FR2789405A1 - New quenched and stretched aluminum-copper-magnesium alloy product, for aircraft wing intrados skin and wing or fuselage intrados strut manufacture has a large plastic deformation range - Google Patents
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Abstract
Description
Produit en alliage AICuMg pour élément de structure d'avion.AICuMg alloy product for aircraft structural element.
Domaine technique L'invention concerne des produits laminés, filés ou forgés en alliage AiCuMg trempés et déformés à froid, destinés à la fabrication d'éléments de structure d'avion, notamment des panneaux de peau et des raidisseurs d'intrados de voilure, et présentant, par rapport aux produits de l'art antérieur utilisés pour la même application, des propriétés améliorées de résistance mécanique, de ténacité et de tolérance aux dommages. La désignation des alliages et des états métallurgiques correspond à la nomenclature de l'Aluminum Association, reprise par les normes TECHNICAL FIELD The invention relates to rolled, forged or forged products made from cold-formed, cold-formed AiCuMg alloys for the manufacture of aircraft structural elements, in particular skin panels and wing-bottom stiffeners, and presenting, with respect to the products of the prior art used for the same application, improved properties of mechanical strength, toughness and damage tolerance. The designation of the alloys and the metallurgical states corresponds to the nomenclature of the Aluminum Association, taken up by the standards
européennes EN 515 et EN 573.EN 515 and EN 573.
Etat de la technique Les ailes d'avions commerciaux de grande capacité comportent une partie supérieure (ou extrados) constituée d'une peau fabriquée à partir de tôles épaisses en alliage 7150 à l'état T651, ou en alliage 7055 à l'état T7751 ou 7449 à l'état T7951, et de raidisseurs fabriqués à partir de profilés du même alliage, et une partie inférieure (ou intrados) constituée d'une peau fabriquée à partir de tôles épaisses en alliage 2024 à l'état T351 ou 2324 à l'état T39, et de raidisseurs fabriqués à partir de profilés du STATE OF THE ART High-capacity commercial aircraft wings comprise an upper part (or extrados) consisting of a skin made from thick plates made of alloy 7150 in state T651, or alloy 7055 in state T7751 or 7449 in the T7951 state, and stiffeners made from profiles of the same alloy, and a lower part (or intrados) consisting of a skin made from thick 2024 alloy plates in the T351 or 2324 state. T39 state, and stiffeners made from profiles of the
même alliage. Les deux parties sont assemblées par des longerons et des nervures. same alloy. Both parts are assembled by longitudinal members and ribs.
L'alliage 2024 selon la désignation de l'Aluminum Association ou la norme EN 573-3 a la composition chimique suivante (% en poids): Si < 0,5 Fe < 0,5 Cu: 3,8 - 4,9 Mg: 1,2 - 1,8 Mn: 0,3 - 0,9 Cr<0,10 Zn < 0,25 Ti < 0,15 Différentes variantes ont été développées et déposées à l'Aluminum Association sous les désignations 2224, 2324 et 2424, avec notamment des teneurs plus limitées en silicium et en fer. L'alliage 2324 à l'état T39 a fait l'objet du brevet EP 0038605 ( US 4294625) de Boeing. dans lequel l'amélioration de la limite d'élasticité est obtenue par écrouissage à l'aide d'une passe de laminage à froid après trempe Cet écrouissage tend à diminuer la ténacité et, pour compenser la baisse de ténacité, on diminue les teneurs en Fe, Si, Cu et Mg. Boeing a également développé l'alliage 2034 de composition: Si < 0,10 Fe < 0,12 Cu:4,2 - 4,8 Mg: 1,3 - 1,9 Mn: 0,8-1,3 Cr < 0,05 Zn < 0,20 Ti<0,15 Zr: 0,08-0,15 Cet alliage a fait l'objet du brevet EP 0031605 (= US 4336075). Il présente, par rapport au 2024 à l'état T351, une meilleure limite d'élasticité spécifique due à l'augmentation de la teneur en manganèse et à l'ajout d'un autre antirecristallisant The alloy 2024 according to the designation of the Aluminum Association or the standard EN 573-3 has the following chemical composition (% by weight): Si <0.5 Fe <0.5 Cu: 3.8 - 4.9 Mg : 1.2 - 1.8 Mn: 0.3 - 0.9 Cr <0.10 Zn <0.25 Ti <0.15 Various variants have been developed and deposited at the Aluminum Association under the designations 2224, 2324 and 2424, in particular with more limited levels of silicon and iron. The alloy 2324 in the T39 state has been the subject of patent EP 0038605 (US 4294625) to Boeing. in which the improvement of the yield strength is obtained by cold-working using a cold rolling pass after quenching. This work-hardening tends to reduce the tenacity and, to compensate for the decrease in toughness, the contents are reduced. Fe, Si, Cu and Mg. Boeing also developed alloy 2034 with composition: Si <0.10 Fe <0.12 Cu: 4.2 - 4.8 Mg: 1.3 - 1.9 Mn: 0.8-1.3 Cr < 0.05 Zn <0.20 Ti <0.15 Zr: 0.08-0.15 This alloy was the subject of patent EP 0031605 (= US 4336075). Compared to 2024 in the T351 state, it has a better specific yield stress due to the increase in manganese content and the addition of another antirecrystallizer
(Zr), ainsi qu'une ténacité et une résistance à la fatigue améliorées. (Zr), as well as improved toughness and fatigue resistance.
