BRPI0507899B1 - método em linha de preparação de folha de liga de alumínio tratada termicamente e recozida - Google Patents

Abstract

método em linha de preparação de folha de liga de alumínio tratada termicamente e recozida. a presente invenção refere-se a um método de fabricação de folha de liga de alumínio em um processo em linha contínuo que é fornecido. uma fita de liga de alumínio vazada continuamente é, opcionalmente, submetida a tratamento térmico, laminada a quente ou a morno, recozida ou tratada termicamente em linha, opcionalmente, submetida à têmpera, e, de preferência, bobinada, com etapas de laminação a morno ou a frio adicionais, conforme necessário para se alcançar o calibre desejado. o processo pode ser usado para preparar folha de liga de alumínio de têmpera t ou o, tendo as propriedades desejadas, em um tempo de processamento muito mais curto.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO EM LINHA DE PREPARAÇÃO DE FOLHA DE LIGA DE ALUMÍNIO TRATADA TERMICAMENTE E RECOZIDA" CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um método de fabricação de folha de liga de alumínio em um proGesso em linha contínuo. Mais especificamente, um processo contínuo é usado para preparar folha de íiga de alumínio de têmpera T ou O, tendo as propriedades desejadas, o número mínimo de etapas e o tempo de processamento o mais curto possível.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Métodos convencionais de fabricação de folha de liga de alumínio para uso em aplicações comerciais, tais como painéis, reforços, recipientes de bebidas e aplicações aeroespaciais, empregam processos em batelada, que incluem uma sequência extensa de etapas separadas. Tipicamente, um grande lingote é fundido para uma espessura de até cerca de 76,2 cm (30 polegadas) e é resfriado para temperatura ambiente, e, então, armazenado para uso posterior. Quando um lingote for necessário para processamento ulterior, ele é, primeiro, "escalpado" para remover defeitos de superfície. Uma vez que os defeitos de superfície tenham sido removidos, o lingote é prea-quecido para uma temperatura de cerca de 560*0 {1.040T), durante um período de 20 a 30 horas, para assegurar que os componentes da liga estão apropriadamente distribuídos ao longo de toda a estrutura metalúrgica. Ele é, então, resfriado para uma temperatura mais baixa para a laminação a quente. Vários passos são aplicados para se reduzir a espessura do lingote para a faixa exigida para laminação a frio. Um recozimento intermediário ou um auto-recozimento é tipicamente realizado na bobina. A "tira quente" resultante é, então, laminada a frio para o calibre desejado e bobinada. Para produtos não-trata d os termi- camente, a bobina é ulteriormente recozida em uma etapa em batela-da, para se obter o tratamento térmico O. Para se produzir produtos tratados termicamente, a folha de bobina é submetida a uma operação de tratamento térmico separada, tipicamente em uma linha de tratamento térmico contínua. Isto envolve o desenrolamento da bobina, solução de tratamento térmico em uma elevada temperatura, têmpera e rebobinação. O processo acima, do início ao fim, pode levar várias semanas para preparar a bobina para venda, resultando em grandes estoques de trabalho em progresso e de produto final, em adição a perdas de sucatas em cada estágio do processo. [003] Em virtude do tempo de processamento extenso neste caminho de fluxo, inúmeras tentativas têm sido feitas para encurtá-lo, por eliminação de certas etapas, enquanto se mantém as propriedades desejadas no produto acabado. [004] Por exemplo, a patente U.S. de número 5.655.593 descreve um método de fabricação de uma folha de liga de alumínio, no qual uma tira fina é submetida à lingotamento (no lugar de um lingote espesso), que é rapidamente laminada e resfriada continuamente durante um período de menos do que 30 segundos, para uma temperatura de menos do que 177*0 (350*Ρ). A patente U.S. de nú mero 5.772.802 descreve um método, no qual a tira submetida à lingotamento de liga de alumínio é submetida à têmpera, laminada, recozida em temperaturas entre 316o (600*) e 1.1820 (1.200*Ρ), durante menos do que 120 segundos, seguido por têmpera, laminação e envelhecimento. [005] A patente U.S. de número 5.356.495 descreve um processo, no qual a tira submetida à lingotamento é laminada a quente, bo-binada a quente e mantida em uma temperatura de laminação a quente durante 2-120 minutos, seguido por desbobinação, têmpera e laminação a frio em menos do que 1490 (300*F), segui do por rebobinação da folha. [006] Nenhum dos métodos acima descreve ou sugere a seqüên-cia de etapas da presente invenção. Continua a ser necessário fornecer um método em linha contínua de fabricação de folha termicamente tratada (tratamento térmico T) e recozida (tratamento térmico 0), tendo as propriedades desejadas, em um período de tempo mais curto, com menos ou nenhum estoque e menos perdas de sucata.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [007] A presente invenção soluciona a necessidade acima fornecendo um método de fabricação de uma folha de liga de alumínio em uma seqüência em linha contínua compreendendo (i) o fornecimento de uma tira de liga de alumínio por lingotamento contínuo como matéria-prima; (ii) opcionalmente, a têmpera da matéria-prima para a temperatura de laminação a quente preferida; (iii) laminação a quente ou a morno da matéria-prima submetida à têmpera para a espessura exigida, (iv) recozrmento ou tratamento térmico em solução da matéria-prima em linha, dependendo da liga e do tratamento térmico desejado; e (v) opcionalmente, têmpera da matéria-prima. De preferência, etapas adicionais incluem nivelamento de tensões e bobinamento. [008] Este método permite a eliminação de muitas etapas e de muito tempo de processamento, e ainda resulta em uma folha de liga de alumínio tendo todas as propriedades desejadas. Tantos produtos tratados termicamente quanto produtos de tratamento térmico O são feitos na mesma linha de produção, que toma cerca de 30 segundos para converter metal fundido em bobina acabada. É um objetivo da presente invenção, portanto, fornecer um método em linha contínuo de fabricação de folha de liga de alumínio tendo propriedades similares a ou excedendo aquelas fornecidas com métodos convencionais. [009] É um objetivo adicional da presente invenção fornecer um método em linha contínuo de fabricação de folha de liga de alumínio mais rapidamente, de modo a minimizar resíduos e tempo de proces- sarnento. [0010] É um objetivo adicional da presente invenção fornecer um método em linha contínuo de fabricação de folha de liga de alumínio, em um processo mais eficiente e econômico. [0011] Estes e outros objetivos da presente invenção tornar-se-ão mais prontamente evidentes a partir das seguintes figuras, descrição detalhada e reivindicações apensas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0012] A invenção é adicional mente ilustrada pelos desenhos seguintes, nos quais: [0013] A Figura 1 é um fluxograma das etapas do método da presente invenção, em uma concretização; [0014] A Figura 2 é um diagrama esquemático de uma concretização do aparelho usado na realização do método da presente invenção; [0015] A Figura 3 é uma concretização adicional do aparelho usado na realização do método da presente invenção. Esta linha é equipada com quatro laminadores para se conseguir um calibre acabado mais fino; [0016] A Figura 4a è um gráfico demonstrando o desempenho de estiramento eqüí-biaxial de folha 6022-T43 (calibre de 0,0889 cm, 0,035 polegada) feitas em linha, comparado com folha feita a partir de lingote DC e tratada termicamente fora de linha; [0017] A Figura 4b é um gráfico demonstrando o desempenho de estira mento eqüí-biaxial de liga 6022-T4 feita em linha comparado com folha feita a partir de lingote DC e tratada termicamente fora de linha; [0018] A Figura 5 é uma fotografia de amostra 804908 (liga 6022 em tratamento T43) depois de revestimento; [0019] A Figura 6a é uma fotografia demonstrando o tamanho de grão de liga 6022 laminado em linha para calibre de 0,0889 cm (0,035 polegada) sem têmpera prévia; [0020] A Figura 6b é uma fotografia demonstrando o tamanho de grão de liga 6022 laminada em linha para calibre de 0,0889 cm (0,035 polegada) com têmpera prévia; [0021] A Figura 7a retrata uma estrutura, conforme lingotada, em seção transversal de liga 6022; [0022] As Figuras 7b e 7c consistem em dois micrográficos demonstrando a superfície e a estrutura de casco de liga 6022, respectivamente, em condição conforme lingotada, em seção transversal; [0023] As figuras 7d e 7e são micrográficos da estrutura da zona de centro da liga 6022 em condição conforme lingotada em seção transversal. [0024] As Figuras 7f e 7g são micrográficos demonstrando pequenos poros ocasionais e constituintes (principalmente partículas de Al-FeSi e algumas de Mg2Sí) na zona de centro de estrutura submetida à lingotamento de liga 6022, em seção transversal; [0025] A Figura 8 retrata a microestrutura conforme lingotada de liga de Al + 3,5% Mg, em direção transversal. [0026] A figura 9 mostra o resultado de teste de tração eqüi-bíaxial para ligas AX-07 em calibre 0,10414 (0,041 pol.) (Mg = 1,4%) e liga convencional 5754 (3,5% Mg).

DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS [0027] A presente invenção fornece um método de fabricação de folha de liga de alumínio, em uma sequência em linha contínua, compreendendo: (i) o fornecimento de uma tira de liga de alumínio fina por lingotamento contínuo como matéria-prima; (ii) opcionalmente, a têmpera da matéria-prima para a temperatura de laminação a quente ou a morno preferida; (iii) lami nação a quente ou a morno da têmpera da matéria-prima para a espessura final desejada, (iv) recozimento ou tratamento térmico de solubilização da matéria-prima em linha, dependendo da liga e do tratamento térmico desejado; e (v) opcional mente, têmpera da matéria-prima, depois do qual ela é, de preferência, nivelada quanto às tensões e bobinada. Este método resulta em uma folha de liga de alumínio tendo as dimensões e propriedades desejadas. Em uma concretização preferida, a folha de liga de alumínio é bobinada para uso posterior. Esta seqüência de etapas é refletida no diagrama de fluxo da Figura 1, que mostra uma matéria-prima 1 de tira de liga de alumínio por lingotamento contínuo, a qual é passada opcionalmente através de estações 2 de cisalhamento e de aparação, opcionalmente, submetida a têmpera para ajuste de temperatura 4, laminada a quente 6, e, opcionalmente, aparada 8. A matéria-prima é, então, ou recozida 16, seguida por têmpera 18 adequada e bobinação 20 opcional, para produzir produtos 22 com tratamento térmico O, ou tratadas termica-mente de solubilização 10, seguida por têmpera 12 adequada e bobinação 14 opcional, para produzir produtos 24 com tratamento térmico T. Conforme pode ser visto na Figura 1, a temperatura da etapa de aquecimento e a etapa de têmpera subseqüente irão variar, dependendo da tratamento térmico desejado. [0028] Conforme usado aqui, o termo "recozer" se refere a um processo de aquecimento que provoca a recristalização do metal, produzindo conformabilidade uniforme e auxiliando o controle de formação de orelha ("earing"). Temperaturas típicas usadas em recozimento de ligas de alumínio variam desde cerca de 316°(600‘) a 482Ό (900*Ρ). [0029] Também conforme usado aqui, o termo "tratamento térmico de solubilização” se refere a um processo metalúrgico, no qual o metal é mantido em uma elevada temperatura, de modo a fazer com que as partículas de segunda fase dos elementos de liga se dissolvam na solução sólida. As temperaturas usadas no tratamento térmico de solubilização são, em geral, maiores do que aquelas usadas no recozimento, e variam até cerca de 571Ό (1.06013). Esta condiçã o é, então, mantida por têmpera do metal para a finalidade de fortalecimento do produto final por precipitação controlada (envelhecimento). [0030] Conforme usado aqui, o termo "matéria-prima" se refere à liga de alumínio em forma de tira. A matéria-prima empregada na prática da presente invenção pode ser preparada por qualquer número de técnicas de lingotamento contínuo bem conhecidos pelos versados na técnica. Um método preferido para a fabricação da tira é descrito na patente U.S. de número 5.496.423, emitida para Wyatt-Mair e Harring-ton. Outro método preferido é conforme descrito nos pedidos co-pendentes de números de série 10/078.638 (agora patente U.S. de número 6,672.368) e 10/377.376, ambos os quais são cedidos ao cessionário da presente invenção. A tira de liga de alumínio por lingotamento contínuo varia desde cerca de 0,1524 cm (0,06 polegada) a 0,635 cm (0,25 polegada) de espessura, mais preferivelmente, cerca de 0,2032 cm (0,08 polegada) a 0,3556 cm (0,14 polegada). Tipicamente, a tira submetida à lingotamento terá uma largura de até cerca de 228,6 cm (90 polegadas), dependendo do processamento continuado desejado e do uso final da folha. [0031] Referindo-se, agora, à Figura 2, é mostrado esquematica-mente um aparelho preferido, usado na realização de uma concretização preferida do método da presente invenção. Metal fundido a ser lingotado é mantido em suportes de fundidor 31,33 e 35, é passado através da calha 36 e é ulteriormente preparado por desgaseificação 37 e filtração 39. A panela intermediária 41 fornece o metal fundido ao vazador contínuo 45. A matéria-prima de metal 46, que emerge a partir do lingotador 45, é movida através das estações opcionais de corte 47 e de aparação 49, para aparação de bordas e corte transversal, depois das quais ela é passada para uma estação de têmpera 51, para ajuste de temperatura de laminação. A estação de corte é operada quando o processo está interrompido; enquanto correndo, o corte está em aberto. [0032] Depois da têmpera 51 opcional, a matéria-prima 46 é passada através de um laminador 53, a partir do qual ela emerge na espessura final exigida. A matéria-prima 46 é passada através de um calibre de espessura 54, um medidor de forma 55, e, opcionalmente, é aparada 57, e é, então, recozida ou tratada termicamente por solubili-zação, em um aquecedor 59. [0033] Seguindo o recozimento/tratamento térmico por solubiliza-ção, no aquecedor 59, a matéria-prima 46 passa através de um calibre de perfil 61, e é, opcionalmente, submetida à têmpera, na estação de têmpera 63. Etapas adicionais incluem a passagem da matéria-prima 46 através de um nivelador de tensões para achatar a folha na estação 65, e submetê-la à inspeção de superfície na estação 67. A folha de liga de alumínio resultante é, então, bobinada na estação bobinadora 69. O comprimento global da linha de processamento, a partir do lingo-tador até a bobinadora é estimada em cerca de 76,2 m (250 pés). O tempo total de processamento desde o metal fundido até a bobina é, portanto, de cerca de 30 segundos. [0034] Qualquer um de uma variedade de dispositivos de têmpera pode ser usado na prática da presente invenção. Tipicamente, a estação de têmpera é uma, na qual um fluido de resfriamento, ou em forma líquida ou em forma gasosa, é atomizado por sobre a matéria-prima quente, para reduzir rapidamente a sua temperatura. Fluidos de resfriamento adequados incluem água, ar, gases liquefeitos, tais como dióxido de carbono, e os similares. Prefere-se que a têmpera seja realizada rapidamente, para reduzir a temperatura da matéria-prima quente de maneira rápida, para evitar precipitação substancial de elementos de liga a partir da solução sólida. [0035] Em geral, a têmpera na estação 51 reduz a temperatura da matéria-prima conforme ela emerge a partir do lingotador contínuo, desde uma temperatura de cerca de 538*0 (1 .OOOT) p ara a tempera- tura de laminação a quente ou a morno desejada. Em geral, a matéria-prima sairá da têmpera, na estação 51, com uma temperatura variando desde cerca de 204*C (40013) a 482*C (900*F), depen dendo da liga e tratamento térmico desejado. Têmpera com sprays de