю бо алюмінію.

Зварювання у вигідному випадку є лазерним зварюванням.

Зварювання може бути автогенним зварюванням, тобто, без додавання присадного матеріалу, наприклад, у формі дроту або порошку.

Відповідно до одного альтернативного варіанта, зварювання проводять з використанням належного присадного матеріалу, зокрема, присадного дроту або порошку. Присадний дріт або порошок, зокрема, містить елементи, які утворюють аустеніт так, щоб збалансувати феритоутворювальні і/або інтерметалічні з'єднання, які створюють ефект від алюмінію з попередньо нанесеного покриття 5".

У вигідному випадку, як це продемонстровано на Фіг. 5, перед проведенням стикового зварювання для кожної з листових сталей з попередньо нанесеними покриттями 1 шар металічного сплаву 11" видаляють щонайменше на одній лицьовій поверхні 4" листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1 по зоні видалення 25, яка примикає до зони 20, яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію на розглянутій листовій сталі з попередньо нанесеним покриттям 1, і під час проведення стадії стикового зварювання листові сталі з попередньо нанесеними покриттями 1 зварюють на відповідних крайках, з яких видалили шар металічного сплаву 11".

Видалення шару металічного сплаву 11!" у вигідному випадку проводять шляхом лазерної абляції, яка відповідає розкриттю винаходу у попередній заявці УМО 2007/118939.

Ширина зони видалення 25 на кожній з листових сталей 1, наприклад, знаходиться в межах діапазону 0,2-2,2 мм.

Переважно стадію видалення проводять так, щоб видалити лише шар металічного сплаву 11" при одночасному збереженні шару інтерметалічного сплаву 9. Тому шар інтерметалічного сплаву 9' залишається в зоні видалення щонайменше частини своєї висоти. В цьому випадку шар залишкового інтерметалічного сплаву 9 захищає площі зварної заготовки, які безпосередньо примикають до зварного з'єднання, від окислення і зневуглецювання під час проведення подальших стадій гарячого формування і від кородування протягом терміну служби під час використання.

Необов'язково спосіб виготовлення зварної заготовки включає стадію крацювання крайки листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1, яка має бути зварена щонайменше з однієї

Зо з першої і другої листових сталей з попередньо нанесеними покриттями 1, а переважно як першою, так і другою листових сталей з попередньо нанесеними покриттями 1, перед проведення стадії зварювання.

У разі включення в спосіб видалення шару металічного сплаву 11" перед проведенням зварювання крацювання переважно проводитимуть після проведення цієї стадії видалення. В цьому випадку крацювання видаляє слідові кількості алюмінію, які могли бути розбризкані під час проведення операції видалення на крайку сталі 1, яка має бути зварена. Таке розбризкування може, зокрема, мати місце при здійсненні видалення шляхом проведення лазерної абляції. Такі бризки характеризуються відносно низьким приставанням до крайки і тому можуть бути видалені відносно легко шляхом проведення крацювання. Тому крацювання додатково зменшує рівень вмісту алюмінію у зварному з'єднанні.

Винахід також відноситься до способу виготовлення зміцненої під пресом сталевої деталі, який включає стадії: - виробництва зварної заготовки з використанням способу, який відповідає представленому вище розкриттю винаходу; - нагрівання зварної заготовки для одержання щонайменше частково аустенітної структуру в листових сталях 1 з яких формують зварену заготовку; - гарячого формування зварної заготовки в пресі для одержання сталевої деталі; і - охолодження сталевої деталі в пресі для одержання зміцненої у пресі сталевої деталі.

Говорячи більш конкретно, зварену заготовку нагрівають до температури, яка є більшою, ніж верхня температура аустенітного перетворення АсЗ для листових сталей 1.

Під час проведення стадії охолодження швидкість охолодження у вигідному випадку є рівною або більшою у порівнянні з критичною швидкістю охолодження листових сталей з точки зору мартенситного або бейнітного перетворень.

Автори цього винаходу провели такі експерименти.

