EP1727921B1 - Konstruktionselement für die luftfahrt mit variation der anwendungstechnischen eigenschaften - Google Patents

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EP1727921B1 EP05743083A EP05743083A EP1727921B1 EP 1727921 B1 EP1727921 B1 EP 1727921B1 EP 05743083 A EP05743083 A EP 05743083A EP 05743083 A EP05743083 A EP 05743083A EP 1727921 B1 EP1727921 B1 EP 1727921B1
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Claims (27)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Teils aus aushärtender Aluminiumlegierung, umfassend:
    a) ein Lösungsglühen eines gewalzten, stranggepressten oder geschmiedeten Halbzeugs und ein darauf folgendes Abschrecken,
    b) eventuell ein kontrolliertes Recken mit einer bleibenden Dehnung von mindestens 0,5 %,
    c) eine Auslagerungsbehandlung,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schritt der Auslagerungsbehandlung in einem Ofen mit kontrolliertem Wärmeprofil durchgeführt wird, der mindestens zwei Zonen bzw. Gruppen von Zonen Z1, Z2 mit Ausgangstemperaturen T1, T2 aufweist, in denen die Veränderung der Temperatur um die Solltemperatur jeder der Temperaturen T1 und T2 herum über die Länge der Zonen bzw. Gruppen von Zonen ± 5°C nicht übersteigt, wobei die Differenz zwischen den Solltemperaturen der Ausgangstemperaturen T1 und T2 größer oder gleich 5°C ist und die Zonen oder Gruppen von Zonen durch eine so genannte Übergangszone oder Gruppe von Übergangszonen Z1,2 getrennt werden können, innerhalb derer die Ausgangstemperatur von T1 bis T2 geht,
    und dadurch gekennzeichnet, dass die zur Achse des Linearofens parallele Länge jeder der mindestens zwei Zonen bzw. Gruppen von Zonen Z1 und Z2 mindestens 1 Meter beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Veränderung der Temperatur um die Solltemperatur jeder der Temperaturen T1 und T2 herum über die Länge der mindestens zwei Zonen bzw. Gruppen von Zonen Z1 und Z2 ± 4°C und vorzugsweise ± 3°C nicht übersteigt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Differenz zwischen den Solltemperaturen T1 und T2 zwischen 10°C und 80°C, bevorzugt zwischen 10°C und 50°C und besonders bevorzugt zwischen 20°C und 40°C beträgt.
  4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem sich die Temperatur in wenigstens einer der Zonen bzw. Gruppen von Zonen in Abhängigkeit von mindestens zwei Temperaturstufen oder einer stufenlosen Temperaturrampe zeitlich verändert.
  5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Auslagerungsbehandlung in einem Ofen mit kontrolliertem Wärmeprofil mindestens ein Formgebungs- oder Bearbeitungsvorgang und ein Auslagerungsbehandlungsschritt in einem homogenen Ofen nachgestellt sind.
  6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Auslagerungsbehandlung in einem Ofen mit kontrolliertem Wärmeprofil ein Auslagerungsbehandlungschritt in einem homogenen Ofen vorangestellt ist.
  7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Länge des Teils mindestens 5 Meter, bevorzugt mindestens 7 Meter, besonders bevorzugt mindestens 15 Meter und ganz besonders bevorzugt mehr als 25 Meter beträgt.
  8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Teil aus aushärtender Aluminiumlegierung monolithisch ist.
  9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Teil aus aushärtender Aluminiumlegierung aus mindestens zwei Teilen aus aushärtender Aluminiumlegierung zusammengebaut ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Zusammenbau durch Nieten, Kleben, Schweißen, Laserschweißen, Reibschweißen oder Elektronenstrahlschweißen erfolgt.
  11. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Auslagerungsbehandlung einen ersten homogenen Schritt bei einer Temperatur zwischen 115°C und 125°C für eine Zeit von 2 bis 12 Stunden und einen zweiten Schritt umfasst, bei dem eines der Enden bei einer Temperatur zwischen 115°C und 125°C behandelt wird, während das andere Ende bei einer Temperatur zwischen 150°C und 160°C behandelt wird, wobei beide für eine Zeit von 8 bis 24 Stunden behandelt werden.