água ou com ar pode ser usado para esta finalidade. [0036] Tipicamente, laminação 53 a quente ou a morno é realizada em temperaturas dentro da faixa de cerca de 204*C (400Ί3) a 549*0 (1.020*F), mais preferivelmente, 3710 (7001=) a 53 80 (1.00013). A extensão na redução de espessura, afetada pela etapa de laminação da presente invenção, é pretendida para alcançar o calibre de acabamento exigido. Tipicamente, isto envolve uma redução de cerca de 55%, e o calibre da tiraconforme lingotada é ajustado de modo a se alcançar esta redução. A temperatura da folha na saída da estação de laminação está entre cerca de 1490 (300*F) e 4540 (850*F), mais preferivelmente, 2880 (550*F) a 4270 (800^), uma vez que a folha seja resfriada pelos rolos durante a laminação. [0037] De preferência, a espessura da matéria-prima, conforme ela emerge a partir da estação de laminação 53, será de cerca de 0,0508 cm (0,02 polegada) a 0,3810 cm (0,15 polegada), mais preferivelmente, cerca de 0,0762 cm (0,03 polegada) a 0,2032 cm (0,08 polegada). [0038] O aquecimento realizado no aquecedor 59 é determinado pela liga e pela tratamento térmico desejado no produto acabado. Em uma concretização preferida, para tratamentos térmicos T, a matéria-prima será tratada termicamente por solubilização em linha, em temperaturas acima de cerca de 510*C (95013), de preferê ncia, cerca de 527*C (980*F) - 538*C (1.000*F). O aquecimento é re alizado durante um período de cerca de 0,1 a 3 segundos, mais preferivelmente, cerca de 0,4 a 0,6 segundo. [0039] Em outra concretização preferida, quando for desejada o tratamento térmico O, a matéria-prima exigirá somente recozimento, que pode ser conseguido em temperaturas mais baixas, tipicamente, cerca de 371*0 (700*F) a 5100 (95013). mais prefer ivelmente, cerca de 4270 (800*F) - 4820 (90013), dependendo da lig a. Novamente, o aquecimento é realizado durante um período de cerca de 0,1 a 3 segundos, mais preferivelmente, cerca de 0,4 a 0,6 segundo. [0040] Similarmente, a têmpera, na estação 63, dependerá tratamento térmico desejado no produto final. Por exemplo, a matéria-prima, que tiver sido tratada termicamente por solubilização, será submetida à têmpera, de preferência, submetida à têmpera com ar e água, para cerca de 43*C (11013) a 121Ό (25013), d e preferência, cerca de 71 *C (160*F) - 82Ό (18013), e, então, res friada. De preferência, a têmpera, na estação 63, é uma têmpera com água ou uma têmpera com ar, ou uma têmpera combinada, na qual a água é aplicada em primeiro lugar, para levar a temperatura da folha justo acima da temperatura de Leidenfrost (cerca de 288*C (550*F)) para muitas ligas de alumínio), e é continuada por uma têmpera com ar. Este método combinará a vantagem de resfriamento rápido de têmpera com água com a têmpera de baixa tensão de jatos de ar, que fornecerão uma superfície de alta qualidade no produto e minimizará a distorção. Para produtos tratados termicamente, uma temperatura 93°C (200Ί3) ou abaixo é preferida. [0041] Produtos que tenham sido recozidos em vez de tratados termicamente serão submetidos à têmpera, de preferência, à têmpera com ar e água, para cerca de 43Ό (110°F) a 382*C ( 720*F), de preferência, para cerca de 360Ό (68013) a 371 *C (700*F) ,para alguns produtos, e para temperaturas mais baixas, em torno de 93*C (200*F), para outros produtos, que estejam sujeitos à precipitação de compostos intermetálicos, durante o resfriamento, e, então, bobinados. [0042] Embora o processo da invenção, descrito até agora em uma concretização, tendo uma laminação a quente ou a morno de uma úni- ca etapa, para se alcançar o calibre final exigido, outras concretizações são contempladas, e qualquer combinação de laminação a quente ou a frio pode ser usada para se conseguir calibres mais finos, por exemplo, calibres de 0,0178 cm (0,007 polegada) - 0,1905 cm (0,075 polegada). A disposição do laminador para calibres mais finos podería compreender uma etapa de laminação a quente, seguida por etapas de laminação a quente e/ou a frio, conforme necessário. Em uma tal disposição, as estações de recozimento e de tratamento térmico por solubilização devem ser colocadas depois que o calibre final seja alcançado, seguidas pela estação de têmpera. Etapas de recozimento em linha adicionais e de choques térmicos podem ser colocadas entre as etapas de laminação, para recozimento intermediário e para manter soluto em solução, conforme necessário. A têmpera prévia antes da laminação a quente necessita estar incluída em qualquer de tais disposições, para ajuste da temperatura de tira para controle de tamanho de grão. A etapa de têmpera prévia é um pré-requisito para ligas submetidas à fragilização a quente. [0043] A Figura 3 mostra esquematicamente um aparelho para uma de muitas concretizações alternativas, no qual são realizadas etapas de aquecimento e de laminação adicionais. O metal é aquecido em um forno 80 e o metal fundido é mantido em suportes de fundidor 81, 82. O metal fundido é passado através de calha 84 e é ulteriormente preparado por desgaseificação 86 e filtração 88. A panela intermediária 90 fornece o metal fundido ao lingotador 92 contínuo, exemplificado lingotador de correia, embora não limitado a este. A matéria-prima 94 de metal, que emerge a partir do vazador 92, é movida através de estações de corte 96 e de aparação 98, para aparação de bordas e corte transversal, depois das quais é passada para uma estação de têmpera 100 opcional, para ajuste de temperatura de laminação. [0044] Depois da têmpera 100, a matéria-prima 94 é passada através de um laminador a quente 102, a partir do qual ela emerge em uma espessura intermediária. A matéria-prima 94 é, então, submetida à laminação a quente 104 e à laminação a frio 106, 108 adicionais, para alcançar o calibre final desejado. [0045] A matéria-prima 94 é, então, aparada 110 e, então, recozida ou tratada termicamente em solução no aquecedor 112. Seguindo o recozimento/tratamento térmico de solubilização, no aquecedor 112, a matéria-prima 94, opcionalmente, passa através de um calibre de perfil 113, e é, opcionalmente, submetida a uma têmpera na estação de têmpera 114. A folha resultante é submetida a raios X 116, 118 e à inspeção de superfície 120 e é, então, opcionalmente, bobinada. [0046] Ligas de alumínio adequadas para ligas tratáveis termicamente incluem, mas, não estão limitadas àquelas das Séries 2XXX, 6XXX e 7XXX. Ligas não tratáveis termicamente adequadas incluem, mas, não estão limitadas àquelas das Séries 1XXX, 3XXX e 5XXX. A presente invenção é aplicável também a ligas novas e não convencionais, uma vez que ela tem uma ampla janela operacional, tanto com respeito ao lingotamento, quanto à laminação e ao processamento em linha.

