ES2340734T3 - Estratificado de laminas metalicas y polimero. - Google Patents
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Abstract
Un estratificado (1) que comprende: al menos una primera capa metálica (2) que tiene un espesor constante de al menos 1,5 mm; y al menos una segunda capa metálica (3) que tiene un espesor constante de al menos 1,5 mm, en donde la primera capa metálica (2) y la segunda capa metálica (3) están conectadas una a otra por una capa de polímero reforzada con fibras (4, 5) que tiene un contenido en volumen de fibras que no excede de 45%.
Description
Estratificado de láminas metálicas y
polímero.
La invención se refiere a un estratificado de
láminas metálicas y capas de polímero reforzadas con fibras
conectadas a ellas. La invención comprende también la aplicación de
un estratificado de este tipo como lámina de refuerzo para
componentes de una aeronave o nave espacial.
Las piezas moldeadas fabricadas de un
estratificado que comprende al menos una lámina metálica y una capa
de polímero reforzada con fibras conectada a ella (a las que se hace
referencia en lo sucesivo como estratificado metálico,
estratificado de fibras metálicas o simplemente estratificado para
abreviar) se utilizan cada vez más en industrias tales como la
industria del transporte, por ejemplo en automóviles, trenes,
aeronaves y naves espaciales. Tales estratificados pueden
utilizarse por ejemplo en las alas, el fuselaje y los paneles de
cola y/u otros paneles de revestimiento de aeronaves, y aseguran
generalmente una resistencia mejorada a la fatiga del componente de
la aeronave.
Los estratificados de fibras metálicas conocidos
se desarrollaron en el periodo comprendido entre 1978 y 1990, y
fueron vendidos en el mercado bajo los nombres de marca Arall® y
Glare®. El estratificado de fibras metálicas conocido está
construido a base de un gran número de láminas de aluminio
relativamente delgadas (típicamente de 0,2 mm a 0,4 mm de espesor)
con capas adhesivas de polímero reforzadas con fibras de aramida
(Arall®) o fibras de vidrio de alta resistencia (Glare®)
intercaladas. Esto significa que el contenido en volumen de fibras
en las capas adhesivas es relativamente alto, con valores típicos de
aproximadamente 50% en volumen para Arall® y 60% en volumen para
Glare®. Los estratificados de fibras metálicas exhiben generalmente
una resistencia satisfactoria al crecimiento de grietas. Una grieta
de fatiga que ha aparecido en una lámina metálica cuando se somete
a carga alternante no continuará creciendo rápidamente, por tanto,
sino que sufrirá desaceleración en el crecimiento de la grieta. De
acuerdo con el conocimiento actual, esto está causado por las capas
de polímero reforzadas con fibras - en particular las fibras de las
mismas - que abarcan la grieta y absorben al menos parcialmente las
fuerzas responsables del crecimiento de la grieta.
EP 0312150 y EP 0312151 describen estratificados
compuestos de al menos dos láminas metálicas, entre las cuales está
provista una capa sintética de termoplástico. Las láminas metálicas
tienen un espesor inferior a 1,5 mm.
Aunque el estratificado de fibras conocido
demuestra propiedades satisfactorias de fatiga para revestimientos
de fuselaje y alas, por ejemplo en una aeronave, ocurre que los
costes de producción son relativamente altos. Esto es debido a
diversos factores. Las piezas moldeadas, en particular los
revestimientos de las alas de la aeronave, pueden tener un espesor
total que asciende a varios centímetros. Estos significa que decenas
- o incluso un centenar - de capas diferentes son necesarias
generalmente para construir una pieza moldeada a partir de un
estratificado de fibras. Adicionalmente, las láminas metálicas
delgadas aplicadas en el estratificado de fibras tienen que
laminarse en un grado extremo, a fin de conseguir el bajo espesor
requerido para propiedades de fatiga satisfactorias. Las láminas
metálicas y las capas de polímero reforzadas con fibras tienen que
cumplir también tolerancias estrictas con respecto a su composición
y espesor. Adicionalmente, en el laminado de fibras conocido, todas
las láminas metálicas tienen que tratarse de tal manera que las
mismas se unan eficazmente a las capas de polímero reforzadas con
fibras. Para ello, cada lámina metálica tiene que anodizarse e
imprimarse, por ejemplo. Finalmente, para producir una pieza
moldeada del estratificado de fibras conocido, todas las capas se
introducen en un molde. Cuanto mayor sea el número de capas que
requiera la estructura, tanto mayor es el tiempo consumido y por
consiguiente el coste de producción de la pieza moldeada.
Un gran número de los problemas anteriores
podrían resolverse por aplicación de láminas metálicas más gruesas
en el estratificado metálico de fibras conocido. No obstante, si
aparecen grietas en estas láminas metálicas, se transferirá
inevitablemente una mayor carga a las capas de polímero reforzadas
con fibras que abarcan las grietas. Aunque las capas de polímero
reforzadas con fibras conocidas realizan su función de abarcadura de
las grietas eficazmente en el estratificado de fibras conocido, las
mismas causan áreas de desestratificación que son demasiado
considerables entre la lámina metálica agrietada y la capa de
polímero reforzado con fibras adyacente si las láminas metálicas
son significativamente más gruesas.
El objeto de esta invención es proporcionar un
estratificado del tipo a que se hace referencia en el preámbulo,
que puede utilizarse para satisfacer más eficazmente los altos
requerimientos fijados por las industrias de la aviación y la
industria espacial, y que puede producirse también de manera eficaz
en costes. El estratificado de acuerdo con la invención se
caracteriza para ello como se indica en la reivindicación 1.
Sorprendentemente, se ha encontrado que la resistencia a la
desestratificación aumenta significativamente si el estratificado
comprende al menos una lámina metálica gruesa con un espesor de al
menos 1 mm y si esta lámina metálica gruesa está conectada con el
resto del estratificado por medio de al menos una capa de polímero
reforzada con fibras, cuyo contenido de fibras en volumen es como
máximo 45% en volumen. El estratificado se vuelve de este modo más
que suficientemente resistente a la fatiga y puede producirse además
de manera más sencilla y económica que el estratificado conocido.
Por las medidas descritas en la reivindicación principal, es posible
utilizar láminas metálicas más gruesas en los estratificados
metálicos de fibras que lo que ha ocurrido hasta ahora. Por
aplicación de láminas metálicas más gruesas en el estratificado de
acuerdo con la invención, existe una mayor probabilidad de
imperfecciones en la impregnación de fibras. Esto es debido a la
elevada rigidez a la flexión de dichas láminas, que hace que estas
láminas creen una caída de presión en las capas de polímero
reforzadas con fibras del estratificado cuando el estratificado se
cura en un autoclave, por ejemplo, lo cual impide a su vez la
impregnación de las fibras contenidas en él. Una ventaja adicional
de la aplicación de al menos una capa de polímero reforzada con
fibras que tienen un contenido en volumen de fibras reducido es que
existe menos riesgo de fibras insuficientemente impregnadas en las
capas de polímero reforzadas con fibras. A pesar del hecho de que
el estratificado de acuerdo con la invención comprende una o más
capas de polímero reforzadas con fibras que tienen un contenido en
volumen de fibras reducido, el estratificado posee buenas
propiedades mecánicas.
