WO2005098072A2 - Structural element for aircraft engineering exhibiting a variation of performance characteristics - Google Patents

Structural element for aircraft engineering exhibiting a variation of performance characteristics Download PDF

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WO2005098072A2
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Philippe Lequeu
David Dumont
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Alcan Rhenalu
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/40Arrangements of controlling or monitoring devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00Arrangements of controlling devices

Definitions

  • the present invention relates to wrought products and structural elements, in particular for aircraft construction, made of aluminum alloy with heat treatment. It relates in particular to so-called long products, that is to say products having a length significantly greater than the other dimensions, typically at least twice as long as wide, and typically having a length of at least 5 meters. . These products can be rolled products (such as thin sheets, medium sheets, thick sheets), extruded products (such as bars, profiles, tubes or wires), and forged products.
  • Very large aircraft present very specific construction problems.
  • the assembly of structural elements becomes more and more critical, on the one hand as a cost factor (riveting is a very expensive process), on the other hand as a generator of discontinuities in the properties of the assembled parts.
  • structural elements can be prepared by integral machining in thick sheets; these structural elements can then integrate in a single piece (called monolithic) different functions such as the wing skin function and the stiffener function. It is also possible, and in parallel, to enlarge the dimension of the monolithic structural elements. This poses new problems in manufacturing these parts by rolling, spinning, forging or molding, since it is more difficult to guarantee homogeneous properties in very large parts.
  • patent EP 0 630 98-5 (Pechiney Rhenalu) describes a process for manufacturing sheets of al iminium alloy with structural hardening exhibiting a continuous variation in the properties of use, in which the final tempering is carried out in an oven of specific structure comprising a hot room and a cold room, connected by a heat pump. This process made it possible to obtain small parts with a length of about one meter of 7010 alloy, one end of which is in the T651 state and the other in the T7451 state, by an isochronous tempering treatment.
  • the problem to which the present invention responds is to develop a method for the manufacture of structural elements, in particular for aeronautical construction, having a variation in the properties of use, which allows the production of parts of very great length, and which is sufficiently controllable, stable and reproducible under the strict conditions of quality assurance and process control that are commonly required by the aeronautical industry.
  • a first object of the present invention is a method of manufacturing an aluminum alloy part with structural hardening, comprising: a) dissolving a rolled, extruded or forged semi-finished product, followed by quenching, b) optionally controlled traction with a permanent elongation of at least 0.5%, c) tempering treatment, characterized in that at least one step of said tempering treatment is carried out in an oven with a thermally controlled profile in the length, said oven comprising at least two zones or groups of zones Zi, Z 2 with initial temperatures Ti, T, in which the variation of the temperature around the set temperature of each of the temperatures T ⁇ and T 2 does not exceed ⁇ 5 ° C (preferably ⁇ 4 ° C, and even more preferably ⁇ 3 ° C) over the length of said zones or groups of zones, the difference between the set temperatures of the initial temperatures T and T 2 being greater than or equal to 5 ° C (preferably between 10 ° C and 80 ° C, more preferably between 10 ° C and
  • a second object of the present invention is a monolithic structural element of aluminum alloy with structural hardening having a length L greater than the width B and the thickness E, in particular for aeronautical construction, said monolithic structural element being characterized in that at least two segments Pi and P 2 located on a different length of said structural element have mechanical properties (measured at mid-thickness) selected from the group formed by: a) Pi: KI C (-T)> 38 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa, and even more preferably> 600 MPa). b) P,: KIC LT)> 40 MPa m and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa).
  • Yet another object of the present invention is an aircraft comprising at least one wing which incorporates at least one structural element according to the present invention, characterized in that the segment s? ⁇ is located close to the fuselage, and the segment P 2 close to the geometric end of the wing, opposite the fuselage.
  • Figure 1 shows schematically the evolution of static mechanical properties (curve 1), for example tensile or compressive strength, and dynamic (curve 2), for example damage tolerance, in the length of a wing panel according to the invention.
  • Figure 2 shows the mechanical strength in a structural element with a length of 34 meters according to the invention.
  • Curve 1 shows schematically the evolution of static mechanical properties (curve 1), for example tensile or compressive strength, and dynamic (curve 2), for example damage tolerance, in the length of a wing panel according to the invention.
  • Figure 2 shows the mechanical strength in a structural element with a length of 34 meters according to the invention. Description of the invention a) Terminology Unless otherwise stated, all the indications relating to the chemical composition of the alloys are expressed in percent by mass. Consequently, in a mathematical expression, "0.4 Zn" means: 0.4 times the zinc content, expressed in percent by mass; this applies mutatis mutandis to other chemical elements. The designation of alloys follows the rules of The Aluminum Association, known from the skilled
  • the chemical composition of standardized aluminum alloys is defined for example in standard EN 573-3.
  • the static mechanical characteristics that is to say the tensile strength R m , the elastic limit R p o, 2> and the elongation at break A, are determined by a tensile test according to standard EN 10002-1, the place and direction of specimen collection being defined in standard EN 485-1.
  • the tenacity Kic was measured according to standard ASTM E 399.
  • the curve R is determined according to standard ASTM 561. From the curve R, the critical stress intensity factor Kc is calculated, ie the factor of intensity which causes the instability of the crack.
  • Kco > by assigning to the critical load the initial length of the crack, at the beginning of the monotonous loading. These two values are calculated for a test piece of desired shape.
  • K app designates the Kco corresponding to the test piece which was used to perform the R curve test.