EXEMPLOS [0047] Os seguintes exemplos pretendem ilustrar a invenção e não devem ser construídos como limitando a invenção de qualquer maneira.

Exemplo 1: Fabricação em linha de uma liga tratável termicamente. [0048] Uma liga de alumínio tratável termicamente foi processada em linha pelo método da presente invenção. A composição do lingotamento foi selecionada a partir da faixa de liga 6022, que é usada para painéis de automóveis. A análise da massa em fusão era como se segue: ElementoPercentagem em peso Si 0,8 Fe 0,1 Cu 0,1 Mn 0,1 Mg 0,7 [0049] A liga foi submetida à lingotamento para uma espessura de 0,2159 cm (0,085 polegada), à velocidade de 76,2 m/min (250 pés/min) e foi processada em linha por laminação a quente, para um calibre de acabamento de 0,0889 cm (0,035 polegadas), seguido por aquecimento para uma temperatura de 527*0 (980*F), durante 1 segundo , para tratamento térmico em solução, depois do qual ela foi submetida à têmpera para 710 (160*F), por meio de sprays de água e foi bobinada. Amostras foram, então, removidas das espiras mais externas da bobina, para avaliação. Um conjunto de amostras foi deixado se estabilizar à temperatura ambiente durante 4-10 dias, para alcançar o tratamento térmico T4. Um segundo conjunto foi submetido a um tratamento de pré-envelhecimento especial a 820 (180*F) durante 8 horas, antes que ele fosse estabilizado. O tratamento térmico especial é chamado T43. O desempenho das amostras foi avaliado por vários testes, que incluíram resposta à formação de dobra, tensão uniaxial, estiramento eqüi-biaxial (protuberância hidráulica) e envelhecimento em um ciclo de auto pintura-cozimento. Os resultados obtidos foram comparados com aqueles obtidos na folha da mesma liga feita pelo método de lingote convencional. Amostras deformadas a partir do teste de protuberância hidráulica foram também submetidas a um ciclo de auto pintura simulado, para se verificar a qualidade de superfície e a resposta à pintura. Em todos os aspectos, a folha fabricada em linha pelo presente método se portaram tão bem ou melhor do que aquela a partir do método de lingote.

