BR112016012288B1 - chapa em liga de alumínio e seu processo de fabricação. - Google Patents

chapa em liga de alumínio e seu processo de fabricação. Download PDF

Info

Publication number
BR112016012288B1
BR112016012288B1 BR112016012288-7A BR112016012288A BR112016012288B1 BR 112016012288 B1 BR112016012288 B1 BR 112016012288B1 BR 112016012288 A BR112016012288 A BR 112016012288A BR 112016012288 B1 BR112016012288 B1 BR 112016012288B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
weight
mpa
thickness
screen
less
Prior art date
Application number
BR112016012288-7A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112016012288A8 (pt
Inventor
Armelle Danielou
Soizic BLAIS
Philippe Jarry
Olivier Ribaud
Bernard Valentin
Original Assignee
Constellium Issoire
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=50780503&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=BR112016012288(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Constellium Issoire filed Critical Constellium Issoire
Publication of BR112016012288A8 publication Critical patent/BR112016012288A8/pt
Publication of BR112016012288B1 publication Critical patent/BR112016012288B1/pt

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/21—Presses specially adapted for extruding metal
    • B21C23/212—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • B22D11/003—Aluminium alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/0408—Moulds for casting thin slabs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/059—Mould materials or platings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/103—Distributing the molten metal, e.g. using runners, floats, distributors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/116—Refining the metal
    • B22D11/119—Refining the metal by filtering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/007—Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/14—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/18—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001—Aluminium or its alloys

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

PRODUTOS EM LIGA DE ALUMÍNIO - COBRE - LÍTIO COM PROPRIEDADES EM FADIGA MELHORADAS. A invenção se refere a uma chapa de metal com uma espessura de pelo menos 80 mm em liga de alumínio, incluindo, em % em peso, Cu: 2,0 ? 6,0; Li: 0,5 ? 2,0; Mg: 0 ? 1,0; Ag: 0 ? 0,7; Zn 0 ? 1,0; e pelo menos um elemento escolhido dentre Zr, Mn, Cr, Se, Hf e Ti, a quantidade desse elemento, se for escolhido, sendo de 0,05 a 0,20% em peso para Zr, 0,05 a 0,8% em peso para Mn, 0,05 a 0,3% em peso para Cr e para Se, 0,05 a 0,5% em peso para Hf e de 0,01 a 0,15% em peso para Ti, Si 0,1; Fe 0,1; outros 0,05 cada um e 0,15 no total, caracterizada pelo fato de, no estado revenido, sua média logarítmica de fadiga ser medida à meia espessura na direção TL sobre amostras lisas com um esforço de amplitude máxima de 242 MPa, uma frequência de 50 Hz e uma relação de esforço R = 0,1 ser pelo menos de 250 000 ciclos. O produto, de acordo com a invenção, é obtido por um processo, no qual notadamente as condições de fundições são específicas. A utilização de uma chapa de metal, de acordo com a invenção, para realizar um elemento de estrutura de avião, de preferência, uma longarina, uma nervura ou uma armação é vantajosa.(...).

