BR112017010907B1 - Liga de alumínio, peça de corpo de veículo a motor e método para produzir uma folha de alumínio - Google Patents

Liga de alumínio, peça de corpo de veículo a motor e método para produzir uma folha de alumínio Download PDF

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Abstract

trata-se de processos inovadores para aumentar a produtividade em uma linha de tratamento de recozimento contínuo e calor de solução para produtos de folha de alumínio automotivos tratáveis por calor com altas resistências de cozedura após pintura e t4 e controle de cordas reduzido. como exemplo não limitante, os processos descritos no presente documento podem ser usados na indústria automotiva. as ligas tratáveis por calor e os processos revelados também podem ser aplicáveis às indústrias marítima, aeroespacial e de transporte.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório no U.S. 62/102.124, depositado em 12 de janeiro de 2015, o qual está incorporado no presente documento em sua totalidade a título de referência.
CAMPO
[002] A presente invenção refere-se aos campos de ciência de material, propriedades químicas de material, metalurgia, ligas de alumínio, fabricação de alumínio, a indústria de transporte, à indústria de veículo a motor, à indústria automotiva, à fabricação de veículo a motor e a campos relacionados. A presente invenção se refere a produtos de folha de alumínio automotivos altamente formáveis com controle de cordas reduzido ou nenhum controle de cordas. A presente invenção também se refere a um método para produzir os produtos de folha de alumínio. Em particular, esses produtos têm aplicação na indústria automotiva.
ANTECEDENTES
[003] A indústria automotiva, a fim de reduzir o peso de automó veis, tem substituído de modo crescente os painéis de liga de alumínio para painéis de aço. Os painéis de peso menor ajudam a reduzir peso do automóvel, o que reduz o consumo de combustível. Entretanto, a introdução de painéis de liga de alumínio cria seu próprio conjunto de necessidades. Para ser útil em aplicações automobilísticas, um produto de folha de liga de alumínio precisa ter boas características de formação na condição de revenimento T4 conforme recebido, de forma que a mesma possa ser flexionada ou conformada conforme desejado sem fissura, rompimento ou pregueamento. Ao mesmo tempo, o painel de liga, após a pintura e recozimento, precisa ter resistência o suficiente para resistir a abalos e suportar outros impactos.
[004] Além das exigências discutidas acima, outra exigência é que as ligas de alumínio para componentes automotivos não tenham defeitos superficiais questionáveis e/ou prejudiciais, denominados como linhas de rebaixamento, estriamento ou pintura com pincel, as quais aparecem na superfície de componentes de folha de alumínio gravados ou formados. As linhas de rebaixamento ou estriamento aparecem na direção de lami- nação apenas mediante aplicação de tensão transversal suficiente, tal como que ocorre em operações de gravação ou formação típicas.
[005] Esse defeito de estriamento tem gravidade suficiente, o qual é visível no componente automotivo após a pintura. Consequentemente, a aparência superficial acabada dessas ligas de alumínio é questionável e não adequada para aplicações automotivas exteriores. Esse defeito de estriamento também pode servir como um local de concentração de tensão durante a formação, limitando, dessa forma, a formabilidade.
[006] Além disso, os processos conhecidos para fazer o material de folha da série 6xxx adequado para painéis externos automotivos envolveram um procedimento bastante complexo, de alto custo e lento que envolve, em geral, as seguintes etapas: fundição por refrigeração direta semicontínua (DC) da liga fundida para formar um lingote, penei- ramento do lingote, homogeneização do lingote por períodos de tempo entre 1 a 48 horas, laminação a quente, autorrecozimento e laminação a frio para a medida desejada. O material laminado pode, então, receber um tratamento térmico em solução em uma linha de tratamento térmico contínua, rapidamente resfriado e, então, envelhecido.
[007] Tipicamente, o processo de autorrecozimento para painéis externos automotivos inclui altas temperaturas de saída que se exige que correspondam às exigências de estriamento. As altas temperatu- ras de saída promovem grandes partículas grossas solúveis, tais como Mg2Si e partículas que contêm cobre. Para alcançar a combinação desejada de resistências nos revenimentos de recozimento de pintura e conforme supridas, as linhas de tratamento térmico em solução com recozimento contínuo (CASH - continuous anneal solution heat treatment) precisam usar altas temperaturas de solubilização e longos tempos de mergulho para dissolver as partículas solúveis grandes. Essas partículas solúveis são conhecidas por afetar propriedades de tração em revenimentos tanto de T4 quanto de recozimento de pintura e também características de formação. As partículas solúveis grandes podem diminuir muito a produtividade de linha de CASH para um nível inaceitável. Adicionalmente, o processo de autorrecozimento reduz a capacidade para diferenciar ligas em termos de resistências tanto de T4 quanto de recozimento de pintura, independentemente das diferenças significativas nas propriedades químicas de liga.
[008] Os produtos automotivos internos e estruturais são produzi dos, em geral, a partir de relaminagens que são bobinadas em temperaturas relativamente menores. Esses produtos correspondem às propriedades de tração, mas não às exigências de produtos externos com o uso de temperaturas metálicas de pico de CASH e tempos de mergulho menores. Dessa forma, as folhas metálicas para painéis internos/estruturais tendem a operar entre 25 a 50% mais rápido na linha de CASH do que em folhas metálicas para painéis externos. Nesse procedimento geral, o processamento de painéis externos para aplicações automotivas pode ter um tempo de solubilização substancialmente longo, o qual reduz a produtividade de um recurso de alto custo.
[009] Existe, portanto, uma necessidade de ligas de alumínio aperfeiçoadas que têm defeitos de estriamento reduzidos e de processos mais eficientes para fabricar material em folha a partir de tais ligas. SUMÁRIO
[0010] As modalidades abrangidas da invenção são definidas pe las reivindicações, não por este sumário. Este sumário é uma vista geral de alto nível de diversos aspectos da invenção e apresenta alguns dos conceitos que são adicionalmente descritos na seção de Descrição Detalhada abaixo. Este sumário não é destinado a identificar recursos-chave ou essenciais da matéria reivindicada, nem é destinado a ser usado de modo isolado para determinar o escopo da matéria reivindicada. A matéria deve ser entendida por referência a porções apropriadas de todo o relatório descritivo, quaisquer ou todos os desenhos e cada reivindicação.
[0011] A presente invenção resolve os problemas descritos acima com um novo processo para aumentar a produtividade na linha de CASH e fornece produtos de folha de alumínio automotivos tratáveis por calor com altas resistências de recozimento após pintura e T4 e estriamento mínimo ou nenhum estriamento. Como exemplo não limi- tante, o processo da presente invenção tem aplicação particular na indústria automotiva. Por exemplo, painéis externos usados em cabines de caminhão precisam tanto da boa resistência de recozimento de pintura quanto da aparência superficial livre de estriamento. Entretanto, sabe-se que as ligas tratáveis por calor e os processos da presente invenção podem ser aplicáveis às indústrias marítima, aeroespacial e de transporte, para nomear apenas algumas.
[0012] As ligas da presente invenção podem ser usadas para fazer produtos na forma de extrusões, placas, folhas e peças forjadas. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS E TABELAS
[0013] A Figura 1 é uma representação da estrutura de grão não recristalizada na condição como laminação a quente (a) e estrutura de grão recristalizada após recozimento em batelada a 375 oC (b), 400 oC (c) e 425 oC (d) por 1 hora cada.
[0014] A Figura 2 é uma representação do tamanho de partícula de Mg2Si maior, após autorrecozimento com o uso da prática de produção padrão. O micrográfico de microscópio de varredura de elétron (SEM) mostra os precipitados de Mg2Si relativamente grossos (partículas escuras indicadas pelas setas) na bobina autorrecozida.
[0015] A Figura 3 é uma representação do tamanho de partícula de Mg2Si menor após recozimento em batelada a 400 oC por 1 hora. O micrográfico de SEM mostra as partículas de Mg2Si finas (partículas escuras indicadas pelas setas) em uma bobina recozida em batelada.
[0016] A Figura 4 é uma comparação de limites de elasticidade de tração T4 (TYS em MPa) e limites de elasticidade finais (UTS em MPa) de ligas exemplificativas após autorrecozimento (SA) e recozimento em batelada (BA). No elemento interno, as direções de teste são indicadas conforme segue: L = longitudinal, T = transversal, D = diagonal. O SA padrão é uma relaminação autorrecozida, um produto do lami- nador a quente em que a temperatura e as condições de laminação são de forma que uma folha recristalizada seja produzida. O BA de relaminação é um produto em que a etapa de processo de recozimen- to em batelada ocorre na espessura de relaminação. O inter-BA é um produto em que a etapa de processo de recozimento em batelada ocorre após pelo menos um passe de laminador a frio, mas antes do passe de laminador a frio final. Os números de bobina mostrados na Figura 4 são os mesmos números, e estão na mesma ordem, nas Figuras 5 e 6. A primeira barra de histograma em cada conjunto repre-senta TYS-L; a segunda barra de histograma em cada conjunto representa TYS-T; a terceira barra de histograma em cada conjunto representa TYS-D; a quarta barra de histograma em cada conjunto representa UTS-L; a quinta barra de histograma em cada conjunto repre senta UTS-T; e a sexta barra de histograma em cada conjunto representa UTS-D.