Tabela 1: Propriedades de tração de folha 6022-T43 fabricada em linha pelo presente método. As medições foram feitas depois de nove dias de envelhecimento natural em espécimes ASTM. Número de língotamento: 031009.

Notas: 1.0 tratamento térmico T43 foi obtido mantendo-se as amostras a S2V (180TF) durante 8 horas, em um forno separado, depois da fabricação. O tempo entre a fabricação e a entrada de amostras no fomo foi de menos do que 10 minutos. [0050] Os resultados do teste de tração são mostrados na Tabela 1, para folha com tratamento térmico T43, em comparação com aquelas típicas, feitas a partir de lingote. Observou-se que, em todos os aspectos, as propriedades da folha feita pelo presente método excederam as exigências usuais e se compararam muito bem com aquelas para folha convencional, no mesmo tratamento térmico. Com respeito à isotropia das propriedades, conforme medida pelos valores r, por exemplo, a folha do presente método obteve 0,897, comparado ao 0,668 para o lingote. Nestes testes, um coeficiente de endurecimento de grão em geral mais elevado de 0,27 (comparado a 0,23 para o lingote) foi também encontrado. Ambas constatações são importantes, porque elas sugerem que a folha do presente método é mais isotrópica e mais capaz de resistir ao afinamento durante as operações de conformação. Observações similares também se aplicam a amostras de folha com tratamento térmico T4. [0051] Testes de dobra plano foram feitos depois de 28 dias de envelhecimento à temperatura ambiente. Nestes testes, um pré-estiramento de 11% foi aplicado, em comparação aos 7% exigidos em especificações do cliente. Mesmo sob estas condições mais severas, todas as amostras obtiveram uma classificação aceitável de 2 ou 1, Tabela 2. Em teste similar, folha feita a partir de lingote mostra uma média de 2 - 3 nas dobras longitudinais e de 2 em dobras transversais. Isto sugere que a folha fabricada em linha tem capacidade de dobra superior. Algumas amostras foram tratadas termicamente por solubili-zação fora de linha, em um banho de sal, depois da fabricação. Quando testadas, estas amostras também mostraram excelente desempenho de dobra, conforme visto na Tabela 2.

Tabela 2. Classificação de dobra plano (em 11% de pré-estiramenío) depois de 28 dias de envelhecimento natural para liga 6022 em calibre de 0,889 mm (0,035 polegada) (número de lingotamento: 030820).

Notas; 1.0 tratamento térmico T43 foi obtido mantendo-se as amostras a 82Ό (180T) durante 8 horas, em um fomo separado, depois da fabricação. O tempo entre a fabricação e a entrada de amostras no fomo foi de menos do que 10 minutos. 2. Exigências para debruado: Uma classificação de 2 ou menor em 7% de pré-estiramento. [0052] Em estiramento eqüi-biaxial por protuberância hidráulica, o desempenho da folha feita em linha foi comparável àqueles de folha feita a partir de lingote, conforme visto nas curvas de grão sob tensão nas Figuras 4a e 4b. Esta observação se aplicou tanto ao tratamento térmico T4 quanto ao tratamento térmico T43. O desempenho neste teste foi particularmente importante porque sabe-se que materiais por lingotamento contínuo, tipicamente, não se portam bem neste teste, devido à presença de segregação em linha de centro de partículas in-termetálicas grosseiras. [0053] A resposta ao ciclo de pintura-cozimento foi avaliada mantendo-se as amostras em um forno a 170Ό (33813) du rante um tempo de 20 minutos (ciclo Nissan). A resistência de rendimento de tração das amostras aumentou em até 89,63 MPa (13 ksi) por este tratamento, Tabela 3. Em todos os casos, o mínimo necessário de 189,61 MPa (27,5 ksi) foi atendido facilmente no tratamento térmico T43. A resposta global neste tratamento térmico foi comparável ao desempenho médio de folha feita com lingote DC. Conforme esperado, as amostras com tratamento térmico T4 foram insatisfatórias a este respeito.