  • the resistance to exfoliating corrosion was determined according to the EXCO test described in standard ASTM G34. Unless otherwise stated, the definitions of European standard EN 12258-1 apply.
  • sheet metal is used here for rolled products of any thickness.
  • machining includes any material removal process such as turning, milling, drilling, reaming, tapping, EDM, grinding, polishing, chemical machining.
  • spun product also includes products which have been drawn after spinning, for example by cold drawing through a die. It also includes drawn products.
  • structural element refers to an element used in mechanical construction for which the static and / or dynamic mechanical characteristics are of particular importance for the performance and integrity of the structure, and for which a calculation of the structure is generally prescribed or performed. It is typically a mechanical part, the failure of which is likely to endanger the safety of said construction, of its users, of its users or of others.
  • these structural elements include in particular the elements that make up the fuselage (such as the fuselage skin), the stiffeners or bulkheads, bulkheads, fuselage (circumferential frames), the wings (such as the wing skin), the stiffeners (stringers or stiffeners), the ribs (ribs) and spars (spars)) and the empennage composed in particular of horizontal and vertical stabilizers (horizontal or vertical stabilizers), as well as the floor profiles (floor beams), the seat rails (seat tracks) and the doors.
  • monolithic structural element refers to a structural element which has been obtained from a single piece of rolled, spun, forged or molded semi-finished product, without assembly, such as riveting, welding, bonding, with another room.
  • the problem is solved by a method in which in an oven which preferably has an internal length greater than the length of the part to be treated, the temperature is kept substantially constant over at least two oven zones of a length of at least one meter.
  • a temperature profile can be obtained by dividing the oven along its length into several thermal zones.
  • the invention is applicable to all long metal products, that is to say having a dimension (called length) significantly larger than the other two (width, thickness).
  • Length is the largest dimension of the product.
  • the length is at least twice as large as the other two dimensions. In particularly advantageous embodiments, it is five or even ten times larger than the other two dimensions. It usually coincides with the long manufacturing direction (rolling or spinning direction); in some cases it may be different.
  • the products according to the invention can be laminated products (such as sheets or heavy plates), extruded products (such as bars, tubes or profiles), forged products; these products can be raw or manufactured.
  • segments with extreme properties of a product is understood here to mean the two segments showing the greatest difference in properties. Depending on the embodiments chosen, these segments may be located close to the two “geometric ends” (or “geometric ends”) of the product, or elsewhere: the present invention also makes it possible to manufacture parts in which at least one of the two segments showing the strongest difference in properties is closer to the geometric center than to the geometric end of the part.
  • zone of an oven is understood here to mean the smallest thermal unit over the length of the oven characterized by a substantially constant temperature, that is to say by a variation in temperature parallel to the axis of the oven which is small compared to the temperature difference that characterizes the temperature profile of the oven over its entire length.
  • Such an oven zone is characterized by heating and control means which make it possible to maintain the temperature at a substantially constant value inside said zone.
  • the temperature variation around the set temperature must not exceed ⁇ 5 ° C, and preferably does not exceed ⁇ 4 ° C. In a preferred embodiment, this difference does not exceed ⁇ 3 ° C. For certain products, the difference must not exceed ⁇ 2 ° C. In the other directions of the oven, the temperature should be as constant as possible. In any case, the temperature variation around the set temperature inside a zone must be less than the temperature difference between the hottest oven zone and the coldest oven zone. .
  • Several contiguous zones can form a “group of zones”, that is to say a thermal unit inside which the temperature is substantially constant, or follows a controlled thermal profile.
  • a group of zones that is to say a thermal unit inside which the temperature is substantially constant, or follows a controlled thermal profile.
  • two groups of thermal zones can each be formed, each comprising three oven zones (having successive numbers 1, 2, 3, 7, 8 and 9), separated by a central group of zones comprising a controlled thermal profile and obtained by means of three furnace zones (bearing the successive numbers 4, 5 and 6).
  • group of zones is used in the context of the present patent, a group of zones may comprise only one oven zone.
  • the minimum temperature difference which leads to differences in industrially exploitable properties between two segments with extreme properties of the product according to the invention is five degrees.
  • a difference of at least ten degrees is preferred.
  • the temperature difference can be much larger, up to 80 ° C, even up to 100 ° C, or even more, but this can cause problems with temperature control and its profile parallel to the axis of the oven, especially in the case of relatively small parts. If one wants to obtain returned states, the temperature difference will typically not exceed fifty degrees.
  • a temperature difference greater than fifty degrees can advantageously be used to manufacture a part in which one of the segments with extreme properties is in a state close to a T3 or T4 state.
  • an oven in the present invention comprising a plurality of contiguous oven zones.
  • plurality is meant at least two, and preferably at least three oven zones.
  • a partition between two contiguous zones, as proposed in patent EP 0 630 986, is neither necessary nor useful. It does not allow sufficient control over the temperature between two zones.
  • the use of a heat pump which connects the cold room to the hot room, as proposed in EP 0 630 986 makes the thermal profile inside the oven too unstable.
  • good control of the thermal profile inside the oven is essential in order to be able to manufacture structural elements in a manner compatible with the quality assurance requirements of aeronautical products.
  • the oven comprises at least three oven zones with a unit length of at least one meter.
  • the inventors use an oven with a total length of thirty-six meters with thirty oven zones of substantially identical length, adjustable independently of each other.
  • these thirty oven zones are grouped so as to form a reduced number of groups of thermal zones, for example three to five.
