BRPI0517400B1

BRPI0517400B1 - Processo de fabricação de um elemento de estrutura extrudado, elemento de estrutura extrudado e elemento de estrutura soldado

Info

Publication number: BRPI0517400B1
Application number: BRPI0517400-7A
Authority: BR
Inventors: Frank Eberl; Joël Maussion
Original assignee: Constellium Issoire
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2019-03-26
Also published as: CN101048240A; BRPI0517400A; US20060118213A1; BRPI0517400A8; FR2876924B1; US7862903B2; JP2008517829A; CN101048240B; EP1817124A1; WO2006045952A1; CA2581378A1; CA2581378C; FR2876924A1; UA90284C2; ES2400573T3; EP1817124B1

Abstract

elemento de estrutura fiado monolitico e bifuncional. a presente invenção refere-se a um elemento de estrutura tecido bifuncional (f), notadamente um enrijecedor para construção aeronáutica, compreendendo uma base (13) apta a ser fixada sobre uma superfície, e um corpo (14), caracterizado pelo fato de essa base (13) ser em liga soldável à base de alumínio (b) e pelo fato de esse corpo (14) ser em liga à base de alumínio (a) com tratamento térmico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE UM ELEMENTO DE ESTRUTURA EXTRUDADO, ELEMENTO DE ESTRUTURA EXTRUDADO E ELEMENTO DE ESTRUTURA SOLDADO”.

Domínio da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um novo processo de fabricação para elementos de estrutura extrudados em liga de alumínio bifuncionais, assim como elementos de estrutura elaborados por esse processo. A invenção é particularmente útil para a fabricação de enrijecedores soldáveis para a construção aeronáutica.

Estado da Técnica [002] A ligação dos elementos de estrutura metálicos de uma aeronave é feita hoje em dia essencialmente por rebitamento. A soldagem quase não é utilizada, pois as ligas de alumínio com elevadas características mecânicas, tais como as ligas tipo Al-Cu-Mg da série 2xxx e as ligas de tipo Al-Zn-Cu-Mg da série 7xxx, não podem ser soldadas por fusão de uma maneira satisfatória. Ao contrário, a maior parte das ligas das séries 5xxx e 6xxx são soldáveis por fusão. Dentre essas ligas, as ligas 6056 e 6156 são utilizadas para elementos de estrutura de aeronaves, mas mais freqüentemente ligados, mesmo entre si, por rebitamento. Apenas recentemente, para a ligação da fuselagem dos aviões Airbus A318 e A380, que a soldagem foi utilizada para o revestimento de fuselagem em liga 6056 sobre enrijecedores extrudados em liga 6056. O que é impossível atualmente é soldar uma liga soldável por fusão (tal qual a 6056) sobre uma outra liga reputada não soldável por fusão (tal como o 7349); essa ligação só pode ser feita na prática industrial por rebitamento. Segundo o estado da técnica, a ligação por soldagem de duas peças em ligas diferentes impõe esforços sobre a escolha dessas duas ligas. No exemplo da fixação de um revestimento de fuselagem sobre um enrijecedor, esse esforço refere-se tanto à liga

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2/18 escolhida para os enrijecedores, quanto a liga escolhida para o revestimento da fuselagem. A consideração dessas dificuldades necessita da otimização de um compromisso de propriedades, pois as duas ligas devem poder ser ligadas por soldagem, e, de preferência, por soldagem por fusão (tal como: soldagem MIG, TIG, laser), o que não é possível com todas as ligas, e notadamente não com todas as ligas com tratamento térmico. No caso da soldagem por atrito-malaxagem (em inglês Friction Stir Welding), é possível soldar a maior parte das ligas de alumínio, mas existem dificuldades de configuração geométrica que fazem com que essa técnica nem sempre seja utilizável. Por “compromisso de propriedades”, entende-se, por exemplo, um compromisso entre propriedades reunidas sob o termo “resistência mecânica estática” (notadamente a resistência à ruptura R_m e o limite de elasticidade R_po,2), por um lado, e propriedades reunidas sob o termo “tolerância aos danos” (notadamente a tenacidade e a resistência à propagação das fissuras), por outro lado. Todavia, mesmo um compromisso otimizado de propriedades leva freqüentemente a elementos de estrutura que apresentam desempenhos globais piores. Seria vantajoso para diminuir o custo e o peso dos elementos de estrutura de poder escolher para o enrijecedor uma liga que tem uma elevada resistência mecânica estática, para o revestimento de fuselagem uma liga que tem uma elevada tolerância aos danos, e de ligá-las por soldagem. Dispor de uma solução para ligar esses elementos estruturais por soldagem leva a uma simplificação significativa da ligação de um avião.