Tabela 3. Resposta de pintura-cozimento de liga C710 produzida em Reno em calibre laminado de 0,889 mm (0,035 polegada). Número de lingota-mento:030820. Ciclo de pintura-cozimento de Nissan/Toyota: 2% de estíramento, 170Ό (338^)/20 minutos . TYS exigido: 189,61 MPa min (27,5 ksi min). - continuação- Notas: 1, As amostras foram mantidas a 82*0 (180F) durante B horas para o tratamento térmico T43 (envelhecidas por têmpera), 2. Amostras 804912 e 804914:0 tratamento térmico por solubilização no laboratório foi realizado em um banho de sal indicado, seguido por têmpera com água. [0054] Os espécimes com protuberância hidráulica deformados foram inspecionados com relação à qualidade de superfície e consta-tou-se que não mostravam características indesejáveis, tais como casca de laranja, bolhas, etc. Amostras com protuberância selecionadas foram submetidas a um ciclo de autopintura simulado. A Figura 5 mostra excelente qualidade de superfície pintada, sem linhas de escova-mento de pintura, bolhas ou características lineares. [0055] A folha em calibre acabado foi examinada com relação ao tamanho de grão e constatou-se que ela tinha um tamanho de grão médio de 27 ocm na direção longitudinal e de 36 ocm na direção da espessura, Figura 6a. Isto é substancialmente mais fino do que aquele de 50 - 55 ocm típico para folha feita a partir de lingote. Uma vez que um tamanho de grão mais fino é reconhecido como sendo, em geral, benéfico, é provável que uma parte das propriedades boas/superiores da folha feita pelo presente método fossem devido a este fator. Constatou-se que mesmo um tamanho de grão mais fino poderia ser obtido no presente método resfriando-se rapidamente a fita para cerca de 371*0 (700*Ρ), antes de ele ser laminado. Este efei to está ilustrado nas Figuras 6a e 6b, nas quais as duas amostras são mostradas lado a lado. O tamanho de grão da amostra resfriada (Figura 6b) era de 20 ocm na direção longitudinal e de 27 ocm na direção transversal, que são, respectivamente, 7e9«m mais finos de que aqueles observados na folha, que não tinha resfriamento de pré-têmpera (Figura 6a). [0056] Amostras de tira conforme submetida à lingotamento foram submetidas à têmpera e examinadas metalograficamente, para entendimento ulterior dos benefícios de lingotamento de tira fina. As amostras mostraram a estrutura de três camadas característica do processo de lingotamento de tira Alcoa, Figura 7a. [0057] As superfícies da tira foram limpas (nenhuma liquação, bolhas ou outros defeitos de superfície) com uma microestrutura fina, Figu- ras 7b e 7c. De maneira diferente do material lingotado continuamente por lingotadores de correia Hazelett ou lingotadores com cilindros, a tira do presente método não mostrou segregação em linha de centro de compostos intermetálícos grosseiros. Ao contrário, o último líquido a se solidificar formou partículas de segunda fase entre grãos em uma zona central, que cobriram cerca de 25% da seção, Figuras 7d e 7e, Esta ausência de uma segregação em linha de centro marcante, no presente método, forneceu as boas propriedades mecânicas observadas, especialmente nos testes de estiramento eqüi-biaxial. A maioria das partículas de segunda fase observadas era de fase AlFeSi, com um tamanho médio < 1 oam, Figuras 7f e 7g. Algumas partículas de Mg2Si foram vistas na zona central da amostra, mas, nenhuma foi observada nos "cascos" exteriores, Figuras 7b e 7c. Isto sugeriu que a rápida solidificação no lingotador foi capaz de manter o soluto em solução nas zonas exteriores da estrutura. Este fator, combinado com a microestrutura fina global da fita (ver a Tabela 4), permitiu uma completa dissolução de todo o soluto em temperaturas de tratamento térmico em solução mais baixas de 51OO (950^) - 527Ό ¢980^), do que os 571Ό ( 980^) que seriam necessários para a folha preparada a partir do lingote DC.

Tabela 4: Características de partículas constituintes e de poros encontrados em amostras como vazadas de liga C710 (número de vazamento: 030820).

Notas: 1. Os constituintes eram, principalmente, fase de AlFeSi. Pequena quantidade de Mg2Si foi também vista na zona central. 2. Cada resultado é uma média de 20 diferentes quadros.