  12. Monolithisches Konstruktionselement aus aushärtender Aluminiumlegierung mit einer Länge L größer als die Breite B und die Dicke E, insbesondere für den Flugzeugbau,
    wobei das monolithische Konstruktionselement dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens zwei auf einer unterschiedlichen Länge des Konstruktionselementes liegende Segmente P1 und P2 von mindestens 1 Meter physikalische und mechanische Eigenschaften besitzen (in halber Dicke gemessen), die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
    a) P1 : KIC(L-Q) > 38 MPa√m    und    P2 : Rm(L) > 580 MPa
    (bevorzugt > 590 MPa und besonders bevorzugt > 580 MPa)
    b) P1 : KIC(L-Q) > 40 MPa√m    und    P2 : Rm(L) > 580 MPa
    (bevorzugt > 590 MPa)
    c) P1 : KIC(L-Q) > 41 MPa√m    und    P2 : Rm(L) > 580 MPa
    (bevorzugt > 590 MPa)
    d) P1 : KIC(L-Q) > 42 MPa√m    und    P2 : Rm(L) > 590 MPa
    e) P1 : KIC(L-Q) > 39 MPa√m    und    P2 : Rm(L) > 580 MPa
          und P2 : Rm(QL) > 550 MPa
    f) P1 : KIC(L-Q) > 39 MPa√m    und    P2 : Rm(L) > 580 MPa
          und P2 : Rp0,2(L) > 550 MPa
    i) P1 : KIC(L-Q) > 39 MPa√m    und    P1 : Rm(L) > 530 MPa
          und P2 : Rm(L) > 580 MPa
    j) P1 : KIC(L-Q) > 40 MPa√m    und    P1 : Rm(L) > 540 MPa
          und P2 : Rm(L) > 590 MPa
    k) P1 : Kapp(L-Q)(CCT406) > 125 MPa√m    und    P2 : Rm(L) > 590 MPa.
  13. Konstruktionselement nach Anspruch 12, bei dem
    A(L) > 9 % (und vorzugsweise > 10 %) innerhalb der Segmente P1 und P2 ist.
  14. Konstruktionselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass A(L) > 9 % außerhalb der Segmente P1 und P2 ist.
  15. Konstruktionselement nach Anspruch 12, bei dem die Länge FP1 und FP2 (ausgedrückt in Prozent der Länge L) der Segmente P1 und P2 so gewählt ist, dass FP1 > 25 % und FP2 > 25 % und vorzugsweise FP1 > 30 % und FP2 > 30 %.
  16. Konstruktionselement nach Anspruch 15, bei dem
    FP1 > 35 % und FP2 > 30 %.
  17. Konstruktionselement nach Anspruch 16, bei dem
    FP1 > 40 % und FP2 > 30 %.
  18. Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei dem die Legierung zwischen 6 und 15 % Zink, zwischen 1 und 3 % Kupfer und zwischen 1,5 und 3,5 % Magnesium enthält.
  19. Konstruktionselement nach Anspruch 18, bei dem der Gehalt an Zink mehr als 7 % beträgt.
  20. Konstruktionselement nach Anspruch 18, bei dem der Gehalt an Zink zwischen 8 und 13 % und vorzugsweise zwischen 8,5 und 11 % beträgt.
  21. Konstruktionselement nach Anspruch 20, bei dem der Gehalt an Kupfer zwischen 1,3 und 2,1 % beträgt.
  22. Konstruktionselement nach Anspruch 21, bei dem der Gehalt an Magnesium zwischen 1,8 und 2,7 % beträgt.
  23. Konstruktionselement nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass seine Länge L mindestens 7 Meter, bevorzugt mindestens 15 Meter und besonders bevorzugt mindestens 25 Meter beträgt.
  24. Monolithisches Konstruktionselement nach Anspruch 12 aus aushärtender Aluminiumlegierung mit einer Länge L größer als die Breite B und die Dicke E, insbesondere für den Flugzeugbau,
    wobei das monolithische Konstruktionselement dadurch gekennzeichnet ist, dass es aus einer Legierung vom Typ Al-Cu besteht und dass es mindestens zwei auf einer unterschiedlichen Länge des Konstruktionselementes liegende Segmente P1 und P2 aufweist, von denen sich eins in einem Zustand T8 und das andere in einem Überalterungszustand befindet.
  25. Monolithisches Konstruktionselement nach Anspruch 12 aus aushärtender Aluminiumlegierung mit einer Länge L größer als die Breite B und die Dicke E, insbesondere für den Flugzeugbau, wobei das monolithische Konstruktionselement dadurch gekennzeichnet ist, dass es zwei Segmente P1 und P2 besitzt, bei denen
    a) Rp0,2, gemessen in L-Richtung oder L-Q-Richtung, eine Differenz Rp0,2(P2) - Rp0,2(P1) von mindestens 50 MPa und vorzugsweise mindestens > 75 MPa aufweist, und/oder
    b) Rp0,2, gemessen in K-Q-Richtung, eine Differenz Rp0,2(P2) - Rp0,2(P1) von mindestens 30 MPa und vorzugsweise mindestens 50 MPa aufweist, und/oder
    c) KIC, gemessen in L-Q-Richtung, eine Differenz KIC(P1) - KIC(P2) von mindestens 5 MPa√m und vorzugsweise mindestens 7 MPa√m aufweist, und/oder
    d) Kapp, gemessen in L-Q-Richtung, eine Differenz Kapp(P1) - Kapp(P2) von mindestens 10 MPa√m und vorzugsweise mindestens 15 MPa√m aufweist.
  26. Verwendung eines Konstruktionselementes nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 25 für die Herstellung von Tragflügelplatten, Flügelversteifungen, Flügelholmen, Rumpfträgern, Rumpfplatten oder Verbindungsplatten.
  27. Flugzeug mit mindestens einem aus einem Konstruktionselement nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 25 hergestellten Tragflügel, wobei das Segment P1 nahe am Rumpf und das Segment P2 nahe am geometrischen Ende des Tragflügels liegt.
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