BRPI1010800B1

BRPI1010800B1 - Processo de ligação pós-soldagem de peças em liga de alumínio com deformação a frio seguido de um revenido pós-soldagem do conjunto da zona soldada

Info

Publication number: BRPI1010800B1
Application number: BRPI1010800-9A
Authority: BR
Inventors: Bordesoules Isabelle; Danielou Armelle; Henon Christine; Lequeu Philippe
Original assignee: Constellium Issoire
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2010-05-03
Publication date: 2018-06-26
Also published as: WO2010130887A1; US9555504B2; BRPI1010800A2; FR2945464B1; CN102421563A; FR2945464A1; US20130248053A1; EP2429752A1; CA2760015C; US8469255B2; US20100288400A1; CA2760015A1; EP2429752B1; CN102421563B

Description

(54) Título: PROCESSO DE LIGAÇÃO PÓS-SOLDAGEM DE PEÇAS EM LIGA DE ALUMÍNIO COM DEFORMAÇÃO A FRIO SEGUIDO DE UM REVENIDO PÓS-SOLDAGEM DO CONJUNTO DA ZONA SOLDADA (51) Int.CI.: B23K 20/12; B23K 31/00; C21D 9/50; C22F 1/057; B23K 20/24 (30) Prioridade Unionista: 13/05/2009 FR 09/02299, 20/05/2009 US 61/179,869 (73) Titular(es): CONSTELLIUM ISSOIRE (72) Inventor(es): ISABELLE BORDESOULES; ARMELLE DANIELOU; CHRISTINE HENON; PHILIPPE LEQUEU

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO DE LIGAÇÃO PÓS-SOLDAGEM DE PEÇAS EM LIGA DE ALUMÍNIO COM DEFORMAÇÃO A FRIO SEGUIDO DE UM REVENIDO PÓS-SOLDAGEM DO CONJUNTO DA ZONA SOLDADA.

Domínio da invenção

A presente invenção refere-se à ligação por soldagem, particularmente à soldagem por atrito malaxagem, de peças em liga de alumínio endurecíveis por tratamento térmico e particularmente de ligas endurecidas por um tratamento termomecânico, comportando uma colocação em solução, uma têmpera, uma deformação a frio e um revenido.

Estado da técnica

Na fabricação das estruturas metálicas, notadamente de estruturas metálicas destinadas à construção aeronáutica, a soldagem pode substituir técnicas mais tradicionais de ligação, tais como o rebitamento. Os métodos de soldagem permitem ligar rapidamente as peças sem abrir orifício, estes sendo frequentemente locais de início de fissuras. São conhecidos métodos de soldagem, nas quais uma fusão dos materiais é realizada, tais como, notadamente, a soldagem oxiacetilênica com metal de fornecimento, a soldagem com arco com eletrodos não fusíveis (TIG), a soldagem com arco com fio eletrodos fusíveis ou soldagem semi-automática (MIG), a soldagem laser, a soldagem plasma, a soldagem por feixe de elétrons. São conhecidos também métodos de soldagem em fase sólida, tais como a soldagem por atrito-malaxagem (em inglês Friction Stir Welding (FSW)) ou a soldagem por atrito.

Infelizmente, um certo número de problemas limitaram a utilização da soldagem notadamente na construção aeronáutica,

Um problema geralmente encontrado com as peças soldadas é a diminuição da resistência mecânica da junta soldada em relação ao metal afastado da zona soldada. Assim, consegue-se tipicamente um nível de limite de elasticidade na zona soldada igual a aproximadamente 60% do limite de elasticidade do metal utilizada.

Um segundo problema geralmente encontrado é o aumento da

2/21 sensibilidade à corrosão na zona soldada.

Ainda um outro problema encontrado é a microestrutura na zona soldada, por exemplo, o aumento anormal dos grãos, quando a colocação em solução é realizada após soldagem.

De forma a resolver o problema de corrosão, foi proposto proteger a zona soldada.

O pedido US2008/047222 (Locked Martin) ensina o depósito por vaporização a frio sobre a junta soldada FSW de um material para inibir a corrosão.

O pedido WO 2004/014593 (Eclipse Aviation) ensina a aplicação de uma camada de material de estanqueidade, tal como um material de estanqueidade/adesivo monômero, sobre as superfícies a serem ligadas, de modo a formar in situ uma junta estanque de polímero, graças ao calor de soldagem, de modo a proteger o elemento contra a corrosão às soldagens.

Todavia, com esse tipo de método de proteção, a junta soldada permanece sensível à corrosão e um defeito do revestimento é sempre possível, em particular para ligações de forma complexa.

Diversas sequências de tratamentos térmicos pré-soldagem ou pós-soldagem foram propostas para melhor as propriedades finais da junta soldada ou da ligação soldada.

A patente EP1625242 (Alcan Rhenalu) ensina um processo, no qual os elementos a soldar são submetidos, antes da soldagem, a um tratamento térmico, a uma temperatura T de uma duração de pelo menos 2 t1, t1 sendo definida como a duração mínima de um tratamento à temperatura T levando a uma energia específica do pico de fusão, definida por AED, de menos de 1 D/g.