Exemplo 2: Fabricação em linha de uma liga não tratável termicamen-te. [0058] Uma liga de alumínio não-tratável termicamente foi processada pelo método da presente invenção. A composição do lingotamen-to foi selecionada a partir da faixa de liga 5754, que é usada para reforços de painéis internos de automóveis. A análise da fundição era como se segue: Elemento Percentagem em peso Si 0,2 Fe 0,2 Cu 0,1 Mn 0,2 Mg 3,5 [0059] A liga foi submetida à lingotamento para uma espessura de fita de 0,2159 cm (0,085 polegada), à velocidade de 76,2 m por minuto (250 pés por minuto). Primeiramente, a fita foi resfriada para cerca de 371Ό (7001=) por sprays de água colocados antes do laminador, depois do que ela foi imediatamente processada em linha por laminação a quente em uma etapa, para um calibre de acabamento de 0,1016 cm (0,040 polegada), seguido por aquecimento para temperatura de 482Ό (9001=), durante 1 segundo, para recozimento de recristaliza-ção, depois do qual ela foi submetida à têmpera para δδΌ (1901=), por meio de sprays de água e foi bobinada. O desempenho das amostras foi avaliado por testes de tração uniaxiais e por altura de domo limitante (LDH). [0060] Os resultados da testagem de tração estão mostrados na Tabela 5. O TYS e a alongamento da amostra na direção longitudinal foram de 104,8 MPa (15,2 ksi) e de 25,7%, respectivamente, bem acima do mínimo de 82,74 MPa (12 ksi) e de 17%, exigidos para liga 5754. O valor UTS foi de 242,01 MPa (35,1 ksi, )no meio da faixa especificada como 199,95 - 206,84 MPa (29 - 39 ksi). No teste de altura de domo limitante, um valor de 2,4181 cm (0,952 polegada) foi medido, o qual atendeu o mínimo exigido de 2,3368 cm (0,92 polegada). Estes valores se compararam bem com as propriedades típicas relatadas para folha preparada a partir de lingote DC. A folha da presente invenção tinha um alongamento mais elevado, UTS mais elevado e coeficiente de endurecimento de grão, η, mais elevado. Um valor de anisotropia, r, mais elevado foi esperado, mas, não foi verificado no teste desta amostra. O valor r foi de 0,864, comparado a 0,92, para folha de DC. [0061] A folha, no calibre acabado, foi examinada com relação ao tamanho de grãos e constatou-se que ela tinha um tamanho de grãos médio de 11 -14 ocm (ASTM 9.5). Isto é substancialmente mais fino do que os 16 ocm, típicos para folhas feitas a partir de lingote. Uma vez que um tamanho de grãos fino é reconhecido como sendo, em geral, benéfico, é provável que uma parte das propriedades boas/superiores da folha feita pelo presente método fosse devido a este fator. [0062] Amostras de tira conforme lingotada foram submetidas à têmpera e examinadas metalograficamente. Apesar das diferenças de composição química, as amostras conforme lingotadas mostraram a mesma estrutura de três camadas que aquela descrita acima para a liga 6022, Figura 8. Isto confirma que a microestrutura fina de três camadas, que permite o processamento em linha da fita descrita nesta invenção, é uma característica do processo de lingotamento de tira Alcoa. [0063] Variações do caminho de fabricação foram também investi- gadas. Em um teste, folha de calibre de 0,1245 cm (0,049 polegada) foi fabricada em linha, sem o recozimento em linha, Tabela 5. A amostra foi, então, recozida com chama rápida fora de linha, em um banho de sal a 524Ό (97511) durante 15 segundos, seguido por têmpera com água. Aquela amostra mostrou propriedades similares e um elevado valor r, comparável àqueles descritos acima para folha fabricada com recozimento em linha. Esta equivalência se conformou com o fato de que a fabricação em linha é capaz de desenvolver todas as propriedades da liga em tratamento térmico O. Em outro teste, a tira foi laminada a quente em linha para calibre 0,1245 cm (0,049 polegada) e foi submetida a têmpera para 71Ό (160^), sem reco zimento em linha. Ela foi, então, laminada a frio para calibre 0,0889 cm (0,035 polegada) e foi recozida com chama rápida a 510Ό (950° F), durante 15 segundos, Tabela 5. Aquela folha, também, desenvolveu boas propriedades mecânicas. Estas observações sugeriram que laminação a quente ou a frio poderíam ser combinadas com um recozimento final em linha, para fazer folha de uma ampla faixa de espessuras de produtos de têmpera O pela presente invenção.

Tabeia 5: Resultados de testes de tração uníaxial para liga AI-3,5% MgAX, processada em linha pela presente invenção.

Notas: 1. Exigências registradas AA para 5754. TYS = 82,737 MPa (12 ksi) min (L).UTS = 199,947 - 268,895 MPa (29 - 39 ksi) (L). Alongamento 17% mín. (L). LDH = 2,3368 cm (0,92 polegada) min. 2. Amostras 805314 e 805035 foram recozidas fora de linha em um banho de sal a 51033 (950T) e a 524*C (975T), respectivamente, durante 15 segundos, a seguir do que elas foram submetidas a têmpera em água.

Exemplo 3: Fabricação em linha de uma liga de Mg ultra-elevado não tratável termicamente. [0064] Uma liga AI-10% Mg foi processada pelo método da presente invenção, A composição da massa em fusão era como se segue: Elemento Percentagem em peso Si 0,2 Fe 0,2 Cu 0,2 Mn 0,3 Mg 9,5 [0065] A liga foi submetida à lingotamento para uma espessura de fita de 0,2108 cm (0,083 polegada), à velocidade de 76,2 m por minuto (250 pés por minuto). Em primeiro lugar, a fita foi resfriada para 343Ό (65013) por sprays de água colocados antes do laminador. Ela foi, então, imediatamente, laminada a quente, em linha, em uma etapa, para um calibre de acabamento de 0,0889 cm (0,035 polegada), seguido por um recozimento à 460Ό (86013) durante 1 segund o, para recrista-lização, e têmpera com spray para 88Ό (19013). A folha foi, então, bobinada. O desempenho da folha em tratamento térmico O foi avaliado por testes de tração uniaxiais em amostras ASTM - 4 d, removidas a partir das últimas espiras da bobina. Na direção longitudinal, as amostras mostraram valores de TYS e de UTS de 223,39 e de 404,72 MPa (32,4 e de 58,7 ksi), respectivamente. Estes níveis de resistência muito elevados, mais elevados em cerca de 30% do que aqueles relatados para ligas similares, foram acompanhados por alongamento elevado: 32,5% de alongamento total e 26,6% de alongamento uniforme. As amostras mostraram estrutura de grãos muito fina de ~ 10 «πι em tamanho.

Exemplo 4: Fabricação em linha de uma liga de folha de automóvel reciclável.