Description

DOMÍNIO DA INVENÇÃO
[0001] A invenção se refere aos produtos laminados em ligas alumínio - cobre - lítio, mais particularmente, esses produtos, os respectivos processos de fabricação e de utilização, destinados notadamente à construção aeronáutica e aeroespacial.
ESTADO DA TÉCNICA
[0002] Produtos laminados em liga de alumínio são desenvolvidos para produzir elementos estruturais destinados notadamente à indústria aeronáutica e à indústria aeroespacial.
[0003] As ligas alumínio - cobre - lítio são particularmente promotoras para fabricar esse tipo de produto. As especificações impostas pela indústria aeronáutica para a manutenção em fadiga são elevadas. Para os produtos espessos, elas são particularmente difíceis de atingir. Com efeito, considerando-se espessuras possíveis das placas fundidas, a redução de espessura por deformação a quente é suficientemente pequena e, por conseguinte, os locais ligados à fundição sobre os quais se iniciam as fissuras de fadiga não vêem seu tamanho reduzido no decorrer da deformação a quente.
[0004] O lítio sendo particularmente oxidável, a fundição das ligas alumínio - cobre - lítio gera, de maneira geral, locais de iniciação de fissura mais numerosos do que para as ligas de tipo 2XXX sem lítio ou 7XXX. Assim, as soluções habitualmente encontradas para a obtenção de produtos laminados espessos em ligas de tipo 2XXX, sem lítio, ou 7XXX não permitem obter propriedades em fadiga suficientes para as ligas alumínio - cobre - lítio.
[0005] Produtos espessos em liga Al-Cu-Li são notadamente descritos nos pedidos US2005/0006008 e US2009/0159159.
[0006] No pedido WO2012/110717, foi proposto para melhorar as propriedades, notadamente em fadiga, das ligas de alumínio contendo em particular pelo menos 0,1 % de Mg e/ou 0,1 % de Li, realizar, quando da fundição, um tratamento ultrassom. Todavia, esse tipo de tratamento continua difícil de ser efetuado para as quantidades necessárias à fabricação de chapas espessas.
[0007] O pedido US2009/0142222 descreve ligas que podem incluir 3,4-4,2 % em peso de Cu, 0,9 - 1,4% em peso de Li, 0,3 - 0,7% em peso de Ag, 0,1 - 0,6% em peso de Mg, 0,2 - 0,8% em peso de Zn, 0,1 - 0,6% em peso de Mn e 0,01 - 0,6% em peso de pelo menos elemento que controla estrutura granular, o resto sendo o alumínio, elementos incidentes e impurezas.
[0008] Existe uma necessidade para produtos espessos em liga alumínio - cobre - lítio, que apresentam propriedades melhoradas em relação àquelas dos produtos conhecidos, em particular em termos de propriedades em fadiga, tendo propriedades de tenacidade e propriedades de resistência mecânica estática vantajosas. Por outro lado, existe uma necessidade para um processo a simples e econômico de obtenção desses produtos.
OBJETO DA INVENÇÃO
[0009] Um primeiro objeto da invenção é um processo de fabricação de uma chapa, cuja espessura é pelo menos de 80 mm, em liga de alumínio compreendendo as etapas nas quais: (a) elabora-se um banho de metal líquido em liga, compreendendo, em percentagem em peso, Cu: 2,0 - 6,0; Li: 0,5 - 2,0; Mg: 0 - 1,0; Ag: 0 - 0,7; Zn 0 - 1,0; e pelo menos um elemento escolhido dentre Zr, Mn, Cr, Sc, Hf e Ti, a quantidade desse elemento, se for escolhido, sendo de 0,05 a 0,20% em peso para Zr, 0,05 a 0,8% em peso para Mn, 0,05 a 0,3% em peso para Cr e para Sc, 0,05 a 0,5% em peso para Hf e de 0,01 a 0,15% em peso para Ti, Si < 0,1; Fe < 0,1; outros < 0,05 cada um e < 0,15 no total, (b) funde-se a referida liga por fundição semicontínua vertical para se obter uma placa de espessura T e de largura W de tal forma que, quando da solidificação, - o teor em hidrogênio desse banho de metal líquido (1) seja inferior a 0,4 ml/100 g; - o teor em oxigênio medido acima da superfície líquida (14,15) seja inferior a 0,5% em volume, - o distribuidor utilizado (7) para a fundição seja realizado em tela, compreendendo essencialmente carbono, que ele compreenda uma face inferior (76), uma face superior definindo o orifício pelo qual o metal líquido é introduzido (71) e uma parede de seção substancialmente retangular, a parede que compreende duas partes longitudinais paralelas à largura W (720, 721) e duas partes transversais paralelas à espessura T (730, 731) essas partes transversais e longitudinais sendo formadas de pelo menos duas telas, uma primeira tela sensivelmente obturador e semirrígido (77) assegurando a manutenção da forma do distribuidor durante a fundição e uma segunda tela não obturante (78), permitindo a passagem e a filtragem do líquido, essa primeira e essa segunda tela sendo ligadas uma a outra, sem recobrimento ou com recobrimento e sem interstícios que as separe, essa primeira tela cobrindo, de forma contínua, pelo menos 30% da superfície dessas partes de parede (720, 721, 730, 731) e sendo posicionado, de maneira que a superfície líquida esteja em contato com ele, sobre o conjunto da seção; (c) homogeneiza-se antes ou depois de ter opcionalmente usinado a referida placa para se obter uma placa de laminação que pode ser deformada a quente; (d) lamina-se a quente e opcionalmente a frio a referida placa de laminação, assim homogeneizado para se obter uma chapa cuja espessura é pelo menos 80 mm, (e) se coloca em solução e se tempera a referida chapa, (f) opcionalmente, distensiona-se a referida chapa, assim colocada em solução por deformação plástica com uma deformação de pelo menos 1%, (g) faz-se sofrer um revenido na referida chapa, assim colocada em solução e opcionalmente distensionada.
[00010] Um outro objeto da invenção é uma chapa, cuja espessura é pelo menos 80 mm, capaz de ser obtida pelo processo, de acordo com a invenção, em liga de alumínio compreendendo, em percentagem em peso, Cu: 2,0 - 6,0; Li: 0,5 - 2,0; Mg: 0 - 1,0; Ag: 0 - 0,7; Zn 0 - 1,0; e pelo menos um elemento escolhido dentre Zr, Mn, Cr, Sc, Hf e Ti, a quantidade desse elemento, se for escolhido, sendo de 0,05 a 0,20% em peso para Zr, 0,05 a 0,8% em peso para Mn, 0,05 a 0,3% em peso para Cr e para Sc, 0,05 a 0,5% em peso para Hf e de 0,01 a 0,15% em peso para Ti, Si < 0,1; Fe < 0,1; outros < 0,05 cada um e < 0,15 no total, caracterizado pelo fato de, no estado revenido sua média logarítmica de fadiga medida à meia espessura na direção TL sobre amostras lisas, segundo a figura 1a a um esforço de amplitude máxima de 242 MPa, uma frequência de 50 Hz, uma relação de esforço R = 0,1 é pelo menos 250 000 ciclos.
[00011] Ainda um outro objeto da invenção é a utilização de uma chapa, de acordo com a invenção, para realizar um elemento de estrutura de avião, de preferência uma longarina, uma nervura ou um quadro.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[00012] A figura 1 representa o esquema das amostras utilizada para os testes em fadiga lisa (figura 1a) e em fadiga com orifício (figura 1b). As dimensões são dadas em mm.
[00013] A figura 2 é um esquema geral do dispositivo de solidificação utilizado em um modo de realização da invenção.
[00014] A figura 3 representa um esquema geral do distribuidor utilizado no processo, de acordo com a invenção.
[00015] A figura 4 apresenta representações do fundo e das partes laterais e longitudinais da parede do distribuidor, segundo um modo de realização da invenção.
[00016] A figura 5 mostra a relação entre o desempenho em fadiga lisa, e o teor em hidrogênio do banho de metal líquido, quando da solidificação (figura 5a) ou o teor em oxigênio medida acima da superfície líquida, quando da solidificação (figura 5b).
[00017] A figura 6 mostra as curvas de Wohler obtidas com testes 3, 7 e 8 na direção L-T (figura 6a) e T-L (figura 6b).
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[00018] Salvo menção contrária, todas as indicações que se referem à composição química das ligas são expressas como uma percentagem em peso baseada no peso total da liga. A expressão 1,4 Cu significa que o teor em cobre expresso em percentagem em peso é multiplicado por 1,4. A designação das ligas é feita em conformidade com os regulamentos de The Aluminium Association, conhecidos do técnico. Salvo menção contrária as definições dos estados metalúrgicos indicadas na norma Européia EN 515 se aplicam.
[00019] As características mecânicas estáticas em tração, em outros termos, a resistência à ruptura Rm, o limite de elasticidade convencional a 0,2% de alongamento Rp0,2, e o alongamento à ruptura A%, são determinados por teste de tração, segundo a norma NF EN ISO 6892-1, a retirada e o sentido do teste sendo definidos pela norma EN 485-1. O fator de intensidade de esforço (KlC) é determinado segundo a norma ASTM E 399.