A patente EP1799391 (Alcan Thenalu) ensina um processo, no qual se realiza um pré-revenido, antes da soldagem sobre um dos membros da ligação soldada, de forma a se obter um elemento de estrutura compreendendo pelo menos duas partes em liga de alumínio que apresenta diferentes compromissos de propriedade.

A patente US6168067 (Mc Donnell Douglas) ensina um proces3/21 so no qual se realiza a etapa de soldagem sobre peças que foram colocadas e temperadas e que se acham em um estado metalúrgico incompleto e se realiza, após soldagem, um tratamento térmico de precipitação complementar.

A patente EP 1334793 (Boeing) ensina um processo de soldagem por atrito malaxagem, no qual se aquece o instrumento de soldagem, antes da realização da junta soldada e se realiza um tratamento de colocação em solução e têmpera do conjunto soldado.

O pedido de patente US2007/0138239 (Sumitomo Light Metals) ensina um processo de ligação por soldagem por atrito malaxagem no qual as peças são ligadas no estado T4 e no qual um tratamento de reversão é praticado antes da etapa de ligação ou depois desta. É preciso anotar que o tratamento de reversão tem uma duração máxima de 300 s.

O pedido de patente FR 2868 084 A1 (Pechiney Rhenalu) ensina um processo que compreende as etapas de a) colocação em solução de um semiproduto, b) eventualmente tração controlada, c) tratamento de revenido. O aspecto principal da invenção, segundo esse pedido, é de realizar o tratamento de revenido em u forno com gradiente térmico. Esse pedido ensina a realização do processo reivindicado sobre uma ligação soldada, o que leva à colocação em solução e o revenido da ligação soldado, ou sobre as peças antes da soldagem.

Por outro lado, é conhecido introduzir esforços em compressão na superfície da junta soldada, por técnicas tais como brunissagem (burnishing) e martelamento com esferas (shot peening) para melhorar suas propriedades de manutenção em fadiga e de resistência à corrosão. No pedido WO 03/082512 (Surface Technology) ou o pedido correspondente US2005/0224562 A1 é proposto um processo, destinado às ligações de metais, tais como o alumínio, o titânio ou o aço, que utiliza um aparelho de soldagem que possui uma ferramenta de soldagem e uma ferramenta de compressão, permitindo induzir, quando da última etapa do processo uma camada de esforço de compressão residual superficial ao longo da superfície da linha de soldagem e de aplicar a todas as regiões termomarcadas uma

4/21 quantidade especificada de martelamento a frio e de têmpera superficial.

Neste último documento, o problema específico de acréscimo de uma operação de soldagem no meio do processo de elaboração de ligas de alumínio endurecidas por um tratamento termomecânico, comportando sucessivamente uma colocação em solução, uma têmpera, uma deformação a frio e um revenido não é considerado.

Assim, para certas ligas de alumínio, notadamente da série 2XXX, as propriedades ótimas são obtidas após um tratamento termomecânico desse tipo. O estado metalúrgico obtido é um estado definido como T8 na norma EN 515. Essa designação se aplica aos produtos colocados em solução, martelados, depois revenidos que, após colocação em solução, sofrem um martelamento para melhorar sua resistência mecânica ou para os quais o efeito do martelamento associado ao apiainamento ou à correção se traduz sobre os limites de características mecânicas. Dentre as ligas para os quais o estado T8 é particularmente favorável, anotam-se várias ligas da série 2XXX e em particular as ligas de alumínio cobre litio. O pedido de patente EP 0 227 563 A1 (CEGEDUR) ensina para as ligas de alumínio contendo litio um tratamento de subrevenido específico, permitindo a dessensibilização à corrosão exfoliante.

O processo de ligação por soldagem desses produtos apresenta problemas específicos, pois é preciso notadamente estabelecer em que estágio convém realizar a etapa de soldagem em relação às diversas etapas do processo de colocação em solução, têmpera, martelamento e revenido.

Pode-se, por exemplo, realizar a operação de soldagem sobre peças no estado T3 ou no estado T8, conforme foi descrito na patente US5259897 (Martin Marietta).

Embora os resultados obtidos sejam, em geral, relativamente satisfatórios em termos de resistência mecânica ou de corrosão, seria útil para certas aplicações melhorar ainda os desempenhos obtidos para a junta soldada, notadamente em termos de resistência mecânica e de resistência à corrosão.

A presente invenção busca resolver o problema da soldagem

5/21 das ligas de alumínio, notadamente, cujo estado metalúrgico final é T8, de forma a melhorar as propriedades das juntas soldadas notadámente em termos de resistência mecânica, de resistência à corrosão e de microestrutura da zona soldada.