Uma liga AI-1,4% Mg foi processada pelo método da presente invenção. A composição na massa em fusão era como se segue: Elemento Percentagem em peso Si 0,2 Fe 0,2 Cu 0,2 Mn 0,2 Mg 1,4 [0066] A liga foi submetida à lingotamento para uma espessura de fita de 0,2184 cm (0,086 polegada) à velocidade de 73,2 m (240 pés) por minuto. Ela foi laminada para calibre de 0,1016 cm (0,04 polegada) em uma etapa, recozida com chama rápida à 510Ό (95 01=), a seguir das quais ela foi submetida a têmpera com água e bobinada. A têmpera da folha laminada foi feito de duas maneiras diferentes para se obter tratamento térmico O e tratamento térmico T por diferentes conjuntos da têmpera 63 posterior. Para o tratamento térmico T, a tira foi submetida à pré-têmpera por têmpera 53 para cerca de 371Ό (7001=), antes de laminação a morno para calibre e foi submetida à têmpera posterior para 77Ό (170*F) (amostra #: 804995, na Tabela 6). Em um segundo caso, a folha foi submetida à têmpera posterior para cerca de 371 *C (1701=) e foi bobinada a morno para criar o t ratamento térmico O. A bobina de tratamento térmico O foi feita tanto por laminação a morno (amostra: 804997) e por laminação a quente (amostra: 804999). [0067] O desempenho da folha foi avaliada por testes de tração uniaxial em amostras ASTM - 4 d e por teste de protuberância hidráulica. No tratamento térmico T, a folha mostrou valores de tensão de escoamento, de resistência à tração final e de alongamento bem acima das exigências para liga 5754 em tratamento térmico O e tão bons quanto aqueles disponíveis em folha feita pelo método de lingote con- vencional, Tabela 6. No teste de protuberância hidráulica, também, o desempenho da AX-07 de tratamento térmicoT foi muito próximo àquela de liga 5754, Figura 9. Isto sugere que AX-07 em tratamento térmico T, feita pelo método da presente invenção, pode ser usada para substituir a folha 5754 em partes de corpo interior e reforços em aplicações automotivas. Uma tal substituição teria a vantagem de tornar aquelas partes recicláveis em ligas de Série 6XXX, em virtude do teor de Mg mais baixo, usada em partes de revestimento exterior de automóveis, sem a necessidade de separação. [0068] Amostras foram também testadas em tratamento térmico O, feitas pelo presente método. Naquele tratamento térmico, os níveis de resistência foram mais baixos, em torno tensões de escoamento de 60,67 MPa (8,8 ksi) e de resistência à tração de 158,58 MPa (23 ksi). O desempenho no teste de protuberância hidráulica igualando-se àquele de 5754 convencional, como pode ser visto na Figura 9. Este tratamento térmico, portanto, oferece um material que seria conformado mais facilmente, em cargas de pressão mais baixas. [0069] Enquanto concretizações particulares desta invenção foram descritas acima para finalidades de ilustração, será evidente para os versados na técnica que inúmeras variações dos detalhes da presente invenção podem ser feitas, sem se desviar da invenção, conforme definida nas reivindicações apensas.

Claims (20)

1. Método de fabricação de uma folha de liga de alumínio de tratamento térmico O, em uma seqüência em linha contínua, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (i) fornecimento de uma tira de liga de alumínio por lingota-mento como matéria-prima; (ii) têmpera da matéria-prima com um dispositivo de têmpera para uma temperatura para alimentação em um laminador a quente ou a morno; (iii) laminação a quente ou a morno da matéria-prima; e (iv) recozimento da matéria-prima em linha, para produzir a liga de alumínio de tratamento térmico O.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o nivelamento de tensões e bobinação da folha de liga de alumínio, sem exigir laminação a frio.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a Etapa (iii) de laminação a quente ou a morno é realizada em uma temperatura de 204°a 549°C (400° a 1.020°F).

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima tem uma temperatura de 149° a 454°C (300° a 850°F), quando da saída da laminação na Etapa (iii).

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima sai do dispositivo de têmpera em uma temperatura de 204° a 482°C (400° a 900°F).

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na Etapa (iv), a matéria-prima é recozida em linha em uma temperatura de 371° a 510°C (700° a 950°F).

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o recozimento é realizado durante um período de 0,1 a 10 segundos.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a têmpera da matéria-prima, depois da Etapa (iv), para uma temperatura de 43° a 382°C (110° a 720°F).

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a têmpera da matéria-prima, na Etapa (ii), é para uma temperatura abaixo de 399°C (750°F).

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tira de liga de alumínio por lingotamento contínuo tem uma espessura de 0,1524 a 0,6350 cm (0,06 - 0,25 polegadas).

11. Método de fabricação de uma folha de liga de alumínio de tratamento térmico T, em uma sequência em linha contínua, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (i) fornecimento de uma tira de liga de alumínio por lingotamento contínuo como matéria-prima; (ii) têmpera da matéria-prima com um dispositivo de têmpera para uma temperatura para alimentação em um laminador a quente ou a morno; (iii) laminação a quente ou a morno da matéria-prima; e (iv) tratamento térmico por solubilização da matéria-prima em linha, para produzir a liga de alumínio de tratamento térmico T.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o nivelamento de tensões e bobinação da tira de liga de alumínio.

13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a Etapa (iii) de laminação a quente ou a morno é realizada em uma temperatura de 204° a 549°C (400° a 1.020°F).

14. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima tem uma temperatura de 149° a 454°C (300° a 850°F), quando da saída da laminação na Etapa (iii).

15. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima sai do dispositivo de têmpera em uma temperatura de 204° a 482°C (400° a 900°F).

16. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que, na Etapa (iv), a matéria-prima é tratada termica-mente por solubilização em uma temperatura de 510° a 538°C (950° a 1.000°F).

17. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o tratamento térmico por solubilização é realizado durante um período de 0,1 a 10 segundos.

18. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a têmpera da matéria-prima, depois da Etapa (iv), para uma temperatura de 43° a 177°C (110° a 350°F).

19. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a têmpera da matéria-prima, na Etapa (ii), é para uma temperatura abaixo de 399°C (750°F).

20. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a tira de liga de alumínio por lingotamento contínuo tem uma espessura de 0,1524 - 0,6350 cm (0,06 - 0,25 polegada).