[003] O problema que a presente invenção busca resolver é, portanto, permitir a fabricação de elementos de estrutura monolíticas e bifuncionais fazendo intervir duas ligas de alumínio diferentes, e mais especialmente tornar possível a ligação por soldagem entre um elemento de estrutura em liga de alumínio com tratamento térmico soldável por fusão (tal como um revestimento de fuselagem em chapa em

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3/18 liga AA6056) e um elemento de estrutura em liga de alumínio com tratamento térmico reputado não soldável por fusão (tal como um enrijecedor extrudado em liga AA7349).

Objeto da Invenção [004] A invenção tem por objeto um elemento de estrutura extrudado (F), notadamente um enrijecedor para construção aeronáutica, compreendendo uma base apta a ser fixada sobre uma superfície, por exemplo por soldagem ou qualquer outro método, e um corpo, caracterizado pelo fato de essa base ser em liga à base de alumínio (B) e pelo fato de esse corpo ser em liga à base de alumínio (A) com tratamento térmico, naturalmente que a liga (A) é diferente da liga (B).

[005] A invenção tem também como objeto um processo de fabricação de um elemento de estrutura extrudado, compreendendo as seguintes etapas:

a) prepara-se uma esfera de extrusão cilíndrica oca composta de um tubo externo em liga à base de alumínio (A) com tratamento térmico, e de um tubo interno em liga à base de alumínio (B);

b) tece-se, por extrusão sobre mandril, um tubo oco que comporta uma pluralidade de alhetas, de maneira que essas alhetas, de forma reta ou complexa, sejam na maior parte em liga (A), enquanto que o tubo oco é em liga (B);

c) recorta-se o produto oriundo da etapa (b), de maneira a se obter um elemento de estrutura extrudado (F), que comporta uma base em liga (B) e um corpo em liga (A); esse recorte pode ser seguido de uma usinagem.

[006] Um terceiro objeto da presente invenção é um processo de fabricação de um elemento de estrutura soldado, notadamente para construção aeronáutica, no qual:

a) solda-se por fusão um elemento de estrutura extrudado (F), de acordo com a invenção, sobre um elemento de estrutura (E) em

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4/18 liga de alumínio com tratamento térmico;

b) faz-se opcionalmente um tratamento térmico sobre esse elemento de estrutura soldada (G).

Descrição das Figuras [007] A figura 1 mostra a seção de uma esfera compósita oca com simetria axial utilizada para tecer um tubo oco. Ela comporta uma liga (A) e uma liga (B).

[008] A figura 2 mostra a seção de um tubo extrudado oco utilizado para se obter, por recorte longitudinal (indicada pelas setas), o elemento de estrutura extrudado (F), de acordo com a invenção.

[009] A figura 3 mostra esquematicamente uma esfera de extrusão compósita que permite realizar o elemento de estrutura extrudado (F), de acordo com a invenção, mas que não corresponde a um modo de execução preferido. Ela comporta uma liga (A) e uma liga (B).

[0010] A figura 4 mostra a largura da zona de difusão entre as ligas (A) e (B) para dois pares de ligas, AA7349 / AA5086 (referências P5) e AA 7349 / AA6056 (referências P6) e os seguintes três elementos químicos: magnésio, cobre e zinco. A largura da zona de difusão D no produto extrudado é definida como a largura entre os pontos para os quais uma mudança de composição de 0,1% em peso da composição nominal do elemento no produto analisado é observado.

[0011] A figura 5 mostra, em um exemplo, a largura D da zona de difusão.

[0012] A figura 6 define a altura h (ver dupla seta) de penetração da liga (B) da base no corpo em liga (A) do elemento de estrutura extrudado (F).

[0013] A figura 7 mostra, de maneira esquemática, o dispositivo utilizado para medir a força de arrancamento do corpo do perfilado.