Objeto da invenção

Um primeiro objeto da invenção é um processo de ligação de peças em liga de alumínio, no qual:

(I) se aprovisiona pelo menos uma primeira peça em liga de alumínio em um estado colocado em solução, temperada, opcionalmente mar10 telado e envelhecido naturalmente à temperatura ambiente ou tendo sofrido um pré-revenido, e pelo menos uma segunda peça em liga de alumínio, (II) se soldam essas peças para se obter uma ligação soldada que apresenta uma zona soldada, (III) se realiza uma deformação a frio compreendida entre 0,3 e

5% do conjunto dessa zona soldada, (IV) se realiza um revenido pós-soldagem da ligação soldada assim deformada, para se obter um estado metalúrgico final.

Um outro objeto da invenção é uma ligação soldada capaz de ser obtida pelo processo, de acordo com a invenção, esse processo com20 preendendo as etapas de deformação a frio compreendida entre 0,3 e 5% do conjunto da zona soldada e de revenido pós-soldagem assim deformado para se obter um estado metalúrgico final.

Ainda, um outro objeto da invenção é a utilização de uma ligação soldada, de acordo com a invenção, para a realização de um veículo de transporte.

Descrição das figuras

A figura 1 mostra a estrutura da zona de soldagem obtida por soldagem por atrito-malaxagem (14a): primeiro membro, (14b): segundo membro, (16): zona afetada termomecanicamente, (18): zona afetada termi30 camente, (19): núcleo (21): limites da zona soldada.

A figura 2 mostra a estrutura da zona de soldagem obtida por soldagem por atrito-malaxagem para produtos de partida mais espessos.

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A figura 3 mostra a curva de microdureza na zona soldada para as amostras 1 e 4.

A figura 4 mostra a curva de microdureza na zona soldada para as amostras 10, 11 e 12.

Descrição detalhada da invenção

A designação das ligas se faz em conformidade com os regulamentos de The Alumínium Associatíon (AA), conhecidos do técnico. As definições dos estados metalúrgicos são indicadas na norma Européia EN 515.

Salvo menção contrária, as características mecânicas estáticas, em outros termos a resistência à ruptura Rm, o limite de elasticidade convencional a 0,2% de alongamento Rp0,2 e o alongamento à ruptura A, são determinadas por um teste de tração segundo a norma EN 10002-1, a retirada e o sentido do teste sendo definidos pela norma EN 485-1.

A invenção se refere à realização de ligações soldadas compreendendo pelo menos uma peça em liga de alumínio com endurecimento por tratamento térmico que, após colocação em solução, sofre um martelamento notadamente para retirada da tensão e/ou melhorar suas propriedades mecânicas. A invenção é particularmente vantajosa para as ligações soldadas compreendendo pelo menos uma peça em liga de alumínio com endurecimento por tratamento térmico que, após colocação em solução, sofre um martelamento para melhorar a resistência mecânica, ou para a qual o efeito do martelamento associado ao aplainamento ou à correção se traduz sobre os limites de características mecânicas, isto é, cujo estado metalúrgico final e conhecido como estado T8 ou T8X, o segundo algarismo após o 8 podendo ser utilizado para indicar quantidades crescentes de martelamento após colocação em solução ou para certos estados particulares do tipo T8, o segundo algarismo podendo ser utilizado para indicar diferentes níveis de subrevenido.

No processo, de acordo com a invenção, se aprovisiona pelo menos uma primeira peça em liga de alumínio em um estado colocado em solução, temperado, opcionalmente martelado, e envelhecido naturalmente à temperatura ambiente ou tendo sofrido um pré-revenido, e pelo menos uma

7/21 segunda peça em liga de alumínio. Se o estado metalúrgico da primeira peça é um estado envelhecido naturalmente à temperatura ambiente, trata-se de um estado metalúrgico T3 (colocado em solução, martelado e amadurecido até à obtenção de um estado praticamente estável) ou T4 (colocado em solução e amadurecido até a obtenção de um estado praticamente estável). Se o estado metalúrgico da primeira peça é um estado pré-revenido, trata-se de um estado que não corresponde ao estado metalúrgico final, mas de um estado tal como o estado metalúrgico final, obtido após o revenido póssoldagem, é o resultado do pré-revenido e do revenido pós-soldagem.

Aprovisiona-se também pelo menos uma segunda peça em liga de alumínio. De maneira vantajosa, a segunda peça é em uma liga da mesma série que a primeira peça. De maneira preferida, a segunda peça está na mesma liga e o mesmo estado metalúrgico que a primeira peça.

As peças aprovisionadas são então posicionadas e soldadas. Pode tratar-se de peças planas ou retilíneas, tais como chapas ou perfilados ou peças que sofreram uma operação de enformação, de modo a formar, por exemplo, uma fuselagem de aeronave. As peças podem ter a mesma espessura ou uma espessura diferente. A ligação de peças de espessuras diferentes é vantajoso, pois permite limitar a geração de cavacos de alumínio, quando de acabamento por usinagem da ligação soldada. Pode-se utilizar uma forma das peças que favorecem o posicionamento relativo, tal como, por exemplo, ranhuras, entalhes e excrescências complementares. Pode-se também soldar as peças ponta a ponta, em ângulo ou por qualquer modo habitual de soldagem.