[0017] A Figura 5 é uma representação de resultados de limite de elasticidade de tração (em MPa) testados na direção transversal para a recozimento de pintura a 180 oC /20 min das ligas reivindicadas após autorrecozimento e recozimento em batelada. A primeira barra de histograma em cada conjunto representa o limite de elasticidade de reco- zimento após pintura. A barra de histograma mediana em cada conjunto representa o limite de elasticidade de T4. A barra de histograma direita em cada conjunto representa a diferença entre o limite de elasticidade de recozimento após pintura e o limite de elasticidade de T4.
[0018] A Figura 6 é uma representação de resultados de limite de elasticidade de tração (em MPa) testados nas direções transversal (T), longitudinal (L) e diagonal (D 45o) para a recozimento de pintura a 180 oC /60 min das ligas reivindicadas após autorrecozimento e recozimen- to em batelada. A primeira barra de histograma em cada conjunto representa os resultados na direção longitudinal. A barra de histograma mediana em cada conjunto representa os resultados na direção transversal. A barra de histograma direita em cada conjunto representa os resultados na direção diagonal.
[0019] A Figura 7 mostra o limite de elasticidade de T4 (em MPa) ao longo do comprimento de bobinas de teste de produção.
[0020] A Figura 8 mostra figurações das amostras de estriamento e suas classificações para as bobinas de teste em conjunto com uma bobina autorrecozida de produção padrão (Relaminação de SA).
[0021] A Figura 9A mostra os resultados de limite de elasticidade de folhas T4 preparadas a partir das Ligas 1 a 5 testadas na direção transversal.
[0022] A Figura 9B mostra o ângulo interno de flexão de folhas T4 preparadas a partir das Ligas 1 a 5 testadas na direção transversal.
[0023] A Figura 10A mostra os resultados de limite de elasticidade de folhas T6 preparadas a partir das Ligas 1 a 5 com o uso de arrefecimento brusco por ar e testados na direção transversal.
[0024] A Figura 10B mostra os resultados de limite de elasticidade de folhas T6 preparadas a partir das Ligas 1 a 5 com o uso de arrefecimento brusco por água e testados na direção transversal.
[0025] A Figura 10C mostra o ângulo interno de flexão de folhas T6 preparadas a partir de Ligas 1 a 5 com o uso de arrefecimento brusco por ar e testadas na direção transversal.
[0026] A Figura 10D mostra o ângulo interno de flexão de folhas T6 preparadas a partir de Ligas 1 a 5 com o uso de arrefecimento brusco por água e testadas na direção transversal.
[0027] A Figura 11 mostra os resultados de teste de colisão verti cal de tubos aparafusados preparados a partir de folhas, conforme descrito no presente documento.
[0028] A Figura 12 mostra os resultados de teste de colisão hori zontal de tubos aparafusados preparados a partir de folhas, conforme descrito no presente documento.
[0029] A Figura 13A mostra amostras de estriamento para os diâ metros interno e externo da bobina 0127619 na direção de laminação e 45o para a direção de laminação.
[0030] A Figura 13B mostra amostras de estriamento para os diâ metros interno e externo da bobina 0127622 na direção de laminação.
[0031] A Figura 13C mostra amostras de estriamento para os diâme tros interno e externo da bobina 0127602 na direção de laminação e para o diâmetro externo da bobina 0127681 na direção de laminação.
[0032] A Figura 14 mostra o limite de elasticidade transversal plotado contra o tempo de envelhecimento natural para a bobina 0127622 para amostras preparadas por arrefecimento brusco por ar e arrefecimento brusco por água e para os diâmetros interno e externo da bobina.
[0033] A Tabela 1 lista as propriedades mecânicas da folha T4 e após a recozimento de pintura (180 oC /20 min e 180 oC /60 min) de ligas exemplificativas após recozimento.
[0034] A Tabela 2 lista a avaliação de estriamento da folha T4 de ligas exemplificativas após autorrecozimento e recozimento em batelada.
[0035] A Tabela 3 lista classificações de teste de agrafamento liso para bobina autorrecozida em comparação com o material recozido em batelada em T4 para CASH a 550 oC/15 s seguido por 60 dias de envelhecimento natural.
[0036] A Tabela 4 lista classificações de teste de agrafamento liso para o material recozido em batelada em T4 com 10 e 15% de pré- tensão.
[0037] A Tabela 5 lista propriedades mecânicas de folhas T4 a partir das bobinas de teste.
[0038] A Tabela 6 lista propriedades mecânicas de condições após a recozimento de pintura para as bobinas de teste.
[0039] A Tabela 7 lista propriedades mecânicas para folhas ao longo do comprimento de bobinas de teste após 4 ou 5 dias de envelhecimento natural.
[0040] A Tabela 8 lista as classificações de flexão para a bobina 0127619 após 0% de pré-tensão, 5% de pré-tensão, 10% de pré- tensão e 15% de pré-tensão.
[0041] A Tabela 9 lista as classificações de flexão para a bobina 0127622 após 5% de pré-tensão, 10% de pré-tensão e 15% de pré- tensão.
[0042] A Tabela 10 lista as classificações de flexão para a bobina 0127602 após 5% de pré-tensão, 10% de pré-tensão e 15% de pré- tensão.
[0043] A Tabela 11 lista as classificações de flexão para a bobina 0127681 após 5% de pré-tensão, 10% de pré-tensão e 15% de pré- tensão.
[0044] A Tabela 12 lista propriedades mecânicas de folhas a partir de bobinas de teste após 24 a 45 dias de envelhecimento natural.
[0045] A Tabela 13 lista propriedades mecânicas de folhas a partir de bobinas de teste após 24 a 45 dias de envelhecimento natural e após a recozimento de pintura.
[0046] A Tabela 14 lista as classificações de flexão para as bobi nas 0127619, 0127622, 0127681 e 0127602 após 0% de pré-tensão, 5% de pré-tensão, 10% de pré-tensão e 15% de pré-tensão.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0047] A presente invenção é direcionada a novos processos para aumentar a produtividade na linha de CASH para produtos de folha de alumínio tratáveis por calor com altas resistências de recozimento após pintura e T4, os quais exibem estriamento aceitável. Como exemplo não limitante, as ligas tratáveis por calor da presente invenção podem ser uma liga de alumínio 6xxx. Como outro exemplo não limitante, o processo da presente invenção pode ser usado na indústria automotiva.
DEFINIÇÕES E DESCRIÇÕES:
[0048] Conforme usado no presente documento, os termos "inven ção", "a invenção", "esta invenção" e "a presente invenção" são destinados a se referir de modo amplo à toda matéria deste pedido de patente e às reivindicações abaixo. As declarações que contêm esses termos devem ser entendidas sem limitação à matéria descrita no presente documento ou sem limitação ao significado ou ao escopo das reivindicações de patente abaixo.
[0049] Nesta descrição, é feita referência a ligas identificadas por números AA e outras designações relacionadas, como "série" ou "6xxx". Para um entendimento do sistema de designação numérica mais comumente usado na nomeação e identificação de alumínio e suas ligas, consultar "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" ou "Registration Record of Aluminum Association Alloy Desig nations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot", ambos publicados por The Aluminum Association.
[0050] Conforme usado no presente documento, o termo "liga tra- tável por calor" é destinado a se referir amplamente a qualquer liga de alumínio 2xxx, 6xxx e 7xxx.
[0051] Conforme usado no presente documento, o significado de "um", "uma", "o" e "a" inclui referências singulares e plurais, a menos que o contexto dite claramente de outro modo.
[0052] Nos exemplos a seguir, as ligas de alumínio são descritas em termos de sua composição elementar em porcentagem em peso (% em peso). Em cada liga, o restante é alumínio, com uma % em peso máximo de 0,15% para todas as impurezas. Ligas:
[0053] São descritas no presente documento ligas de alumínio 6xxx. Em um exemplo, fornece-se uma liga de alumínio que compreende 0,20 a 1,0% em peso de Si, 0,11 a 0,40% em peso de Fe, 0,0 a 0,23% em peso de Cu, 0,0 a 0,22% em peso de Mn, 0,50 a 0,83% em peso de Mg, 0,0 a 0,25% em peso de Cr, 0,0 a 0,006% em peso de Ni, 0,0 a 0,15% em peso de Zn, 0,0 a 0,17% em peso de Ti, 0,0 a 0,05% em peso de Pb, 0,0 a 0,005% em peso de Be, até 0,15% em peso de impurezas, restante de Al.