En una realización, un estratificado de acuerdo
con la invención se caracteriza porque el contenido en volumen de
fibras de la capa de polímero reforzada con fibras especificada es
como máximo 39% en volumen, como máximo 34% en volumen, como máximo
30% en volumen. Dichos contenidos en volumen de fibras son menores
que los contenidos aplicados usualmente en los polímeros reforzados
con fibras. Cuando se hace referencia en esta solicitud a una capa
de polímero reforzada con fibras que tiene un contenido en volumen
de fibras reducido, se entiende que se trata de una capa que tiene
un contenido en volumen de fibras de como máximo 45% en volumen,
como máximo 39% en volumen, como máximo 34% en volumen, como máximo
30% en volumen. La capa de polímero reforzada con fibras que tiene
un contenido en volumen de fibras reducido puede conseguirse por
ejemplo utilizando un producto semiacabado en el cual las fibras en
el contenido en volumen especificado están impregnadas con un
polímero adecuado en un estado parcialmente curado (a las que se
hace referencia como prepregs). Es asimismo posible combinar un
prepreg que tiene un contenido en volumen de fibras usual de 60% en
volumen por ejemplo, con una o más capas adhesivas de polímero, a
fin de conseguir un contenido medio reducido en volumen de fibras.
En tal caso, se aplica una capa adhesiva que está provista de un
portador, por ejemplo en la forma de una red de fibras de polímero,
por ejemplo fibras de poliamida. El portador asegura que la capa
adhesiva retiene un espesor específico preajustado incluso después
de la adhesión y el curado. Esto es también ventajoso para la
resistencia a la desestratificación. Es asimismo posible de acuerdo
con la invención combinar fibras secas - es decir no impregnadas -
con una capa adhesiva de polímero en las relaciones en volumen
apropiadas.
En una realización adicional, un estratificado
de acuerdo con la invención incluye, al menos una lámina metálica
gruesa que tiene un espesor de al menos 1,5 mm. Se ha encontrado que
se consigue un comportamiento de fatiga particularmente
satisfactorio si el espesor de la lámina metálica delgada está
comprendida entre 1,5 y 2,5 mm inclusive. De acuerdo con la
invención, es asimismo posible aplicar más de una lámina metálica
gruesa. Por ejemplo, más de una lámina metálica con un espesor de
al menos 1 mm puede estar interconectada en el estratificado de
fibras de acuerdo con la invención, creando una lámina metálica
compuesta (más gruesa). En una realización, un estratificado de
acuerdo con la invención comprende al menos dos láminas metálicas
gruesas que están interconectadas por medio de una capa de polímero
reforzada con fibras que tiene un contenido en volumen de fibras
reducido.
El resto del estratificado puede estar
construido en principio de cualquier material conocido por las
personas expertas en la técnica. Es asimismo posible que el resto
del estratificado comprenda una lámina metálica o más de una lámina
metálica unidas adhesivamente unas a otras por capas adhesivas que
están posiblemente reforzadas con fibras. A este respecto, es
posible optar por un intervalo de espesor amplio de las láminas
metálicas en el resto del estratificado. El resto del estratificado
puede comprender también un polímero reforzado con fibras. En una
realización, el resto de estratificado comprende láminas metálicas y
capas de polímero reforzadas con fibras conectadas a ellas, cuyo
contenido en volumen de fibras es al menos 50% en volumen. Con esta
realización, el resto del estratificado corresponde sustancialmente
al estratificado ya conocido en la técnica anterior. La aplicación
de un estratificado de este tipo mejora adicionalmente las
propiedades mecánicas, en particular la resistencia a la
fatiga.
Otra realización adicional de un estratificado
de acuerdo con la invención se caracteriza porque, cuando el
estratificado se encuentra en estado descargado, una tensión de
compresión prevalece por término medio en las láminas metálicas del
resto de estratificado, y una tensión de tracción por término medio
en las capas de polímero reforzadas con fibras. Debe tenerse en
cuenta que la presencia de una tensión de tracción en las capas de
polímero reforzadas con fibras no significa que estas capas exhiban
únicamente tensión de tracción. Más bien prevalece una tensión de
tracción una realización (sic) por término medio en una dirección
específica. Las capas de polímero reforzadas con fibras pueden
someterse a tensión de tracción por estirado del estratificado en
una dirección específica, con lo cual las láminas metálicas se
deforman plásticamente. La tensión de tracción media que prevalece
en esta dirección en las capas de polímero da lugar a una tensión de
compresión media en la misma dirección en las láminas metálicas del
estratificado. El comportamiento de fatiga se mejora ulteriormente,
sometiendo a pretensado el resto del estratificado y adhiriendo
luego el mismo a al menos una lámina metálica gruesa por medio de
una capa de polímero reforzada con fibras que tiene un contenido en
volumen de fibras reducido.
Es ventajoso caracterizar el estratificado de
acuerdo con la invención en el sentido de que las láminas metálicas
y/o las capas de polímero reforzadas con fibras en el resto del
estratificado comprenden un material que es diferente para las
láminas metálicas gruesas y/o las capas de polímero reforzadas con
fibras que tienen un contenido en volumen de fibras reducido. De
este modo es posible ajustar las propiedades de las capas metálicas
y/o las capas de polímero reforzadas con fibras de tal manera que
las mismas sean óptimas para la función requerida en el
estratificado de la capa en cuestión. Por consiguiente, ocurre que,
por ejemplo, la resistencia a la fatiga se mejora ulteriormente si
el estratificado de acuerdo con la invención se caracteriza porque
las láminas metálicas en el resto del estratificado tienen un mayor
límite elástico que las láminas metálicas gruesas. Resulta también
ventajoso que la capa de polímero reforzada con fibras en el resto
del estratificado situada más próxima a una lámina metálica gruesa
tenga un contenido en volumen de fibras reducido.