[0014] As figuras 8, 9 e 10 mostram diferentes modos de utilização do perfilado, de acordo com a invenção.

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Descrição da Invenção

a) Definições [0015] Salvo menção contrária, todas as indicações relativas à composição química das ligas são expressas em por cento mássico. Por conseguinte, em uma expressão matemática, “0,4 Zn” significa: 0,4 vez o teor em zinco, expresso em por cento mássico; isto se aplica mutatis mutandis aos outros elementos químicos. A designação das ligas segue as regras de The Aluminum Association, conhecidas do técnico. Os estados metalúrgicos são definidos na norma européia EN 515. A composição química de ligas de alumínio normalizados é definida, por exemplo, na norma EN 573-3. Salvo menção contrária, as características mecânicas estáticas, isto é, a resistência à ruptura R_m, o limite elástico R_po,2 e o alongamento à ruptura A, são determinadas por um teste de tração, segundo a norma EN 10002-1, o local e o sentido da retirada das amostras sendo definidos na norma EN 755-1.

[0016] Salvo menção contrária, as definições da norma européia EN 12258-1 se aplicam. O termo “chapa” é utilizado no caso para produtos laminados de qualquer espessura.

[0017] O termo “usinagem” compreende qualquer processo de retirada de matéria tal como giro, fresagem, perfuração, regulagem, eletro-erosão, retificação, polimento. O termo “tubo extrudado” inclui os produtos tubulares e, em particular, os tubos extrudados e estirados.

[0018] Denomina-se, no caso, “elemento de estrutura” ou “elemento estrutural” de uma construção mecânica, uma peça mecânica cuja falha é capaz de colocar em perigo a segurança dessa construção, de seus usuários, ou de outros.

[0019] Para um avião, esses elementos de estrutura compreendem notadamente os elementos que compõem a fuselagem (tais como o revestimento de fuselagem, os enrijecedores ou longarinas de fuselagem, as divisórias estanques, as armações de fuselagem, as asas

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6/18 (tais como o revestimento do conjunto das superfícies de sustentação os enrijecedores, as nervuras e longarinas e a empenagem composta notadamente de estabilizadores horizontais e verticais, assim como os perfilados de piso, os trilhos de bancos e as portas.

[0020] O termo “elemento de estrutura monolítica” refere-se, no caso, a um elemento de estrutura que foi obtido, mais freqüentemente por usinagem, a partir de uma única peça de semiproduto laminado, extrudado, forjado ou moldado, sem ligação, tal como rebitamento, soldagem, colagem, com uma outra peça.

[0021] O termo “elemento de estrutura bifuncional” refere-se, no caso, principalmente às funções conferidas pelas características metalúrgicas do produto e não por sua forma geométrica.

b) Descrição Detalhada da Invenção [0022] De acordo com a invenção, o problema é resolvido pela utilização de um elemento de estrutura extrudado (F), comportando duas ligas co-extrudadas, no qual a base, isto é, a parte destinada a ser fixada sobre a superfície de um outro elemento de estrutura (E), para formar um elemento de estrutura (G), é em liga (B), e, por exemplo, na mesma liga que aquela sobre a qual deve ser fixada, enquanto que o corpo, que constitui o resto desse elemento de estrutura extrudado (F), pode ser em liga com elevadas características mecânicas (A). A liga (B) pode ser uma liga com tratamento térmico. A ligação (A) pode vantajosamente ser uma liga com tratamento térmico, a fim de que o elemento de estrutura (G) formado por ligação entre os elementos de estrutura (F) e (E) possa ser utilizado em construção aeronáutica. Esse elemento de estrutura extrudado (F), de acordo com a invenção, é, portanto, bifuncional, no sentido de seu corpo respondera exigências metalúrgicas significativamente diferentes daquelas de sua base.

[0023] Em uma realização vantajosa, que é capaz de responder ao problema de tornar possível a ligação por soldagem, e notadamente

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7/18 por soldagem por fusão, entre um elemento de estrutura em liga de alumínio com tratamento térmico e um elemento de estrutura em liga de alumínio com tratamento térmico reputado como não soldável por fusão, a liga (B) é uma liga soldável, notadamente soldável por fusão, a fim de que a ligação entre o elemento de estrutura extrudado (F), de acordo com a invenção, e o elemento de estrutura (E) possa ser feita por soldagem. A liga (B) pode ser uma liga da série 6xxx, 5xxx ou 4xxx. A liga (A) não tem necessidade de ser soldável, mas isto não é excluído.