[0054] Em outro exemplo, fornece-se uma liga de alumínio que compreende 0,60 a 0,95% em peso de Si, 0,20 a 0,35% em peso de Fe, 0,05 a 0,20% em peso de Cu, 0,05 a 0,20% em peso de Mn, 0,55 a 0,75% em peso de Mg, 0,0 a 0,15% em peso de Cr, 0,0 a 0,006% em peso de Ni, 0,0 a 0,15% em peso de Zn, 0,0 a 0,15% em peso de Ti, 0,0 a 0,05% em peso de Pb, 0,0 a 0,005% em peso de Be, até 0,15% em peso de impurezas, restante de Al.
[0055] Em alguns exemplos, uma liga de alumínio, conforme des- crito no presente documento, inclui silício (Si) em uma quantidade de 0,20% a 1,0% (por exemplo, de 0,30% a 1,0%, de 0,60% a 0,95% ou de 0,65% a 0,90%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,20%, 0 0,27%, 0,28%, 0,29%, 0,36%, 0,37%, 0,38%, 0,45%, 0,46%, 0,47%, 0,54%, 0,55%, 0,56%, 0,63%, 0,64%, 0,65%, 0,72%, 0,73%, 0,74%, 0,81%, 0,82%, 0,83%, 0,90%, 0,91%, 0,92%, 0,24%, 0,25%, 0,26%, 0,33%, 0,34%, 0,35%, 0,42%, 0,43%, 0,44%, 0,51%, 0,52%, 0,53%, 0,60%, 0,61%, 0,62%, 0,69%, 0,70%, 0,71%, 0,78%, 0,79%, 0,80%, 0,87%, 0,88%, 0,89%, 0,96%, 0,97%, 0,98%, 0,99% ou 1,0% de Si. Tudo expresso em % em peso.
[0056] Em alguns exemplos, uma liga de alumínio, conforme des crito no presente documento, inclui ferro (Fe) em uma quantidade a partir de 0,11% até 0,40% (por exemplo, de 0,20% a 0,35% ou de 0,25% a 0,30%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,11%, 0,12%, 0,13%, 0,14%, 0,15%, 0,16%, 0,17%, 0,18%, 0,19%, 0,20%, 0,21%, 0,22%, 0,23%, 0,24%, 0,25%, 0,26%, 0,27%, 0,28%, 0,29%, 0,30%, 0,31%, 0,32%, 0,33%, 0,34%, 0,35%, 0,36%, 0,37%, 0,38%, 0,39% ou 0,40% de Na. Tudo expresso em % em peso.
[0057] Em alguns exemplos, uma liga de alumínio, conforme des crito no presente documento, inclui cobre (Cu) em uma quantidade a partir de 0% até 0,23% (por exemplo, de 0,05% a 0,20% ou de 0,1% a 0,15%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,01%, 0,02%, 0,03%, 0,04%, 0,05%, 0,06%, 0,07%, 0,08%, 0,09%, 0,10%, 0,11%, 0,12%, 0,13%, 0,14%, 0,15%, 0,16%, 0,17%, 0,18%, 0,19%, 0,20%, 0,21%, 0,22% ou 0,23% de Fe. Em alguns casos, Cu não está presente na liga (isto é, 0%). Tudo expresso em % em peso.
[0058] Em alguns exemplos, uma liga de alumínio, conforme des crito no presente documento, inclui manganês (Mn) em uma quantidade a partir de 0% até 0,22 % (por exemplo, de 0,05 a 0,20% ou de 0,1% a 0,15%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,01%, 0,02%, 0,03%, 0,04%, 0,05%, 0,06%, 0,07%, 0,08%, 0,09%, 0,10%, 0,11%, 0,12%, 0,13%, 0,14%, 0,15%, 0,16%, 0,17%, 0,18%, 0,19%, 0,20%, 0,21% ou 0,22% de Mn. Em algumas modalidades, Mn não está presente na liga (isto é, 0%). Tudo expresso em % em peso.
[0059] Em alguns exemplos, uma liga de alumínio, conforme des crito no presente documento, inclui magnésio (Mg) em uma quantidade a partir de 0,50% até 0,83% (por exemplo, de 0,55% a 0,75% ou de 0,60% a 0,70%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,50%, 0,51%, 0,52%, 0,53%, 0,54%, 0,55%, 0,56%, 0,57%, 0,58%, 0,59%, 0,60%, 0,61%, 0,62%, 0,63%, 0,64%, 0,65%, 0,66%, 0,67%, 0,68%, 0,69%, 0,70%, 0,71%, 0,72%, 0,73%, 0,74%, 0,75%, 0,76%, 0,77%, 0,78%, 0,79%, 0,80%, 0,81%, 0,82% ou 0,83% de Mg. Tudo expresso em % em peso.
[0060] Em alguns exemplos, uma liga de alumínio, conforme des crito no presente documento, inclui crômio (Cr) em uma quantidade a partir de 0% até 0,25% (por exemplo, de 0% a 0,15% ou de 0,05% a 0,20%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,010%, 0,011%, 0,012%, 0,013%, 0,014%, 0,015%, 0,016%, 0,017%, 0,018%, 0,019%, 0,020%, 0,021%, 0,022%, 0,023%, 0,024%, 0,025%, 0,026%, 0,027%, 0,028%, 0,029%, 0,030%, 0,031%, 0,032%, 0,033%, 0,034 %, 0,035%, 0,036%, 0,037%, 0,038 %, 0,039%, 0,040%, 0,041%, 0,042%, 0,043%, 0,044%, 0,045%, 0,046%, 0,047%, 0,048%, 0,049%, 0,050%, 0,051%, 0,052%, 0,053%, 0,054%, 0,055%, 0,056%, 0,057%, 0,058%, 0,059%, 0,060%, 0,061%, 0,062%, 0,063%, 0,064%, 0,065%, 0,066%, 0,067%, 0,068%, 0,069%, 0,070%, 0,071%, 0,072%, 0,073%, 0,074%, 0,075%, 0,076%, 0,077%, 0,078%, 0,079%, 0,080%, 0,081%, 0,082%, 0,083%, 0,084%, 0,085%, 0,086%, 0,087%, 0,088%, 0,089%, 0,090%, 0,091%, 0,092%, 0,093%, 0,094%, 0,095%, 0,096%, 0,097%, 0,098%, 0,099%, 0,10%, 0,11%, 0,12%, 0,13, 0,14 %, 0,15%, 0,16%, 0,17%, 0,18%, 0,19%, 0,20%, 0,21%, 0,22%, 0,23%, 0,24% ou 0,25% de Cr. Em alguns casos, Cr não está presente na liga (isto é, 0%). Tudo expresso em % em peso.
[0061] Em alguns exemplos, uma liga de alumínio, conforme des crito no presente documento, inclui níquel (Ni) em uma quantidade a partir de 0% até 0,006% (por exemplo, de 0% a 0,005% ou de 0,001% a 0,004%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,001%, 0,002%, 0,003%, 0,004%, 0,005% ou 0,006% de Ni. Em alguns casos, Ni não está presente na liga (isto é, 0%). Tudo expresso em % em peso.
[0062] Em alguns exemplos, uma liga de alumínio, conforme des crito no presente documento, inclui zinco (Zn) em uma quantidade a partir de 0% até 0,15% (por exemplo, de 0,01% a 0,15% ou de 0,05% a 0,1%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,01%, 0,011%, 0,012%, 0,013%, 0,014%, 0,015%, 0,016%, 0,017%, 0,018%, 0,019%, 0,02%, 0,03%, 0,04%, 0,05%, 0,06%, 0,07%, 0,08%, 0,09%, 0,10%, 0,11%, 0,12%, 0,13%, 0,14% ou 0,15% de Zn. Em algumas modalidades, Zn não está presente na liga (isto é, 0%). Tudo expresso em % em peso.
[0063] Em alguns exemplos, uma liga de alumínio, conforme des crito no presente documento, inclui titânio (Ti) em uma quantidade a partir de 0% até 0,17% (por exemplo, de 0,01% a 0,15% ou de 0,05% a 0,1%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,01%, 0,011%, 0,012%, 0,013%, 0,014%, 0,015%, 0,016%, 0,017%, 0,018%, 0,019%, 0,02%, 0,03%, 0,04%, 0,05%, 0,06%, 0,07%, 0,08%, 0,09%, 0,10%, 0,11%, 0,12%, 0,13%, 0,14%, 0,15%, 0,16% ou 0,17% de Ti. Em alguns casos, Ti não está presente na liga (isto é, 0%). Tudo expresso em % em peso.