En otra realización, un estratificado de acuerdo
con la invención, el espesor de las láminas metálicas en el resto
del estratificado es menor que 0,8 mm, entre 0,2 y 0,8 mm inclusive,
entre 0,3 y 0,6 mm. Aunque la aplicación de láminas metálicas más
delgadas conduce per se a mayores costes y por tanto no es
naturalmente obvia, se encuentra que la aplicación de las mismas en
el resto del estratificado conduce a una mejora significativa en
las propiedades del estratificado global. El estratificado de
acuerdo con la invención es adicionalmente ventajoso en el sentido
de que tienen que aplicarse únicamente láminas metálicas más
delgadas en una parte del estratificado para que sean suficientes
para alcanzar estas propiedades mejoradas. Las mismas ventajas se
consiguen si el espesor de las capas de polímero reforzadas con
fibras en el resto del estratificado es menor que 0,8 mm, por
ejemplo entre 0,2 y 0,6 mm inclusive.
Los polímeros reforzados con fibras aplicados en
el estratificado de fibras metálicas son ligeros y robustos y
comprenden fibras reforzantes incrustadas en un polímero. El
polímero actúa también como un medio de unión entre las diversas
capas. Fibras reforzantes que son adecuadas para uso en el polímero
reforzado con fibras incluyen por ejemplo fibras de vidrio, fibras
de carbono y fibras metálicas, y en caso requerido pueden incluir
también fibras de polímero termoplástico estiradas, tales como
fibras de aramida, fibras PBO (Zylon®), fibras M5®, y fibras de
polietileno o polipropileno de peso molecular ultraelevado, así como
fibras naturales tales como fibras de lino, madera y cáñamo, y/o
combinaciones de las fibras anteriores. Es también posible utilizar
mechas mezcladas y/o entremezcladas. Tales mechas comprenden una
fibra reforzante y un polímero termoplástico en forma de fibra.
Ejemplos de materiales matriz adecuados para las fibras reforzantes
son polímeros termoplásticos tales como poliamidas, poliimidas,
polietersulfonas, polieteretercetona, poliuretanos, polietileno,
polipropileno, poli(sulfuros de fenileno) (PPS),
poliamida-imidas,
acrilonitrilo-butadieno-estireno
(ABS), estireno-anhídrido maleico (SMA),
policarbonato, mezcla de poli(óxido de fenileno) (PPO), poliésteres
termoplásticos tales como poli(tereftalato de etileno),
poli(tereftalato de butileno), así como mezclas y copolímeros
de uno o más de los polímeros anteriores. Los polímeros
termoplásticos preferidos comprenden adicionalmente un polímero
termoplástico cuasi-amorfo que tiene una
temperatura de transición vítrea Tg mayor que 140ºC, preferiblemente
mayor que 160ºC, tal como poliarilato (PAR), polisulfona (PSO),
polietersulfona (PES), polieterimida (PEI) o
poli(fenileno-éter) (PPE), y en particular
poli-2,6-dimetil-fenileno-éter.
De acuerdo con la invención, es también posible aplicar un polímero
termoplástico semicristalino o paracristalino que tiene un punto de
fusión cristalino Tm mayor que 170ºC, preferiblemente mayor que
270ºC, tal como poli(fenilensulfuro) (PPS), polietercetonas
(en particular polieteretercetona (PEEK), polietercetona (PEK) y
polietercetonacetona (PEKK), "polímeros de cristal líquido"
tales como XYDAR® por Dartco derivado de monómeros bifenol, ácido
tereftálico y ácido hidrobenzoico. Materiales matriz adecuados
comprenden también polímeros termoendurecibles tales como epóxidos,
resinas poliéster insaturadas, resinas melamina/formaldehído,
resinas fenol-formaldehído, poliuretanos,
etcétera.
En el estratificado de acuerdo con la invención,
es preferible que el polímero reforzado con fibras de una o más
capas comprenda fibras sustancialmente continuas que se extienden
principalmente en una sola dirección (el denominado material TJD).
Es ventajoso utilizar el polímero reforzado con fibras en la forma
de un producto semiacabado preimpregnado. Un "prepreg" de esta
clase exhibe generalmente propiedades mecánicas satisfactorias
después que se ha curado, entre otras razones debido a que las
fibras han sido mojadas ya previamente por el polímero matriz. En
una realización preferida del estratificado de acuerdo con la
invención, al menos una parte de las capas de polímero reforzadas
con fibras comprende sustancialmente dos grupos de fibras continuas
que se extienden en paralelo, formando cada grupo el mismo ángulo
con una dirección intermedia. Una pila de prepreg de este tipo es
conocida también por las personas expertas en la técnica como
"capa angular". En particular, un estratificado que tiene
capas de polímero reforzadas con fibras en el resto del
estratificado que comprenden sustancialmente dos grupos de fibras
continuas que se extienden en paralelo y forman el mismo ángulo con
una dirección intermedia, es ventajoso - particularmente si el
estratificado se aplica en paneles de revestimiento para un ala de
aeronave, por ejemplo.
El estratificado de fibra metálica de acuerdo
con la invención puede obtenerse por conexión de cierto número de
láminas metálicas y capas de polímero reforzadas con fibras
intermedias unas a otras por calentamiento de las mismas a presión
seguido por enfriamiento de las mismas. Si se desea, el
estratificado de fibras metálicas obtenido de este modo puede
pre-estirarse para alcanzar un estado de tensión
favorable. Este estratificado se une luego adhesivamente a al menos
una lámina metálica gruesa por medio de al menos una capa de
polímero reforzada con fibras que tiene un contenido en volumen de
fibras reducido. De acuerdo con la invención, las capas se conectan
de una manera conocida proporcionando a las mismas un adhesivo
adecuado y curando luego este adhesivo al menos parcialmente a una
temperatura adecuada. A este respecto, el adhesivo puede aplicarse
por separado. No obstante, es posible también que el material matriz
del polímero reforzado con fibras actúe como un adhesivo entre las
capas. Los estratificados metálicos de fibras de acuerdo con la
invención poseen propiedades mecánicas específicas satisfactorias
(propiedades por unidad de densidad), en particular con respecto a
metales tales como el aluminio.