Le brevet EP 0473122 (= US 5213639) d'Alcoa décrit un alliage, enregistré à l'Aluminum Association comme 2524, de composition: Si < 0, 10 Fe < 0,12 Cu: 3,8 - 4,5 Mg: 1,2 - 1,8 Mn: 0,3 - 0,9 pouvant contenir éventuellement un autre antirecristallisant (Zr, V, Hf, Cr, Ag ou Sc). Cet alliage est destiné plus particulièrement aux tôles minces pour fuselage et présente une ténacité EP 0473122 (= US Pat. No. 5,213,639) to Alcoa discloses an alloy, registered in the Aluminum Association as 2524, of composition: Si <0.1 Fe <0.12 Cu: 3.8 - 4.5 Mg: 1 , 2 - 1.8 Mn: 0.3 - 0.9 possibly containing another antirecrystallizer (Zr, V, Hf, Cr, Ag or Sc). This alloy is intended more particularly for thin sheets for fuselage and has a tenacity
et une résistance à la propagation de fissures améliorées par rapport au 2024. and improved crack propagation resistance over 2024.
La demande de brevet EP 0731185 de la demanderesse concerne un alliage, enregistré ultérieurement sous le n 2024A, de composition: Si < 0,25 Fe < 0,25 Cu: 3,5 - 5 Mg: 1 - 2 Mn < 0,55 avec la relation: 0 < Mn - 2Fe < 0,2 Les tôles épaisses en cet alliage présentent à la fois une tenacité améliorée et un The patent application EP 0731185 of the Applicant relates to an alloy, subsequently recorded under No. 2024A, of composition: Si <0.25 Fe <0.25 Cu: 3.5 - 5 Mg: 1 - 2 Mn <0.55 with the relation: 0 <Mn - 2Fe <0.2 The thick plates in this alloy have both improved toughness and
niveau réduit de contraintes résiduelles, sans perte sur les autres propriétés. reduced level of residual stresses, without loss on the other properties.
Problème posé Pour la construction de nouveaux avions commerciaux de grande capacité, il est impératif de limiter le poids, de sorte que les cahiers des charges des constructeurs imposent des contraintes typiques plus élevées pour les panneaux de voilure, ce qui entraîne des valeurs minimales plus élevées pour les caractéristiques mécaniques Issue For the construction of new high capacity commercial aircraft, it is imperative to limit the weight, so that manufacturers' specifications impose higher typical requirements for wing panels, resulting in higher minimum values. for mechanical characteristics
statiques et la tolérance aux dommages des produits en alliage d'aluminium utilisés. static and damage tolerance of aluminum alloy products used.
De plus, des pièces de plus grande dimension doivent être usinées sans distorsion dans des tôles plus épaisses, ce qui implique une meilleure maîtrise du niveau de contraintes résiduelles. Le but de l'invention est donc de fournir des produits en alliage AlCuMg à l'état trempé et déformé à froid, destinés à la fabrication d'intrados d'ailes d'avion, et présentant, par rapport aux produits similaires en alliage 2024, des caractéristiques mécaniques statiques améliorées, une vitesse de propagation de fissures réduite, une ténacité plus élevée et un taux réduit de contraintes résiduelles, sans dégradation des In addition, larger parts must be machined without distortion in thicker sheets, which implies better control of the level of residual stresses. The object of the invention is therefore to provide AlCuMg alloy products in the quenched and cold-deformed state, intended for the manufacture of airline wing bottom panels, and having, compared to similar 2024 alloy products. , improved static mechanical characteristics, reduced crack growth rate, higher toughness and reduced residual stress, without degradation of
autres propriétés d'emploi.other properties of use.