[0064] Em alguns exemplos, uma liga de alumínio, conforme des crito no presente documento, inclui chumbo (Pb) em uma quantidade a partir de 0% até 0,05% (por exemplo, de 0% a 0,04 % ou de 0,001% a 0,01%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,001%, 0,002%, 0,003%, 0,004%, 0,005%, 0,006%, 0,007%, 0,008%, 0,009%, 0,010 %, 0,011%, 0,012%, 0,013%, 0,014%, 0,015%, 0,016%, 0,017%, 0,018%, 0,019%, 0,020 %, 0,021%, 0,022%, 0,023%, 0,024%, 0,025%, 0,026%, 0,027%, 0,028%, 0,029%, 0,030%, 0,031%, 0,032%, 0,033%, 0,034%, 0,035%, 0,036%, 0,037%, 0,038%, 0,039%, 0,040 %, 0,041%, 0,042%, 0,043%, 0,044%, 0,045%, 0,046%, 0,047%, 0,048%, 0,049% ou 0,050% de Pb. Em alguns casos, Pb não está presente na liga (isto é, 0%). Tudo expresso em % em peso.
[0065] Em alguns exemplos, uma liga de alumínio, conforme des crito no presente documento, inclui berílio (Be) em uma quantidade a partir de 0% até 0,005% (por exemplo, de 0% a 0,004% ou de 0% a 0,001%) com base no peso total da liga. Por exemplo, a liga pode incluir 0,0001%, 0,0002%, 0,0003%, 0,0004%, 0,0005%, 0,0006%, 0,0007%, 0,0008%, 0,0009%, 0,001%, 0,002%, 0,003%, 0,004% ou 0,005% de Be. Em alguns casos, Be não está presente na liga (isto é, 0%). Tudo expresso em % em peso.
[0066] A liga de alumínio 6xxx pode incluir uma variedade de ele mentos terciários, algumas vezes denominados no presente documento como impurezas, para diversos propósitos, tal como para aprimorar propriedades mecânicas, físicas ou de corrosão (por exemplo, resis-tência, tenacidade, resistência à fadiga e/ou resistência à corrosão), para aprimorar propriedades em temperaturas elevadas, para facilitar fusão, para controlar estrutura de grão fundido ou forjado e/ou para aprimorar usinabilidade, dentre outros propósitos. Quando presentes, esses elementos terciários podem incluir um ou mais dentre Ag, Li, Sn, Bi, Sr, Sb, V, Zr, Sc, Hf, Mo, Co e elementos terrosos raros. Quando presente, um elemento terciário está normalmente contido na liga em uma quantidade de no máximo 0,05% em peso. A soma de todos os elementos terciários não excede 0,15% em peso. A porcentagem res-tante de cada liga é alumínio.
[0067] São listadas abaixo faixas exemplificativas para ligas de alumínio, conforme descrito no presente documento. Nos exemplos de liga de alumínio 6xxx que seguem, deve ser entendido que o restante não declarado em cada exemplo é Al.
[0068] Em um exemplo, é descrita no presente documento uma liga de alumínio 6xxx que compreende:
Figure img0001
[0069] Em ou tro exemplo, é descrita no presente documento uma liga de alumínio 6xxx que compreende:
Figure img0002
[0070] Em ainda outro exemplo, é descril ta no presente documento uma liga de alumínio 6xxx que compreende:
Figure img0003
Figure img0004
[0071] Em ainda outro exemplo, é descril ta no presente documento uma liga de alumínio 6xxx que compreende:
Figure img0005
[0072] Em outro exemplo, é descrita no presente documento uma liga de alumínio 6xxx que compreende:
Figure img0006
Figure img0007
[0073] Em ainda outro exemplo, é descrit ta no presente documento uma liga de alumínio 6xxx que compreende:
Figure img0008
[0074] Em ainda outro exemplo, é descrit ta no presente documento uma liga de alumínio 6xxx que compreende:
Figure img0009
Propriedades:
[0075] Constatou-se que as ligas de alumínio 6xxx descritas têm inesperadamente diversas propriedades únicas e favoráveis. É sabido pelas pessoas de habilidade comum na técnica que as propriedades de alumínio, tais como, mas sem limitação, resistência, alongamento, flexibilidade e aparência, podem ser personalizadas pelo processo em que a folha de alumínio é feita. Também é sabido que produzir uma folha de alumínio com diversas dessas propriedades é difícil e imprevisível devido ao fato de que aumentar uma propriedade pode diminuir outra propriedade. Entretanto, as ligas reveladas exibem uma combinação de propriedades favoráveis sem afetar de modo prejudicial outras propriedades das folhas de alumínio. Por exemplo, as ligas reveladas exibem de modo inesperado altas resistências e flexibilidade adequada. As propriedades a seguir são propriedades aprimoradas não limitantes das ligas descritas. Alta Resistência de T4:
[0076] As ligas de alumínio reveladas podem ter um limite de elas- ticidade de T4 de pelo menos 100 MPa (por exemplo, pelo menos 105 MPa, pelo menos 110 MPa, pelo menos 115 MPa, pelo menos 120 MPa, pelo menos 125 MPa, pelo menos 130 MPa, pelo menos 135 MPa, pelo menos 140 MPa ou pelo menos 145 MPa) e uma resistên- 250 MPa ou pelo menos 255 MPa) após recozimento em batelada. Isso é igual a um limite de elasticidade maior de cerca de 25 MPa e uma resistência à tração maior de cerca de 35 MPa sobre as ligas autorre- cozidas da presente invenção sob condições de solubilização seme-lhantes, conforme mostrado na Figura 4. Adicionalmente, outra vantagem é que a folha recozida em batelada exibe limites de elasticidade semelhantes em uma variedade de condições de solubilização, o que sugere que as partículas de Mg2Si são finas o suficiente para dissolver em temperatura de metal de pico menor diferente dos produtos autor- recozidos. Em essência, o presente processo é adequado para dife-renciar os efeitos de propriedade química da liga melhor do que o pro-duto autorrecozido. Alta Resistência Após A Recozimento de Pintura:
[0077] As ligas de alumínio reveladas podem ter um limite de elas ticidade de recozimento após pintura de pelo menos 160 MPa (por exemplo, pelo menos 165 MPa, pelo menos 170 MPa, pelo menos 175 MPa, pelo menos 180 MPa, pelo menos 185 MPa, pelo menos 190 MPa ou pelo menos 200 MPa) após recozimento em batelada para a condição de recozimento de pintura de 180 oC por 20 minutos. Isso é igual ao limite de elasticidade maior de cerca de 45 MPa a 55 MPa sobre ligas autorrecozidas, conforme mostrado na Figura 5. A diferença de limite de elasticidade de 50 MPa entre as condições após a recozi- mento de pintura e T4 é correspondida muito facilmente pela liga e pelo processo inventivos, conforme mostrado na Figura 5. De modo se-melhante, a resistência de recozimento após pintura para a condição de recozimento de pintura de 180 oC por 60 minutos é mostrada na Figura 6. Em comparação com o material autorrecozido padrão, uma resposta significativamente maior à recozimento de pintura na liga e no processo inventivos pode ser vista. A nova combinação de liga e processo possibilita materiais que excedem a resistência mínima exigida pelo consumidor. A Tabela 1 lista as propriedades mecânicas para as condições tanto para a solução tratada termicamente (T4) quanto cozidas após pintura tanto para o processo quanto a liga padrões quanto inventivos. Flexibilidade:
[0078] As ligas de alumínio reveladas exibem alta flexibilidade. A flexibilidade pode ser avaliada pelo ângulo de flexão. As ligas de alumínio descritas no presente documento podem ter ângulos de flexão menores que cerca de 10o no revenimento T4. Por exemplo, as ligas de alumínio descritas no presente documento podem ter ângulos de flexão menores que cerca de 9o, menores que cerca de 8o, menores que cerca de 7o, menores que cerca de 6o, menores que cerca de 5o, menores que cerca de 4o, menores que cerca de 3o, menores que 2o ou menores que cerca de 1o no revenimento T4. Estriamento Reduzido:
[0079] Após o tratamento térmico em solução a 550 oC por 15 se gundos e 45 segundos, as ligas de alumínio reveladas mostraram sig-nificativamente um estriamento melhor em comparação com a liga au- torrecozida. O estriamento foi medido estirando-se primeiro a folha 10% e, então, tornando-se a superfície áspera com uma pedra de afiação para destacar os recursos de interesse. As amostras de folha foram, então, comparadas com padrões. Na Figura 8 e na Tabela 2, os resultados do teste de estriamento e da escala de classificação de es- triamento usada são mostrados. Desempenho de Capacidade de Agrafamento Plano Aperfeiçoado:
[0080] Após o tratamento térmico em solução a 550 oC por 15 se gundos, as ligas de alumínio reveladas mostraram uma resposta de ca-pacidade de agrafamento plana semelhante ou menor que a liga autor- recozida conforme mostrado na Tabela 3. O teste de agrafamento foi conduzido após pré-tensão da folha por 7% e 15% em todas as três di-reções. As amostras agrafadas foram, então, comparadas com classifi-cações padrões e atribuídas com base na aparência de agrafamento. Velocidade de Cash Maior:
[0081] Conforme discutido no presente documento, uma tempera tura de saída baixa após o último passe de laminação a quente seguido por um processo de recozimento em batelada produz partículas de Mg2Si significativamente menores em comparação com o material au- torrecozido (consultar as Figuras 2 e 3), o que, por sua vez, possibilita velocidades de CASH maiores. O processo descrito no presente do-cumento aumenta a capacidade, a velocidade e a eficiência de CASH, para citar apenas alguns, em pelo menos 10%, pelo menos 15%, pelo menos 20% ou pelo menos 25%. Processo:
[0082] Revela-se também um processo inovador para produzir produtos de liga de alumínio de série 6xxx que envolve pelo menos uma combinação de temperaturas de saída de laminação a quente que não é maior que 300 oC e recozimento (por exemplo, recozimento em batelada), tanto em relaminação quanto em medida intermediária. Além disso, o processo descrito no presente documento fornece produtos de liga de alumínio 6xxx que têm resistências de T4 e recozi- mento após pintura significativamente maiores, melhor controle de es- triamento, velocidade em linha de CASH maior e capacidade de agra- famento aperfeiçoada.