Листові сталі з попередньо нанесеними покриттями 1 відрізали від сталевих штаб з попередньо нанесеним покриттям шляхом проведення лазерного різання з використанням вуглекислотного лазера разом з азотом в якості допоміжного газу і з використанням різних лінійних енергій лазерного різання. Листові сталі з попередньо нанесеними покриттями 1 характеризувалися наявністю прямокутного профілю.

Для кожної лінійної енергії лазерного різання автори вимірювали поверхневу часткову концентрацію алюмінію в області підкладки 14 поверхні різаної крайки 13.

Вимірювання проводили на основі зображень розглянутої поверхні крайки, одержаних з використанням сканувального електронного мікроскопа, використовуючи такі параметри: збільшення: х 60; довжина аналізу: З мм; енергія електронного пучка: між 15 і 25 кеВ.

Експерименти проводили з використанням вуглекислотного лазера потужністю 4 кВт. Тиск азоту знаходився в межах діапазону між 2 і 18 бар.

Сталеві штаби 2 з попередньо нанесеним покриттям є сталевими штабами, які характеризуються наявністю певного складу і мають попередньо нанесене покриття і які відповідають наведеному вище розкриттю винаходу.

Говорячи більш конкретно, сталева штаба 2 містить, при вираженні через 95 (мабс.):

С:0,22 об,

Мп: 1,16 95,

А: 0,03 б, зі: 0,26 95,

Сб0,17 Об,

В: 0,003 95,

Ті: 0,035 об,

З:0,001 Ор,

М: 0,005 95, при цьому решта являє собою залізо і можливі домішки, які виходять в результаті розробки.

Ця сталь відома під комерційною назвою О5ірог 1500.

Попередньо нанесене покриття 5 одержували з нанесенням покриття шляхом занурення у розплав сталевої штаби 2 у ванну розплавленого металу.

Шар металічного сплаву попередньо нанесеного покриття 5 містив, у розрахунку на масу: 5і: 9 то,

Ее: З то,

Зо при цьому решта складається з алюмінію і можливих домішок, які утворюються в результаті розробки.

Шар металічного сплаву характеризувався середньою повною товщиною 20 мкм.

Шар інтерметалічного сплаву містив інтерметалічні з'єднання, які відносяться до типу Еех-

Ау, і головним чином РегАЇз, РегАї5 і РехАу5і;. Він характеризується середньою товщиною 5 мкм.

Сталева штаба має товщину 1,5 мм.

Фіг. б являє собою графік, що демонструє поверхневу часткову концентрацію алюмінію (частку АЇ) в області підкладки 14 розглянутої поверхні різаної крайки 13 листової сталі з попередньо нанесеним покриттям 1 в залежності від лінійної енергії лазерного різання в цій серії експериментів.

Як це можна бачити на фіг. 6, для лінійної енергії лазерного різання, яка не перевищує 0,6 кДж/см, поверхнева часткова концентрація алюмінію в області підкладки 14 розглянутої поверхні крайки 13, яка є результатом проведення лазерного різання, становить або перевищує б об.

Навпаки, для лінійної енергії лазерного різання, яка є рівною або більшою 0,6 кДж/см, поверхнева часткова концентрація алюмінію на поверхні різаної крайки 13 стає меншою або рівною приблизно 6 95. Крім того, вона є рівною або більшою 0,3 кДж/см.

Для лінійної енергії різання, яка є рівною 1,20 кДж/см, поверхнева часткова концентрація алюмінію в області підкладки 14 поверхні різаної крайки 13 знаходиться навіть в межах діапазону 0,3-4,5 95.

Тому автори несподівано для себе виявили те, що лазерне різання сталевої штаби 2 з попередньо нанесеним покриттям з використанням лінійних енергій різання, які є рівними або більшими 0,6 кДж/см, в результаті призводить до одержання особливо невеликих кількостей алюмінію, осадженого на поверхні різаної крайки 13 внаслідок проведення операції лазерного різання.