Objet de l'invention L'invention a pour objet un produit laminé, filé ou forgé en alliage AlCuMg, traité par mise en solution, trempe et déformation à froid, destiné à la fabrication d'éléments de structure d'avion, de composition (% en poids): Fe + Si < 0,20 (de préférence < 0, 15) Cu: 3,6 - 4,4 Mg: 1 - 1,5 Min: 0,5 - 0,8 Zr: 0,08 - 0,15 autres éléments: < 0,05 chacun et < 0,15 au OBJECT OF THE INVENTION The subject of the invention is a laminated, spun or forged product made of AlCuMg alloy, treated by solution treatment, quenching and cold deformation, intended for the manufacture of aircraft structural elements, of composition ( % by weight): Fe + Si <0.20 (preferably <0.15) Cu: 3.6 - 4.4 Mg: 1 - 1.5 Min: 0.5 - 0.8 Zr: 0.08 - 0.15 other items: <0.05 each and <0.15 at
total.total.
Elle a également pour objet un produit laminé (une tôle) de même composition d'épaisseur comprise entre 6 et 60 mm et présentant à l'état trempé et déformé à froid (état T351) l'un au moins des groupes de propriétés suivantes; a) Résistance à la rupture RmcL) > 475 Mpa et limite d'élasticité Ro,2(L) > 370 MPa b) Facteur d'intensité critique (sens L-T) K, > 170 MPa/m et Kco > 120 MPa'Jm It also relates to a laminated product (a sheet) of the same composition with a thickness of between 6 and 60 mm and having in the quenched and cold-deformed state (T351 state) at least one of the following groups of properties; a) Breaking strength RmcL)> 475 MPa and yield strength Ro, 2 (L)> 370 MPa b) Critical intensity factor (L-T direction) K,> 170 MPa / m and Koc> 120 MPa'Jm
(mesurés selon la norme ASTM E561 sur des éprouvettes entaillées prélevées à quart- (measured according to ASTM E561 on notched specimens taken at quarter
épaisseur avec les paramètres B = 5 mm, W = 500 et 2ao = 165 mm) c) Vitesse de propagation de fissures (L-T) da/dn, mesurée selon la norme ASTM E 647 sur des éprouvettes entaillées prélevées à quart-épaisseur avec W = 200 mm et B = 5mm < 10-4 mm/cycle pour AK = 12 MPa/m < 2,5 10-4 mm/cycle pour AK = 15 MPax/m et < 5 10-4 mm/cycle pour AK = 20 MPaVm Cette tôle présente également un niveau de contraintes résiduelles tel que la flèche f mesurée dans les sens L et TL après usinage à mi- épaisseur d'un barreau reposant sur deux supports distants d'une longueur I est telle que: f< (0,14 12)/e f étant mesurée en microns, l'épaisseur e de la tôle et la longueur I thickness with parameters B = 5 mm, W = 500 and 2ao = 165 mm) c) Crack propagation velocity (LT) da / dn, measured according to ASTM E 647 on notched specimens taken at quarter thickness with W = 200 mm and B = 5mm <10-4 mm / cycle for AK = 12 MPa / m <2.5 10-4 mm / cycle for AK = 15 MPax / m and <5 10-4 mm / cycle for AK = This sheet also has a level of residual stresses such that the arrow f measured in the L and TL directions after machining at half thickness of a bar resting on two supports distant by a length I is such that: f <( 0.14 12) / ef being measured in microns, the thickness e of the sheet and the length I
étant exprimées en mm.being expressed in mm.
L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un produit laminé, filé ou forgé comportant les étapes suivantes: - coulée d'une plaque ou d'une billette de la composition indiquée, - homogénéisation de cette plaque ou billette entre 450 et 500 C, - transformation à chaud jusqu'au produit désiré, - éventuellement transformation à froid, - mise en solution à une température comprise entre 480 et 505 C, - trempe à l'eau froide, - déformation à froid avec au moins 1,5% de déformation permanente, The subject of the invention is also a process for the manufacture of a rolled, forged or forged product comprising the following steps: casting of a plate or a billet of the indicated composition, homogenization of this plate or billet between 450 and 500.degree. C., heat conversion to the desired product, optionally cold processing, solution setting at a temperature between 480 and 505.degree. C., quenching with cold water, cold deformation with at least 1 , 5% permanent deformation,
- vieillissement naturel à l'ambiante. - natural aging at ambient temperature.