[0083] Em um exemplo, o processo descrito no presente docu mento envolve homogeneização, laminação a quente, laminação a frio, recozimento (por exemplo, recozimento em batelada), laminação a frio e CASH. Em outro exemplo, o processo descrito no presente documento envolve homogeneização, laminação a quente (a - após sair da temperatura de bobinamento, colocar imediatamente em uma fornalha de recozimento; b - após sair da temperatura de bobinamento, resfriar à temperatura ambiente e, então, colocar em uma fornalha de recozi- mento), recozimento (por exemplo, recozimento em batelada), lamina- ção a frio e CASH. Homogeneização:
[0084] A homogeneização do lingote pode incluir, mas sem limita ção, aquecer o lingote entre 500 a 600 oC (por exemplo, 500 oC, 510 oC, 520 oC, 530 oC, 540 oC, 550 oC, 560 oC, 570 oC, 580 oC, 590 oC ou 600 oC) por até 10 horas. Por exemplo, o lingote pode ser aquecido por 10 horas ou menos, 9 horas ou menos, 8 horas ou menos, 7 horas ou menos, 6 horas ou menos, 5 horas ou menos, 4 horas ou menos, 3 horas ou menos, 2 horas ou menos ou 1 hora ou menos. Em uma modalidade, o lingote é aquecido a 560 oC por > 6 horas e, então, aquecido a 540 oC >1 hora. O lingote pode ser preparado por diversos métodos de fundição, tais como por fundição por refrigeração direta (DC). Laminação A Quente:
[0085] Durante a laminação a quente, as temperaturas e outros parâmetros operacionais podem ser controlados de forma que a tem-peratura do produto intermediário laminado a quente de liga de alumí- nio mediante a saída do laminador de laminação a quente não é maior que 300 oC, não é maior que 290 oC, não é maior que 280 oC ou não é maior que 270 oC. Em um exemplo, a temperatura de saída é cerca de 260 oC. Em um exemplo, a temperatura de saída é cerca de 250 oC. Em outro exemplo, a temperatura de saída é cerca de 240 oC. Em ainda outro exemplo, a temperatura de saída é cerca de 230 oC. Em ainda outro exemplo, a temperatura de saída é cerca de 220 oC.
[0086] O lingote pode ser laminado a quente entre cerca de 200 oC a 500 oC. Por exemplo, o lingote pode ser laminado a quente a uma temperatura na faixa de cerca de 225 oC a 475 oC, de cerca de 250 oC a 450 oC, de cerca de 275 oC a 425 oC ou de cerca de 300 oC a 400 oC. A folha laminada a quente pode ter uma medida de 10 mm ou menos (por exemplo, entre 3 a 10 mm). Por exemplo, a folha laminada a quente pode ter uma medida de 10 mm ou menos, 9 mm ou menos, 8 mm ou menos, 7 mm ou menos, 6 mm ou menos, 5 mm ou menos, 4 mm ou menos ou 3 mm ou menos.
[0087] Conforme descrito no presente documento, controlar a temperatura de saída da etapa de laminação a quente fornece a mi- croestrutura desejada, isto é, inibe a precipitação de partículas de Mg2Si grandes e grossas, as quais, quando adicionalmente processadas, fornecem a produto com altas resistências de recozimento após pintura e T4, estriamento melhor e velocidade de CASH maior.
[0088] O controle da temperatura de saída do produto intermediá rio de liga de alumínio laminada a quente pode ser feito de qualquer forma de convencional, tais como através do controle das condições operacionais de laminador a quente, tal como a extensão de lubrificante de resfriamento, velocidade de laminação ou atrasos de tempo entre as diversas etapas em um laminador a quente típico. A temperatura do produto intermediário laminado a quente pode ser, então, monitorada com o uso de técnicas conhecidas, tal como por termopares de conta- to ou pirômetro óptico. A temperatura de saída de laminador a quente monitorada pode ser usada de uma forma de controle de retroalimentação em conjunto com resfriamento das placas ou o controle das temperaturas durante a laminação a quente com o uso de lubrificantes de resfriamento, velocidades de laminador ou semelhantes, conforme descrito acima. Isto é, a temperatura de saída de laminador pode ditar o ajuste na operação de laminação para manter a temperatura de saída dentro da faixa especificada. Recozimento em Batelada:
[0089] O recozimento em batelada, em medida de banda quente ou alguma medida intermediária no processo de laminação a frio, pode gerar uma textura adequada para um produto com pouco estriamento ou nenhum estriamento. Durante o aquecimento das bobinas na etapa de recozimento em batelada, a microestrutura se torna populada com uma alta densidade de partículas solúveis relativamente mais finas, tais como Mg2Si. Esses precipitados finos produzem uma combinação desejada de propriedades de tração no revenimento conforme suprido (T4) e nos re- venimentos de recozimento de pintura em conjunto com características de estriamento e agrafamento excelentes no produto final com tempera-tura relativamente menor e exigências de tratamento por calor de tempo de mergulho em uma linha de tratamento térmico em solução em compa-ração com o produto autorrecozido convencional.
[0090] Durante o recozimento em batelada, a folha de alumínio bobinada pode ser aquecida em uma taxa de cerca de 40 oC/hora a 60 oC/hora (por exemplo, 40 oC/hora, 45 oC/hora, 50 oC/hora, 55 oC/hora ou 60 oC/hora) a uma temperatura entre cerca de 350 oC a 450 oC (por exemplo, 350 oC, 360 oC, 370 oC, 380 oC, 390 oC, 400 oC, 410 oC, 420 oC, 430 oC, 440 oC ou 450 oC).
[0091] Em alguns casos, a folha de alumínio pode ser aquecida em uma taxa de cerca de 50 oC/hora a uma temperatura de cerca de 400 oC. O tempo de retenção pode ser até 1 hora, até 2 horas, até 3 horas, até 4 horas ou até 5 horas. Em um exemplo, o tempo de retenção é 2 horas. Em um exemplo, a folha de alumínio pode ser, então, resfriada em uma taxa de pelo menos 5 oC/hora à temperatura ambiente. Em outro exemplo, a folha de alumínio pode ser resfriada em uma taxa de pelo menos 7 oC/hora à temperatura ambiente. Em um exemplo, a folha de alumínio pode ser resfriada em uma taxa de pelo menos 9 oC/hora à temperatura ambiente. Em outro exemplo, a folha de alumínio pode ser resfriada em uma taxa de pelo menos 10 oC/hora à temperatura ambiente.