  • the method according to the invention comprises the production of a wrought piece of aluminum alloy with structural hardening, dissolution, quenching, possibly traction with a permanent elongation of at least 0.5%, a tempering treatment in an oven with controlled thermal profile.
  • Said tempering treatment in a thermal profile furnace may comprise, for at least one of the groups of thermal zones which make up the controlled thermal profile, one or more, typically two or three, temperature stages, or a more or less continuous ramp of temperature without net plateau.
  • the tempering treatment in the oven with controlled thermal profile is preceded or followed by another step of tempering treatment in a homogeneous oven (which can be the same oven, adjusted so as to obtain a homogeneous temperature in all its zones , or another oven).
  • Such a final income in a homogeneous furnace is particularly useful when the aim is to obtain a state suitable for an income forming operation; the homogeneous final income in this case allows income training. Furthermore, a part can undergo tempering in the oven with controlled thermal gradient, then at least one shaping or machining operation, and then a tempering treatment step in a homogeneous oven.
  • the invention makes it possible to produce a monolithic structural element of aluminum alloy with structural hardening having a length L greater than the width B and the thickness E, in particular for aeronautical construction, said monolithic structural element being characterized in that '' at least two segments Pi and P 2 located on a different length of said structural element have physical properties (measured at mid-thickness) selected from the group formed by: a) Pi: K IC (LT)> 38 MPa m and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa, and even more preferably> 600 MPa).
  • K IC LT > 40 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa).
  • the process is carried out in such a way that the elongation at break A (D is greater than 9%, and preferably> 10%, in the segments Pj and P 2. This is advantageous in particular when the parts have to undergo shaping operations after tempering. Similarly, it is preferable that A (L) is greater than 9% outside these segments Pj and P 2.
  • a (L) is greater than 9% outside these segments Pj and P 2.
  • R o. 2 . measured in the direction TC has a deviation R p0 . 2 (p 2 ) - R p0 .
  • K app measured in the LT direction, has a difference K app (p 1) - K app (p 2) of at least 10 MPaVm and preferably at least minus 15 MPaVm.
  • the process according to the invention can be used to produce semi-finished products of any alloy with structural hardening, such as aluminum alloys of the 2xxx, 4xxx, 6xxx and 7xxx series, as well as structural hardening alloys of the 8xxx series. containing lithium.
  • structural hardening such as aluminum alloys of the 2xxx, 4xxx, 6xxx and 7xxx series, as well as structural hardening alloys of the 8xxx series. containing lithium.
  • the method according to the invention can, in the case of alloys of the Al-Zn-Cu-Mg type (series 7xxx), be used to have one of the segments with extreme properties in a state close to T6, and another segment with properties extremes close to state T74 or T73.
  • the method according to the invention can be used to obtain on one of the segments with extreme properties a state close to T3 or T4, and on the other segment with extreme properties a state close to T6 or T8.
  • the alloy comprises between 6 and 15% of zinc, between 1 and 3% of copper and between 1.5 and 3.5% of magnesium.
  • the zinc content is at least 7%, and is preferably between 8 and 13%, and even more preferably between 8.5 and 11%.
  • the copper content is advantageously between 1.3 and 2.1%, and the magnesium content between 1.8 and 2.7%.
  • alloys including 7449, 7349 and 7056, make it possible to obtain both a very high mechanical resistance (for example in the T651 or T7951 state) and a very high toughness (for example in the T76 state, T7651 or T74, or in the state T7451, T73 or T7351), while maintaining in the two states corresponding to the two segments with extreme properties of the product, as well as in the intermediate zones, a compromise between acceptable mechanical strength and toughness and resistance to exfoliating corrosion (EXCO test) maintained at a good level (EA).
  • EXCO test acceptable mechanical strength and toughness and resistance to exfoliating corrosion
  • an annealing is carried out in two stages on a sheet, a section or a forged piece dissolved, quenched and drawn.
  • This income is particularly suitable for 7xxx alloy products, and in particular alloy
  • a 2xxx alloy product (such as 2024 or 2023) is carried out on a segment or a geometric end (P an income at approximately 120 ° C., and on another segment or the other geometric end (P) returns to the peak of mechanical resistance (state T851) at approximately 190 ° C.
  • the segment or the geometric end which is not brought to the peak of mechanical resistance undergoes an income at around 100 ° C (or 80 ° C); it is an under-income state.
  • a 7xxx alloy product (such as 7349, 7449 or 7056) is applied to a segment or a geometric end with tempering at the peak of mechanical resistance (state T651) at approximately 120 ° C., and on another segment or the other geometric end an over-income (state T7651, T7451 or T7351) in two stages at 120 ° C and 150 ° C - 165 ° C.
  • a 6xxx alloy product (such as 6056 or 6156) is carried out on a segment or a geometric end with a returned to the peak of mechanical resistance (state T651) at around 190 ° C, and on another segment or the other geometric end an over-income (state T7851) in two stages.
  • the metal parts obtained by the process according to the invention can be used as a structural element in aeronautical construction.
  • These structural elements can be bi-functional or multi-functional, that is to say bring together in a single monolithic part different functionalities that the methods according to the prior art could only bring together by assembling different parts.
  • These structural elements can also allow a simpler and lighter construction and manufacture of aircraft, in particular of very large cargo or passenger aircraft.
  • a specific advantage of the process according to the invention is that in each segment with extreme properties, the optimum properties targeted are obtained in a well-controlled length of the product. The designer of the aircraft therefore knows exactly how long the product will have the optimal properties recommended and guaranteed.