[0024] A presente invenção pode ser aplicada a qualquer combinação de ligas à base de alumínio fiáveis. Em uma realização preferida, a liga (A) é uma liga da série 7xxx, e de maneira preferida selecionada no grupo constituído pelas ligas 7049, 7149, 7249, 7349, 7449, 7050, 7055, 7075, 7036, 7068, 7136 e a liga (B) é selecionada no grupo constituído pelas ligas soldáveis por fusão das séries 4xxx, 5xxx, 6xxx e de maneira preferida 6056, 6056A, 6156, 6013, 6060, 6110, 5005, 5083, 5086. Podem-se também utilizar para a liga (A) outras ligas de tipo Al-Zn-Cu-Mg, e notadamente aqueles de elevado teor em zinco (> 8,7%).

[0025] Em um outro modo de realização da invenção, que é mais geral do que o problema particular enunciado acima, pode-se também escolher uma liga (B) que não reputada como soldável por fusão, mas que pode ser soldável por soldagem por atrito-malaxagem. Obtém-se assim também um elemento de estrutura extrudado (F) bifuncional. A título de exemplo, em um elemento de estrutura extrudado (F) no qual o corpo deve responder a exigências de características mecânicas estáticas e a base deve ser resistente à fadiga e/ou deve apresentar uma boa tolerância aos danos (tenacidade, propagação de fissuras, etc), pode-se selecionar a liga (A) no grupo constituído pelas ligas 7049, 7149, 7249, 7349, 7449, 7050, 7055, 7075, 7068, 7036, e a liga (B)

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8/18 pode ser uma liga da série 2xxx, e pode ser selecionada no grupo constituído pelas ligas 2024, 2024A, 2056, 2124, 2224, 2324, 2424, 2524. Nesse modo de realização, ligação dos elementos de estrutura (F) e (E) não é feita necessariamente por soldagem, mas pode ser feita pelos métodos tradicionais de rebitamento. Esse tipo de elementos de estrutura bifuncionais pode também encontrar aplicações diretas, isto é, que não recorrem a uma ligação com outros elementos de estrutura.

[0026] O elemento de estrutura extrudado (F), de acordo com a invenção, pode ser fabricado por um processo que compreende as seguintes etapas:

b) tece-se por extrusão sobre mandril um tubo oco que comporta uma pluralidade de alhetas, de maneira que essas alhetas, de forma reta ou complexa, sejam na sua maior parte em liga (A), enquanto que o tubo oco seja em liga (B);

c) recorta-se, e eventualmente usina-se o produto oriundo da etapa (b), de maneira a se obterem elementos de estrutura (F), comportando uma base em liga (B) e um corpo de liga (A).

[0027] De acordo com esse processo vantajoso, elabora-se inicialmente uma esfera oca compósita de simetria axial, que compreende, de maneira concêntrica dois tubos de seção circular, o tubo interno em liga (B) de diâmetro externo D sendo enextrudado no tubo externo em liga (A) de diâmetro interno D. Essa inserção pode ser feita por expansão a quente do tubo externo. Prefere-se, todavia, operar por contração a frio do tubo interno; a requerente constatou que a utilização desse processo de inserção leva sobre o elemento estrutural extrudado (F) a uma força de arrancamento maior. A requerente constatou que é

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9/18 muito importante que, na esfera oca compósita, o desvio da simetria axial seja tão pequeno quanto possível, pois repercute diretamente sobre a simetria da seção do tubo oco extrudado, e notadamente sobre a constância da espessura da parede interna, assim como sobre a altura de penetração (definida na figura 6) da liga (B) no corpo do elemento de estrutura (F).

[0028] O recorte na etapa (C) pode ser feito, segundo as técnicas conhecidas. Trata-se de um recorte longitudinal para serem obtidos longos segmentos do elemento de estrutura extrudado, que podem ser cortados no comprimento desejado. Assim, as alhetas do tubo oco extrudado se tornam o corpo do elemento de estrutura (F), enquanto que o próprio tubo se torna sua base. Pode ser vantajoso concluir a base por usinagem.