[0092] Deve ser entendido que o processo de recozimento não deve ser limitado ao recozimento em batelada. O processo de recozi- mento também pode incluir recozimento contínuo. Por exemplo, a folha pode ser continuamente recozida passando-se a folha através de uma linha térmica em solução com recozimento contínuo (CASH). Laminação A Frio:
[0093] A folha de alumínio pode ser laminada a frio com o uso de laminadores e tecnologia de laminação a frio convencionais. A folha laminada a frio pode ter uma medida entre 0,5 a 4,5 mm, entre 0,7 a 4,0 mm ou entre 0,9 a 3,5 mm. Em um exemplo, a folha laminada a frio tem uma medida de cerca de 1,0 mm. Em outro exemplo, a folha laminada a frio tem uma medida de cerca de 0,8 mm. Em ainda outro exemplo, a folha laminada a frio tem uma medida de cerca de 1,2 mm. A quantidade de redução trabalhada a frio pode ser até 65%, até 70%, até 75%, até 80% ou até 85%. Tratamento Térmico em Solução de Recozimento Contínuo (Cash):
[0094] O tratamento térmico em solução pode ser qualquer trata mento convencional para a liga, o que resulta na solubilização das par-tículas solúveis. A folha de alumínio pode ser aquecida para uma tem-peratura de metal de pico na faixa de cerca de 500 oC a 580 oC (por exemplo, 500 oC, 510 oC, 520 oC, 530 oC, 540 oC, 550 oC, 560 oC, 570 oC ou 580 oC) e mergulhada (isto é, mantida na temperatura indicada) por um período de tempo acima de uma temperatura predeterminada. Em alguns exemplos, é permitido que as folhas sejam mergulhadas por até 10 minutos (por exemplo, de 1 segundo a 10 minutos, de modo inclusivo). Por exemplo, a folha pode ser mergulhada por cerca de 5 segundos ou menos, 10 segundos ou menos, 15 segundos ou menos, 30 segundos ou menos, 45 segundos ou menos, 1 minuto ou menos, 2 minutos ou menos, 3 minutos ou menos, 4 minutos ou menos, 5 minutos ou menos, 6 minutos ou menos, 7 minutos ou menos, 8 minutos ou menos, 9 minutos ou menos ou 10 minutos ou menos. Condições exemplificativas para o tratamento térmico em solução incluem tempos de mergulho de 30 segundos ou 60 segundos em temperaturas acima de 540 oC. Em um exemplo, a liga de alumínio é aquecida para 550 oC com a tira mantida acima de 540 oC por 15 ou 45 segundos. Após aquecimento e mergulho, a tira é rapidamente resfriada em taxas maiores que 10 oC/s (por exemplo, 15 oC/s ou mais, 20 oC/s ou mais ou 25 oC/s ou mais) para uma temperatura entre 500 a 200 oC. Em um exemplo, a liga de alumínio tem uma taxa de arrefecimento brusco acima de 20 oC/segundo, em que a tira é resfriada entre 450 a 250 oC. As taxas de resfriamento podem ser mais rápidas em outros exemplos.
[0095] Após o arrefecimento brusco, a tira de alumínio pode ser submetida a uma etapa de reaquecimento antes de ser bobinada. A etapa de reaquecimento pode ser executada passando-se a folha através de um dispositivo de aquecimento que consiste em aquecimento radiante, aquecimento convectivo, aquecimento por indução ou aquecimento por infravermelho, etc. A etapa de reaquecimento da folha para permitir que o bobinamento da tira seja realizado a uma temperatura na faixa de o o ooooo cerca de 55 C a 110 C (por exemplo, 55 C, 60 C, 65 C, 70 C, 75 C, oooo o o o 80 oC, 85 oC, 90 oC, 95 oC, 100 oC, 105 oC ou 110 oC).
[0096] As ligas e os métodos descritos no presente documento podem ser usados em aplicações automotivas, marítimas, aeroespaciais e/ou de transporte, para citar apenas alguns. Em alguns casos, as ligas e os métodos podem ser usados para preparar os produtos de peça de corpo de veículo a motor, incluindo painéis externos.
[0097] Os exemplos a seguir irão servir para ilustrar adicionalmen te a presente invenção sem, ao mesmo tempo, entretanto, constituir qualquer limitação da mesma. Pelo contrário, deve ser claramente en-tendido que é possível recorrer a diversas modalidades, modificações e equivalentes da mesma que, após a leitura da descrição no presente documento, podem ocorrer às pessoas versadas na técnica sem se afastar do espírito da invenção. Durante os estudos descritos nos exemplos a seguir, procedimentos convencionais foram seguidos, a menos que declarado de outro modo. Alguns dentre os procedimentos são descritos abaixo com propósitos ilustrativos. EXEMPLOS Exemplo 1 Preparação de Folhas de Alumínio
[0098] Cinco amostras que contêm 98,03 a 98,06% em peso de Al, 0,78 a 0,83% em peso de Si, 0,22 a 0,24% em peso de Fe, 0,10 a 0,11% em peso de Cu, 0,08 a 0,09% em peso de Mn, 0,64 a 0,65% em peso de Mg, 0,015 a 0,019% em peso de Cr, 0,006% em peso de Ni, 0,011 a 0,016% em peso de Zn e 0,016% em peso de Ti foram fundidas por DC. Os lingotes foram homogeneizados a 560 oC por mais de 6 horas, resfriados para 540 oC e mantidos naquela temperatura por mais de 1 hora. Os lingotes foram, então, retirados quente dos poços de homogeneização e colocados em uma mesa para laminação a quente. A etapa de laminação a quente incluiu passar os lingotes através de um laminador de reversão seguida por laminação a quente em um laminador tandem, em que a espessura foi adicionalmente re- duzida. As temperaturas saídas finais do material laminado a quente foi direcionada para obter temperaturas de bobinamento na faixa de 200 a 300 oC. Uma etapa de recozimento em batelada foi conduzida, a qual incluiu aquecer a bobina para uma temperatura desejada de 375 oC a 425 oC, seguida por mergulho por um mínimo de 60 minutos. O recozimento foi executado em uma atmosfera de nitrogênio com um tempo de ciclo de tratamento por calor de recozimento em batelada geral de cerca de 8 horas. As bobinas foram retiradas da fornalha e permitiu-se que as mesmas resfriassem para temperatura ambiente antes da laminação a frio. A laminação a frio foi conduzida após reco- zimento completo das bobinas. Todas as bobinas foram laminadas a frio a partir da medida de banda quente até a medida de acabamento sem quaisquer recozimentos intermediários.
[0099] CASH foi executado em temperaturas de metal de pico de cerca de 550 oC, cerca de 562 oC e cerca de 575 oC com tempos de mergulho de 15, 30 ou 45 segundos. Um resfriamento por ar forçado padrão foi usado para todos os produtos com taxas de arrefecimento brusco entre cerca de 450 oC a cerca de 250 oC em uma taxa de cerca de 18 oC/segundo a cerca de 50 oC/segundo. A temperatura de metal de retrocesso foi cerca de 95 oC. Exemplo 2 Determinação de Resistência À Tração Final e Limite de Elasticidade
[00100] As bobinas foram preparadas conforme descrito acima no Exemplo 1 e foram tratadas termicamente em solução a uma temperatura de metal de pico de cerca de 550 oC por 15 e 45 segundos. O alongamento uniforme e total e o limite de elasticidade de tração foram determinados com o uso de métodos conhecidos por uma pessoa de habilidade comum na técnica de acordo com ASTM B557 e ASTM E8-11.
[00101] Os resultados de propriedade mecânica do teste de ensaio de planta de bobina 5 nas folhas de revenimento T4 são mostrados na Tabela 4. A Figura 4 é uma comparação de limites de elasticidade de tração T4 (TYS em MPa) e limites de elasticidade finais (UTS em MPa) das ligas reivindicadas após autorrecozimento (SA) e recozimento em batelada (BA). Um limite de elasticidade de T4 maior foi obtido na liga e no processo inventivos em comparação com um limite de elasticidade médio a partir de bobinas de produção autorrecozidas padrões, conforme mostrado na Figura 7. Exemplo 3 Determinação de Alongamento Uniforme e Total de T4
[00102] O alongamento uniforme e total para as folhas a partir das bobinas descritas acima foi determinado com o uso de métodos co-nhecidos por uma pessoa de habilidade comum na técnica de acordo com ASTM B557 e ASTM E8-11. As Tabelas 5 e 6 mostram os resul-tados de alongamento uniforme e total de teste de ensaio de planta. Exemplo 4 Determinação de Limite de Elasticidade de Tração de Recozimento de Pintura
[00103] O limite de elasticidade de tração de recozimento de pintura para folhas a partir das bobinas descritas acima foi determinado com o uso de métodos conhecidos por uma pessoa de habilidade comum na técnica de acordo com ASTM B557 e ASTM E8-11. A Figura 5 ilustra o limite de elasticidade de recozimento após pintura obtido a partir do teste com 2% de pré-tensão seguido por exposição a 180 oC/20 min. Após, as resistências de recozimento de pintura são significativamente maiores na liga e no processo inventivos em comparação com o limite de elasticidade típico de consumidor. Exemplo 5 Distribuição de Tamanho de Mg2si
[00104] A distribuição de tamanho de Mg2Si foi observada com o uso de SEM. As amostras tomadas a partir de bobinas recozidas em batelada mostraram tamanhos de partícula menores daqueles tomados a partir de bobinas autorrecozidas (Figuras 2 e 3). Exemplo 6 Determinação de Estriamento
[00105] O estriamento é uma deformação coletiva de conjuntos grandes de grãos orientados que resultam em uma topologia de superfície em banda, encontrada em ligas 6xxx. Esses conjuntos de grãos são ativados durante a deformação plástica e são orientados em paralelo à direção de laminação. Essas bandas são geralmente imperceptíveis em amostras nuas, mas, devido ao fato de que esses conjuntos de grãos têm posições de altura diferentes (picos e vales), os mesmos são visualmente perceptíveis, por exemplo, após o laqueamento ou a retificação à pedra de superfície. Os critérios de estriamento foram vi-sualmente classificados conforme mostrado na Tabela 2.