[00020] As propriedades em fadiga sobre amostras lisas são medidas ao ar ambiente a um esforço de amplitude máximo de 242 MPa, uma frequência de 50 Hz, uma relação de esforço R = 0,1, sobre amostras, tais como representadas na figura 1a, coletadas à meia largura e à meia espessura das chapas na direção TL. As condições de teste obedecem à norma ASTM E466. Determina-se a média logarítmica dos resultados obtidos sobre pelo menos 4 amostras.
[00021] As propriedades em fadiga sobre amostras com orifício são medidas ao ar ambiente para níveis de esforço variáveis, a uma frequência de 50 Hz, uma relação de esforço R = 0,1, sobre amostras, tais como representadas na figura 1b, Kt = 2,3, coletadas no centro e à meia espessura das chapas na direção L-T e T-L. A equação de Walker foi utilizada para determinar um valor de esforço máximo representativo de 50% de não ruptura a 100 000 ciclos. Para fazer isto, um índice de qualidade de fadiga (IQF) é calculado para cada ponto da curva de Wohler com a fórmula: IQF = Gmax (Nθ/N)1/n na qual Gmax é o esforço máximo aplicado em uma amostra determinada, N é o número de ciclos até à ruptura, N0 é igual a 100 000 e n = -4,5. Leva-se o IQF correspondente à mediana, seja 50% ruptura para 100 000 ciclos.
[00022] No âmbito da invenção, uma chapa corroída espessa é um produto, cuja espessura é pelo menos de 80 mm e, de maneira preferida, pelo menos 100 mm. Em um modo de realização da invenção, a espessura das chapas é de pelo menos 120 mm ou, de preferência, 140 mm. A espessura das chapas espessas, de acordo com a invenção, é tipicamente no máximo de 240 mm, geralmente no máximo de 220 mm e, preferencialmente, no máximo de 180 mm.
[00023] Salvo menção contrária, as definições da norma EN 12258 se aplicam. Notadamente, uma chapa é, de acordo com a invenção, um produto laminado de seção transversal retangular, cuja espessura uniforme é pelo menos de 6 mm e não excede 1/10° da largura.
[00024] Denomina-se aqui "elemento de estrutura" ou "elemento estrutural" de uma construção mecânica, uma peça mecânica para a qual as propriedades mecânicas estáticas e/ou dinâmicas são particularmente importantes para o desempenho da estrutura, e para o qual um cálculo de estrutura é habitualmente prescrito ou realizado. Trata-se tipicamente de elementos, cuja falha é capaz de colocar em perigo a segurança dessa construção, de seus usuários ou de outros. Para um avião, esses elementos de estrutura compreendem notadamente os elementos que compõem a fuselagem (tais como o revestimento de fuselagem (fuselagem skin em inglês), os enrijecedores ou longarinas de fuselagem (stringeres), as divisórias estanques (bulkheads), os quadros de fuselagem (circunferential frames), as asas, tais como o revestimento de asa (wing skin), os enrijecedores (stringers ou stiffeners), as nervuras (ribs) e longarinas (spars)) e a empenagem composta notadamente de estabilizadores horizontais e verticais (horizontal or vertical stabilisers), assim como os perfilados de piso (floor beams), os trilhos de bancos (seat tracks) e as portas.
[00025] Denomina-se aqui o "conjunto da instalação de fundição" o conjunto dos dispositivos que permitem transformar um metal sob qualquer forma em semi-produto de forma bruta, passando pela fase líquida. Uma instalação de fundição pode compreender numerosos dispositivos, tais como um ou vários fornos necessários à fusão do metal ("forno de fusão") e/ou à sua manutenção ("forno de manutenção") em temperatura e/ou operações de preparo de metal líquido e de ajuste da composição ("forno de elaboração"), uma ou várias cubas (ou "bolsas") destinadas a efetuar um tratamento de eliminação das impurezas dissolvidas e/ou em suspensão no metal líquido, esse tratamento podendo consistir em filtrar o metal líquido sobre um mídia filtrante em uma "bolsa de filtragem" ou em introduzir no banho um gás dito "de tratamento" que pode ser inerte ou reagente em uma "bolsa de desgaseificação", um dispositivo de solidificação do metal líquido (ou "métier de fundição"), por fundição semi-contínua vertical por resfriamento direto em poço de fundição, podendo compreender dispositivos, tais como um molde (ou "lingoteira") um dispositivo de aprovisionamento do metal líquido (ou "bocal") e um sistema de resfriamento, esses diferentes fornos, cubas e dispositivos de solidificação sendo ligados entre si por dispositivos de transferência ou canais denominados "condutos", nos quais um metal líquido pode ser transportado.
[00026] Os presentes inventores constataram que, de maneira surpreendente, podem-se obter chapas espessas em liga de alumínio cobre lítio, apresentando um desempenho em fadiga melhorado, preparando essas chapas com o auxílio do seguinte processo.
[00027] Em uma primeira etapa, elabora-se um banho de metal líquido em liga, compreendendo em % em peso: Cu: 2,0 - 6,0; Li: 0,5 - 2,0; Mg: 0 - 1,0; Ag: 0 - 0,7; Zn 0 - 1,0; e pelo menos um elemento escolhido dentre Zr, Mn, Cr, Sc, Hf e Ti, a quantidade desse elemento, se for escolhido, sendo de 0,05 a 0,20% em peso para Zr, 0,05 a 0,8% em peso para Mn, 0,05 a 0,3% em peso para Cr e para Sc, 0,05 a 0,5% em peso para Hf e de 0,01 a 0,15% em peso para Ti, Si < 0,1; Fe < 0,1; outros < 0,05 cada um e < 0,15 no total, resta alumínio.
[00028] Uma liga vantajosa para o processo, de acordo com a invenção, compreende, em percentagem em peso, Cu: 3,0 - 3,9; Li: 0,7 - 1,3; Mg: 0 - 1,0, pelo menos um elemento escolhido dentre Zr, Mn e Ti, a quantidade desse elemento, se for escolhido, sendo de 0,06 a 0,15% em peso para Zr, 0,05 a 0,8% em peso para Mn e de 0,01 a 0,15% em peso para Ti; Ag: 0 - 0,7; Zn < 0,25; Si < 0,08; Fe < 0,10; outros < 0,05 cada um e < 0,15 no total, resta alumínio.
[00029] Vantajosamente, o teor em cobre é pelo menos de 3,2% em peso. O teor em lítio está, de preferência, compreendido entre 0,85 e 1,15% em peso e, de preferência, entre 0,90 e 1,10% em peso. O teor em magnésio está, de preferência, compreendido entre 0,20 e 0,6% em peso. A adição simultânea de manganês e de zircônio é geralmente vantajosa. De preferência, o teor em manganês está compreendido entre 0,20 e 0,50% em peso e o teor em zircônio está compreendido entre 0,06 e 0,14% em peso. Vantajosamente, o teor em prata está compreendido entre 0,20 e 0,7% em peso. É vantajoso que o teor em prata seja pelo menos de 0,1% em peso. Em um modo de realização da invenção, o teor em prata é pelo menos 0,20% em peso. Em um outro modo de realização, o teor em prata é limitado em 0,15% em peso e o teor em zinco é de pelo menos 0,3% em peso. Preferencialmente, o teor em prata é no máximo de 0,5% em peso. Em um modo de realização da invenção, o teor em prata está limitado a 0,3% em peso. Preferencialmente, o teor em silício é no máximo de 0,05% em peso e o teor em ferro é no máximo de 0,06% em peso. Vantajosamente, o teor em titânio está compreendido entre 0,01 e 0,08% em peso. Em um modo de realização da invenção o teor em zinco é no máximo de 0,15% em peso. Uma liga alumínio - cobre - lítio preferida é a liga AA2050.
[00030] Esse banho de metal líquido é preparado em um forno da instalação de fundição. É conhecida, por exemplo, de US 5 415 220 utilizar sais fundidos contendo lítio, tais como misturas KCl/LiCl no forno de fusão para passivar a liga, quando de sua transferência para a instalação de fundição. Os presentes inventores obtiveram, todavia, excelentes propriedades de fadiga para chapas espessas, sem utilizar sal fundido contendo lítio no forno de fusão, mas mantendo nesse forno uma atmosfera pobre em oxigênio e pensam que a presença de sal de fusão poderia ter em certos casos um efeito nefasto sobre as propriedades em fadiga dos produtos corroídos espessos. Vantajosamente, não se utiliza sal fundido contendo lítio no conjunto da instalação de fundição. Em um modo de realização vantajoso não se utiliza sal fundido no conjunto da instalação de fundição. Preferencialmente, mantém-se no(s) forno(s) da instalação de fundição um teor em oxigênio inferior a 0,5% em volume e, de preferência, inferior a 0,3% em volume. Todavia, pode-se tolerar um teor em oxigênio de pelo menos 0,05% em volume e mesmo de pelo menos 0,1% em volume no(s) forno(s) da instalação de fundição, o que é vantajoso notadamente para os aspectos econômicos do processo. Vantajosamente, o(s) forno(s) da instalação de fundição são fornos com indução. Os presentes inventores constataram que esse tipo de forno é vantajoso, apesar da mistura gerada pelo aquecimento por indução.