En una realización de un estratificado de
acuerdo con la invención, se obtiene un estratificado de acuerdo
con la invención adhiriendo al menos una primera lámina metálica
gruesa a al menos una segunda lámina metálica gruesa por medio de
al menos una capa de polímero reforzada con fibras que tiene un
contenido en volumen de fibras reducido. De acuerdo con la técnica
anterior, no es usual adherir láminas metálicas gruesas unas a
otras, por ejemplo en casos en que una de las láminas metálicas a
interconectar es discontinua. Con las láminas metálicas gruesas que
exhiben una discontinuidad, se transferirá inevitablemente una carga
importante desde la lámina metálica discontinua a la lámina
metálica adyacente. Una lámina metálica discontinua con un espesor
relativamente grande transfiere una concentración importante de
tensión a la lámina metálica adyacente a lo largo de un área
relativamente grande. En un escenario de carga estática, en el que
por ejemplo existe un requerimiento de alta resistencia mecánica,
esto puede conducir a desestratificaciones en la interfaz entre las
dos láminas metálicas y/o deformación plástica, lo que conduce a su
vez a una pérdida de resistencia en la lámina metálica continua. Si
las láminas metálicas discontinuas unidas por adhesión exceden de un
espesor específico, puede ocurrir fácilmente iniciación de grietas
en las láminas metálicas adyacentes, impactando en la resistencia
de la estructura global. El problema anterior puede presentarse
también con láminas metálicas que continúan a lo largo de las
dimensiones totales de la estructura, tales como por ejemplo un ala,
aunque en menor proporción. El estratificado de acuerdo con la
invención resuelve el problema anterior al menos parcialmente. Esto
se realiza de tal modo que por la utilización del polímero reforzado
con fibras de acuerdo con la invención como interfaz entre dos
láminas metálicas gruesas, la concentración de tensión en la lámina
metálica adyacente se reduce y ocurrirá también un crecimiento
lento en la desestratificación entre las láminas metálicas,
reduciendo adicionalmente la concentración de tensión en las capas
adyacentes. Ventajosamente, se eviten los escalones bruscos en
espesor en la construcción de la lámina metálica unida por adhesión,
estando causados dichos escalones de espesor por una discontinuidad
brusca una de las láminas metálicas a lo largo de amplitudes
mayores. En el extremo de una lámina metálica, el espesor de la
capa en cuestión se reduce ventajosamente a un espesor
relativamente pequeño. Esto puede conseguirse fácilmente por ejemplo
por fresado del material.
Metales que son particularmente apropiados para
uso incluyen metales ligeros, en particular aleaciones de aluminio,
tales como aleaciones aluminio-cobre y/o
aluminio-cinc, o aleaciones de titanio. Las láminas
metálicas compuestas de una aleación de aluminio pueden
seleccionarse de acuerdo con la invención del grupo siguiente de
aleaciones de aluminio, tales como los tipos AA(USA) No.
2024, AA(USA) No. 7075, AA(USA) No. 7085,
AA(USA) No. 7475 y/o AA(USA) No. 6013. En otros
aspectos, la invención no está restringida a estratificados que
utilicen estos metales, por lo que en caso deseado pueden
utilizarse otras aleaciones de aluminio y/o por ejemplo acero u
otro metal estructural adecuado.
En una realización, un estratificado de acuerdo
con la invención comprende láminas metálicas, al menos una parte de
las cuales comprende una aleación aluminio-litio.
Tales aleaciones aumentan la rigidez al cizallamiento del
estratificado y se utilizan en particular en las láminas metálicas
gruesas. Otra realización adicional comprende un estratificado con
láminas metálicas, al menos una parte de las cuales comprende una
aleación
aluminio-magnesio-escandio. Tales
aleaciones aumentan adicionalmente la resistencia a la corrosión, y
se utilizan en particular en las láminas metálicas gruesas.
Dependiendo del uso propuesto y los
requerimientos establecidos, el número óptimo de láminas metálicas
puede ser determinado fácilmente por la persona experta en la
técnica. Dado que es posible con la invención utilizar láminas
metálicas gruesas en el estratificado, el número total de láminas
metálicas para una pieza moldeada de espesor usual no excederá
generalmente de 30, aunque la invención no está restringida a
estratificados con un número máximo de láminas metálicas tal como
éste. De acuerdo con la invención, el número de láminas metálicas
está comprendido entre 2 y 20, por ejemplo entre 2 y 10. Dado que
pueden utilizarse en el estratificado de acuerdo con la invención
láminas metálicas más gruesas que las conocidas hasta la fecha, el
número de capas en una pieza moldeada es significativamente menor
que el que se conoce en la técnica anterior, y es más sencillo, más
rápido y por consiguiente más económico producir esta pieza moldeada
que una pieza moldeada basada en el estratificado conocido.
En una realización de un estratificado de
acuerdo con la invención, el estratificado está constituido desde
fuera adentro por al menos una lámina metálica gruesa, al menos una
capa de polímero reforzada con fibras que tiene un contenido en
volumen de fibras reducido, y el resto del estratificado. El resto
del estratificado comprende láminas metálicas y capas de polímero
reforzadas con fibras conectadas a ellas, cuyo contenido de fibras
en volumen es al menos 50% en volumen. En una realización, se
proporciona un estratificado que está construido simétricamente
desde fuera adentro. Una realización simétrica de este tipo
comprende al menos dos láminas metálicas gruesas en el exterior,
entre las cuales está fijado un estratificado central en la forma
de cierto número de láminas metálicas y capas de polímero reforzadas
con fibras conectadas a ellas, cuyo contenido en volumen de fibras
es al menos 50% en volumen. Las dos láminas metálicas gruesas están
conectadas al estratificado central por medio de al menos una capa
de polímero reforzada con fibras que tiene un contenido en volumen
de fibras reducido. Por estructuración del estratificado de acuerdo
con la invención simétricamente con respecto a un plano que pasa
por el centro del espesor de estratificado, se impide al menos
parcialmente que el estratificado se deforme como resultado de
tensiones internas. La realización del estratificado de inventiva es
también ventajosa en el sentido de que una gran parte de la
infraestructura utilizada actualmente en la industria de la
aviación para adherir paneles de aeronaves puede utilizarse también
para este material, fundamentalmente sin alteración.
Adicionalmente, pueden aplicarse simplemente patrones de espesor en
un material de este tipo de la manera que es usual actualmente para
revestimientos masivos de aluminio, a saber por fresado de las
capas metálicas más externas y más gruesas (de aluminio).
Adicionalmente, las propiedades de fatiga de la presente
realización cumplen los requerimientos establecidos por la industria
de la aviación para materiales sin mantenimiento
("care-free"), reduciendo también al mismo
tiempo el número de capas reforzadas con fibras y el número de
láminas metálicas a tratar y manipular. Cuando se hace referencia en
esta solicitud a un material "sin mantenimiento", debe
entenderse que significa un material en el cual las grietas de
fatiga sometidas a una carga de fatiga se mantienen tan pequeñas
que la resistencia de la estructura se mantiene mayor que la
resistencia requerida para la aplicación. Sin embargo, en un
material que no es sensible a la fatiga, las grietas se mantienen
tan pequeñas que no se encontrarán utilizando las técnicas usuales
para inspección de estructuras de las aeronaves. Aunque no es
restrictivo para la invención, una grieta crecerá por regla general
hasta como máximo 100 mm en un material "sin mantenimiento"
durante la vida de una aeronave (20.000 a 60.000 vuelos), sobre la
base de una grieta inicial (producida artificialmente). Esta
longitud máxima de grieta puede variar, no obstante, y está
relacionada, entre otras cosas, con la resistencia residual de la
estructura dañada.