[00106] A Figura 8 mostra as amostras de estriamento das bobinas de teste em conjunto com a bobina autorrecozida de produção padrão. As amostras foram pré-tensionadas por 10% na direção transversal até a direção de laminação seguida por retificação à pedra para destacar a condição de estriamento. Em geral, as ligas e os processos revelados fornecem classificações de estriamento de superfície que são aceitáveis. Exemplo 7 Desempenho de Agrafamento Plano
[00107] A Tabela 3 lista os resultados de teste de agrafamento plano para bobinas autorrecozidas em comparação com as bobinas reco- zidas em batelada no revenimento T4. O material foi colocado através de uma linha de CASH a 550 oC por 15 segundos seguido por 60 dias de envelhecimento natural.
[00108] A Tabela 4 lista as classificações de desempenho de agra- famento plano para as bobinas recozidas em batelada de teste em re- venimento T4 com 10 e 15% de pré-tensão. Em geral, as classificações são 1s e 2s, as quais são consideradas como aceitáveis (se referir à Tabela 3). Uma amostra de bobina testada na direção L com 15% de pré-tensão mostrou uma classificação de 3. Essa classificação de agrafamento maior foi atribuída ao limite de elasticidade alto observado para aquela bobina. Exemplo 8 Efeito de Cr E Mn Nas Propriedades de Tração e Capacidade de Colisão da Liga
[00109] As ligas de alumínio que têm as composições mostradas na Tabela abaixo foram preparadas de acordo com o método descrito no Exemplo 1. A Liga 1 e a Liga 2 são ligas de referência. A Liga 3 é uma liga que inclui uma quantidade maior de Mn do que as ligas de referência e nenhum cobre. A Liga 4 é uma liga que inclui a quantidade maior de Cr do que as ligas de referência. A Liga 5 é uma liga que inclui quantidades maiores de Mn e Cr do que as ligas de referência. Em cada uma dentre as Ligas 1, 2, 3, 4 e 5, o restante da composição é alumínio.
Figure img0010
[00110] As Ligas 1 a 5 foram homogeneizadas por aquecimento a 530 oC por 8 horas. As ligas foram laminadas a quente através de um laminador de reversão, então, laminadas a frio. A espessura de medida final de cada uma dentre as folhas preparadas a partir das Ligas 1 a 5 foi aproximadamente 1 mm. As folhas foram solubilizadas por 20 segundos (indicado como "20s") ou 60 segundos (indicado como "60s") a 550 oC e, então, arrefecidas bruscamente com o uso de água (indicada como "WQ") ou ar (indicada como "AQ"). O revenimento T6 foi alcançado aquecendo-se as folhas T4 a 215 oC por 30 minutos ou a 225 oC por 30 minutos. O limite de elasticidade e flexão das folhas T4 e T6 foi determinado na direção transversal com o uso de métodos conhecidos por uma pessoa de habilidade comum na técnica. Os testes de tração foram realizados de acordo com ISO/DIS 6892-1 e os testes de ângulo de flexão foram realizados de acordo com VDA238-100.
[00111] As propriedades de limite de elasticidade das folhas T4 pre-paradas a partir das Ligas 1 a 5, preparadas com o uso de uma etapa de solubilização de 20 segundos seguido por arrefecimento brusco por ar e arrefecimento brusco por água, assim como uma etapa de solubilização de 60 segundos seguido por arrefecimento brusco por água, foram de-terminadas. Consultar Figura 9A. Os resultados mostram que a resistên-cia à T4 foi aproximadamente a mesma para as cinco folhas. As proprie-dades de flexão das folhas T4 foram determinadas após 10% de pré- tensão de tração. Consultar Figura 9B. Os resultados mostram que as folhas que contêm quantidades maiores de Cr e/ou Mn (isto é, folhas preparadas a partir das Ligas 3, 4 e 5) preparadas por arrefecimento brusco por ar exibiram propriedades de flexão aperfeiçoadas.
[00112] As propriedades de resistência à tração das folhas T6 pre-paradas a partir das Ligas 1 a 5, preparadas com o uso de uma etapa de solubilização de 20 segundos seguido por arrefecimento brusco por ar e arrefecimento brusco por água foram determinadas. Consultar as Figuras 10A e 10B. Os resultados mostram que a folha T6 arrefecida por ar que contém quantidades maiores de Cr e/ou Mn (isto é, folhas preparadas a partir das Ligas 3, 4 e 5) exibiu uma perda de resistência de aproximadamente 10 a 20 MPa a mais do que as folhas preparadas a partir das Ligas de referência 1 e 2. Consultar Figura 10A. A resis- tência da folha bruscamente arrefecida por água que excluiu Cu (isto é, folha preparada a partir da Liga 3) foi aproximadamente 10 MPa menor que as folhas preparadas a partir das Ligas de referência 1 e 2.
[00113] As propriedades de flexão das folhas T6 foram determinadas. Consultar as Figuras 10C e 10D. Os resultados mostram que as folhas que contêm quantidades maiores de Cr e/ou Mn (isto é, folhas preparadas a partir das Ligas 3, 4, e 5) exibiram propriedades de flexão aperfeiçoadas sobre Ligas de referência 1 e 2. Além disso, a flexão de T6 foi adicionalmente aperfeiçoada para as folhas que contêm Cr e/ou Mn preparadas por arrefecimento brusco por água em comparação com as amostras arrefecidas por ar. Consultar as Figuras 10C e 10D.
[00114] Os testes foram realizados para avaliar o comportamento de trituração para determinar a capacidade de colisão das amostras. As folhas (3 mm de espessura) foram agrafadas e aparafusadas para formar tubos de colisão. Os tubos foram testados em compressão vertical em uma velocidade quase estática constante em uma prensa (testes de colisão vertical) ou em uma configuração de flexão em 3 pontos quase estática (testes de colisão horizontal). A capacidade de colisão foi determinada para tubos de colisão preparados a partir de folhas que incluem Cr e Mn, semelhante à Liga 5, e também a partir de uma folha de referência semelhante às Ligas 1 e 2. Os testes vertical e horizontal foram realizados. Para os testes horizontais, as folhas usadas para preparar os tubos de colisão foram tratadas por calor a 180 oC por 10 horas. As folhas usadas para preparar os tubos de colisão para os testes verticais foram aquecidas a 185 oC por 15 minutos. Conforme mostrado na Figura 11, os tubos de colisão que contêm quantidades aumentadas de Cr e Mn se dobraram de modo bem-sucedido mediante trituração sem nenhum rompimento no teste de colisão vertical, enquanto os tubos de colisão de referência exibiram rompimento. Os tubos de colisão que contêm quantidades aumentadas de Cr e Mn também mostraram capacidade de colisão aperfeiçoada em um teste de colisão horizontal em comparação com a instalação de referência. Consultar Figura 12. Exemplo 9 Desempenho de Resistência, Estriamento e Agrafamento Composições de Bobina:
[00115] As bobinas foram preparadas a partir de ligas de alumínio que têm as composições mostradas na Tabela abaixo.