Description de l'inventionDescription of the invention
La composition chimique du produit diffère de celle du 2024 habituel par une teneur réduite en fer et silicium, une teneur plus élevée en manganèse et une addition de zirconium. Par rapport au 2034, on a une teneur en manganèse plus basse et une teneur en cuivre légèrement réduite. D'une manière surprenante, ce domaine étroit de composition (notamment en ce qui concerne le manganèse), associé à des modifications de la gamme de fabrication, conduit, par rapport au 2024 et au 2034, à une amélioration significative du compromis entre la résistance mécanique et la tolérance aux dommages. De plus, et de manière tout à fait inattendue, on observe, pour les produits épais, un faible taux de contraintes résiduelles, permettant un The chemical composition of the product differs from that of the usual 2024 in reduced iron and silicon content, higher manganese content and zirconium addition. Compared to 2034, there is a lower manganese content and a slightly reduced copper content. Surprisingly, this narrow domain of composition (particularly with regard to manganese), associated with modifications of the manufacturing range, leads, compared with 2024 and 2034, to a significant improvement in the compromise between the resistance mechanical and damage tolerance. In addition, and quite unexpectedly, we observe, for thick products, a low rate of residual stresses, allowing a
usinage sans distorsion de pièces de grande dimension. machining without distortion of large parts.
Le procédé de fabrication comporte la coulée de plaques, dans le cas o le produit à fabriquer est une tôle laminée, ou de billettes dans le cas dans le cas o il s'agit d'un profilé filé ou d'une pièce forgée. La plaque ou la billette est scalpée, puis homogénéisée entre 450 et 500 C. On effectue ensuite la transformation à chaud par laminage, filage ou forgeage. Cette transformation se fait de préférence à une température plus élevée que les températures habituellement utilisées, la température de sortie étant supérieure à 420 C et de préférence à 440 C de manière à obtenir sur le produit traité une structure peu recristallisée, avec un taux de recristallisation au quart épaisseur inférieur à 20%, et de préférence à 10%. Le demi-produit laminé, filé ou forgé est ensuite mis en solution entre 480 et 505 C, de manière que cette mise en solution soit aussi complète que possible, c'est-à-dire que le maximum de phases potentiellement solubles, notamment les précipités AI2Cu et Al2CuMg, soit effectivement en solution solide. La qualité de la mise en solution peut être appréciée par analyse enthalpique différentielle (AED) en mesurant l'énergie spécifique à l'aide de l'aire du pic sur le thermogramme. Cette énergie spécifique doit être, de The manufacturing process comprises the casting of plates, in the case where the product to be manufactured is a rolled sheet, or billets in the case in the case of a spun section or a forged part. The plate or the billet is scalped, then homogenized between 450 and 500 C. The hot transformation is then carried out by rolling, spinning or forging. This transformation is preferably carried out at a higher temperature than the temperatures usually used, the outlet temperature being greater than 420 ° C. and preferably 440 ° C., so as to obtain a little recrystallized structure on the treated product, with a recrystallization rate. at a quarter thickness less than 20%, and preferably 10%. The laminated, spun or forged half-product is then dissolved between 480 and 505 ° C., so that this dissolution is as complete as possible, that is to say that the maximum of potentially soluble phases, in particular the precipitates AI2Cu and Al2CuMg, effectively in solid solution. The quality of the dissolution can be assessed by differential enthalpy analysis (AED) by measuring the specific energy using the area of the peak on the thermogram. This specific energy must be
préférence, inférieure à 2 J/g.preferably less than 2 J / g.
Puis on procède à la trempe à l'eau froide, et à une déformation à froid (par exemple une traction contrôlée) conduisant à un allongement permanent d'au moins 1,5%. Le Then quenching with cold water, and cold deformation (eg controlled pulling) leading to a permanent elongation of at least 1.5%. The
produit subit enfin un vieillissement naturel à température ambiante. product finally undergoes natural aging at room temperature.
Les produits selon l'invention présentent des caractéristiques mécaniques statiques nettement améliorées par rapport à l'alliage 2024- T351, utilisé actuellement pour les intrados d'aile d'avion, et à peine plus faibles que celles du 2034-T351. La ténacité, mesurée par les facteurs d'intensité critique de contrainte en contrainte plane K et Ko est supérieure de plus de 10% à celle du 2024 et du 2034, et la vitesse de propagation de fissure da/dn est nettement améliorée par rapport à ces deux alliages, notamment pour les valeurs élevées de AK Les durées de vie en fatigue, mesurées sur des éprouvettes entaillées prélevées à mi-épaisseur dans le sens L, sont également améliorées de plus de 20% par rapport au 2024 et au 2034. Enfin, le niveau de contraintes résiduelles, mesuré par la flèche f après usinage à mi-épaisseur d'un barreau reposant sur deux supports distants d'une longueur 1, est plutôt bas, alors qu'on aurait pu s'attendre au contraire avec une structure fibrée. Cette flèche, mesurée en microns, est toujours inférieure au quotient (0,14 12)/e, la longueur I et The products according to the invention have significantly improved static mechanical characteristics with respect to the 2024-T351 alloy, currently used for aircraft wing-backs, and only slightly lower than that of 2034-T351. The tenacity, measured by the critical stress factors K and K is greater than 10% greater than that of 2024 and 2034, and the crack propagation rate da / dn is significantly improved compared to these two alloys, in particular for the high values of AK The durations of life in fatigue, measured on notched specimens taken at mid-thickness in the direction L, are also improved by more than 20% with respect to the 2024 and the 2034. Finally , the level of residual stresses, measured by the arrow f after machining at mid-thickness of a bar resting on two supports distant by a length 1, is rather low, whereas one could have expected on the contrary with a fiber structure. This arrow, measured in microns, is always less than the quotient (0.14 12) / e, the length I and
l'épaisseur e de la tôle étant exprimées en mm. the thickness e of the sheet being expressed in mm.