  • the method according to the invention is used to manufacture structural elements which do not have a continuous variation of properties over their entire length, but which have at least two zones in which the mechanical properties ( or some of them) are constant over a certain length of the product.
  • this zone has a length of at least one meter, and preferably at least two meters.
  • Pi and P 2 may be segments with extreme properties. Indeed, the designer of the aircraft does not need, in the transition segment, maximum properties for one or other of the properties (or groups of properties) to be optimized, for example the breaking strength in the long sense R m (L) and the toughness KIQL-T). But it nevertheless requires a certain compromise between these properties or groups of properties, because in this transition segment, the structural element plays a structural role and must meet precise specifications.
  • the structural elements according to the invention are in particular: - wing panels (in English: upper (top) or lower (bottom) wing (skin) panels); - wing stiffeners (in English: upper or lower wing stringers) - wing spars (in English: wing spars); - fuselage beams (in English: fuselage stiffeners); - junction panels (in English: butt straps), in particular for wing panels (upper and lower wing butt straps); - fuselage panels (in English: iuselage panels).
  • the method according to the invention makes it possible to heat treat long parts or structural elements. Most often, their cross section perpendicular to the length is substantially constant over their length, but it can be otherwise. Likewise, the pieces can be straight or not; one can for example treat slightly curved forged structural elements. The process could also be used to process molded parts, but long molded parts are very rare and difficult to manufacture. In a preferred embodiment, the length of the piece is at least 5 meters or better at least 7 meters, but we prefer a length of at least 15 meters, or even at least 25 meters, to take full advantage of the possibilities of creating several functionalized segments distributed over the length of the part.
  • Structural elements have thus been produced with at least two segments Pi and P 2 in which the length Fpi and Fp 2 (expressed in percent of the total length of the part L) of said at least two segments Pj and P 2 is such that Fpi> 25% and Fp 2 > 25% and preferably Fpi> 30% and F P2 > 30%. In other embodiments, F P1 > 35% and F P2 > 30%, or F P1 > 40% and F P2 > 30%. Structural elements according to the invention can be used advantageously in aeronautical construction.
  • a large capacity aircraft comprising at least one wing comprising at least one structural element according to the invention, characterized in that the segment Pi is located close to the fuselage, and the segment P 2 close from the geometrical end of the wing (see figure 1).
  • said wing panels have a length of at least 15 meters, and preferably at least 25 meters.
  • the inventors have produced wing panels of more than 30 meters in length.
  • Said parts and structural elements can be monolithic.
  • the method according to the invention also makes it possible to heat treat parts or structural elements which are not monolithic but assembled from at least two parts or semi-finished products laminated, spun or forged (preferably made of hardened aluminum alloy structural), for example by welding, riveting or gluing. It is also conceivable that in such an assembly, one or more of the parts are made from a base material which is not an aluminum alloy.
  • the sheets and profiles are in the state T351, and the assembly is carried out by laser welding (Laser Beam Welding, LBW), friction welding (Friction Stir Welding, FSW) or electron beam welding (Electron Beam Welding, EBW).
  • the Applicant has found that it may be preferable to treat such a welded joint after welding by the method according to the invention, instead of treating the semi-finished products (sheets and profiles) intended to constitute said joint before welding, because an improvement in the mechanical strength and in the corrosion resistance of the welded joint is obtained.
  • This effect is significant when the welded joint extends over a long length of the structural element (for example substantially parallel to the long direction of the product).
  • a sheet metal with a length of 36 meters, a width of 2.5 meters and a thickness of 30 mm was produced by hot rolling of a rolling plate.
  • the composition of the alloy was:
  • the rolling plate was homogenized for 14 hours at 475 ° C.
  • the inlet temperature to the hot rolling mill was 428 ° C
  • the outlet temperature from the hot rolled sheet was 401 ° C.
  • the sheet was dissolved, quenched and fractionated under the following conditions: maintenance for 6 hours at 471 ° C, quenching in water at a temperature between about 15 and 16 ° C, then controlled traction with permanent elongation about 2.5%
  • the sheet was trimmed to give a sheet 34 meters in length. It was positioned lengthwise in an oven consisting of 30 zones with a unit length of 1200 mm. For all tempering temperatures, the variation around the setpoint did not exceed ⁇ 3 ° C.
  • the tempering treatment consisted of a first homogeneous treatment stage at 120 ° C for 6 hours ("first stage"), immediately followed by a second stage during which a geometric end of 18 meters (called Zi, corresponding to 15 oven zones) was treated for 15 hours at 155 ° C (“second stage", preceded by an adjustment period of approximately 1 hour), while the other geometric end of 10.8 meters (called Z 2 , corresponding to 9 oven zones) was maintained for 16 hours at 120 ° C.
  • the transition zone between these two ends corresponded to 7.2 meters (called Z ⁇ , 2 , corresponding to 6 furnace zones).
  • the electrical conductivity of the sheet was measured at different locations: Pi segment: between 18.2 and 19.5 MS / m.
  • P 2 segment between 22.5 and 23.5 MS / m
  • P 1> 2 segment between 18.2 and 23.6 MS / m
  • the sheet was subjected to a third tempering step, namely a homogeneous tempering consisting of a rise in temperature to 148 ° C. for 1 h 30 min, followed by a holding at 150 ° C. for 15 h hours.
  • This third step was intended to simulate an income forming operation or an income after shaping of the structural element.