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Preparação de Amostra:
[00116] Os lingotes das composições mostradas acima foram, cada um, homogeneizados aquecendo-se os lingotes para 560 oC por 6 horas, resfriando-se os lingotes para 540 oC e permitindo-se que os lingotes mergulhassem a 540 oC por 2 horas. Os lingotes foram, então, laminados a quente e bobinados a uma temperatura na faixa de 209 oC a 256 oC. A bobina 0127619 foi laminada a quente para uma medida de 2,54 mm e as outras bobinas foram laminadas a quente para uma medida de 5 mm. A relaminação para cada uma dentre as bobinas foi relativamente livre de partículas de Mg2Si/Si grossas, e a estrutura de grão não foi recristalizada. As quatro bobinas foram recozidas em batelada de relaminação com um tempo de mergulho de 100 minutos em temperaturas de mergulho na faixa de 398 oC a 418 oC. As relaminagens foram completamente recristalizadas e exibiram uma estrutura de partícula relativamente mais fina do que aquela da relamina- ção autorrecozida convencional. CASH foi realizado a temperaturas na faixa de cerca de 539 oC a 555 oC com tempos de mergulho na faixa de 8 a 15 segundos. O arrefecimento brusco foi realizado com o uso de água ou ar. A temperatura de metal de retrocesso estava na faixa de 73 oC a 85 oC. Análise de Estriamento:
[00117] Os diâmetros internos (IDs) e os diâmetros externos (ODs) das bobinas foram analisados por estriamento, com o uso da escala de classificação fornecida na Tabela 2, na direção de laminação (90o) e 45o na direção de laminação. Todas as bobinas exibiram resultados de estriamento adequados e foram atribuídas uma classificação de 1. Consultar a Figura 13A para a Bobina 0127619; a Figura 13B para a Bobina 0127622; e a Figura 13C para as Bobinas 0127602 e 0127681. Amostras Envelhecidas 4 A 5 Dias: Propriedades de Tração e Classificações de Flexão
[00118] As propriedades de tração foram determinadas para as bobinas após 4 ou 5 dias de envelhecimento natural. Especificamente, as propriedades de tração para a Bobina 0127619 foram determinadas após 4 dias de envelhecimento natural e as propriedades de tração para as Bobinas 0127622, 0127602 e 0127681 foram determinadas após 5 dias de envelhecimento natural. Os resultados são mostrados na Tabela 7. Todas as amostras de bobina exibiram níveis de resistência à tração finais maiores que 215 MPa e valores de limite de elasticidade dentro da faixa de 100 a 155 MPa. Além disso, o alongamento médio para cada bobina foi maior que 27%. O alongamento médio foi calculado conforme segue: Alongamento Médio = (Transversal + 2* Diagonal + Longitudinal) / 4.
[00119] As classificações de flexão das bobinas foram determinadas. As amostras a partir das Bobinas 0127622, 0127602 e 0127681 foram pré-flexionadas em 160o com o uso de um puncionamento de 0,50 mm e um vão de 3,85 mm em uma configuração de flexão em 3 pontos com rolos de 15 mm. As amostras foram agrafadas com um calço de 0,82 mm em uma prensa Arbor de 1 Ton. A amostra da Bobina 0127619 foi pré-flexionada para 180o. As Tabelas 8 a 11 listram as classificações de desempenho de agrafamento plano para as bobinas recozidas em batelada de teste 0127619 (Tabela 8), 0127622 (Tabela 9), 0127602 (Tabela 10) e 0127681 (Tabela 11) após 4 ou 5 dias de envelhecimento natural com 0%, 5 %, 10% e/ou 15% de pré-tensão. O teste foi realizado no diâmetro interno (ID) e/ou no diâmetro externo (OD) das bobinas. Em geral, as classificações são 1s e 2s, as quais são consideradas como aceitáveis (se referir à Tabela 3). Amostras Envelhecidas 24 A 45 Dias: Propriedades de Tração e Classificações de Flexão
[00120] As propriedades de tração foram determinadas para as bobinas após 24 a 45 dias de envelhecimento natural. Especificamente, as propriedades de tração para a Bobina 0127619 foram determinadas após 29 dias de envelhecimento natural, as propriedades de tração para a Bobina 0127622 foram determinadas após 24 dias de envelhecimento natural e as propriedades de tração para as Bobinas 0127602 e 0127681 foram determinadas após 45 dias de envelhecimento natural. Os resultados são mostrados na Tabela 12. Todas as amostras de bobina exibiram níveis de resistência à tração finais maiores que 215 MPa e valores de limite de elasticidade dentro da faixa de 100 a 155 MPa. Além disso, o alongamento médio para cada bobina foi maior que 27 %. O alongamento médio foi calculado conforme segue: Alongamento Médio = (Transversal + 2* Diagonal + Longitudinal) / 4.
[00121] As propriedades de tração para as amostras de bobina descritas acima também foram determinadas após a recozimento de pintura. Os resultados são mostrados na Tabela 13. Todas as amostras de bobina exibiram níveis de resistência à tração finais maiores que 280 MPa e valores de limite de elasticidade maiores que 200 MPa. Além disso, o alongamento médio para cada bobina foi 24% ou maior. O alongamento médio foi calculado de acordo com a equação maior acima.
[00122] As classificações de flexão das bobinas foram determinadas. As amostras foram pré-flexionadas a 180o e tiveram um raio de mandril de 0,45 mm. A Tabela 14 lista as classificações de desempenho de agrafamento para as bobinas 0127619, 0127622, 0127602 e 0127681 após o número indicado de dias de envelhecimento natural com 0%, 5%, 10% e/ou 15% de pré-tensão. O teste foi realizado no diâmetro interno (ID), médio e/ou no diâmetro externo (OD) das bobinas. Em geral, as classificações para as bobinas submetidas a 5% e 10% de pré-tensão foram 1s e 2s, as quais são consideradas como aceitáveis (se referir à Tabela 3).
[00123] Os limites de elasticidade obtidos pelas amostras de arrefe-cimento brusco por água e arrefecimento brusco por ar da Bobina 0127622, assim como os limites de elasticidade obtidos a partir dos diâmetros interno e externo das amostras, foram plotados contra o tempo de envelhecimento natural, em dias. Consultar Figura 14. Conforme mostrado na Figura 14, o limite de elasticidade transversal foi controlado para um valor entre 100 a 135 MPa por até 100 dias de envelhecimento natural.
[00124] Todas as patentes, as publicações e os resumos citados acima estão incorporados no presente documento a título de referência em sua totalidade. Diversas modalidades da invenção foram descritas no cumprimento dos vários objetivos da invenção. Deve ser reconhecido que essas modalidades são meramente ilustrativas dos princípios da presente invenção. Diversas modificações e adaptações das mesmas serão prontamente evidentes para as pessoas versadas na técnica, sem se afastar do espírito e do escopo da presente invenção, conforme definido nas reivindicações a seguir.

Claims (13)

1. Liga de alumínio, caracterizada pelo fato de que com-preende 0,20 a 1,0 % em peso de Si, 0,2 a 0,40% em peso de Fe, 0,0 a 0,23% em peso de Cu, 0,05 a 0,22% em peso de Mn, 0,50 a 0,83% em peso de Mg, 0,0 a 0,25% em peso de Cr, 0,0 a 0,006% em peso de Ni, 0,0 a 0,15% em peso de Zn, 0,0 a 0,17% em peso de Ti, 0,0 a 0,05% em peso de Pb, 0,0 a 0,005% em peso de Be, até 0,15% em peso de impurezas, com o restante como Al.
2. Liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, carac-terizada pelo fato de que compreende 0,60 a 0,95% em peso de Si, 0,20 a 0,35% em peso de Fe, 0,05 a 0,20% em peso de Cu, 0,05 a 0,20% em peso de Mn, 0,55 a 0,75% em peso de Mg, 0,0 a 0,15% em peso de Cr, 0,0 a 0,006% em peso de Ni, 0,0 a 0,15% em peso de Zn, 0,0 a 0,15% em peso de Ti, 0,0 a 0,05% em peso de Pb, 0,0 a 0,005% em peso de Be, até 0,15% em peso de impurezas, com o restante como Al.
3. Peça de corpo de veículo a motor, caracterizada pelo fato de que compreende a liga de alumínio como definida na reivindicação 1 ou 2.
4. Peça de corpo de veículo a motor de acordo com a rei-vindicação 3, caracterizada pelo fato de que a peça de corpo de veículo a motor compreende um painel externo.
5. Método para produzir uma folha de alumínio de série 6xxx, caracterizado pelo fato de que compreende: fundir uma liga de alumínio como definida na reivindicação 1 ou 2 de série 6xxx para formar um lingote; homogeneizar o lingote; laminar a quente o lingote para produzir um produto inter-mediário laminado a quente; laminar a frio o produto intermediário laminado a quente; recozer; laminar a frio; e submeter a folha a um processo de tratamento térmico em solução com recozimento contínuo.
6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de homogeneização é realizada em uma temperatura entre 500 a 600 oC por um período de até 10 horas.
7. Método de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracteri-zado pelo fato de que a etapa de laminação a quente é realizada em uma temperatura entre 200 oC a 500 oC.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de laminação a quente inclui manter uma temperatura do produto intermediário laminado a quente em 300 oC ou menos mediante a saída de um laminador de laminação a quente.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de recozimento inclui aquecer a uma temperatura entre 350 oC a 450 oC.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de submeter a folha a um processo de tratamento térmico em solução com recozi- mento contínuo compreende aquecer a folha a uma temperatura na faixa de 500 oC a 580 oC por um período de tempo.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o período de tempo é 1 minuto ou menos.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente arrefecer bruscamente a folha.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracteriza- do pelo fato de que compreende adicionalmente reaquecer a folha bruscamente arrefecida para formar uma folha reaquecida e bobinar a folha reaquecida.
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