[0029] Obtém-se assim um elemento de estrutura (F) monolítica e bifuncional, cujo corpo apresenta, por exemplo, características de resistência mecânica estática particularmente elevadas, enquanto que a base apresenta, por exemplo, uma resistência à fadiga particularmente elevada, ou tem a característica técnica de ser soldável por fusão.

[0030] O elemento de estrutura extrudado (F), de acordo com a invenção, pode também ser fabricado por qualquer outro processo que assegura uma ligação metalúrgica suficientemente forte entre a base e o corpo, tal como caracterizada pela força de arrancamento do corpo. O processo descrito acima, baseado na extrusão sobre mandril de uma esfera oca compósita de simetria axial, dá melhores resultados que a utilização de uma esfera ligada, de maneira seqüencial a partir de duas esferas de diâmetro externo igual (figura 3). Quando se utiliza essa esfera segundo a figura 3, não se procede por extrusão sobre mandril. Pode-se também utilizar, ao invés de uma esfera fundida, um tubo concêntrico composto de dois tubos extrudados e eventualmente usinados.

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10/18 [0031] A vantagem de utilizar uma esfera oca compósita de simetria axial é que esse processo assegura uma boa homogeneidade do produto extrudado, e notadamente uma repartição bastante constante das duas ligas sobre a base e o corpo do elemento de estrutura extrudado (F) em função do comprimento do tubo oco extrudado. A título de exemplo, os inventores observaram que, entre o começo e o fim do tubo oco extrudado a partir de uma esfera oca compósita de simetria axial, a altura h (definida na figura 6) diminui de aproximadamente 6 mm a aproximadamente 3 mm. Essa ligeira homogeneidade não parece ter efeito negativo apreciável sobre as propriedades de uso do elemento de estrutura (F). Os inventores constataram que a utilização de um processo de extrusão inversa de uma esfera oca compósita de simetria axial conforme descrita acima minimiza essa inomogeneidade.

[0032] O processo, de acordo com a invenção, permite fabricar elementos de estrutura (G) por soldagem do elemento de estrutura extrudado (F) com um outro elemento de estrutura (E), nos quais a aplicação de uma força de arrancamento no corpo do elemento de estrutura (F) não leva normalmente a uma ruptura entre a base e o corpo. Isto quer dizer que não se observa uma fragilidade mecânica da interface entre as ligas (A) e (B).

[0033] A utilização de um elemento de estrutura extrudado (F), de acordo com a invenção, permite realizar elementos de estrutura (G) de grande tamanho de maneira muito simples. A título de exemplo, o elemento de estrutura extrudado (F) pode ser um enrijecedor que solda-se sobre uma chapa. Mais geralmente, a invenção inclui também um processo de fabricação de um elemento de estrutura soldada (G), notadamente para construção aeronáutica, no qual:

a) solda-se por fusão um elemento de estrutura extrudado (F) sobre um produto ou elemento de estrutura (E) em liga de alumínio com tratamento térmico;

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b) efetua-se opcionalmente um tratamento térmico sobre esse elemento de estrutura soldado (G).

[0034] Esse elemento, de estrutura soldado (G), pode ser um elemento de fuselagem de um avião. A figura 8 mostra um painel de fuselagem (10), que representa o produto (E), do qual uma das superfícies (11) foi usinada. Um elemento de estrutura extrudado (F), de acordo com a invenção (marcação 12), com uma base (13) em liga soldável e um corpo (14), foi soldado sobre o produto (E), com formação de uma zona soldada (15).

[0035] Um eventual tratamento térmico final é feito sobre a peça soldada. Assim, pode-se, por exemplo, melhorar seu comportamento em corrosão. Em geral, os tratamentos térmicos de revenido podem se adicionar. Por conseguinte, é preciso que o estado de tratamento térmico dos elementos de estrutura (F) e (E) seja bem escolhido para chegar por intermédio de um tratamento térmico, após soldagem em um estado final do elemento de estrutura (G) que seja satisfatório, por exemplo pelo desvio de um pré-revenido sobre um ou outro dos elementos. A título de exemplo, um enrijecedor em liga 7xxx necessita de um revenido de uma duração total mais curta que um semiproduto em liga 6xxx. Se as chapas são em liga 6xxx e os enrijecedores em liga 7xxx, é preciso que as chapas em liga 6xxx tenham sido submetidas a um pré-revenido antes da soldagem, pois a duração do tratamento térmico que elas podem sofrer após soldagem é limitada pela duração mais curta do tratamento de revenido que devem sofrer os enrijecedores em liga 7xxx após soldagem.