[00031] Esse banho de metal líquido é, em seguida, tratado em uma bolsa de desgaseificação e em uma bolsa de filtragem, de forma notadamente que seu teor em hidrogênio seja inferior a 0,4 ml/100 g e, de preferência, inferior a 0,35 ml/100 g. O teor em hidrogênio do metal líquido é medido com o auxílio de uma aparelhagem comercial, tal como o aparelho comercializado com a marca ALSCANTM, conhecido do técnico, a sonda sendo mantida sob uma varredura de nitrogênio. Vantajosamente, o teor em oxigênio da atmosfera em contato com o banho de metal líquido no forno de fusão e quando das etapas de desgaseificação, filtragem é inferior a 0,5% em volume e, de preferência, inferir a 0,3% em volume. De preferência, o teor em oxigênio da atmosfera em contato com o banho de metal líquido é inferior a 0,5% em volume e, de preferência, inferior a 0,3% em volume para o conjunto da instalação de fundição. Todavia, pode-se tolerar um teor em oxigênio de pelo menos 0,05% em volume e mesmo de pelo menos 0,1% em volume para o conjunto da instalação de fundição, o que é vantajoso notadamente para os aspectos econômicos do processo.
[00032] O banho de metal líquido é em seguida solidificado sob a forma de placa. Uma placa é um bloco de alumínio de forma substancialmente paralelepipédica, de comprimento L, de largura W e de espessura T. Controla-se a atmosfera acima da superfície líquida, quando da solidificação. Um exemplo de dispositivo que permite controlar a atmosfera acima da superfície líquida, quando da solidificação é apresentado na figura 2.
[00033] Nesse exemplo de dispositivo apropriado, o metal líquido proveniente de um conduto (63) é introduzido em um bocal (4) controlado por um bujão (8) que pode se deslocar para cima e para baixo (81), em uma lingoteira (31) localizada sobre um falso fundo (21). A liga de alumínio é solidificada por resfriamento direto (5). A liga de alumínio (I) tem pelo menos uma superfície sólida (11, 12, 13) e pelo menos uma superfície líquida (14, 15). Um elevador (2) permite manter o nível da superfície líquida (14, 15) sensivelmente constante. Um distribuidor (7) permite a repartição do metal líquido. Uma tampa (62) recobre a superfície líquida. A tampa pode compreender juntas (61) para assegurar uma estanqueidade com a mesa de fundição (32). O metal líquido no conduto (63) pode ser vantajosamente protegido por uma tampa (64). Um gás inerte (9) é introduzido na câmara (65) definida entre a tampa e a tabela de fundição. O gás inerte é vantajosamente escolhido dentre os gases raros, o nitrogênio e o dióxido de carbono ou misturas desses gases. Um gás inerte preferido é o argônio. O teor em oxigênio é medido na câmara (65) acima da superfície líquida. A vazão de gás inerte pode ser ajustada para atingir o teor em oxigênio desejado. Todavia, é vantajoso manter uma aspiração suficiente no poço de fundição (10), graças a uma bomba (101). Com efeito, os presentes inventores constataram que não existe, em geral, uma estanqueidade suficiente entre a lingoteira (31) e o metal solidificado (5) o que leva a uma difusão da atmosfera do poço de fundição (10) para a câmara (65). Vantajosamente, a aspiração da bomba (101) é tal que a pressão no compartimento (10) seja inferior à pressão na câmara (65), o que pode ser obtido, de preferência, impondo-se uma velocidade da atmosfera, através das superfícies abertas do poço de fundição de pelo menos de 2 m/s e, de preferência, de pelo menos de 2,5 m/s. Tipicamente, a pressão na câmara (65) é próxima da pressão atmosférica e a pressão no compartimento (10) é inferior à pressão atmosférica, tipicamente 0,95 vez a pressão atmosférica. No âmbito do processo, de acordo com a invenção, se mantém na câmara (65), graças aos dispositivos descritos, um teor em oxigênio inferior a 0,5% em volume e, de preferência, inferior a 0,3% em volume.
[00034] Um exemplo de distribuidor (7) do processo, de acordo com a invenção, é apresentado nas figuras 3 e 4. O distribuidor do processo, de acordo com a invenção, é realizado em tela que compreende essencialmente o carbono, ela compreende uma face inferior (76), uma face superior tipicamente vazia, definindo o orifício pelo qual o metal líquido é introduzido (71) e parede de seção substancialmente retangular tipicamente e de modo substancial constante e de altura h tipicamente de modo substancial constante, a parede compreendendo duas partes longitudinais paralelas à largura W da placa (720, 721) e duas partes transversais paralelas à espessura T da placa (730, 731) essas partes transversais e longitudinais sendo formadas de pelo menos duas telas, uma primeira tela sensivelmente obturadora e semi-rígida (77), assegurando a manutenção da forma do distribuidor durante a fundição e uma segunda tela não obturadora (78), permitindo a passagem e a filtragem do líquido, essa primeira e essa segunda tela sendo ligadas uma a outra sem recobrimento ou com recobrimento e sem interstício que a separe, essa primeira tela cobrindo, de forma contínua pelo menos 30% da superfície dessas partes de parede (720, 721, 730, 731) e sendo posicionada de maneira que a superfície líquida esteja em contato com ela sobre o conjunto da seção do distribuidor. Em um modo de realização da invenção, a seção da parede do distribuidor evolui linearmente em função da altura h, tipicamente, de forma que a superfície da face inferior do distribuidor seja superior ou inferior de mais de 10% à superfície da face superior do distribuidor; assim, o anglo formado entre as paredes laterais e a vertical pode atingir até aproximadamente 5°. A primeira e a segunda tela sendo costuradas uma na outra sem recobrimento ou com recobrimento e sem interstício que as separa, isto é, em contato, o metal líquido não pode atravessar a primeira tela e ser desviada pela segunda tela, como é o caso, por exemplo, em um combo-bag, tal como descrito no pedido WO 99/44719, figuras 2 a 5. Graças à manutenção assegurada pela primeira tela, o distribuidor é semi-rígido e não se deforma sensivelmente, quando da fundição. Em uma realização vantajosa, a primeira tela tem uma altura, h1, medida a partir da face superior sobre a circunferência da parede (720, 721, 730, 731), tal que hl > 0,3 h e, de preferência, h1 > 0,5 h, na qual h designa a altura total da parede do distribuidor.
[00035] A superfície líquida estando em contato com essa primeira tela que obtura o metal líquido só atravessa o distribuidor sob a superfície líquida em determinadas direções de cada parte da parede. De preferência, a altura imersa no metal líquido de parede (720, 721, 730, 731) do distribuidor (7) coberta pela primeira tela é pelo menos igual a 20%, preferencialmente 40% e, de maneira preferida, 60% da altura total de parede imersa.
[00036] A figura 4 representa o fundo e as partes de parede longitudinais. O fundo (76) é tipicamente coberto pelo primeiro e/ou pela segunda tela. Vantajosamente, a primeira tela fica pelo menos situada na parte central do fundo (76) em um comprimento L1 e/ou na parte central das partes longitudinais (720) e (721) sobre o conjunto da altura h e em um comprimento L2.
[00037] Vantajosamente, a parte de superfície coberta pela primeira tela está compreendida entre 30 e 90% e, de preferência, entre 50 e 80% para as partes longitudinais (720) e (721), e/ou entre 30 e 70% e, de preferência, entre 40 e 60% para as partes laterais (730, 731) e/ou entre 30 e 100% e, de preferência, entre 50 e 80% para o fundo (76).
[00038] É vantajoso que o comprimento L1 de primeira tela situada no fundo (76) seja superior ao comprimento L2 de primeira tela situada na parte das paredes longitudinais (720) e (721) em contato com o fundo.
[00039] Os presentes inventores pensam que a geometria do distribuidor permite notadamente melhorar a qualidade do fluxo do metal líquido, reduzir as turbulências e melhorar a distribuição de temperatura.
[00040] A primeira tela e a segunda tela são vantajosamente obtidas por tecelagem de um fio que compreende essencialmente o carbono. A tela de fio grafite é particularmente vantajosa. As telas são tipicamente costuradas uma na outra. É possível também no lugar de uma primeira e de uma segunda telas utilizar uma tela difusora única que apresenta pelo menos dois nomes de tecelagem, mais ou menos densos.
[00041] É vantajoso para a facilidade da tela que o fio que compreende carbono seja revestido de uma camada que facilita o deslizamento. Essa camada pode, por exemplo, compreender um polímero fluorado, tal como o Teflon ou uma poliamida, tal como o xilon.
[00042] A primeira tela é sensivelmente obturadora. Tipicamente se trata de uma tela que apresenta malhas de dimensão inferior a 0,5 mm, de preferência, inferior a 0,2 mm. A segunda tela é não obturadora e permite a passagem do metal em fusão. Tipicamente, trata-se de uma tela que apresenta malhas de dimensão compreendido entre 1 e 5 mm, de preferência, de 2 a 4 mm. Em um modo de realização da invenção, a primeira tela recobre localmente a segunda tela, estando em contato íntimo, de forma a não deixar interstício entre as duas telas.