Los estratificados de acuerdo con la invención
son particularmente adecuados para formar láminas de revestimiento
para el fuselaje y/o el ala de una aeronave o una nave espacial. La
invención comprende también una aeronave o nave espacial, cuyo
fuselaje y/o cuya ala está total o parcialmente construido(a)
de láminas de revestimiento de los estratificados de acuerdo con la
invención. En una realización de la invención, una lámina de
revestimiento por ejemplo para el ala de una aeronave está formada
por un estratificado que está estructurado de fuera adentro, y
simétricamente, por al menos una lámina metálica gruesa, a
continuación una capa de polímero reforzada con fibras que tiene un
contenido en volumen de fibras reducido, comprendiendo el resto del
estratificado en esta realización ilustrativa 5 a 10 láminas
metálicas y 4 a 9 capas de polímero reforzadas con fibras conectadas
a ellas, cuyo contenido de fibras en volumen es al menos 50% en
volumen. No obstante, es posible también que el resto del
estratificado comprenda un menor número de capas, por ejemplo
solamente dos láminas metálicas con una capa de polímero intermedia
reforzada con fibras. Adicionalmente, es posible que el resto del
estratificado comprenda solamente una lámina metálica gruesa. Si se
desea, un estratificado de este tipo puede comprender láminas
metálicas gruesas de espesor diferente y en caso deseado gradual,
por ejemplo para permitir un patrón de espesor fresado en el mismo.
El ala de una aeronave de acuerdo con la invención está provista de
láminas de revestimiento de esta clase, de tal modo que las fibras
de las capas de polímero reforzadas con fibras en el resto del
estratificado comprenden sustancialmente dos grupos de fibras
continuas que se extienden en paralelo, formando cada grupo un
ángulo con la dirección intermedia que corresponde a la dirección
longitudinal del ala. Es por tanto ventajoso, por ejemplo permitir
que al menos algunas de estas fibras reforzantes se extiendan en
una dirección que forma un ángulo de aproximadamente 45 grados con
la dirección longitudinal del ala. Cuando se hace referencia en
esta solicitud a la dirección longitudinal del ala, se entiende que
es la dirección desde el fuselaje a la punta del ala. La dirección
longitudinal forma un ángulo con la dirección del arco, que puede
variar dependiendo de la posición de las alas, correspondiendo dicha
dirección del arco a la dirección del flujo de aire desde el borde
de ataque al borde de salida del ala. En las áreas críticas de
fatiga del ala, tales como la raíz del ala, esto puede, en caso
deseado, reforzarse de acuerdo con la invención con uno o más
estratificados conocidos (a los que se hace referencia generalmente
como "duplicadores" en este caso), tales como Glare® por
ejemplo, y/o con estratificados de acuerdo con la invención. Una
reducción media en tensión se consigue por medio de la estructura
de espesor local.
Una lámina de revestimiento de acuerdo con la
invención que es también particularmente adecuada está reforzada
además localmente por medio de al menos un reforzador longitudinal
conectado a ella por una capa adhesiva, al que se hace referencia
también como un "tirante" por las personas expertas en la
técnica. El reforzador longitudinal puede comprender un
estratificado metálico reforzado posiblemente con fibras, tal como
un estratificado de acuerdo con la invención. En una realización,
el reforzador longitudinal comprende un estratificado de acuerdo
con la invención que comprende sustancialmente sólo láminas
metálicas gruesas formadas a partir de un material de lámina plana
u obtenidas por extrusión de perfiles separados de paredes delgadas
que están unidos adhesivamente unos a otros por medio de capas de
polímero reforzadas con fibras que tienen un contenido en volumen
de fibras reducido. Una realización ilustrativa adecuada comprende
por ejemplo láminas gruesas de aluminio que tienen un espesor
aproximado de 1,5 mm.
En una realización adicional de una lámina de
revestimiento de acuerdo con la invención, el reforzador
longitudinal está conectado a la lámina de revestimiento por medio
de una capa adhesiva que comprende un polímero reforzado con
fibras. Una lámina de revestimiento que es también particularmente
adecuada está constituida por un estratificado que comprende desde
fuera adentro al menos una lámina metálica gruesa, al menos una capa
de polímero reforzada con fibras que tiene un contenido en volumen
de fibras reducido y el resto del estratificado, en donde la lámina
metálica gruesa más externa comprende una lámina provista
integralmente con nervios de refuerzo. Una lámina de revestimiento
de este tipo no estará construida generalmente de modo simétrico. La
lámina provista de los nervios de refuerzo puede comprender una
lámina de aluminio extruida, a la que se hace referencia como una
"extrusión" por las personas expertas en la técnica. Tales
extrusiones comprenden una parte de lámina plana provista
sustancialmente de elementos de refuerzo, obteniéndose dicha parte
de lámina por extrusión de una forma tubular seguido de corte
abierto de la misma, alisado y fresado y, en caso deseado,
pretratamiento de la misma para adhesión.
De acuerdo con la invención, se obtiene un
estratificado que exhibe en particular una tolerancia alta y que
puede producirse de modo simple y a bajo precio.
Características adicionales de la invención se
deducirán de las figuras esquemáticas siguientes, sin que la
invención se vea restringida a las mismas, por lo demás.
La Figura 1 muestra una parte del estratificado
(al que se hace referencia en la presente solicitud como el resto
del estratificado) de acuerdo con la invención con nueve capas,
La Figura 2 muestra un estratificado de acuerdo
con la invención que incorpora el resto del estratificado de
acuerdo con la Figura 1,
La figura 3 muestra una sección transversal de
otra realización del estratificado de acuerdo con la invención,
La Figura 4 muestra el desarrollo del
crecimiento de grietas cuando se somete a carga alternante para una
lámina de aluminio 2024-T3 de 4 mm de espesor y tres
realizaciones del estratificado de acuerdo con la invención,
La Figura 5 muestra la estructura de una lámina
de revestimiento para un ala de aeronave utilizando un estratificado
de acuerdo con la invención, y
La Figura 6 muestra finalmente cierto número de
realizaciones estructurales de una lámina de revestimiento para un
ala de aeronave utilizando un estratificado de acuerdo con la
invención.
La Figura 2 muestra un estratificado 1 de
acuerdo con la invención con un total de 11 capas. Debe indicarse
que los espesores de capa que se muestran en las figuras no
corresponden necesariamente a las realizaciones de espesor reales.