[0036] Para produzir elementos de estrutura ainda mais complexos, o corpo do elemento de estrutura extrudado (F), que é em liga (A) e que é fixado, por exemplo, por soldagem e rebitamento, sobre um produto ou elemento de estrutura (E), pode ser fixado, por exemplo por soldagem ou rebitamento, sobre um produto ou elemento de estrutura

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12/18 (E), pode ser fixado, por exemplo por rebitamento ou cavilhação, sobre outros produtos. Isto supõe em geral que o corpo do elemento de estrutura extrudado (F) tenha uma forma que se presta a esse tipo de ligação. Esse modo de realização é ilustrado na figura 10 que mostra um produto (20), representando o produto (E), do qual uma das superfícies (11) foi usinada. Um elemento de estrutura extrudado (F), de acordo com a invenção (marcação 12), com uma base (13) em liga soldável e um corpo (14), foi soldado sobre o produto (E), com formação de uma zona soldada (15). O corpo (14) do elemento de estrutura extrudado é fixado por rebite (16) sobre um outro elemento de estrutura (17). Esse elemento de estrutura complexa pode ser utilizado em construção aeronáutica como ligação de armações de fuselagem: no caso o corpo (14) do perfilado extrudado bifuncional (F), de acordo com a invenção (12) é em liga da série 2xxx, e a base (13) em liga 4xxx, 5xxx ou 7xxx, o produto (20) é o revestimento de fuselagem, (12) é um “enrijecedor” (em inglês shear web), e (17) a armação.

[0037] A figura 9 mostra um modo de realização de um elemento de estrutura (G), a partir de um elemento de estrutura extrudado bifuncional (F), de acordo com a invenção, por rebitamento. O elemento de estrutura bifuncional (12) apresenta um corpo (14) em liga da série 7xxx, de elevada resistência, e uma base (13) em liga da série 2xxx, de alta tolerância aos danos. A base (13) é fixada por rebites (16) sobre dois elementos de estrutura (E) adjacentes (marcação 18). Esse elemento de estrutura (G) pode ser utilizado para a construção da fuselagem de aviões.

[0038] Outros modos de realização da presente invenção são descritos nas reivindicações dependentes.

[0039] Nos exemplos que se seguem, descrevem-se, a título de ilustração, modos de realização vantajosos da invenção. Esses exemplos não têm caráter limitativo.

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EXEMPLO [0040] Nesse exemplo, fabricam-se elementos de estrutura extrudados com um corpo em liga AA7349 e uma base em liga AA6056 (referência P6) ou em liga AA5086 (referência P5).

[0041] Prepara-se uma esfera de extrusão oca, comportando uma parte concêntrica externa em liga AA7349 e uma parte interna concêntrica em liga AA6056 ou AA5086 da seguinte maneira: funde-se uma primeira esfera em liga AA7349 e usina-se nessa esfera, um cilindro com um diâmetro externo de 189 mm. Nesse cilindro, abre-se um canal de seção circular (diâmetro D), de maneira que o eixo longitudinal do cilindro e o eixo longitudinal do canal coincidam. Esse canal atravessa toda a extensão desse cilindro.

[0042] A partir de uma segunda esfera em liga AA6056 ou AA5986, prepara-se um cilindro com um diâmetro externo D e um canal de seção circular (diâmetro d), de maneira que o eixo longitudinal do cilindro e o eixo longitudinal do canal coincidam. Esse canal atravessa toda a extensão desse cilindro.

[0043] São obtidos assim dois tubos cilíndricos ocos, um em liga 7349, o outro em liga AA6056 ou AA5068, com D = 85 mm e d = 53 mm. Após expansão a quente a 120 °C do tubo em liga 7349, inserese o tubo em liga 6056 no tubo em liga 7349. Obtém-se assim uma esfera cilíndrica oca, da qual a seção é mostrada de maneira esquemática na figura 1. Tece-se sobre mandril por extrusão direta a uma temperatura do bloco de 420 °C. A seção do perfilado extrudado é mostrada na figura 2. Nesse exemplo, a relação de extrusão é de 11. O perfilado obtido foi recortado no sentido de seu comprimento: um comprimento de perfilado dá assim oito comprimentos de enrijecedor (ver a figura 2).