[00043] A placa assim obtida é, em seguida, homogeneizada antes ou depois de ter opcionalmente sido usinada para se obter uma forma que pode ser deformada a quente. A placa é usinada sob a forma de placa de laminação, de forma a, em seguida, ser deformada a quente por laminação. De preferência, a homogeneização é realizada a uma temperatura compreendida entre 470 e 540 oC por uma duração compreendida entre 2 e 30 horas.
[00044] Lamina-se a quente e opcionalmente a frio a referida placa de laminação assim homogeneizada para se obter um produto corroído, cuja espessura é pelo menos de 80 mm. A temperatura de laminação a quente é vantajosamente pelo menos 350 oC e, de preferência, pelo menos 400 oC. A taxa de deformação a quente e opcionalmente a frio, isto é, a relação entre, por um lado, a diferença entre a espessura inicial, antes da deformação, mas depois da eventual usinagem, e a espessura final e, por outro, a espessura inicial é inferior a 85% e, de preferência, inferior a 80%. Em um modo de realização, a taxa de deformação, quando da deformação é inferior a 75% e, de preferência, inferior a 70%.
[00045] O produto corroído assim obtido é, em seguida, colocado em solução e temperado. A temperatura de colocação em solução está vantajosamente compreendida entre 470 e 540 oC e, de preferência, entre 490 e 530 oC e a duração está adaptada à espessura do produto.
[00046] Opcionalmente, distensiona-se esse produto corroído assim colocado em solução por deformação plástica com uma deformação de pelo menos 1%. É vantajoso distensionar por tração controlada esse produto corroído assim colocado em solução com um alongamento permanente de pelo menos 1% e, de preferência, compreendido entre 2 e 5%.
[00047] Enfim, faz-se o produto colocado assim em solução sofrer um revenido e opcionalmente distensionado. O revenido é efetuado em uma ou várias faixas a uma temperatura vantajosamente compreendido entre 130 e 160 oC por uma hora de 5 a 60 horas. De preferência, obtém-se, ao final do revenido, um estado metalúrgico T8, tal como notadamente T851, T83, T84 ou T85.
[00048] As chapas, cuja espessura é de pelo menos 80 mm obtidas pelo processo, de acordo com a invenção, apresentam propriedades vantajosas.
[00049] A média logarítmica de fadiga das chapas, cuja espessura é pelo menos de 80 mm, obtidas pelo processo, de acordo com a invenção, medido à meia espessura na direção TL sobre amostras lisas, segundo a figura 1a, a um esforço de amplitude máxima de 242 MPa, uma frequência de 50 Hz, uma relação de esforço R = 0,1 é pelo menos de 250 000 ciclos, vantajosamente a propriedade em fadiga é obtida pelos produtos corroídos obtidos pelo processo, de acordo com a invenção, cuja espessura é pelo menos de 100 mm ou, de preferência, pelo menos 120 mm ou mesmo pelo mesmo 140 mm.
[00050] As chapas, de acordo com a invenção, de espessura de pelo menos 80 mm apresentam também propriedades em fadiga vantajosa para amostras com orifício, assim o índice de qualidade fadiga IQF obtido sobre amostras com orifício Kt = 2,3 segundo a figura 1b a uma frequência de 50 Hz ao ar ambiente com um valor R = 0,1 é pelo menos de 180 MPa e, de preferência, é pelo menos 190 MPa no sentido T-L.
[00051] Além disso, as chapas obtidas pelo processo, de acordo com a invenção, têm características mecânicas estáticas vantajosas. Assim, para as chapas, cuja espessura é pelo menos de 80 mm, compreendendo em % em peso, Cu: 3,0 - 3,9; Li: 0,7 - 1,3; Mg: 0,1 - 1,0, pelo menos um elemento escolhido dentre Zr, Mn e Ti, a quantidade desse elemento, se for escolhido, sendo de 0,06 a 0,15% em peso para Zr, 0,05 a 0,8% em peso para Mn e de 0,01 a 0,15% em peso para Ti; Ag: 0 - 0,7; Zn < 0,25; Si < 0,08; Fe < 0,10; outros < 0,05 cada um e <0,15 no total, resta alumínio, o limite de elasticidade medido com um quarto de espessura no sentido L é pelo menos de 450 MPa e, de preferência, pelo menos 470 MPa e/ou a resistência à ruptura medida é pelo menos de 480 MPa e, de preferência, pelo menos de 500 MPa e/ou o alongamento é pelo me nos de 5% e, de preferência, pelo menos 6%. Preferencialmente, a tenacidade das chapas, de acordo com a invenção, cuja espessura é pelo menos de 80 mm, medida com um quarto de espessura, é tal que KlC (L-T) é pelo menos 25 MPa^m e, de preferência, pelo menos 27 MPa^m, KIC (L-T) é pelo menos 23 MPa^m e, de preferência, pelo menos 25 MPa^m, KIC (S-L) é pelo menos de 19 MPa^m e, de preferência, pelo menos 21 MPa^m.
[00052] As chapas, de acordo com a invenção, podem, de maneira vantajosa ser utilizadas para realizar elementos de estrutura, de preferência, elementos de estrutura de avião. Elementos de estrutura de avião preferidos são as longarinas, nervuras ou quadros de fuselagem. A invenção é, particularmente, vantajosa para peças de forma complexa obtidas por usinagem integral, utilizadas, em particular, para a fabricação de asas de avião, assim como para qualquer outro uso para no qual as propriedades dos produtos, de acordo com a invenção, são vantajosas.
EXEMPLO
[00053] Nesse exemplo, foram preparadas chapas espessas em liga AA2050. Placas em liga AA2050 foram fundidas por fundição semicontínua vertical com resfriamento direto. A liga foi preparada em um forno de fusão. Para os exemplos 1 a 7, utilizou-se uma mistura KCL/LiCl na superfície do metal líquido no forno de fusão. Para os exemplos 8 e 9, não se utilizou sal no forno de fusão. Para os exemplos 8 a 9, a atmosfera em contato com o metal líquido, com teor em oxigênio inferior a 0,3% em volume para o conjunto da instalação de fundição. A instalação de fundição compreendia uma tampa disposta acima do poço de fundição, permitindo limitar o teor em oxigênio. Para os testes 8 e 9, tinha-se, além disso, utilizado uma aspiração (101), tal que a pressão no compartimento (10) era inferior à pressão na câmara (65) e tal que a velocidade da atmosfera, através das superfícies abertas do poço de fundição, era pelo menos de 2 m/s. O teor em oxigênio foi medido com o auxílio de um oxímetro quando da fundição. Por outro lado, o teor em hidrogênio no alumínio líquido foi medido com o auxílio de uma sonda de tipo AlscanTM sob varredura de nitrogênio. Dois tipos de distribuidores de metal líquido foram utilizados. Um primeiro distribuidor de tipo "Combo Bag", tal como descrito, por exemplo, nas figuras 2 a 6 do pedido WO 99/44719, mas realizado em tela que compreende essencialmente o carbono, referenciado abaixo "distribuidor A" e um segundo distribuidor, tal como descrito na figura 3 referenciado abaixo como "distribuidor B" é realizado em tela de fio de grafite.
[00054] As condições de fundição dos diferentes testes realizados são dados na tabela 1. TABELA 1 - Condições de fundição para os diferentes testes
Figure img0001
Figure img0002
[00055] As placas foram homogeneizadas durante 12 horas a 505 oC, usinadas até uma espessura de aproximadamente 365 mm, laminadas a quente até chapas de espessura final compreendida entre 154 e 158 mm, colocadas em solução a 504 oC, temperadas e destensionadas por tração controlada com um alongamento permanente de 3,5%. As chapas assim obtidas sofreram um revenido de 18 horas a 155 oC.
[00056] As propriedades mecânicas estáticas e de tenacidade foram caracterizadas com um quarto de espessura. As características mecânicas estáticas e a tenacidade são dadas na tabela 2. TABELA 2 - Características mecânicas
Figure img0003
Figure img0004
[00057] As propriedades em fadiga foram caracterizadas sobre amostras lisas e sobre amostras com orifício para determinadas amostras coletadas à meia espessura.
[00058] Para as caracterizações de fadiga lisa, quatro amostras, cujo esquema é dado na figura 1a, foram testadas à meia altura e meia largura no sentido TL, as condições de teste sendo o = 242 MPa, R = 0,1. Determinados testes foram parados, após 200 000 ciclos e outros testes foram parados, após 300 000 ciclos.
[00059] Para as caracterizações de fadiga com orifício, utilizou-se a amostra reproduzida na figura 1b, cujo valor Kt é 2,3. As amostras foram testadas a uma frequência de 50 Hz ao ar ambiente, com um valor R = 0,1. As curvas de Wohler correspondentes são apresentadas nas figuras 6a e 6b. Calculou-se o índice de qualidade de fadiga IQF. TABELA 3 - Resultados dos testes em fadiga
Figure img0005
Figure img0006
[00060] A combinação de um teor em hidrogênio inferior a 0,4 ml/100 g de um teor em oxigênio medido acima da superfície líquida inferior a 0,3% em volume e do distribuidor B permite atingir um excelente nível de desempenho em fadiga. Esses resultados são apresentados na figura 5. As setas posicionadas acima de determinados pontos indicam que se trata de um valor mínimo, já que o teste não foi prosseguido até a ruptura.