Os métodos de soldagem, nos quais uma fusão dos materiais é realizada, tais como, notadamente, a soldagem oxiacetilênica com metal de fornecimento, a soldagem com arco com eletrodos não fusíveis (TIG), a soldagem com arco com fio de eletrodos fusíveis ou soldagem semiautomática (MIG), a soldagem laser, a soldagem plasma, a soldagem por feixe de elétrons podem ser utilizados no âmbito da invenção. Preferem-se, todavia, os métodos de soldagem em fase sólida. A soldagem por atrito-malaxagem é um método de soldagem preferido, notadamente, pois a ausência de fio de

8/21 fornecimento permite realizar tratamentos termomecânicos otimizados para as ligas em presença tanto na zona soldada quanto no metal de base.

No final da operação de soldagem, define-se uma zona soldada, compreendendo o núcleo da soldagem e da zona afetada termicamente pela soldagem. A largura da zona soldada pode, por exemplo, ser determinada por medidas de microdureza na superfície da junta soldada. No âmbito da presente invenção, considera-se que a zona soldada se estende sobre toda a espessura dos materiais ligados, mesmo se em certos casos a zona assim definida incluir uma zona que não é afetada termicamente, como é ilustrado pelas figuras 1 e 2.

A figura 1 ilustra um exemplo de estrutura metalúrgica no interior e em torno de uma zona soldada por atrito-malaxagem entre duas peças em liga de alumínio, idênticas ou diferentes (14a e 14b). Fora das zonas afastadas da soldagem que permanecem totalmente não afetadas, podem-se distinguir três zonas distintas.

- (19); a zona afetada pela deformação plástica a mais severa é denominada o núcleo. O núcleo é a zona malaxada, deformada plasticamente e recristalizada com grãos finos. A temperatura é aí a mais elevada em curso da soldagem, compreendida entre 470 a 580 °C, ela varia notadamente segundo as ligas, as espessuras a soldar, e os parâmetros da soldagem utilizados;

- (16); a segunda zona sobre cada lado do núcleo é a zona afetada termomecanicamente (ZATM). Trata-se da zona fronteira entre o núcleo e a zona afetada termicamente, que foi menos deformada que o núcleo, e que pode apresentar sinais de recristalização.

- (18): a zona afetada termicamente (ZAT) envolve as zonas deformadas piasticamente precedentes e sofre transformações metalúrgicas ligadas à temperatura aumentada (em particular, precipitação).

A zona de soldagem considerada no âmbito da presente invenção é delimitada pelos limites (21), determinadas em superfície, por exemplo, por medida de microdureza, estendendo-se em toda a espessura das peças.

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Assim, na figura 2, os materiais são espessos em relação à dimensão do núcleo, mas se considera, todavia, que a zona soldada se estende em toda a espessura dos metais.

De acordo com a invenção, realiza-se uma deformação a frio 5 compreendida entre 0,3 e 5% do conjunto da zona soldada. A deformação a frio pode notadamente ser realizada paralelamente à direção da linha de soldagem e/ou perpendicularmente, por compressão e/ou tração e/ou laminação. Um aspecto essencial da invenção é que essa deformação a frio seja realizada em combinação com um tratamento de revenido posterior da liga10 ção soldada.

Em um primeiro modo de realização vantajoso, realiza-se essa deformação a frio por tração controlada da ligação soldada. Uma geometria de ligação soldada, permitindo a realização da deformação a frio por tração controlada é uma geometria, na qual, submetido a uma tração controlada, o conjunto da ligação soldada sofre uma deformação sensivelmente igual. As forças de tração são, de preferência, aplicadas paralelamente à direção da linha de soldagem. Assim, nesse primeiro modo de realização, a deformação a frio compreendida entre 0,3 e 5% é realizada não somente sobre a zona soldada, mas também sobre as outras zonas da ligação soldada.

Nesse modo de realização, é vantajoso que essa primeira peça esteja antes da soldagem em um estado metalúrgico T4 ou em um estado metalúrgico T3 ligeiramente martelado, um martelamento de menos de 1% é preferido. De maneira preferida, a deformação a frio da ligação soldada realizada por tração controlada nesse modo de realização está compreendida entre 2 e 4%.

Em um segundo modo de realização vantajoso, realiza-se essa deformação a frio compreendida entre 0,3 e 5% localmente tipicamente por compressão. A deformação a frio local nesse segundo modo de realização consiste essencialmente em deformar a zona soldada.

Esse segundo modo de realização é notadamente utilizado, quando a geometria da ligação soldada não permite realizar uma deformação por tração controlada em condições satisfatórias. Esse processo tem o

10/21 inconveniente de necessitar de numerosas etapas de compressão sucessivas, mas a vantagem de poder ser aplicado na maior parte dos casos.