El estratificado 1 comprende dos capas metálicas gruesas 2 y 3
hechas de una aleación de aluminio adecuada en ambos lados
exteriores. El núcleo del estratificado 1 está formado por un
estratificado residual 10, que está conectado por ambos lados a
láminas metálicas gruesas 2 y 3 por medio de una capa de polímero
reforzada con fibras (4, 5) en cada lado, que tienen un contenido en
volumen de fibras reducido. Aunque no se muestra en la Figura 2, en
caso deseado es posible fijar más de una lámina metálica gruesa (2,
3) unas sobre otras, como se muestra en la Figura 3 para dos pares
de láminas metálicas gruesas (2a, 2b) y (3a, 3b), con objeto de
alcanzar el espesor requerido. Es asimismo posible tener las láminas
metálicas gruesas (2, 3) extendidas de manera cruzada una con
respecto a otra, en cuyo caso las láminas solapantes están biseladas
en los bordes laterales y posicionadas de tal manera que las mismas
se superponen al menos parcialmente a lo largo del bisel (una
técnica a la que se hace referencia como "empalme"). Más de una
lámina metálica gruesa (2a, 2b) y (3a, 3b) están interconectadas
preferiblemente por medio de capas de polímero reforzadas con fibras
(4a, 5a) que tienen un contenido en volumen de fibras reducido,
como se muestra en la Figura 3. La conexión entre las láminas
metálicas gruesas (2b, 3b) y el resto 10 del estratificado está
formada por capas de polímero reforzadas con fibras (4b, 5b) que
tienen un contenido en volumen de fibras reducido. Es posible que
las capas (4a, 5a) y (4b, 5b) estén formadas de modo diferente.
La Figura 1 muestra una realización del resto 10
del estratificado de acuerdo con la invención en la forma de una
lámina rectangular plana. En la realización ilustrativa que se
muestra, el estratificado residual 10 comprende la parte del
estratificado 1 no compuesta por las láminas metálicas gruesas (2,
3) y capas de conexión (4, 5). El estratificado residual 10 está
construido por cinco láminas metálicas 12 que tienen un espesor de
por ejemplo 0,2 mm, que comprenden una aleación de aluminio, por
ejemplo 2024-T3. Las láminas metálicas 12 están
interconectadas de manera segura por medio de cuatro capas de
polímero 11 reforzadas con fibras basadas en resina epoxi que es
también un buen adhesivo para metales. Una capa de conexión
reforzada con fibras 11 comprende y está formada por fibras de
vidrio impregnadas con el polímero especificado, que tienen un
contenido en volumen de fibras de aproximadamente 60% en volumen.
Estas prepregs preimpregnadas 11 con un espesor de aproximadamente
0,25 mm están formadas por fibras de vidrio (unidireccionales) que
se extienden paralelamente unas a otras en la dirección 13. El
estratificado residual 10 se produce por aplicación de las capas
especificadas 11 y 12 una a otra en la secuencia que se muestra en
la Figura 1, por ejemplo en un molde plano. Después de la
estratificación, la estructura global se cura a una temperatura
adecuada para la resina epoxi. Para la mayoría de las aplicaciones,
una resina epoxi con una temperatura de transición vítrea alta será
muy adecuada. Tales resinas epoxi se curan generalmente a una
temperatura de aproximadamente 175ºC. Aunque no es esencial para la
invención, es ventajoso, después que la estructura representada en
la Figura 1 se ha curado, aplicar una elongación en la dirección
longitudinal de la estructura que es mayor que la elongación
elástica de las láminas metálicas 12 y menor que la elongación a la
rotura de las capas de polímero 11 reforzadas con fibras. Un
pretensado de este tipo del estratificado residual 10 puede
conseguirse por ejemplo por imposición de una elongación
\varepsilon entre 0,1 y 2 por ciento sobre el estratificado
residual 10 en la dirección longitudinal del mismo. Dependiendo de
las fibras aplicadas en las capas de polímero reforzadas con fibras,
el intervalo de esta elongación puede tener cualquier otro valor.
El estratificado residual 10 puede pretensarse por alimentación del
mismo a través de un laminador a presión. De este modo, se
proporciona un método que puede aplicarse en escala industrial. Por
ajuste de la fuerza de compresión ejercida a un nivel
suficientemente alto, las deformaciones en el plano del
estratificado residual 10 son de tal tamaño que la elongación
impuesta \varepsilon en la dirección longitudinal excede del
límite de plasticidad del metal de las láminas metálicas 12,
haciendo que las láminas metálicas 12 se deformen permanentemente,
sin conducir a un fallo de las capas de polímero 11 reforzadas con
fibras. Por estiramiento del estratificado residual 10 en la
dirección longitudinal, se crea un estado de tensión
particularmente favorable, con una tensión de compresión que está
presente por término medio en cada lámina metálica 12 en estado sin
carga, y estando presente una tensión de tracción por término medio
en cada capa de polímero 11 reforzada con fibras. Así pues, será
posible que el subestratificado y/o el estratificado obtenidos de
este modo exhiban por ejemplo un límite elástico incrementado. Esto
es también ventajoso para el comportamiento de fatiga. El límite
elástico incrementado es adicionalmente ventajoso si se aplican
tipos de aluminio en el estratificado que han demostrado ya
intrínsecamente un límite elástico incrementado comparado con las
aleaciones de aluminio conocidas basadas en cobre y cinc, tales como
la serie 2000 por ejemplo.
Las Figuras 5(a), 5(b) y
5(c) presentan tres realizaciones de una lámina de
revestimiento 30 para el ala de una aeronave. La lámina de
revestimiento 30 está formada por un estratificado 1 de acuerdo con
la invención, que comprende un estratificado residual fijado
centralmente 10, constituido por láminas metálicas que están
interconectadas de manera segura por medio de capas de polímero
reforzadas con fibras basadas en resina epoxi, que tienen un
contenido en volumen de fibras de al menos 50% en volumen. Las tres
láminas de revestimiento 30 presentadas comprenden, en la cara
superior (de acuerdo con la figura), una lámina metálica gruesa en
la forma de una lámina 32 provista integralmente con nervios de
refuerzo 35, preferiblemente una lámina extruida que contiene
aluminio. En la realización que se muestra en la Figura 5(a),
la cara inferior está formada por una lámina metálica gruesa 33.
Ambas láminas gruesas 32 y 33 están conectadas al estratificado
residual posicionado centralmente 10 por medio de dos capas de
polímero reforzadas con fibras 36 que tienen un contenido en volumen
de fibras reducido. En la realización que se muestra en la Figura
5(b), la cara inferior de lámina de revestimiento 30 (que
corresponde obviamente a la cara del ala que mira hacia el exterior)
está formada por cierto número de capas metálicas gruesas 34 que
están conectadas unas a otras así como al estratificado residual
central 10 por medio de capas de polímero reforzadas con fibras 36
que tienen un contenido en volumen de fibras reducido. En la
realización que se muestra en la Figura 5(c), la cara
inferior de la lámina de revestimiento 30 está formada por cierto
número de capas metálicas gruesas 34 que están interrumpidas y
conectadas de manera cruzada unas con respecto a otras
(parcialmente solapantes) por medio de capas de polímero reforzadas
con fibras 36 que tienen un contenido en volumen de fibras
reducido. No obstante, es también ventajoso posicionar los bordes
de las láminas metálicas gruesas sustancialmente unos contra otros
("bordes a tope"), a fin de que tengan que establecerse
requerimientos menos severos con respecto a la exactitud de
posicionamiento.