Claims (15)

1. Processo de fabricação de uma chapa, cuja espessura é pelo menos de 80 mm, em liga de alumínio, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) elaborar um banho de metal líquido em liga de alumínio, compreendendo, em percentagem em peso, Cu: 2,0 - 6,0; Li: 0,5 - 2,0; Mg: 0 - 1,0; Ag: 0 - 0,7; Zn 0 - 1,0; e pelo menos um elemento escolhido dentre Zr, Mn, Cr, Sc, Hf e Ti, a quantidade desse elemento, se for escolhido, sendo de 0,05 a 0,20% em peso para Zr, 0,05 a 0,8% em peso para Mn, 0,05 a 0,3% em peso para Cr e para Sc, 0,05 a 0,5% em peso para Hf e de 0,01 a 0,15% em peso para Ti, Si < 0,1; Fe < 0,1; outros < 0,05 cada um e < 0,15 no total, (b) fundir a referida liga por fundição semicontínua vertical para se obter uma placa de espessura T e de largura W de tal forma que, quando da solidificação, - o teor em hidrogênio desse banho de metal líquido (1) seja inferior a 0,4 ml/100 g; - o teor em oxigênio medido acima da superfície líquida (14,15) seja inferior a 0,5% em volume, - o distribuidor utilizado (7) para a fundição seja realizado em tela, compreendendo essencialmente carbono, que ele compreenda uma face inferior (76), uma face superior definindo o orifício pelo qual o metal líquido é introduzido (71) e uma parede de seção retangular, a parede que compreende duas partes longitudinais paralelas à largura W (720, 721) e duas partes transversais paralelas à espessura T (730, 731) essas partes transversais e longitudinais sendo formadas de pelo menos duas telas, uma primeira tela com malhas inferiores a 0,5 mm e semirrígido (77) assegurando a manutenção da forma do distribuidor durante a fundição e uma segunda tela não obturante (78), permitindo a passagem e a filtragem do líquido, essa primeira e essa segunda tela sendo ligadas uma a outra, sem recobrimento ou com recobrimento e sem interstícios que as separe, essa primeira tela cobrindo, de forma contínua, pelo menos 30% da superfície dessas partes de parede (720, 721, 730, 731) e sendo posicionado, de maneira que a superfície líquida esteja em contato com ela, sobre o conjunto da seção; (c) homogeneizar antes ou depois de ter opcionalmente usinado a referida placa para se obter uma placa de laminação que pode ser deformada a quente; (d) laminar a quente e opcionalmente a frio a referida placa de laminação, assim homogeneizado para se obter uma chapa cuja espessura é pelo menos 80 mm, (e) colocar em solução e temperar a referida chapa, (f) opcionalmente, distensionar a referida chapa, assim colocada em solução por deformação plástica com uma deformação de pelo menos 1%, (g) colocar a referida chapa revenida em solução e opcionalmente distencionar.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor em oxigênio da atmosfera em contato com o banho de metal líquido no forno de fusão e quando das etapas de desgaseificação, a filtragem é inferior a 0,5% em volume e, de preferência, em que o teor em oxigênio da atmosfera em contato com o banho de metal líquido é inferior a 0,5% em volume para o conjunto da instalação de fundição.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma tampa (62) recobre a superfície líquida, quando da solidificação (14, 15), a referida tampa compreendendo preferencialmente juntas (61) para assegurar uma estanqueidade com a mesa de fundição (32), e no qual um gás inerte (9) é introduzido na câmara (65) definida entre a tampa e a tabela de fundição e no qual se mantém uma aspiração no poço de fundição (10), graças a uma bomba (101), preferencialmente de forma que a pressão no compartimento (10) seja inferior à pressão na câmara (65).
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que não se utiliza sal fundido, contendo o lítio no conjunto da instalação de fundição.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de o referido distribuidor (7) é tal que a primeira tela tem uma altura, h1, medida a partir da face superior sobre a circunferência da parede (720, 721, 730, 731), tal que hl > 0,3 h e, de preferência, hl > 0,5 h, no qual h designa a altura total da parede do distribuidor.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a altura imersa no metal líquido de parede (720, 721, 730, 731) do distribuidor (7) coberto pela primeira tela é pelo menos igual a 20%, preferencialmente 40%, e, de maneira preferida, 60% da altura total de parede imersa.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a parte de superfície coberta pela primeira tela está compreendida entre 30 e 90% e, de preferência, entre 50 e 80% para as partes longitudinais (720) e (721), e/ou entre 30 e 70% e, de preferência, entre 40 e 60% para as partes laterais (730, 731) e/ou entre 30 e 100% e, de preferência, entre 50 e 80% para o fundo (76).
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a taxa de deformação, quando da etapa (d), é inferior a 85% e, de preferência, inferior a 80%.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a liga compreende, em percentagem em peso, Cu: 3,0 - 3,9; Li: 0,7 - 1,3; Mg: 0,1 - 1,0, pelo menos um elemento escolhido dentre Zr, Mn e Ti, a quantidade desse elemento, se for escolhido, sendo de 0,06 a 0,15% em peso para Zr, 0,05 a 0,8% em peso para Mn e de 0,01 a 0,15% em peso para Ti; Ag: 0 - 0,7; Zn < 0,25; Si < 0,08; Fe < 0,10; outros < 0,05 cada um e < 0,15 no total.
10. Chapa de espessura de pelo menos 80 mm, caracterizada pelo fato de ser obtida pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, em liga de alumínio, compreendendo, em percentagem em peso, Cu: 2,0 - 6,0; Li: 0,5 - 2,0; Mg: 0 - 1,0; Ag: 0 - 0,7; Zn 0 - 1,0; e pelo menos um elemento escolhido dentre Zr, Mn, Cr, Sc, Hf e Ti, a quantidade desse elemento, se for escolhido, sendo de 0,05 a 0,20% em peso para Zr, 0,05 a 0,8% em peso para Mn, 0,05 a 0,3% em peso para Cr e para Sc, 0,05 a 0,5% em peso para Hf e de 0,01 a 0,15% em peso para Ti, Si < 0,1; Fe < 0,1; outros < 0,05 cada um e < 0,15 no total, em que, no estado revenido, sua média logarítmica de fadiga, medida à meia espessura na direção TL sobre amostras lisas, segundo a Figura 1a, a um esforço de amplitude máxima de 242 MPa, uma frequência de 50 Hz, uma relação de esforço R = 0,1 é pelo menos de 250000 ciclos.
11. Chapa de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a espessura é pelo menos de 100 mm e, de preferência, pelo menos de 120 mm.
12. Chapa de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizada pelo fato de que compreende, em percentagem em peso, Cu: 3,0 - 3,9; Li: 0,7 - 1,3; Mg: 0,1 - 1,0, pelo menos um elemento escolhido dentre Zr, Mn e Ti, a quantidade desse elemento, se for escolhido, sendo de 0,06 a 0,15% em peso para Zr, 0,05 a 0,8% em peso para Mn e de 0,01 a 0,15% em peso para Ti; Ag: 0 - 0,7; Zn < 0,25; Si < 0,08; Fe < 0,10; outros < 0,05 cada um e < 0,15 no total, em que seu limite de elasticidade medido a um quarto de espessura no sentido L é pelo menos de 450 MPa e, de preferência, pelo menos 470 MPa.
13. Chapa de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizada pelo fato de que a tenacidade medida a um quarto de espessura é tal que KIC (L-T) é pelo menos de 25 MPa^m e, de preferência, pelo menos 27 MPa^m, KIC (T-L) é pelo menos de 23 MPa^m e, de preferência, pelo menos de 25 MPa^m, KIC (S-L) é pelo menos de 19 MPa^m e, de preferência, pelo menos de 21 MPa^m.
14. chapa de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizada pelo fato de que o índice de qualidade fadiga IQF obtido sobre amostras com orifício Kt = 2,3 a uma frequência de 50 Hz ao ar ambiente com um valor R = 0,1 é pelo menos de 180 MPa e, de preferência, é pelo menos de 190 MPa no sentido T-L.
15. chapa de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizada pelo fato de que a liga de alumínio é a liga AA2050.
BR112016012288-7A 2013-12-13 2014-12-11 chapa em liga de alumínio e seu processo de fabricação. BR112016012288B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR13/02932 2013-12-13
FR1302932A FR3014905B1 (fr) 2013-12-13 2013-12-13 Produits en alliage d'aluminium-cuivre-lithium a proprietes en fatigue ameliorees
PCT/FR2014/000271 WO2015086921A2 (fr) 2013-12-13 2014-12-11 Produits en alliage d'aluminium - cuivre - lithium à propriétés en fatigue améliorées