[0044] Para cada tipo de enrijecedor (referência P5 ou P6), os corpos e bases, no estado T6, foram caracterizados por seu limite elástico

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Rpo.2, sua resistência à ruptura R_m e seu alongamento à ruptura A, ver tabelas 1 e 2. A título de comparação, a tabela 3 dá o mesmo tipo de resultados para um enrijecedor obtido por extrusão direta sobre mandril com uma esfera monobloco (referência P7) em liga AA7349. As condições de extrusão eram comparáveis àquelas das referências P5 e P6. Para esse enrijecedor P7, a base e o corpo são, portanto, ambos em liga AA7349.

TABELA 1

		Base(liga AA5086)	Corpo (liga AA7349)
Referência	Marcação	Rp0.2 [MPa]	Rm [MPa]	A%	Rp0.2 [MPa]	Rm [MPa]	A[%]
P5	1	595	659	12,8	670	724	7,7
P5	2	593	659	11,2	666	723	7,7
P5	3	589	653	11,7	665	720	6,6
P5	4	581	648	10,9	665	721	7,0
P5	5	578	646	10,1	665	722	8,4
P5	6	586	652	11,9	669	727	8,5
P5	7	585	650	12,2	664	722	8,2
P5	8	589	653	13,0	668	726	7,8
Média	587	653	11,7	667	723	7,7

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TABELA 2

		Base(liga AA5086)	Corpo (liga AA7349)
Referência	Marcação	Rp0.2 [MPa]	Rm [MPa]	A%	Rp0.2 [MPa]	Rm [MPa]	A%
P6	1	593	656	10,9	669	725	7,8
P6	2	595	658	12,7	666	722	9,5
P6	3	596	660	11,9	677	731	7,/6
P6	4	597	663	11,8	672	725	7,0
P6	5	594	658	10,8	674	726	6,1
P6	6	593	655	10,0	673	725	6,4
P6	7	595	661	11,1	677	728	6,4
P6	8	597	662	11,9	673	727	6,9
Média	595	659	11,4	673	726	7,2

TABELA 3

		Base(liga AA5086)	Corpo (liga AA7349)
Referência	Marcação	Rp0.2 [MPa]	Rm [MPa]	A%	Rp0.2 [MPa]	Rm [MPa]	A[%]
P7	1	597	665	11,1	669	724	11,1
P7	2	599	667	13,4	674	729	11,6
P7	3	602	664	14,3	678	731	10,3
P7	4	593	660	12,9	676	730	10,7
P7	5	594	661	13,3	669	723	9,5
P7	6	599	666	13,6	676	733	11,3
P7	7	598	665	13,1	676	732	11,6
P7	8	596	667	12,7	670	725	11,3
Média	597	664	13,0	674	728	10,9

[0045] Caracteriza-se a qualidade da ligação metalúrgica entre as

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16/18 duas ligas (A) e (B), medindo-se a força de arrancamento do corpo do elemento de estrutura, quando a base é fixada em um dispositivo de manutenção rígida. Esse dispositivo é mostrado de maneira esquemática na figura 7. Recorta-se uma seção do elemento de estrutura (F) a testar, e fixa-se o elemento entre garras 1,2. A forma das garras é adaptada à curvatura do produto para garantir um contato perfeito entre as garras e a amostra. A uma distância suficiente das garras, o corpo 3 do produto é preso entre as garras (não representadas na figura 7) de uma máquina de tração. Uma força de arrancamento 4 é aplicada e aumentada até à ruptura do produto a testar. Registra-se a força. É possível calcular aproximadamente um esforço de tração, dividindo a força pela seção A. Os resultados desse teste de arrancamento são dados nas tabelas 4, 5 e 6.