Крім того, згідно зі спостереженнями винахідників аналогічні результати можуть бути одержані і у випадку використання інших типів інертного газу, зокрема, аргону.

Автори, крім того, провели експерименти, в яких дві листові сталі з попередньо нанесеними покриттями 1, відповідні винаходу, піддавали стиковому зварюванню одна з одною шляхом автогенного лазерного зварювання, тобто, без використання присадного дроту або порошку для одержання звареної заготовки, і таким чином одержану зварену заготовку піддавали гарячому формуванню і зміцненню під пресом для виробництва зміцненої під пресом сталевої деталі.

Як це демонструють вимірювання твердості, проведені стосовно зварного з'єднання одержаних в такий спосіб, сталевих деталей, зварене з'єднання характеризується твердістю, яка перевищує твердість, що була б одержана з використанням листових сталей з попередньо нанесеними покриттями, які не відповідають винаходу, і які, наприклад, були одержані шляхом проведення лазерного різання з використанням меншої лінійної енергії лазерного різання.

Тому спосіб, відповідний винаходу, є вигідним, оскільки в звареному шві не виявляється будь-якого падіння відносної твердості.

Дійсно, внаслідок можливості одержання часткової концентрації алюмінію, яка не перевищує боб, на поверхні крайки, яка має бути зварена з іншого листової сталлю з попередньо нанесеним покриттям, зміцнені під пресом сталеві деталі, одержані з таких листових сталей з попередньо нанесеними покриттями, будуть мати покращені механічні властивості у порівнянні з тими, що має місце для листових сталей з попередньо нанесеними покриттями, які характеризуються поверхневою частковою концентрацією алюмінію, яка перевищує 6 95, на поверхнях їхніх крайок.

Крім цього, одержання поверхневої часткової концентрації алюмінію, яка не перевищує 0,3 95, в області підкладки 14 поверхні крайки були б занадто коштовними з економічної точки зору.

Особливо задовільні механічні властивості зварного з'єднання можуть бути одержані у разі щонайменше часткового видалення до проведення зварювання покриття листових сталей з попередньо нанесеними покриттями 1 вздовж крайок, які мають бути зварені, як це було описано раніше, і/або у разі використання присадного дроту або порошку, які містять елементи утворюючі аустеніт. Такі механічні властивості будуть особливо важливими у разі деталей, призначених для формування деталей для запобігання несанкціонованому проникненню, конструкційних деталей або деталей, які дають свій внесок в безпеку механічних транспортних засобів.

Крім того, такі деталі можуть бути одержані з високою продуктивністю, оскільки не потрібні будь-які додаткові операції для видалення слідів алюмінію, присутнього на поверхні різаної

Зо крайки, перед проведенням операції зварювання.

Спосіб, відповідний винаходу, є, крім того, особливо вигідним в тому, що стосується збільшення продуктивності, оскільки він уможливлює значне зменшення кількості алюмінію, присутнього в області підкладки 14 поверхні різаної крайки внаслідок проведення лазерного різання, лише шляхом контрольованого витримування лінійної енергії лазерного різання в межах заданого діапазону.

Особливо цікавим є використання як допоміжних газів азоту, аргону або в чистому вигляді, або у вигляді сумішей аргон/азот, оскільки ці гази є відносно недорогими, зокрема, у зіставленні з гелієм. Також цікавими є суміші азоту і/або аргону з гелієм, оскільки вони є менш коштовними у порівнянні з чистим гелієм.

Абсолютно несподіваним є те, що контрольоване витримування лінійної енергії під час проведення лазерного різання в межах попередньо визначеного діапазону зменшує кількість алюмінію в області підкладки 14 поверхні різаної крайки 13. Крім того, несподіваною є можливість покращення сукупної продуктивності з одночасним використанням лінійної енергії для проведення лінійного різання, яке, власне кажучи, перевищує лінійні енергії, які зазвичай були 6 втілені. Дійсно, для однієї і тієї самої потужності лазера збільшена лінійна енергія може бути одержана лише шляхом відносного зменшення швидкості різання.