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112016012288A8 BR112016012288A8 (pt) 2020-05-05
BR112016012288B1 true BR112016012288B1 (pt) 2021-05-04

Family

ID=50780503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112016012288-7A BR112016012288B1 (pt) 2013-12-13 2014-12-11 chapa em liga de alumínio e seu processo de fabricação.

Country Status (10)

Country Link
US (2) US10415129B2 (pt)
EP (2) EP3080318B2 (pt)
JP (2) JP6683611B2 (pt)
CN (2) CN106170573B (pt)
BR (1) BR112016012288B1 (pt)
CA (2) CA2932991C (pt)
DE (2) DE14828176T1 (pt)
FR (1) FR3014905B1 (pt)
RU (2) RU2674789C1 (pt)
WO (2) WO2015086921A2 (pt)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3014448B1 (fr) * 2013-12-05 2016-04-15 Constellium France Produit en alliage aluminium-cuivre-lithium pour element d'intrados a proprietes ameliorees
FR3014905B1 (fr) 2013-12-13 2015-12-11 Constellium France Produits en alliage d'aluminium-cuivre-lithium a proprietes en fatigue ameliorees
FR3048902B1 (fr) * 2016-03-18 2018-03-02 Constellium Issoire Enceinte a dispositif d'etancheite pour installation de coulee
CN109890663B (zh) 2016-08-26 2023-04-14 形状集团 用于横向弯曲挤压成形铝梁从而温热成型车辆结构件的温热成型工艺和设备
JP7433905B2 (ja) 2016-10-24 2024-02-20 シェイプ・コープ 車両構成要素を製造するための多段アルミニウム合金成形及び熱処理方法
ES2878048T3 (es) 2016-10-27 2021-11-18 Novelis Inc Método de colada y laminación de aleación de aluminio y producto intermedio asociado
EP3532218B1 (en) 2016-10-27 2021-12-22 Novelis Inc. High strength 7xxx series aluminum alloys and methods of making the same
KR102649043B1 (ko) 2016-10-27 2024-03-20 노벨리스 인크. 고강도 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 및 그 제조 방법
CN106521270B (zh) * 2016-12-07 2018-08-03 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种改善铝锂合金耐腐蚀性能的热处理工艺
FR3065011B1 (fr) * 2017-04-10 2019-04-12 Constellium Issoire Produits en alliage aluminium-cuivre-lithium
FR3065012B1 (fr) * 2017-04-10 2022-03-18 Constellium Issoire Produits en alliage aluminium-cuivre-lithium a faible densite
FR3067044B1 (fr) * 2017-06-06 2019-06-28 Constellium Issoire Alliage d'aluminium comprenant du lithium a proprietes en fatigue ameliorees
US20190233921A1 (en) * 2018-02-01 2019-08-01 Kaiser Aluminum Fabricated Products, Llc Low Cost, Low Density, Substantially Ag-Free and Zn-Free Aluminum-Lithium Plate Alloy for Aerospace Application
FR3080860B1 (fr) * 2018-05-02 2020-04-17 Constellium Issoire Alliage aluminium cuivre lithium a resistance en compression et tenacite ameliorees
CN109182807B (zh) * 2018-09-20 2020-06-30 北京新立机械有限责任公司 一种高强度铝锂合金及其制备方法
FR3087206B1 (fr) * 2018-10-10 2022-02-11 Constellium Issoire Tôle en alliage 2XXX à haute performance pour fuselage d’avion
CN111590041B (zh) * 2020-06-29 2021-10-12 上海大学 一种使用铝锂合金板材的生产装置的热处理方法
KR102494830B1 (ko) * 2022-03-22 2023-02-06 국방과학연구소 다단 시효처리를 이용한 Al-Li 합금의 제조방법
CN114540679B (zh) * 2022-04-26 2022-08-02 北京理工大学 一种微量元素复合强化高强度铝锂合金及制备方法
CN114778255B (zh) * 2022-06-13 2022-08-26 中铝材料应用研究院有限公司 高通量平面应变试样的制备装置及方法