  • Table 1 summarizes the static mechanical characteristics obtained by a tensile test. These are averages obtained from measurements made at mid-thickness and at different locations distributed over the width of the sheet. No significant variation in properties was found in the width of the sheet. Note that for R p o.2 in the L and TL directions, the values were also measured by a compression test; they are indicated in table 1 in brackets.
  • Such a sheet with a length of 34 meters can be used as a sail panel for cargo or passenger aircraft of very large capacity.
  • the geometric end X of the sheet (corresponds to high KJC toughness, the static mechanical resistance being lower) is positioned on the fuselage side, and the geometric end Z of the sheet (corresponds to a high static mechanical resistance, the toughness Kic being lower) corresponds to the geometrical end of the wing.
  • the setpoint, sheet and air temperatures in the furnace zones for the second tempering step are shown in Table 3.
  • the temperature profile during the tempering step at 120 ° C and 15 is shown. -5 ° C in stationary thermal state.
  • the temperature of the sheet was measured using forty thermocouples; the values given in table 3 were measured at mid-width.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a part made of aluminium alloy with structural hardening consisting a) in melting a semifinished extruded or forged rolled stock followed by water quenching, b) in optionally carrying out a controlled drawing with a permanent stretching which is equal to or greater than 5 % and c) in tempering. Said invention is characterised in that at least one tempering operation is carried out in a controlled thermal gradient linear furnace comprising at least two areas or groups of areas (Z1, Z2) at initial temperatures (T1, T2) in which the variation of each temperature T1, T2) around a specified temperature is equal or less than 5 °C through the length of said areas or the groups of areas, the difference between the specified temperatures of the initial temperatures T1 and T2 is equal or greater than 5 °C and said areas or the groups of areas are dividable by a transition area or group of areas (Z1,2) inside of which the initial temperature varies from T1 to T2 and a length which is parallel to the axis of the linear furnace of each at least two areas or the groups of areas Z1 and Z2 is equal to or greater than 1 meter.

Description

ELEMENT DE STRUCTURE POUR CONSTRUCTION AERONAUTIQUE PRESENTANT UNE VARIATION DES PROPRIETES D'EMPLOI STRUCTURAL ELEMENT FOR AERONAUTICAL CONSTRUCTION HAVING A VARIATION IN THE PROPERTIES OF USE
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne les produits corroyés et les éléments de structure, notamment pour construction aéronautique, en alliage d'aluminium à traitement thermique. Elle concerne notamment les produits dit longs, c'est-à-dire les produits présentant une longueur significativement plus grande que les autres dimensions, typiquement au moins deux fois plus longues que larges, et d'une longueur typiquement d'au moins 5 mètres. Ces produits peuvent être des produits laminés (tels que des tôles minces, tôles moyennes, tôles épaisses), des produits filés (tels que des barres, profilés, tubes ou fils), et des produits forgés.The present invention relates to wrought products and structural elements, in particular for aircraft construction, made of aluminum alloy with heat treatment. It relates in particular to so-called long products, that is to say products having a length significantly greater than the other dimensions, typically at least twice as long as wide, and typically having a length of at least 5 meters. . These products can be rolled products (such as thin sheets, medium sheets, thick sheets), extruded products (such as bars, profiles, tubes or wires), and forged products.
Etat de la techniqueState of the art
Les avions de très grande taille présentent des problèmes de construction tout à fait particuliers. A titre d'exemple, l'assemblage des éléments structuraux devient de plus en plus critique, d'une part en tant que facteur de coût (le rivetage est un procédé très coûteux), d'autre part en tant que générateur de discontinuités dans les propriétés des pièces assemblées. Pour minimiser les assemblages, on peut préparer des éléments de structure par usinage intégral dans des tôles épaisses ; ces éléments de structures peuvent alors intégrer en une seule pièce (dite monolithique) différentes fonctions telles que la fonction de peau de voilure et la fonction de raidisseur. On peut également, et parallèlement, agrandir la dimension des éléments de structure monolithiques. Cela pose de nouveaux problèmes de fabrication de ces pièces par laminage, filage, forgeage ou moulage, car il est plus difficile de garantir des propriétés homogènes dans des pièces de très grande taille. Il a été évoqué également de préparer des pièces monolithiques présentant une variation contrôlée de propriétés, ce qui permet, en théorie, de mieux adapter les propriétés des pièces aux besoins du constructeur. A ce titre, le brevet EP 0 630 98-5 (Pechiney Rhenalu) décrit un procédé de fabrication de tôles en alliage d'al iminium à durcissement structural présentant une variation continue des propriétés d'emploi, dans lequel le revenu final est effectué dans un four de structure spécifique comprenant une chambre chaude et une chambre froide, reliées par une pompe à chaleur. Ce procédé a permis d'obtenir des petites pièces d'une longueur d'environ un mètre en alliage 7010 dont une extrémité se trouve à l'état T651 et l'autre à l'état T7451, par un traitement de revenu isochrone. Ce procédé n'a jamais été développé à l'échelle industrielle, car il est difficile à contrôler d'une manière compatible avec les exigences de qualité que pose le domaine de la construction aéronautique ; ces difficultés augmentent avec la taille des pièces, sachant que c'est en particulier pour les très grandes pièces que le. concepteur souhaiterait pouvoir intégrer deux ou plusieurs fonctionnalités par le biais d'une variation continue des propriétés d'emploi. Un autre problème que pose ce procédé pour l'exemple décrit dans le brevet cité est que les durées optimales des. traitements T651 et T7451 sont différentes. Encore un autre problème est qu'un produit en 7010 à l'état T7451 est obtenu typiquement par un traitement de revenu à deux