Las Figuras 6(a) a 6(i) inclusive
muestran nueve realizaciones de una lámina de revestimiento 30 para
el ala de una aeronave. Las cifras de referencia se indican
solamente una vez en estas figuras. En estas realizaciones, la
lámina de revestimiento 30 está reforzada con cierto número de
reforzadores longitudinales 40 conectados a ella por medio de una
capa adhesiva 41. Los reforzadores longitudinales 40 pueden
comprender perfiles de aluminio, pero preferiblemente comprenden un
estratificado de acuerdo con la invención, por lo cual la capa de
adhesivo 41 comprende preferiblemente un polímero reforzado con
fibras. En una realización ilustrativa de este tipo del reforzador
longitudinal 40, dicho reforzador comprende por tanto al menos una
lámina metálica gruesa, preferiblemente una lámina de aluminio, y
al menos una capa de polímero reforzada con fibras que tiene un
contenido en volumen de fibras reducido, que se utiliza para unir
adhesivamente la lámina metálica gruesa al resto del reforzador
longitudinal 40. El resto de dicho reforzador puede estar construido
luego por más de una lámina metálica gruesa unidas adhesivamente
unas a otras por medio de una capa de polímero reforzada con fibras
que tiene un contenido en volumen de fibras bajo en caso deseado; o
un estratificado conocido, por ejemplo Glare®; o una combinación de
láminas metálicas gruesas y un estratificado conocido, por ejemplo
Glare®. Es asimismo posible construir el reforzador longitudinal
sustancialmente de láminas metálicas gruesas formadas a partir de
un material de lámina plana u obtenidas por extrusión de perfiles
separados de pared delgada que están unidos adhesivamente unos a
otros por capas de polímero reforzadas con fibras que tienen un
contenido en volumen de fibras reducido. La lámina de revestimiento
30 está formada adicionalmente por un estratificado 1 de acuerdo
con la invención, que comprende un estratificado residual 10 fijado
centralmente, constituido por láminas metálicas que están
interconectadas de manera segura por medio de capas de polímero
reforzadas con fibras basadas en resina epoxi, que tienen un
contenido en volumen de fibras de al menos 50% en volumen. La
lámina de revestimiento 30 representada en la Figura 6(a)
comprende una lámina metálica gruesa (42, 43) a cada lado del
estratificado residual 10 fijado centralmente. Ambas láminas
gruesas (42, 43) están conectadas al estratificado residual 10
posicionado centralmente por medio de dos capas de polímero 46
reforzadas con fibras que tienen un contenido en volumen de fibras
reducido. En las realizaciones que se muestran en las Figuras
6(b), 6(c) y 6(d), la cara inferior y/o
superior de la lámina de revestimiento 30 está formada por cierto
número de capas metálicas gruesas 44 que están conectadas unas a
otras así como al estratificado residual 10 central por medio de
capas de polímero reforzadas con fibras 46 que tienen un contenido
en volumen de fibras reducido. En las realizaciones que se muestran
en las Figuras 6(e) a 6(i) inclusive, la cara inferior
y/o superior de la lámina de revestimiento 30 está formada por
cierto número de capas metálicas gruesas 44 que están interrumpidas
y conectadas de manera cruzada unas con respecto a otras
(solapándose opcionalmente en si es posible) por medio de capas de
polímero 46 reforzadas con fibras que tienen un contenido en volumen
de fibras reducido. Las láminas de revestimiento de las alas tienen
generalmente un espesor que varía entre 3 mm en la punta del ala y
un máximo de aproximadamente 30 mm en la raíz del ala. Con el
estratificado conocido, un espesor de este tipo puede conseguirse
únicamente realizando una estructura de aproximadamente 50 láminas
de aluminio y 49 capas de polímero reforzado con fibras, lo que
supone un espesor de 3 mm en una construcción de tipo 5/4 (5 capas
de lámina de aluminio y 4 capas de polímero reforzado con fibras
intercaladas). Debe indicarse que el apilamiento de tales números,
en particular las láminas metálicas, constituye un proceso de
producción prácticamente irrealizable, teniendo en cuenta la
manipulación del gran número de láminas delgadas y el
pretratamiento de las mismas. El estratificado de acuerdo con la
invención resuelve este problema.
Varios estratificados 1 de acuerdo con la
invención se sometieron a un test de fatiga bajo una carga que se
extendía en la dirección 13. En la Figura 4, se muestra el
comportamiento de fatiga de los estratificados 1 de acuerdo con la
invención y se compara con el comportamiento de fatiga de una lámina
de aluminio de 4 mm de espesor de tipo 2024-T3. A
este fin, piezas de test de 200 x 500 mm de los estratificados se
sometieron a tensión de tracción con una carga media que se
extendía sinusoidalmente de 100 MPa y una frecuencia de 10 Hz. Las
piezas de test se dotaron previamente con una grieta inicial
pronunciada transversal a la dirección de la tensión que tenía una
longitud de 2a = 10 mm. En la Figura 4, la semilongitud de la grieta
a se expandía a lo largo del eje vertical. El número total de
vuelos 50 de la carga simulada del ala se expandía a lo largo del
eje horizontal.
La línea I corresponde al crecimiento de la
grieta de la lámina de aluminio de 4 mm de espesor de tipo
2024-T3.
La línea II corresponde al crecimiento de la
grieta de un estratificado que comprende un estratificado residual
central constituido por el estratificado de fibra metálica Glare®
unido adhesivamente en un segundo ciclo de autoclave entre dos
láminas de aluminio 2024-T3 de 4 mm de espesor,
utilizando película adhesiva FM94 (sin fibras). La película
adhesiva se proveyó de un portador que mantenía el espesor de la
capa adhesiva durante el ciclo del autoclave. El estratificado
residual central comprende un estratificado Glare®
1-5/4-0,4 (basado en 5 capas de
aluminio de 0,4 mm de espesor) que se estiró previamente con una
elongación de 0,5 por ciento. Un prepreg de vidrio estándar S2
basado en adhesivo FM94 se utilizó en este estratificado de fibra
metálica Glare®. El contenido en volumen de fibras del prepreg era
60 por ciento en volumen.
La línea III corresponde al crecimiento de la
grieta de un estratificado 1 construido del mismo modo que el
estratificado de la línea II, con la salvedad de que el
estratificado residual central estaba unido adhesivamente en las
capas más externas de aluminio 2024-T3 de 4 mm de
espesor utilizando el mismo prepreg de vidrio S2 aplicado en el
estratificado central.