Nesse segundo modo de realização, é vantajoso que essa primeira peça seja antes da soldagem em um estado metalúrgico final desejado. De maneira vantajosa, o martelamento realizado antes da soldagem nesse segundo modo de realização está compreendido entre 2 e 5%. Os presentes inventores constataram que, de maneira surpreendente mesmo uma pequena deformação da zona soldada por compressão permite melhorar significativamente a resistência à corrosão da junta soldada. Para as taxas de deformação as menores, inferiores a 0,6%, os presentes inventores observaram que, quando do teste Mastmaasis, a corrosão intergranular podia em certos casos ser observada em profundidade no núcleo da soldagem. Vantajosamente, a deformação a frio realizada localmente, após a soldagem, nesse segundo modo de realização está, portanto, compreendida entre 0,6 e 2%.

O processo, de acordo com a invenção, é particularmente vantajoso, quando pelo menos a primeira peça é em liga de alumínio da série 2XXX, preferencialmente se for escolhido na lista constituída de AA2022, AA2094, AA2098, AA2198, AA2195, AA2196, AA2050, AA2039, AA2124, AA2139, AA2219 e AA2297.

De maneira geral, o processo, de acordo com a invenção, é vantajoso, quando pelo menos a primeira peça é em liga de alumínio Al-Cu-Li da série 2XXX, compreendendo preferencialmente 2 a 5% em peso de cobre e 0,8 a 2,5% em peso de lítio. De maneira vantajosa, a liga Al-Cu-Li utilizada contém de 0,1 a 0,6% em peso de prata e 0,1 a 1% e peso de magnésio.

Em uma etapa posterior à deformação a frio da ligação soldada, realiza-se um revenido após-soldagem para se obter um estado metalúrgico final. O estado metalúrgico final. Dessa primeira peça está, de preferência, um estado T8 ou T8X, mas outros estados metalúrgicos são consideráveis notadamente os estados T7X51 no caso das ligas 7XXX. As condições de revenido são, de preferência, uma temperatura de 120 a 200°C, preferencialmente de 140 a 200°C e, de maneira ainda mais preferida de 140 a 165°C,

11/21 por uma duração de 10 a 60 horas. Por condições de revenido, naturalmente que pelo menos uma etapa de revenido que pode compreender várias etapas responde às condições de duração e de temperatura indicadas.

No âmbito do primeiro modo de realização, pode-se assim, por exemplo, obter um estado metalúrgico final T86, realizando uma deformação por martelamento de 4%, antes da soldagem, uma deformação por tração controlada de 2%, após soldagem e um revenido apropriado.

A microestrutura metalúrgica da zona soldada das ligações obtidas pelo processo, de acordo com a invenção, é diferente daquela dos produtos, segundo a técnica anterior. Os presentes inventores pensam que a realização de uma deformação a frio após soldagem seguida de um revenido permite gerar na zona soldada uma microestrutura, notadamente de precipitação, favorável tanto pelas propriedades mecânicas, quanto pela resistência à corrosão. Todavia, uma descrição quantificada dessa microestrutura é delicada e depende notadamente das ligas utilizadas.

Vantajosamente, para uma ligação soldada, de acordo com a invenção, a resistência à corrosão, segundo o teste Mastmaasis, efetuada a partir da norma ASTM G85 A2 não é inferior à EA, sem presença de corrosão intergranular, esse resultado sendo observado na superfície, mas também independentemente da profundidade de observação sob a superfície, notadamente com núcleo da junta soldado.

De forma vantajosa, o coeficiente de eficácia da junta, que é a relação entre a resistência à ruptura da junta soldada solicitada perpendicularmente à direção de soldagem e aquela da chapa não soldada ou em uma zona afastada da zona soldada, é de pelo menos 70% e, de preferência, pelo menos 85% para as ligações soldadas, de acordo com a invenção. A ligação soldada, de acordo com a invenção, pode também ser distinguida pelo fato de, de maneira vantajosa, a microdureza Vickers na zona soldada, na zona afetada termicamente ou na zona afetada termomecanicamente ser inferior de um fator de no máximo 20% à microdureza na zona não soldada, quando as peças ligadas são em liga escolhida na lista constituída de AA2022, AA2094, AA2098, AA2198, AA2195, AA2196, AA2050, AA2039, A12/21

Α2124, ΑΑ2139, ΑΑ2219 e AA2297.

Por exemplo, para a soldagem por atrito de malaxagem de peças em liga AAE2050 com o processo, de acordo com a invenção, a microdureza na zona soldada, da ZAT e da ZATM é inferior de menos de 20% àquela na zona não soldada e a resistência à corrosão do núcleo e da zona afetada termicamente é pelo menos EA segundo o teste Maastmasis.