paliers, alors que l'état T651 est obtenu par un traitement de revenu à simple palier.Very large aircraft present very specific construction problems. For example, the assembly of structural elements becomes more and more critical, on the one hand as a cost factor (riveting is a very expensive process), on the other hand as a generator of discontinuities in the properties of the assembled parts. To minimize the assemblies, structural elements can be prepared by integral machining in thick sheets; these structural elements can then integrate in a single piece (called monolithic) different functions such as the wing skin function and the stiffener function. It is also possible, and in parallel, to enlarge the dimension of the monolithic structural elements. This poses new problems in manufacturing these parts by rolling, spinning, forging or molding, since it is more difficult to guarantee homogeneous properties in very large parts. It has also been mentioned to prepare monolithic parts having a controlled variation in properties, which, in theory, makes it possible to better adapt the properties of the parts to the needs of the manufacturer. As such, patent EP 0 630 98-5 (Pechiney Rhenalu) describes a process for manufacturing sheets of al iminium alloy with structural hardening exhibiting a continuous variation in the properties of use, in which the final tempering is carried out in an oven of specific structure comprising a hot room and a cold room, connected by a heat pump. This process made it possible to obtain small parts with a length of about one meter of 7010 alloy, one end of which is in the T651 state and the other in the T7451 state, by an isochronous tempering treatment. This process has never been developed on an industrial scale, because it is difficult to control in a manner compatible with the quality requirements posed by the field of aeronautical construction; these difficulties increase with the size of the pieces, knowing that it is particularly for very large pieces that the. designer would like to be able to integrate two or more functionalities through a continuous variation of the properties of use. Another problem posed by this method for the example described in the cited patent is that the optimal durations of. T651 and T7451 treatments are different. Yet another problem is that a product in 7010 in state T7451 is typically obtained by a two-stage income treatment, while the state T651 is obtained by a single-stage income treatment.
Le problème auquel répond la présente invention est de développer un procédé pour la fabrication d'éléments de structure, notamment pour construction aéronautique, présentant une variation des propriétés d'emploi, qui permet la réalisation de pièces de très grande longueur, et qui est suffisamment contrôlable, stable et reproductible dans les conditions strictes d'assurance de la qualité et de maîtrise des procédés qui sont couramment exigées par l'industrie aéronautique.The problem to which the present invention responds is to develop a method for the manufacture of structural elements, in particular for aeronautical construction, having a variation in the properties of use, which allows the production of parts of very great length, and which is sufficiently controllable, stable and reproducible under the strict conditions of quality assurance and process control that are commonly required by the aeronautical industry.
Objet de l'invention Un premier objet de la présente invention est un procédé de fabrication d'une pièce en alliage d'aluminium à durcissement structural, comprenant : a) la mise en solution d'un demi-produit laminé, filé ou forgé, suivie d'une trempe, b) éventuellement la traction contrôlée avec un allongement permanent d'au moins 0,5%, c) le traitement de revenu, caractérisé en ce qu'au moins une étape dudit traitement de revenu est effectuée dans un four à profil thermique contrôlé dans la longueur, ledit four comportant au moins deux zones ou groupes de zones Zi, Z2 avec des températures initiales Ti, T , dans lesquelles la variation de la température autour de la température de consigne de chacune des températures T\ et T2 ne dépasse pas ± 5°C (préférentiellement ± 4°C, et encore plus préférentiellement ± 3°C) sur la longueur desdites zones ou groupes de zones, la différence entre les températures de consigne des températures initiales T et T2 étant supérieure ou égale à 5°C (préférentiellement comprise entre 10°C et 80°C, plus préférentiellement entre 10°C et 50°C, et encore plus préférentiellement entre 20°C et 40°C), et lesdites zones ou groupes de zones pouvant être séparées par une zone ou groupe de zones Z1-2 dit de transition à l'intérieur de laquelle ou duquel la température initiale varie de Tι à T2, et caractérisé en ce que la longueur parallèle à l'axe du four de chacune desdites au moins deux zones ou groupes de zones Z et Z2 est d'au moins un mètre (et préférentiellement d'au moins deux mètres).OBJECT OF THE INVENTION A first object of the present invention is a method of manufacturing an aluminum alloy part with structural hardening, comprising: a) dissolving a rolled, extruded or forged semi-finished product, followed by quenching, b) optionally controlled traction with a permanent elongation of at least 0.5%, c) tempering treatment, characterized in that at least one step of said tempering treatment is carried out in an oven with a thermally controlled profile in the length, said oven comprising at least two zones or groups of zones Zi, Z 2 with initial temperatures Ti, T, in which the variation of the temperature around the set temperature of each of the temperatures T \ and T 2 does not exceed ± 5 ° C (preferably ± 4 ° C, and even more preferably ± 3 ° C) over the length of said zones or groups of zones, the difference between the set temperatures of the initial temperatures T and T 2 being greater than or equal to 5 ° C (preferably between 10 ° C and 80 ° C, more preferably between 10 ° C and 50 ° C, and even more preferably between 20 ° C and 40 ° C), and said zones or groups of zones can be separated by a zone or group of zones Z 1-2 said to be transition within which or from which the initial temperature varies from Tι to T 2 , and characterized in that the length parallel to the axis of the furnace of each of said at least two zones or groups of zones Z and Z 2 is at least one meter (and preferably at least two meters).