Claims (23)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб виробництва листової сталі (1) з попередньо нанесеним покриттям, який включає такі послідовні стадії: одержання сталевої штаби (2) з попередньо нанесеним покриттям, яка містить сталеву підкладку (3), яка має на щонайменше одній зі своїх основних лицьових поверхонь попередньо нанесене покриття (5), при цьому попередньо нанесене покриття (5) містить шар інтерметалічного сплаву (9) і шар металічного сплаву (11), який простирається поверх шару інтерметалічного сплаву (9), причому шар металічного сплаву (11) є шаром алюмінію, шаром алюмінієвого сплаву або шаром сплаву на алюмінієвій основі; лазерне різання сталевої штаби (2) з попередньо нанесеним покриттям для одержання щонайменше однієї листової сталі (1) з попередньо нанесеним покриттям, при цьому листова бо сталь (1) з попередньо нанесеним покриттям має поверхню різаної крайки (13), яка являє собою результат проведення операції різання, причому поверхня різаної крайки (13) містить ділянку підкладки (14) і ділянку попередньо нанесеного покриття (15), при цьому товщина листової сталі (1) з попередньо нанесеним покриттям становить 1-5 мм, який відрізняється тим, що лазерне різання проводять так, щоб воно в результаті безпосередньо приводило б до одержання зони (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію на поверхні різаної крайки (13) і простирається по всій висоті (п) поверхні різаної крайки (13) і по довжині, яка є меншою або рівною у зіставленні з довжиною поверхні різаної крайки (13), при цьому поверхнева часткова концентрація алюмінію в ділянці підкладки (14) зазначеної зони (20) поверхні різаної крайки (13), яка є безпосереднім результатом проведення операції лазерного різання, становить 0,3-6 Фо.

2. Спосіб за п.1, в якому вздовж зазначеної зони (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію на поверхні різаної крайки (13), проводять лазерне різання з використанням інертного газу, як допоміжного газу, разом з лінійною енергією лазерного різання, яка є рівною або більшою 0,6 кДж/см.

3. Спосіб за п. 2, в якому тиск допоміжного газу знаходиться в межах діапазону 2-18 барів.

4. Спосіб за п. 2 або 3, в якому інертний газ вибирають з азоту, гелію, аргону або сумішей з цих газів.

5. Спосіб за будь-яким з пп. 2-4, в якому лазерне різання проводять з використанням вуглекислотного лазера.

б. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, в якому лазерне різання проводять з використанням твердотільного лазера.

7. Спосіб за п. б, в якому твердотільний лазер є лазером, який належить до АІГ-неодимового типу, дисковим лазером, напівпровідниковим діодним лазером або волоконним лазером.

8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, в якому товщина листової сталі (1) з попередньо нанесеним покриттям знаходиться в межах діапазону 1,0-3,0 мм, зокрема 1,0-2,5 мм.

9. Спосіб за будь-яким з пп. 1-8, в якому товщина попередньо нанесеного покриття (5) знаходиться в межах діапазону 19-33 мкм.

10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-9, в якому зона (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, простирається по всій довжині поверхні різаної крайки (13). Зо

11. Спосіб за будь-яким з пп. 1-9, в якому довжина зони (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, є строго меншою, ніж повна довжина поверхні різаної крайки (13).

12. Спосіб виготовлення зварної заготовки, який включає такі стадії: виробництво першої і другої листових сталей (1) з попередньо нанесеним покриттям (1), при цьому щонайменше одну з числа першої і другої листових сталей (1) з попередньо нанесеним покриттям одержують способом за будь-яким з пп. 1-11; стикове зварювання першої і другої листових сталей (1) з попередньо нанесеним покриттям для створення зварного з'єднання між згаданими листовими сталями (1) і одержання зварної заготовки, при цьому стикове зварювання включає стадію компонування першої і другої листових сталей (1) з попередньо нанесеним покриттям так, щоб зона (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію щонайменше однієї з листових сталей (1) з попередньо нанесеним покриттям, була б звернена до крайки і переважно до зони (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію іншої листової сталі (1) з попередньо нанесеним покриттям.