L'ensemble de ces propriétés font que les produits selon l'invention sont particulièrement bien adaptés à la fabrication d'éléments de structure d'avions, notamment des intrados d'ailes, mais également des profilés pour caisson de voilure, pour semelles de longerons et nervures assemblés et des peaux et raidisseurs de fuselage. All these properties mean that the products according to the invention are particularly well suited to the manufacture of aircraft structural elements, including wing bottoms, but also sections for wing box, for sill insoles and assembled ribs and skins and fuselage stiffeners.
ExemplesExamples
On a coulé 3 plaques de largeur 1450 mm et d'épaisseur 446 mm respectivement en alliage 2024, 2034 et alliage selon l'invention. Les compositions chimiques (% en poids) des alliages sont données au tableau 1: Three plates 1450 mm wide and 446 mm thick were cast in alloy 2024, 2034 and alloy according to the invention respectively. The chemical compositions (% by weight) of the alloys are given in Table 1:
Tableau ITable I
alliage Si Fe Cu Mg" Mn Zralloy Si Fe Cu Mg "Mn Zr
2024 0,12 0,20 4,06 1,36 0,54 0, 002 2024 0.12 0.20 4.06 1.36 0.54 0, 002
2034 0,05 0,07 4,30 1,34 0,98 0, 104 2034 0.05 0.07 4.30 1.34 0.98 0, 104
invention 0,06 0,08 4,14 1,26 0,65 0, 102 Les plaques ont été scalpées, puis homogénéisées dans les conditions suivantes Pour le 2024, 2h à 495 C puis 5h à 460 C Pour le 2034, 5 h à 497 C Pour l'alliage selon l'invention, montée en 12 h et maintien de 6h à 483 C Une partie des tôles a été ensuite laminée à chaud jusqu'à une épaisseur de 40 mm par passes successives de l'ordre de 20 mm. Une autre partie des tôles a été laminée à chaud jusqu'à 15 mm. Pour l'alliage selon l'invention, la température d'entrée au laminage à chaud était de 467 C, la température de sortie à 40 mm de 465 C et celle à invention 0.06 0.08 4.14 1.26 0.65 0, 102 The plates were scalped and then homogenized under the following conditions For 2024, 2h at 495 C then 5h at 460 C For 2034, 5 h at 497 ° C. For the alloy according to the invention, mounted in 12 hours and maintained for 6 hours at 48 ° C. A portion of the sheets was then hot-rolled to a thickness of 40 mm in successive passes of the order of 20 ° C. mm. Another part of the sheets was hot rolled up to 15 mm. For the alloy according to the invention, the hot rolled inlet temperature was 467 ° C., the outlet temperature at 40 mm was 465 ° C.
mm de 444 C.mm of 444 C.
Les tôles ont été mises en solution dans les conditions suivantes 3h et 6h à 497 C pour les tôles en 2024 d'épaisseur respective 15 et 40 mm, 2h et 5h à 499 C pour les tôles en 2034 d'épaisseur 15 et 40 mm The sheets were put in solution under the following conditions 3h and 6h at 497 C for the sheets in 2024 of thickness 15 and 40 mm respectively, 2h and 5h at 499 C for the sheets in 2034 of thickness 15 and 40 mm
9h à 497 C pour les tôles selon l'invention. 9h to 497 C for the sheets according to the invention.
Après trempe à l'eau froide, toutes les tôles ont subi ensuite une traction contrôlée à After quenching with cold water, all the sheets were then subjected to controlled traction at
2% d'allongement permanent.2% permanent elongation.