Un deuxième objet de la présente invention est un élément de structure monolithique en alliage d'aluminium à durcissement structural ayant une longueur L plus grande que la largeur B et l'épaisseur E, notamment pour construction aéronautique, ledit élément de structure monolithique étant caractérisé en ce qu'au moins deux segments Pi et P2 situées sur une longueur différente dudit élément de structure possèdent des propriétés mécaniques (mesurée à mi-épaisseur) sélectionnées dans le groupe formé de : a) Pi : KIC( -T) > 38 MPaVm et P2 : Rm(L) > 580 MPa (et préférentiellement > 590 MPa, et encore plus préférentiellement > 600 MPa). b) P, : KIC L-T) > 40 MPa m et P2 : Rm(L) > 580 MPa (et préférentiellement > 590 MPa). c) Pt : KIC(L-T) > 41 MPa m et P2 : Rm(L) > 580 MPa (et préférentiellement > 590 MPa). d) Pi : KIC(L-T) > 42 MPa m et P2 : Rm(L) > 590 MPa. e) Pi : KIC(L-T) > 39 MPaVm et P2 : Rm(L) > 580 MPa et P2 : Rm(TL) > 550 MPa. f) Pi : KIC(L-T) > 39 MPaVm et P2 : Rm(L) > 580 MPa et P2 : Rp0,2(L) > 550 MPa, i) Pi : KIC(L-T) > 39 MPa m et Pi : Rm(L) > 530 MPa, et P2 : Rm(L) > 580 MPa. j) Pi : KIC(L-T) > 40 MPaVm et P! : Rm(L) > 540 MPa, et P2 : Rm(L) > 590 MPa. k) PI : Kapp(L-τ)(ccτ406) > 125 MPaVm et P2 : Rm(L) > 590 MPa.A second object of the present invention is a monolithic structural element of aluminum alloy with structural hardening having a length L greater than the width B and the thickness E, in particular for aeronautical construction, said monolithic structural element being characterized in that at least two segments Pi and P 2 located on a different length of said structural element have mechanical properties (measured at mid-thickness) selected from the group formed by: a) Pi: KI C (-T)> 38 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa, and even more preferably> 600 MPa). b) P,: KIC LT)> 40 MPa m and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa). c) P t : K IC ( LT)> 41 MPa m and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa). d) Pi: K IC ( LT)> 42 MPa m and P 2 : R m (L)> 590 MPa. e) Pi: K IC (L- T )> 39 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa and P 2 : R m (TL)> 550 MPa. f) Pi: K IC (L - T )> 39 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa and P 2 : R p0 , 2 (L)> 550 MPa, i) Pi: K IC (LT) > 39 MPa m and Pi: R m (L)> 530 MPa, and P 2 : R m (L)> 580 MPa. j) Pi: K IC (LT)> 40 MPaVm and P! : R m (L)> 540 MPa, and P 2 : R m (L)> 590 MPa. k) PI: K ap p (L-τ) (ccτ406)> 125 MPaVm and P2: R m (L)> 590 MPa.
Encore un autre objet de la présente invention est un avion comprenant au moins une aile qui intègre au moins un élément de structure selon la présente invention, caractérisé en ce que le segment s?\ se situe proche du fuselage, et le segment P2 proche de l'extrémité géométrique de l'aile, à l'opposé du fuselage.Yet another object of the present invention is an aircraft comprising at least one wing which incorporates at least one structural element according to the present invention, characterized in that the segment s? \ is located close to the fuselage, and the segment P 2 close to the geometric end of the wing, opposite the fuselage.
Description des figuresDescription of the figures
La figure 1 montre de manière schématique l'évolution des propriétés mécaniques statiques (courbe 1), par exemple la résistance à la traction ou à la compression, et dynamiques (courbe 2), par exemple la tolérance aux dommages, dans la longueur d'un panneau de voilure selon l'invention. La figure 2 montre la résistance mécanique dans un élément de structure d'une longueur de 34 mètres selon l'invention. Description de l'invention a) Terminologie Sauf mention contraire, toutes les indications relatives à la composition chimique des alliages sont exprimées en pourcent massique. Par conséquent, dans une expression mathématique, « 0,4 Zn » signifie : 0,4 fois la teneur en zinc, exprimée en pourcent massique ; cela s'applique mutatis mutandis aux autres éléments chimiques. La désignation des alliages suit les règles de The Aluminum Association, connues de l'homme du métier. Les états métallurgiques sont définis dans la norme européenne EN 515. La composition chimique d'alliages d'aluminium normalisés est définie par exemple dans la norme EN 573-3. Sauf mention contraire, les caractéristiques mécaniques statiques, c'est-à-dire la résistance à la rupture Rm, la limite élastique Rpo,2> et l'allongement à la rupture A, sont déterminées par un essai de traction selon la norme EN 10002-1, l'endroit et le sens du prélèvement des éprouvettes étant définis dans la norme EN 485-1. La ténacité Kic a été mesurée selon la norme ASTM E 399. La courbe R est déterminée selon la norme ASTM 561. A partir de la courbe R, on calcule le facteur d'intensité de contrainte critique Kc , c'est à dire le facteur d'intensité qui provoque l'instabilité de la fissure. On calcule également le facteur d'intensité de contrainte Kco> en affectant à la charge critique la longueur initiale de la fissure, au début du chargement monotone. Ces deux valeurs sont calculées pour une éprouvette de forme voulue. Kapp désigne le Kco correspondant à l' éprouvette ayant servi à faire le test de courbe R. La résistance à la corrosion exfoliante a été déterminée selon l'essai EXCO décrit dans la norme ASTM G34. Sauf mention contraire, les définitions de la norme européenne EN 12258-1 s'appliquent. Le terme « tôle » est utilisé ici pour des produits laminés de toute épaisseur. Le terme « usinage » comprend tout procédé d'enlèvement de matière tel que le tournage, le fraisage, le perçage, l'alésage, le taraudage, l' électroérosion, la rectification, le polissage, l'usinage chimique. Le terme « produit filé » comprend également les produits qui ont été étirés après filage, par exemple par étirage à froid à travers une filière. Il comprend également les produits tréfilés. Le terme « élément de structure » se réfère à un élément utilisé en construction mécanique pour lequel