Tabela 4

Referência	Marcação	Força de arrancamento (N)	Esforço de arrancamento [MPa]
P5	1	32691	382
P5	2	29481	344
P5	3	33860	397
P5	4	33641	389
P5	5	34354	399
P5	6	33218	391
P5	7	31673	372
P5	8	30530	355

Tabela 5

Referência	Marcação	Força de arrancamento (N)	Esforço de arrancamento [MPa]
P6	1	33125	384

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Referência	Marcação	Força de arrancamento (N)	Esforço de arrancamento [MPa]
P6	2	28642	333
P6	3	28399	329
P6	4	29690	344
P6	5	37197	434
P6	6	34993	406
P6	7	36528	425
P6	8	32394	377

Tabela 6

Referência	Marcação	Força de arrancamento(N)	Esforço de arrancamento [MPa]
P7	1	47616	554
P7	2	47333	550
P7	3	51164	595
P7	4	52700	613
P7	5	54283	631
P7	6	52877	615
P7	7	51907	604
P7	8	48213	561

[0046] Constata-se por observação em microscopia óptica de P5 e P6, antes da colocação em solução, que a interface entre a base e o corpo é muito nítida; não se observa uma mistura das duas ligas (A) e (B), mas uma zona de difusão, cuja largura não ultrapassa 180 pm para a referência P5 e 160 pm para a referência P6. Isto sobressai da figura 4 que mostra o comprimento da zona de difusão determinada para um tubo oco representativo por sonda eletrônica (electron probe micro-analysis) para duas combinações de ligas (A) e (B) e os seguin

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18/18 tes três elementos: o magnésio, o cobre e o zinco.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de fabricação de um elemento de estrutura extrudado (F), notadamente um enrijecedor para construção aeronáutica, compreendendo uma base apta a ser fixada sobre uma superfície, e um corpo, essa base sendo em liga à base de alumínio (B) soldável e esse corpo sendo em liga à base de alumínio (A) com tratamento térmico, diferente da liga à base de alumínio (B), particularmente para construção aeronáutica, caracterizado por compreender as seguintes etapas:

a) prepara-se uma esfera de extrusão cilíndrica de simetria axial composta de um tubo externo em uma liga à base de alumínio (A) com tratamento térmico, e de um tubo interno em uma liga à base de alumínio (B);

b) extrusa-se sobre um mandril um tubo oco que comporta uma pluralidade de alhetas, de maneira que essas alhetas sejam na maior parte em liga (A), enquanto que a parede do tubo oco é em liga (B) ;

c) recorta-se, e eventualmente usina-se, o produto oriundo da etapa (b), de maneira a se obter um elemento de estrutura (F), que comporta uma base em liga (B) e um corpo em liga (A).
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a inserção desse tubo interno em liga à base de alumínio (B) nesse tubo externo em liga à base de alumínio (A) com tratamento térmico é feito por contração a frio desse tubo interno.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a extrusão é uma extrusão inversa.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a liga (B) é uma liga soldável por fusão.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindica

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2/3 ções 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a liga (A) é selecionada no grupo constituído pelas ligas 7049, 7149, 7249, 7349, 7449, 7050, 7055, 7075, 7068, 7036, 7136.
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a liga (B) é selecionada no grupo constituído pelas ligas 6056, 6056A, 6156, 6060, 6013, 5005, 5083, 5086.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a liga (B) é selecionado no grupo constituído pelas ligas 2024, 2024A, 2056, 2124, 2224, 2324, 2424, 2524.
8. Elemento de estrutura extrudado (F) caracterizado pelo fato de ser capaz de ser obtido por um processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.
9. Processo de fabricação de um elemento de estrutura (G), notadamente para construção aeronáutica, caracterizado pelo fato de que:

a) solda-se por fusão um elemento de estrutura extrudado (F, 12), como definido na reivindicação 8, sobre um produto ou elemento de estrutura (E, 10) em liga de alumínio com tratamento térmico, para se obter um elemento de estrutura soldado (G);

b) faz-se opcionalmente um tratamento térmico sobre esse elemento de estrutura soldada (G).
10. Elemento de estrutura soldado (G), notadamente para construção aeronáutica, caracterizado por ser capaz de ser obtido por um processo, no qual:

a) solda-se por fusão um elemento de estrutura extrudado (F, 12), como definido na reivindicação 8, sobre um produto ou elemento de estrutura (E, 10) em liga de alumínio com tratamento térmico, para se obter um elemento de estrutura soldado (G);

b) faz-se opcionalmente um tratamento térmico sobre esse

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3/3 elemento de estrutura soldada (G).