As ligações soldadas, de acordo com a invenção, são úteis para a fabricação de veículos de transporte, em particular para a realização de painéis ou de perfilados. Em particular, as ligações, de acordo com a inven10 ção, são úteis para a fabricação de veículos ferroviários, de veículos de transporte público, de transporte marítimo, de veículos automóveis e de veículos aéreos. As ligações soldadas, de acordo com a invenção, encontram aplicações particularmente vantajosas a construção aeronáutica no que se refere à fabricação de elementos de estrutura. O termo elemento de estrutu15 ra se refere a um elemento utilizado em construção mecânica para o qual as características mecânicas estáticas e/ou dinâmicas têm uma importância particular para o desempenho e a integridade da estrutura, e para o qual um cálculo da estrutura é geralmente prescrito ou efetuado. Trata-se tipicamente de uma peça mecânica, cuja falha é capaz de colocar em perigo a seguran20 ça dessa construção, de seus usuários ou de outros. Para um avião, esses elementos de estrutura compreendem notadamente os elementos que compõem a fuselagem (tais como o revestimento de fuselagem (fuselage skin, em inglês) os enrijecedores ou longarinas de fuselagem (stringers), as divisórias estanques (bulkheads), os quadros de fuselagem (circumferential fra25 mes), as asas (tais como o revestimento de velame (wing skin), os enrijecedores (stringers ou stiffeners), as nervuras (ribs) e longarinas (spars)) e a empenagem composta de estabilizadores horizontais e verticais (horizontal or vertical stabilisers), assim como os perfilados de piso (floor beams), os trilhos de bancos (seat tracks) e as portas.

EXEMPLOS

Exemplo 1

Nesse exemplo, foram utilizadas chapas de espessuras 20 mm

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em liga AAE2050 n9o estado T34, isto é, tracionadas, após têmpera de aproximadamente 4%. As chapas posicionadas com borda no sentido do comprimento foram soldadas por soldagem por atrito malaxagem em uma profundidade de aproximadamente 16 mm.

Certas ligações soldadas sofreram em seguida uma tração de

2,5% em uma direção paralela à linha de soldadura.

As ligações soldadas assim obtidas sofreram um tratamento térmico de revenido a 155 °C de uma duração compreendida entre 12 e 24 horas. Por referência, uma ligação que sofreu uma tração de 2,5% não so10 freu revenido.

As ligações soldadas assim obtidas foram caracterizadas por testes de tração no sentido do comprimento (paralelamente à direção da linha de soldagem), por medidas de microdureza, por testes de corrosão sob tensão (ASTM G44 e G49) sentido TL (perpendicularmente a direção da li15 nha de soldagem), e por teste de corrosão folhada, segundo o teste Mastmaasis (norma ASTM G85 A2, condições dry bottom).

Os resultados obtidos pelos testes mecânicos são apresentados na tabela 1. As amostras 1 e 2 são exemplos de referência, as amostras 3, 4 e 5 são exemplos, de acordo com a invenção. As curvas de microdureza na zona soldada são comparadas para as amostras 1 e 4 na figura 3. Os exemplos, de acordo com a invenção, apresentam propriedades mecânicas (Rm, Rp₀,₂) melhoradas na zona soldada. A microdureza Vickers da zona soldada é inferior de aproximadamente 15% àquela da zona não soldada para a amostra, de acordo com a invenção, enquanto que ela é inferior de aproxima25 damente 25% para a amostra de referência. Além disso, de acordo com a invenção, as amostras não apresentam corrosão intergranular.

14/21 <Λ φ

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Amostra no metal de base (sentido L) LO = 40 mm	(%) V	o	T—	CM V“	V- V’	V* T—
Rp0.2 (MPa)	515	τ- co CO	514 i	to	520
Rm(MPa)	545	404	T“ co IO	530	536
trada sobre o cordão de sol(sentido L) LO = 40 mm	(%) V	σ> v-	20	T— T“	V—	CT>
Rp0.2 (MPa)	305	y— CO CO	461	472	471
Amostra cenl dagem <	Rm(MPa)	427	435	495	! 503	502
Revenido		18h 155 °C	1	12h 155 °C	18h 155 °C	24h 155 °C
Taxa de tração após soldagem:		0%	2,5%	2,5%	to cm	2,5%
Amos- tra		-	CM	CO	M	tO

Ο ιφ (Λ

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Ιφ ν>

ο ο

ο φ

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Ί—>

(Λ φ

ω ο

Ό ο

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C3

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-Ω

Φ

F-

Amostra no metal de base (sentido TL)	σ = 450 MPa	> 40 j	Não disponível	> 40j	> 40j	> 40j
σ = 350 MPa	>40j i	> 40j	> 40j L	> 40j
' -’· ' I Amostra centrada sobre o cordão de soldagem (sentido TL)	σ = 295 MPa	>40j l I _l	>40j	> 40j I	cT MT Λ
σ = 256 MPa !	> 40 j	>40j	> 40j	θ' Μ Λ
Revenido		18 horas 155 °C	t	12 horas 155 °C	18 horas 155 °C	24 horas 155 °C
Taxa de tração após soldagem		0%	2,5%	2,5%	2,5%	2,5%
Amos- tra		V	CM	co	Μ^-	to

15/21 o

φ o

o _Ç0 =3

C

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Tabela 3: Resistência à corrosão observada após o teste Mastmaasis.

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16/21

Exemplo 2

Conforme no exemplo precedente, foram utilizadas chapas de espessura de 20 mm em liga AA2050 no estado T34, isto é, tracionadas após têmpera de aproximadamente 4%. As chapas, posicionadas borda a borda no sentido do comprimento, foram soldadas por soldagem por atrito malaxagem em uma profundidade de aproximadamente 16 mm (amostra 6 e amostra 7).