On a mesuré sur les tôles les caractéristiques mécaniques statiques dans les sens L et TL, à savoir la résistance à la rupture Rm, (en MPa), la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2% Ro0,2 (en MPa) et l'allongement à la rupture A (en %O). Les résultats sont rassemblés au tableau 2: The static mechanical characteristics in the L and TL directions were measured on the plates, namely the breaking strength Rm (in MPa), the conventional yield strength at 0.2% Ro0.2 (in MPa) and elongation at break A (in% O). The results are summarized in Table 2:
Tableau 2Table 2
Alliage Epaisseur sens Rm R0,2 AAlloy Thickness Rm R0.2 A
2024 40 L 468 362 20,02024 40 L 468 362 20.0
2024 40 TL 469 330 17,42024 40 TL 469 330 17.4
2024 15 L 462 360 21,22024 15 L 462 360 21.2
2024 15 TL 467 325 17,62024 15 TL 467 325 17.6
2034 40 L 534 416 11,22034 40 L 534 416 11.2
2034 40 TL 529 393 12,02034 40 TL 529 393 12.0
2034 15 L 548 431 13,82034 15 L 548 431 13.8
2034 15 TL 531 395 14,62034 15 TL 531 395 14.6
Invention 40 L 510 384 15, 4 Invention 40 TL 475 336 18,9 Invention 15 L 501 390 16,7 Invention 15 TL 491 351 19,1 On a mesuré également la ténacité par les facteurs d'intensité critique en contrainte plane Kc et Kco (en MPa'/m) dans le sens L-T, selon la norme ASTM E 561, sur des éprouvettes CCT, prélevées à quart- épaisseur, de largeur W = 500 mm, d'épaisseur B = 5 mm, et une entaille centrale usinée par électroérosion 2ao = 165 mm, agrandie par essai de fatigue jusqu'à 170 mm. Les résultats sont donnés au tableau 3 The invention also relates to the toughness by the critical stress factors Kc and Kc. Kc (in MPa '/ m) in the LT direction, according to ASTM E 561, on CCT specimens, taken at quarter-thickness, of width W = 500 mm, thickness B = 5 mm, and a central notch Machined by electroerosion 2ao = 165 mm, enlarged by fatigue test up to 170 mm. The results are given in Table 3
Tableau 3Table 3
Alliage épaisseur KI KaThickness alloy KI Ka
2024 40 143,4 105,22024 40 143.4 105.2
2034 40 128,8 97,82034 40 128.8 97.8
Invention 40 179,7 122Invention 40 179.7 122
2034 15 136,4 103,72034 15 136.4 103.7
Invention 15 173,6 12 4,3 On a mesuré également la vitesse de propagation de fissure de fatigue da/dn dans le sens L-T (en mm/cycle) pour différentes valeurs de AK (en MPaJm) selon la norme ASTM E 647. On utilise pour cela 2 éprouvettes CCT de largeur W = 200 mm et d'épaisseur B = 5 mm, prélevées à quart épaisseur de tôle dans le sens L-T. La longueur de l'entaille centrale usinée par électroérosion est de 30 mm, et cette entaille est agrandie par essai de fatigue à 40 mm. L'essai de mesure de vitesse de fissuration est effectué sur une machine MTS avec une sollicitation en R = 0,05 et une contrainte de 40 MPa, calculée pour obtenir une valeur de AK de 10 MPaVm pour la longueur d'entaille de départ de 40 mm. Les résultats sont donnés au tableau 4 The fatigue crack propagation speed da / dn in the LT direction (in mm / cycle) for various AK values (in MPaJm) according to ASTM E 647 was also measured. For this purpose, two CCT test pieces of width W = 200 mm and thickness B = 5 mm taken at a quarter thickness of sheet metal in the LT direction are used. The length of the central notch machined by electroerosion is 30 mm, and this notch is enlarged by fatigue test to 40 mm. The crack velocity measurement test is performed on an MTS machine with a stress in R = 0.05 and a stress of 40 MPa, calculated to obtain an AK value of 10 MPaVm for the starting slit length of 40 mm. The results are given in Table 4
Tableau 4Table 4
Alliage Ep. AK= 10 AK= 12 AK=15 AK=20 AK=25 Alloy Ep. AK = 10 AK = 12 AK = 15 AK = 20 AK = 25
2024 40 9 10-, 1,5 10-4 33,010-4 6 10-4 9 10-3 2024 40 9 10-, 1.5 10-4 33.010-4 6 10-4 9 10-3
2034 40 8 10-, 1,5 10-4 3 10-4 5,7 10-4 1,7 10-3 2034 40 8 10-, 1.5 10-4 3 10-4 5.7 10-4 1.7 10-3
invention 40 5,5 10-5 1,7 104 2,0 10-4 4,0 10-4 7,8 10-4 invention 40 5.5 10-5 1.7 104 2.0 10-4 4.0 10-4 7.8 10-4
2034 15 8 0-5 1,5 10-4 3 104 5,2 10-'4 2,11 0-4 2034 15 8 0-5 1.5 10-4 3 104 5.2 10 -'4 2.10 0-4
invention 15 4,9 10-' 6,0 10- 1,3 10-4 2,5 1-4 5,4 10-4 Des essais de fatigue selon la spécification Airbus AITM 1-0011 ont été réalisés sur des éprouvettes à trou de longueur 230 mm, de largeur 50 mm et d'épaisseur 7,94 invention 4.9 10- '6.0 10- 1.3 10-4 2.5 1-4 5.4 10-4 Fatigue tests according to Airbus specification AITM 1-0011 were carried out on test specimens hole length 230 mm, width 50 mm and thickness 7.94
mm, prélevée à mi-épaisseur de la tôle sens L. Le diamètre du trou est de 7,94 mm. mm, taken at mid-thickness of the L-shaped plate. The diameter of the hole is 7.94 mm.