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0645831B2 (ja) * 1986-01-07 1994-06-15 三井造船株式会社 Ａｌ−Ｌｉ系合金の溶製方法
US4769158A (en) 1986-12-08 1988-09-06 Aluminum Company Of America Molten metal filtration system using continuous media filter
US5032359A (en) * 1987-08-10 1991-07-16 Martin Marietta Corporation Ultra high strength weldable aluminum-lithium alloys
US5207974A (en) † 1991-07-29 1993-05-04 Aluminum Company Of America Partitioned receptacle for distributing molten metal from a spout to form an ingot
US5383986A (en) * 1993-03-12 1995-01-24 Reynolds Metals Company Method of improving transverse direction mechanical properties of aluminum-lithium alloy wrought product using multiple stretching steps
US5415220A (en) * 1993-03-22 1995-05-16 Reynolds Metals Company Direct chill casting of aluminum-lithium alloys under salt cover
JP3171723B2 (ja) * 1993-04-16 2001-06-04 株式会社アリシウム 金属の竪型連続鋳造方法及びその装置
JPH09141393A (ja) * 1995-11-15 1997-06-03 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 圧延用アルミニウムインゴットの連続鋳造方法
FR2757422B1 (fr) 1996-12-24 1999-03-05 Stevtiss Articles textiles et filtres diffuseurs pour la filtration de metaux en fusion, notamment aluminium
EP0981653B1 (en) * 1997-01-31 2003-09-24 Pechiney Rolled Products, LLC Method of improving fracture toughness in aluminum-lithium alloys
US5871660A (en) 1997-03-26 1999-02-16 The Regents Of The University Of California Liquid metal delivery system for continuous casting
US6270717B1 (en) 1998-03-04 2001-08-07 Les Produits Industriels De Haute Temperature Pyrotek Inc. Molten metal filtration and distribution device and method for manufacturing the same
GB2352992B (en) * 1999-08-05 2002-01-09 Pyrotek Engineering Materials Distributor device
RU2180930C1 (ru) * 2000-08-01 2002-03-27 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Сплав на основе алюминия и способ изготовления полуфабрикатов из этого сплава
JP2002097529A (ja) * 2000-09-22 2002-04-02 Kobe Steel Ltd アルミニウム合金溶湯の脱ガス方法
CN1323780C (zh) * 2002-07-22 2007-07-04 昭和电工株式会社 连铸铝合金棒材及其生产方法和装置
DE04753337T1 (de) * 2003-05-28 2007-11-08 Alcan Rolled Products Ravenswood LLC, Ravenswood Neue al-cu-li-mg-ag-mn-zr-legierung für bauanwendungen, die hohe festigkeit und hohe bruchzähigkeit erfordern
EP2017361A1 (fr) * 2005-06-06 2009-01-21 Alcan Rhenalu Tôle en aluminium-cuivre-lithium à haute ténacité pour fuselage d'avion
JP4504914B2 (ja) * 2005-12-19 2010-07-14 株式会社神戸製鋼所 アルミニウム鋳塊の製造方法、アルミニウム鋳塊、およびアルミニウム鋳塊の製造用保護ガス
FR2894985B1 (fr) * 2005-12-20 2008-01-18 Alcan Rhenalu Sa Tole en aluminium-cuivre-lithium a haute tenacite pour fuselage d'avion
WO2007107213A1 (en) 2006-03-20 2007-09-27 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Distributor device for use in metal casting
US9019300B2 (en) 2006-08-04 2015-04-28 Apple Inc. Framework for graphics animation and compositing operations
CN201077859Y (zh) 2007-07-05 2008-06-25 包头铝业股份有限公司 在线除气过滤机构
EP2829623B1 (en) * 2007-12-04 2018-02-07 Arconic Inc. Improved aluminum-copper-lithium alloys
FR2925523B1 (fr) 2007-12-21 2010-05-21 Alcan Rhenalu Produit lamine ameliore en alliage aluminium-lithium pour applications aeronautiques
US20110003085A1 (en) * 2008-04-04 2011-01-06 Carrier Corporation Production Of Tailored Metal Oxide Materials Using A Reaction Sol-Gel Approach
WO2010114561A1 (en) 2009-04-03 2010-10-07 Carrier Corporation Production of tailored metal oxide materials using a reaction sol-gel approach
JP2011529298A (ja) 2008-07-27 2011-12-01 ラムバス・インコーポレーテッド 受信側の供給負荷の分散方法及びシステム
FR2938553B1 (fr) * 2008-11-14 2010-12-31 Alcan Rhenalu Produits en alliage aluminium-cuivre-lithium
FR2947282B1 (fr) * 2009-06-25 2011-08-05 Alcan Rhenalu Alliage aluminium cuivre lithium a resistance mecanique et tenacite ameliorees
FR2969177B1 (fr) * 2010-12-20 2012-12-21 Alcan Rhenalu Alliage aluminium cuivre lithium a resistance en compression et tenacite ameliorees
RU2587009C2 (ru) * 2011-02-17 2016-06-10 Алкоа Инк. Алюминий-литиевые сплавы серии 2ххх
FR2971793B1 (fr) 2011-02-18 2017-12-22 Alcan Rhenalu Demi-produit en alliage d'aluminium a microporosite amelioree et procede de fabrication
US8365808B1 (en) * 2012-05-17 2013-02-05 Almex USA, Inc. Process and apparatus for minimizing the potential for explosions in the direct chill casting of aluminum lithium alloys
US9783871B2 (en) * 2013-07-11 2017-10-10 Aleris Rolled Products Germany Gmbh Method of producing aluminium alloys containing lithium
FR3014905B1 (fr) 2013-12-13 2015-12-11 Constellium France Produits en alliage d'aluminium-cuivre-lithium a proprietes en fatigue ameliorees

Also Published As

Publication number Publication date
BR112016012288A8 (pt) 2020-05-05
EP3080318B2 (fr) 2023-09-13
DE14825363T1 (de) 2017-01-12
FR3014905A1 (fr) 2015-06-19
US10415129B2 (en) 2019-09-17
EP3080317B1 (fr) 2018-09-19
JP2017505378A (ja) 2017-02-16
WO2015086922A2 (fr) 2015-06-18
CA2932989A1 (fr) 2015-06-18
JP6604949B2 (ja) 2019-11-13
CN106170573B (zh) 2018-12-21
CN105814222A (zh) 2016-07-27
US20160237532A1 (en) 2016-08-18
US20160355916A1 (en) 2016-12-08
WO2015086921A3 (fr) 2015-08-20
WO2015086922A3 (fr) 2015-08-27
WO2015086921A2 (fr) 2015-06-18
RU2674789C1 (ru) 2018-12-13
RU2674790C1 (ru) 2018-12-13
JP6683611B2 (ja) 2020-04-22
CN106170573A (zh) 2016-11-30
CA2932991A1 (fr) 2015-06-18
EP3080317A2 (fr) 2016-10-19
FR3014905B1 (fr) 2015-12-11
CA2932991C (fr) 2021-10-26
DE14828176T1 (de) 2017-01-05
JP2017507240A (ja) 2017-03-16
EP3080318A2 (fr) 2016-10-19
US10689739B2 (en) 2020-06-23
CN105814222B (zh) 2019-07-23
EP3080318B1 (fr) 2018-10-24
CA2932989C (fr) 2021-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112016012288B1 (pt) chapa em liga de alumínio e seu processo de fabricação.
BR112013020976B1 (pt) processo para fabricação de um produto semiacabado não trabalhado de liga de alumínio, tal como uma placa de laminação ou uma tarugo de extrusão, e instalação para fundição semicontínua vertical por resfriamento direto
JP2017505378A5 (pt)
ES2633109T3 (es) Aleaciones de aluminio resistentes a la corrosión provistas de grandes cantidades de magnesio y procedimientos para su fabricación
US20110030856A1 (en) Casting process for aluminum alloys
CN103898382A (zh) 超强高韧耐蚀Al-Zn-Mg-Cu铝合金材料及其制备方法
US20070259200A1 (en) Manufacturing process for semi-finished products containing two aluminum-based alloys
US20110278397A1 (en) Aluminum-copper-lithium alloy for a lower wing skin element
BR112017006273B1 (pt) processo de fabricação de produtos em liga de alumínio, magnésio e lítio
BR112018010380B1 (pt) Produto laminado e/ou forjado em liga de alumínio cobre lítio com resistência mecânica e tenacidade melhoradas, seu processo de fabricação e elemento de estrutura de avião
KR20110128880A (ko) 알루미늄 합금의 주조 방법
KR20200042919A (ko) 선택적으로 재결정화된 미세구조를 갖는 알루미늄 합금 제품 및 제조 방법
BR112019025517A2 (pt) Liga de alumínio compreendendo lítio com propriedades de fadiga melhoradas
US20230227954A1 (en) Low-density aluminum-copper-lithium alloy products
KR920006111B1 (ko) 대기용해에 의한 알루미늄-리튬합금의 제조방법
Hoseinifar et al. Effect of twin-roll casting parameters on microstructure and mechanical properties of AA5083-H321 sheet
Timelli et al. Caratterizzazione meccanica e microstrutturale di leghe di alluminio pressocolate
US20210087665A1 (en) Aluminum-copper-lithium alloy products
CN106756371A (zh) 一种高耐蚀镁合金
Leschiner et al. Effect of zirconium content on properties of type D16 alloy plates

Legal Events

Date Code Title Description
B06U Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette]
B06A Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette]
B06A Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 11/12/2014, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.