A zona de soldagem, cuja largura medida por medida de microdureza estava compreendida entre 50 e 70 mm . Retiradas feitas nas amos10 tras 6 e 7 sofreram em seguida uma compressão com o auxílio de uma ferramenta de largura de 80 mm na zona de soldagem.

As retiradas, localmente deformadas a frio na zona de soldagem ou não, sofreram em seguida um tratamento térmico de revenido a 155 °C de uma duração de 18 horas e foram caracterizados por testes de corrosão folhada segundo o teste de Mastmaasis (norma ASTM G85 A2, condições dry bottom), após uma usinagem de 1 a 11 mm a partir da superfície da junta soldada.

Os resultados obtidos são apresentados na tabela 4.

17/21

Tabela 4: Resistência à corrosão observada após o teste de Mastmaasis.

Modo de corrosão	Núcleo	Interg	Transg	Transg	Transg	O) cn c 2 I—	Transg	T ransg	Transg	Transg	Transg
Zona afetada termicamente	Folheada	I Transg	Transg	Transg	σ> cn c CÜ L— I—	Transg	Transg	Transg	Transg	T ransg
Metal de base	Transg	Transg	Transg	Transg	O) ω c cn u. I—	Transg	Transg	T ransg	Transg	Transg
Classificação	Núcleo	CL	CL	Q_	CL	CL	Q.	0.	CL	CL	0.
Zona afetada termicamente	EC		Q_	EA	á	EA	EA	EA I	EA	0-
Metal de base	CL	CL	CL	CL	CL	CL	CL	CL	CL	Q_
Profundidade de observação em relação à superfície da junta (mm)		t— v—	xr*	S‘9	V— τ-	V	V”	-	6,5	v-	6,5
Taxa de compressão da zona soldada		0%	1,23%	%99‘L	1,24%	sp O CO o’	0,80%	0,83%	0,93%	0,88%	0,72%
Amos- tra		CO	co	co	co	b-	b-	b-	b-	b-	b-

Transg: transgranular. Interg: Intergranular

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Exemplo 3

Foram utilizadas chapas de espessuras de 75 mm em liga AA2050 no estado T34, isto é, tracionadas após imersão de aproximadamente 4%. As chapas, posicionadas borda a borda no sentido do comprimento, fo5 ram soldadas por soldagem por atrito malaxagem em uma profundidade de aproximadamente 16 mm (amostra 8 e amostra 9, esse tipo de configuração é ilustrado pela figura 2).

A largura da zona de soldagem medida por testes de microdureza estava compreendida entre 50 e 70 mm. Retiradas feitas nas amostras 8 e 9 sofreram em seguida uma compressão com o auxílio de uma ferramenta de largura de 80 mm na zona de soldagem.

As retiradas, feitas na zona localmente deformada a frio na zona de soldagem ou não, sofreram em seguida um tratamento térmico de revenido a 155 °C de uma dureza de 18 horas e foram caracterizadas por testes de corrosão folhadas segundo o teste Mastmaasis (norma ASTM G85 A2, condições dry bottom), após uma usinagem de 0,2 a 10 mm a partir da superfície da junta soldada.

Os resultados obtidos são apresentados na tabela 5.

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Tabela 5: Resistência à corrosão observada após o teste Mastmaasis

Modo de corrosão	Núcleo	Transg + Interg	Transg + Interg	Transg + Interg	Transg	Transg	Transg	T ransg + interg	Transg	Transg
Zona afetada termicamente I	Transg I	Transg	Transg	Transg	Transg i - -	Transg i—	Transg	Transg	Transg
Metal de base	Transg	Transg	Transg	T ransg	Transg	Transg	Transg	Transg	Transg
Classificação I I i	Núcleo	CL	CL	CL	Q.	Dl	0.		CL	D_
Zona afetada termicamente	EA	EA	EA	0.	EA	EA	EA	EA	EA I
Metal de base	Dl	Dl	CL	CL	Q.	CL	CL	CL	CL
Profundidade de observação em relação à superfície da junta (mm)		CN o	O v—	CO v-	0,2	0,2	0.2	O Τ'	10	O V
Taxa de compressão da zona soldada		0%	0%	0% I	1,25%	0,71%	0,45%	0,47%	1,31%	0,69%
Amos- tra		OO	00	oo	00	00	oo	oo	oo	05

Transg: transgranular. Interg: Intergranular

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Com o processo, de acordo com a invenção, não se observa corrosão intergranular na superfície (profundidade de observação 0,2 mm) e só se observa corrosão intergranular em profundidade (profundidade de observação 10 mm) no caso da menor taxa de compressão da zona soldada (0,47%).

Exemplo 4:

Nesse exemplo foram utilizadas chapas de espessura 3 mm em liga AA2198 no estado T351. As chapas, posicionados borda a borda no sentido do comprimento, foram soldadas por soldagem por atrito malaxa10 gem. Por outro lado, por comparação, duas chapas no estado T851, que sofreu, antes da soldagem, uma tração de 2% e um revenido de 14 horas a 155 °C foram posicionadas borda a borda no sentido do comprimento e soldadas por soldagem por atrito malaxagem (amostra 12).