On a appliqué une contrainte moyenne pleine éprouvette de 80 MPa avec 4 niveaux de contraintes alternées: 85 MPa, 55 MPa, 45 MPa et 35 MPa pour les tôles de 40 A mean full specimen stress of 80 MPa was applied with 4 alternating stress levels: 85 MPa, 55 MPa, 45 MPa and 35 MPa for 40
mm, 110, 85, 55 et 45 MPa pour les tôles de 15 mm, avec 2 éprouvettes par niveau. mm, 110, 85, 55 and 45 MPa for 15 mm sheets, with 2 test pieces per level.
Les valeurs moyennes de durée de vie (en nombre de cycles) sont indiqués au tableau 5. On constate que, pour des éprouvettes avec un facteur d'entaille K. = 2,5, la durée The average values of the service life (in number of cycles) are indicated in table 5. It is noted that, for test pieces with a kerf factor of K. = 2.5, the duration
de vie en fatigue est améliorée de plus de 20% par rapport à l'alliage 2024. fatigue life is improved by more than 20% compared to alloy 2024.
Tableau 5Table 5
alliage Epaisseur 80 + 85 80 + 55 80 + 45 80 + 35 mm MPa MPa MPa MPa alloy Thickness 80 + 85 80 + 55 80 + 45 80 + 35 mm MPa MPa MPa MPa
2024 40 36044 1597212024 40 36044 159721
2034 40 30640 125565 340126 8393402034 40 30640 125565 340126 839340
invention 40 42933 219753 392680 1018240 invention 42933 219753 392680 1018240
2034 15 41040 204038 3529572034 15 41040 204038 352957
invention 15 45841 241932 429895 On a mesuré enfin les flèches f dans le sens L et TL, ainsi que le taux de recristallisation (en %) en surface, à quart-épaisseur et à mi-épaisseur, déterminé par Finally, the arrows f in the direction L and TL were measured, as was the recrystallization rate (in%) at the surface, at quarter-thickness and at mid-thickness, determined by
analyse d'image après attaque chimique de l'échantillon. image analysis after etching of the sample.
La flèche f est mesurée de la manière suivante. On prélève dans la tôle d'épaisseur e deux barreaux, l'un appelé barreau sens L, de longueur b dans le sens de la longueur de la tôle (sens L), de largeur 25 mm dans le sens de la largeur de la tôle (sens TL) et d'épaisseur e selon la pleine épaisseur de la tôle (sens TC), I'autre, appelé barreau The arrow f is measured as follows. Two bars are taken from the plate of thickness e, one called a bar L, of length b in the direction of the length of the sheet (direction L), of width 25 mm in the direction of the width of the sheet (TL direction) and thickness e according to the full thickness of the sheet (TC direction), the other, called bar
sens TL, ayant 25 mm dans le sens L, b dans le sens TL et e dans le sens TC. TL direction, having 25 mm in the L direction, b in the TL direction and e in the TC direction.
On usine chaque barreau jusqu'à mi-épaisseur et on mesure la flèche à milongueur du barreau. Cette flèche est représentative du niveau de contraintes internes de la tôle et de son aptitude à ne pas se déformer à l'usinage. La distance 1 entre les supports était de 180 mm et la longueur b des barreaux de 200 mm. L'usinage est un usinage Each bar is machined to mid-thickness and the boom is measured at the end of the bar. This arrow is representative of the level of internal stresses of the sheet and its ability not to deform at machining. The distance 1 between the supports was 180 mm and the length b of the bars 200 mm. Machining is a machining
mécanique progressif avec des passes d'environ 2 mm. La mesure de la flèche à mi- Progressive mechanical with passes of about 2 mm. The measurement of the arrow at half
longueur s'effectue à l'aide d'un comparateur d'une résolution d'un micron. Les résultats concernant les flèches et les taux de recristallisation sont donnés au tableau 6. o10 length is achieved using a comparator with a resolution of one micron. Results for arrows and recrystallization rates are given in Table 6. o10
Tableau 6Table 6
alliage Epaisseur fL (gm) fTL (jtm) Surf. /4 ép. /2 ép. alloy Thickness fL (gm) fTL (jtm) Surf. / 4 ep. / 2 ep.