13. Спосіб за п. 12, в якому зварювання являє собою операцію лазерного зварювання.

14. Спосіб за п. 12 або 13, який також включає перед проведенням стадії стикового зварювання стадію видалення з кожної з першої і другої листових сталей (1) з попередньо нанесеним покриттям шару металічного сплаву (11) в зоні видалення (25), яка примикає до зони (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію відповідної листової сталі (1) з попередньо нанесеним покриттям, при цьому під час проведення стадії стикового зварювання листові сталі (1) з попередньо нанесеним покриттям зварюють по їх крайках, де був вилучений шар металічного сплаву (11).

15. Спосіб за п.14, в якому видалення шару металічного сплаву (11) проводять з використанням лазерного пучка.

16. Спосіб за п. 14 або 15, в якому під час проведення стадії видалення шар інтерметалічного сплаву (9) залишається в зоні видалення (25) щонайменше на ділянці своєї висоти.

17. Спосіб за будь-яким з пп. 12-16, в якому лазерне зварювання проводять з додаванням присадного дроту або порошку.

18. Спосіб за п.17, в якому присадний дріт або порошок містить легуючі елементи, які утворюють аустеніт. 60 19. Спосіб виготовлення зміцненої під пресом сталевої деталі, який включає такі стадії:

здійснення способу за будь-яким з пп. 12-18 для одержання зварної заготовки; нагрівання зварної заготовки так, щоб одержати щонайменше частково аустенітну структуру в листових сталях (1) з попередньо нанесеним покриттям, які утворюють зварену заготовку; гаряче формування зварної заготовки у пресі для одержання формованої у пресі сталевої деталі; і охолодження сталевої деталі в пресі так, щоб одержати зміцнену під пресом сталеву деталь.

20. Спосіб за п. 19, в якому зазначена швидкість охолодження є рівною або більшою критичної швидкості охолодження для мартенситного або бейнітного перетворення для зазначених сталевих листів (1).

21. Листова сталь (1) з попередньо нанесеним покриттям, яка містить: ділянку сталевої підкладки (3), яка має на щонайменше одній із своїх лицьових поверхонь ділянку попередньо нанесеного покриття (5), при цьому ділянка попередньо нанесеного покриття (5) містить ділянку шару інтерметалічного сплаву (9) і ділянку шару металічного сплаву (11), який простирається поверх ділянки шару інтерметалічного сплаву (9), причому ділянка шару металічного сплаву (11") являє собою шар алюмінію, шар алюмінієвого сплаву або шар сплаву на алюмінієвій основі, при цьому товщина листової сталі (1) з попередньо нанесеним покриттям складає 1-5 мм; і щонайменше одну поверхню різаної лазером крайки (13), яка простирається між лицьовими поверхнями (47) листової сталі (1) з попередньо нанесеним покриттям і містить ділянку підкладки (14) і щонайменше одну ділянку попередньо нанесеного покриття (15), при цьому листова сталь (1) з попередньо нанесеним покриттям містить на поверхні різаної лазером крайки (13) множину борозенок від затвердіння, при цьому поверхня різаної лазером крайки (13) містить зону (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію і простирається по всій висоті (п) поверхні різаної лазером крайки (13) і по довжині, яка є меншою або рівною у зіставленні з довжиною поверхні різаної лазером крайки (13), при цьому поверхнева часткова концентрація алюмінію в ділянці підкладки (14) зазначеної зони (20) становить 0,3-6 Фо.

22. Листова сталь за п.21, в якій зона (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, проходить по всій довжині поверхні різаної крайки (13). Зо

23. Листова сталь за п. 21, в якій довжина зони (20), яка характеризується зменшеною кількістю алюмінію, є строго меншою, ніж повна довжина поверхні різаної крайки (13). ? я Кк я п Ше екшнЯ ту конт ВЕ

Фк.