A amostra 11 sofreu, após soldagem, uma tração de 2%, en15 quanto que a amostra 10 não sofreu tração, após soldagem. As ligações soldadas sofreram em seguida um revenido de 14 horas a 155 °C.

As ligações soldadas assim obtidas foram caracterizadas por testes de tração no sentido TL (perpendicularmente à soldagem) e por medidas de microdureza.

Os resultados obtidos para os testes mecânicos são apresentados na tabela 6. As curvas de microdureza na zona soldada são comparadas pelas amostras 10, 11 e 12 na figura 4. Os exemplos, de acordo com a invenção, apresentam propriedades mecânicas (Rm, R_po,2) melhoradas na zona soldada. A zona Vickers da zona soldada é inferior de aproximadamente

15% àquela da zona não soldada para a amostra, de acordo com a invenção, enquanto que ela é inferior a aproximadamente 30 a 40% para as amostras de referência.

**4ί

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Tabela 6: Características mecânicas obtidas nas diferentes amostras de ligações soldadas.

Amos- tra	Taxa de tração, após soldagem	Revenido	Amostra perpendicular à soldagem (sentido TL) L0 = 50 mm
Rm (MPa)	Rp 0.2 (MPa)	A. (%)
10	0%	14 horas 155 °C	371	259	1,6
11	2%	14 horas 155 °C	398	314	1,4
12	Tração 2% e revenido 14 horas 155 °C antes da soldagem	369	262	1,1

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de ligação de peças em liga de alumínio (14a, 14b), caracterizado pelo fato de que (I) se aprovisiona pelo menos uma primeira peça em liga de alumínio (14a) em um estado colocado em solução, tempe5 rado, opcionalmente martelado e envelhecido naturalmente à temperatura ambiente ou tendo sofrido um pré-revenido, e pelo menos uma segunda peça em liga de alumínio (14b), (II) se soldam essas peças (14a, 14b) para se obter uma ligação soldada que apresenta uma zona soldada (16, 19, 18, 21), (III) se realiza uma deformação a frio compreendida entre 0,3 e 5% do con10 junto dessa zona soldada(16, 19, 18, 21), (IV) se realiza um revenido póssoldagem da ligação soldada assim deformada, para se obter um estado metalúrgico final.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que essa deformação a frio é realizada por tração controlada da

15 ligação soldada.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que essa primeira peça está antes da soldagem em um estado T4 ou em um estado T3 martelado de menos de 1%.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 2 ou a reivindicação

20 3, caracterizado pelo fato de que essa deformação a frio da ligação soldada realizada por tração controlada está compreendida entre 2 e 4%.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que essa deformação a frio é realizada localmente de modo típico por compressão.

25
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que essa primeira peça está antes da soldagem em um estado T3, com um martelamento realizado antes da soldagem, de preferência compreendido entre 2 e 5%.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 5 ou a reivindicação

30 6, caracterizado pelo fato de que essa deformação a frio realizada localmente está compreendida entre 0,6 a 2%.
8. Processo, de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 7,

Petição 870180032994, de 24/04/2018, pág. 4/9

2/2 no qual essa primeira peça é em liga de alumínio (14a) da série 2XXX.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que essa liga da série 2XXX é uma liga Al-Cu-Li.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado 5 pelo fato de que essa liga de alumínio (14a) da série 2XXX é escolhida na lista constituída de AA2022, AA2094, AA2098, AA2198, AA2195, AA2196, AA2050, AA2039, AA2139, AA2124, AA2219 e AA2297.
11. Processo, de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a

10, caracterizado pelo fato de que esse estado metalúrgico final é um estado

10 T8 ou T8X.
12. Processo, de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a

11, caracterizado pelo fato de que a soldagem é efetuada pela técnica de soldagem por atrito malaxagem.
13. Ligação soldada capaz de ser obtida pelo processo, como
15 definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, esse processo compreendendo as etapas de deformação a frio compreendida entre 0,3 e 5% do conjunto dessa zona soldada (16, 19, 18, 21), e de revenido pós-soldagem da ligação soldada assim deformada, para se obter um estado metalúrgico final, a ligação soldada sendo caracterizada pelo fato de que a resistência à
20 corrosão, segundo o teste Mastmaasis, efetuada após a norma ASTM G85 A2 não é inferior a EA, sem presença de corrosão intergranular e que as peças ligadas são em liga escolhida na lista constituída de AA2022, AA2094, AA2098, AA2198, AA2195, AA2196, AA2050, AA2039, AA2124, AA2139, AA2219 e AA2297, no qual a microdureza Vickers na zona soldada(16, 19,
25 18, 21), na zona afetada termicamente (19) ou na zona afetada termomecanicamente (18), é inferior de um fator de no máximo 20% à microdureza na zona não soldada.

Petição 870180032994, de 24/04/2018, pág. 5/9

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