Finalmente, la línea IV corresponde a un
estratificado de acuerdo con la invención. Este estratificado está
constituido del mismo modo que el estratificado correspondiente a la
línea III, con la salvedad de que un prepreg basado en fibra de
vidrio S2 y epoxi FM94, combinado con una película adhesiva FM94, se
aplicó en el segundo ciclo de autoclave para adherirse entre las
láminas de aluminio de 4 mm de espesor y el estratificado central
de fibra metálica. Así, considerados todos los factores, esta capa
de adhesivo exhibía un volumen de fibras reducido.
Como puede verse en la Figura 4, el
estratificado 1 (línea IV) de acuerdo con la invención demuestra un
crecimiento claramente reducido de la grieta cuando se somete a la
carga especificada en comparación con el estratificado de aluminio
(línea I) u otros estratificados (líneas II y III) de acuerdo con la
técnica anterior.
Siempre que se hace referencia en la descripción
y las reivindicaciones al módulo de elasticidad, la resistencia a
la tracción y la elongación a la rotura de las fibras, debe
entenderse que dichos parámetros significan los valores bajo carga
de tracción en la dirección longitudinal de la fibra y se determinan
por medidas realizadas sobre el estratificado acabado.
Dentro del alcance de la invención, pueden
incorporarse diversos cambios. Aunque inicialmente se aplican
láminas metálicas del mismo espesor en los estratificados de
acuerdo con la invención, en principio es posible también aplicar
láminas metálicas que tengan dos o más espesores diferentes en uno y
el mismo estratificado en una pila a ser posible simétrica. En
general, el espesor de la capa de polímero entre dos láminas
metálicas consecutivas en el estratificado residual será
aproximadamente del mismo orden de magnitud que el de cada una de
las láminas metálicas. En caso deseado, los estratificados pueden
exhibir adicionalmente un espesor gradual así como una profundidad
gradual.
Claims (20)
1. Un estratificado (1) que comprende:
- al menos una primera capa metálica (2) que tiene un espesor constante de al menos 1,5 mm; y
- al menos una segunda capa metálica (3) que tiene un espesor constante de al menos 1,5 mm,
en donde la primera capa metálica (2) y la
segunda capa metálica (3) están conectadas una a otra por una capa
de polímero reforzada con fibras (4, 5) que tiene un contenido en
volumen de fibras que no excede de 45%.
2. El estratificado (1) de la reivindicación 1
en el cual la capa de polímero reforzada con fibras (4, 5) incluye
fibras reforzantes incrustadas en una matriz de polímero.
3. El estratificado (1) de la reivindicación 2
en el cual las fibras reforzantes se seleccionan del grupo
constituido por fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras
metálicas, fibras termoplásticas estiradas, fibras naturales y
combinaciones de las mismas.
4. El estratificado (1) de la reivindicación 2
en el cual la matriz de polímero es una matriz de polímero
termoplástica o una matriz de polímero termoendurecible.
5. El estratificado (1) de la reivindicación 1
en el cual el espesor de la primera capa metálica (2) y la segunda
capa metálica (3) es 2,5 mm.
6. El estratificado (1) de la reivindicación 2
en el cual las fibras reforzantes se impregnan con la matriz de
polímero en un estado parcialmente curado.
7. El estratificado (1) de la reivindicación 2
en el cual las fibras reforzantes son continuas y se extienden en
una sola dirección.
8. El estratificado (1) de la reivindicación 2
en el cual las fibras reforzantes están presentes en dos grupos que
son continuos y se extienden en paralelo, formando cada grupo un
ángulo idéntico con una dirección intermedia.
9. El estratificado (1) de la reivindicación 1
en el cual la primera capa metálica (2) y la segunda capa metálica
(3) incluyen una aleación de aluminio.
10. El estratificado (1) de la reivindicación 1
en el cual la primera capa metálica (2) y la segunda capa metálica
(3) incluyen una aleación aluminio-litio.
11. El estratificado (1) de la reivindicación 1
en el cual la primera capa metálica (2) y la segunda capa metálica
(3) incluyen una aleación
aluminio-magnesio-escandio.
12. Un estratificado (1) que comprende:
un subestratificado (10) que incluye al menos
una primera capa metálica (12) que tiene un espesor de como máximo
0,8 mm, al menos una segunda capa metálica (12) que tiene un espesor
de como máximo 0,8 mm, y una capa de polímero reforzada con fibras
(11) que tiene un contenido en volumen de fibras de al menos 50%
entre ellas;
al menos una capa metálica superior (2)
conectada a una parte superior del subestratificado (10) y que tiene
un espesor constante de al menos 1,0 mm; y
al menos una capa metálica inferior (3)
conectada a una parte del fondo del subestratificado (10) y que
tiene un espesor constante de al menos 1,0 mm,
en donde la al menos una capa metálica superior
(2) y la al menos una capa metálica inferior (3) están conectadas
al subestratificado (10) por una capa de polímero reforzada con
fibras (4, 5) que tiene un contenido en volumen de fibras que no
excede de 45%.
13. El estratificado (1) de la reivindicación 12
en donde la capa de polímero reforzada con fibras (4, 5) que tiene
un contenido en volumen de fibras que no excede de 45% incluye
fibras reforzantes incrustadas en una matriz de polímero.
14. El estratificado (1) de la reivindicación 13
en donde las fibras reforzantes se seleccionan del grupo
constituido por fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras
metálicas, fibras termoplásticas estiradas, fibras naturales y
combinaciones de las mismas.
\newpage
15. El estratificado (1) de la reivindicación 13
en donde la matriz de polímero es una matriz de polímero
termoplástica o una matriz de polímero termoendurecible.
16. El estratificado (1) de la reivindicación 12
en donde la al menos una capa metálica superior (2) y la al menos
una capa metálica inferior (3) incluyen una aleación de
aluminio.
17. El estratificado (1) de la reivindicación 12
en donde el subestratificado (10) es un estratificado metálico de
fibras pretensado que tiene una tensión de compresión media tanto en
la al menos primera capa metálica (12) como en la al menos segunda
capa metálica (12) y una tensión de tracción media en la capa de
polímero reforzada con fibras (11) en estado sin carga.
18. El estratificado (1) de la reivindicación 12
en donde la al menos primera capa metálica (12) y la al menos
segunda capa metálica (12) del subestratificado (10) tienen un
límite elástico mayor que la al menos una capa metálica superior
(2) y la al menos una capa metálica inferior (3).
19. El estratificado (1) de la reivindicación 13
en donde las fibras reforzantes están impregnadas con la matriz de
polímero en un estado parcialmente curado.
20. El estratificado (1) de la reivindicación 12
para formar láminas de revestimiento (30) para un ala de una
aeronave.
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