2024 40 210 120 79 58 302024 40 210 120 79 58 30
2034 40 147 129 12 0 02034 40 147 129 12 0 0
invention 40 86 75 46 5 2 Ilinvention 40 86 75 46 5 2 He
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2843755A1 (en) * | 2002-08-20 | 2004-02-27 | Corus Aluminium Walzprod Gmbh | High damage tolerant aluminum-copper 2xxx-series alloy rolled product for e.g. aircraft fuselage skin, contains magnesium, copper, zirconium, manganese, chromium, iron, silicon, and aluminum and incidental elements and impurities |
US7494552B2 (en) | 2002-08-20 | 2009-02-24 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Al-Cu alloy with high toughness |
US7604704B2 (en) | 2002-08-20 | 2009-10-20 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Balanced Al-Cu-Mg-Si alloy product |
CN117660816A (en) * | 2023-11-08 | 2024-03-08 | 东北轻合金有限责任公司 | Manufacturing method of aviation high-strength corrosion-resistant 2024 aluminum alloy small-wall-thickness hot extrusion profile |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0031605A2 (en) * | 1979-12-28 | 1981-07-08 | The Boeing Company | Method of manufacturing products from a copper containing aluminium alloy |
EP0038605A1 (en) * | 1980-04-18 | 1981-10-28 | The Boeing Company | Method of producing a plate product or an extruded product from an aluminium alloy |
EP0473122A1 (en) * | 1990-08-27 | 1992-03-04 | Aluminum Company Of America | Damage tolerant aluminum alloy sheet for aircraft skin |
EP0489408A1 (en) * | 1990-12-03 | 1992-06-10 | Aluminum Company Of America | Aircraft sheet |
EP0731185A1 (en) * | 1995-03-10 | 1996-09-11 | Pechiney Rhenalu | Alumium-copper-magnesium alloy sheets with low residual stresses |
US5759302A (en) * | 1995-04-14 | 1998-06-02 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Heat treatable Al alloys excellent in fracture touchness, fatigue characteristic and formability |
US5863359A (en) * | 1995-06-09 | 1999-01-26 | Aluminum Company Of America | Aluminum alloy products suited for commercial jet aircraft wing members |
-
1999
- 1999-02-04 FR FR9901468A patent/FR2789405A1/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0031605A2 (en) * | 1979-12-28 | 1981-07-08 | The Boeing Company | Method of manufacturing products from a copper containing aluminium alloy |
EP0038605A1 (en) * | 1980-04-18 | 1981-10-28 | The Boeing Company | Method of producing a plate product or an extruded product from an aluminium alloy |
EP0473122A1 (en) * | 1990-08-27 | 1992-03-04 | Aluminum Company Of America | Damage tolerant aluminum alloy sheet for aircraft skin |
EP0489408A1 (en) * | 1990-12-03 | 1992-06-10 | Aluminum Company Of America | Aircraft sheet |
EP0731185A1 (en) * | 1995-03-10 | 1996-09-11 | Pechiney Rhenalu | Alumium-copper-magnesium alloy sheets with low residual stresses |
US5759302A (en) * | 1995-04-14 | 1998-06-02 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Heat treatable Al alloys excellent in fracture touchness, fatigue characteristic and formability |
US5863359A (en) * | 1995-06-09 | 1999-01-26 | Aluminum Company Of America | Aluminum alloy products suited for commercial jet aircraft wing members |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2843755A1 (en) * | 2002-08-20 | 2004-02-27 | Corus Aluminium Walzprod Gmbh | High damage tolerant aluminum-copper 2xxx-series alloy rolled product for e.g. aircraft fuselage skin, contains magnesium, copper, zirconium, manganese, chromium, iron, silicon, and aluminum and incidental elements and impurities |
US7323068B2 (en) | 2002-08-20 | 2008-01-29 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | High damage tolerant Al-Cu alloy |
US7494552B2 (en) | 2002-08-20 | 2009-02-24 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Al-Cu alloy with high toughness |
US7604704B2 (en) | 2002-08-20 | 2009-10-20 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Balanced Al-Cu-Mg-Si alloy product |
US7815758B2 (en) | 2002-08-20 | 2010-10-19 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | High damage tolerant Al-Cu alloy |
CN117660816A (en) * | 2023-11-08 | 2024-03-08 | 东北轻合金有限责任公司 | Manufacturing method of aviation high-strength corrosion-resistant 2024 aluminum alloy small-wall-thickness hot extrusion profile |
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