les caractéristiques mécaniques statiques et / ou dynamiques ont une importance particulière pour la performance et l'intégrité de la structure, et pour lequel un calcul de la structure est généralement prescrit ou effectué. Il s'agit typiquement d'une pièce mécanique dont la défaillance est susceptible de mettre en danger la sécurité de ladite construction, de ses utilisateurs, de ses usagers ou d'autrui. Pour un avion, ces éléments de structure comprennent notamment les éléments qui composent le fuselage (tels que la peau de fuselage (fuselage skin en anglais), les raidisseurs ou lisses de fuselage (stringers), les cloisons étanches (bulkheads), les cadres de fuselage (circumferential frames), les ailes (tels que la peau de voilure (wing skin), les raidisseurs (stringers ou stiffeners), les nervures (ribs) et longerons (spars)) et l'empennage composé notamment de stabilisateurs horizontaux et verticaux (horizontal or vertical stabilisers), ainsi que les profilés de plancher (floor beams), les rails de sièges (seat tracks) et les portes.Figure 1 shows schematically the evolution of static mechanical properties (curve 1), for example tensile or compressive strength, and dynamic (curve 2), for example damage tolerance, in the length of a wing panel according to the invention. Figure 2 shows the mechanical strength in a structural element with a length of 34 meters according to the invention. Description of the invention a) Terminology Unless otherwise stated, all the indications relating to the chemical composition of the alloys are expressed in percent by mass. Consequently, in a mathematical expression, "0.4 Zn" means: 0.4 times the zinc content, expressed in percent by mass; this applies mutatis mutandis to other chemical elements. The designation of alloys follows the rules of The Aluminum Association, known from the skilled person. The metallurgical states are defined in European standard EN 515. The chemical composition of standardized aluminum alloys is defined for example in standard EN 573-3. Unless otherwise stated, the static mechanical characteristics, that is to say the tensile strength R m , the elastic limit R p o, 2> and the elongation at break A, are determined by a tensile test according to standard EN 10002-1, the place and direction of specimen collection being defined in standard EN 485-1. The tenacity Kic was measured according to standard ASTM E 399. The curve R is determined according to standard ASTM 561. From the curve R, the critical stress intensity factor Kc is calculated, ie the factor of intensity which causes the instability of the crack. One also calculates the stress intensity factor Kco > by assigning to the critical load the initial length of the crack, at the beginning of the monotonous loading. These two values are calculated for a test piece of desired shape. K app designates the Kco corresponding to the test piece which was used to perform the R curve test. The resistance to exfoliating corrosion was determined according to the EXCO test described in standard ASTM G34. Unless otherwise stated, the definitions of European standard EN 12258-1 apply. The term "sheet metal" is used here for rolled products of any thickness. The term "machining" includes any material removal process such as turning, milling, drilling, reaming, tapping, EDM, grinding, polishing, chemical machining. The term "spun product" also includes products which have been drawn after spinning, for example by cold drawing through a die. It also includes drawn products. The term “structural element” refers to an element used in mechanical construction for which the static and / or dynamic mechanical characteristics are of particular importance for the performance and integrity of the structure, and for which a calculation of the structure is generally prescribed or performed. It is typically a mechanical part, the failure of which is likely to endanger the safety of said construction, of its users, of its users or of others. For an aircraft, these structural elements include in particular the elements that make up the fuselage (such as the fuselage skin), the stiffeners or bulkheads, bulkheads, fuselage (circumferential frames), the wings (such as the wing skin), the stiffeners (stringers or stiffeners), the ribs (ribs) and spars (spars)) and the empennage composed in particular of horizontal and vertical stabilizers (horizontal or vertical stabilizers), as well as the floor profiles (floor beams), the seat rails (seat tracks) and the doors.
Le terme « élément de structure monolithique » se réfère à un élément de structure qui a été obtenu à partir d'une seule pièce de demi-produit laminé, filé, forgé ou moulé, sans assemblage, tel que rivetage, soudage, collage, avec une autre pièce.The term "monolithic structural element" refers to a structural element which has been obtained from a single piece of rolled, spun, forged or molded semi-finished product, without assembly, such as riveting, welding, bonding, with another room.
b) Description détaillée de l'inventionb) Detailed description of the invention
Selon l'invention, le problème est résolu par un procédé dans lequel dans un four qui a de préférence une longueur intérieure supérieure à la longueur de la pièce à traiter, la température est gardée sensiblement constante sur au moins deux zones de four d'une longueur d'au moins un mètre. Un tel profil de température peut être obtenu en subdivisant le four selon sa longueur en plusieurs zones thermiques.According to the invention, the problem is solved by a method in which in an oven which preferably has an internal length greater than the length of the part to be treated, the temperature is kept substantially constant over at least two oven zones of a length of at least one meter. Such a temperature profile can be obtained by dividing the oven along its length into several thermal zones.
L'invention est applicable à tous les produits métalliques longs, c'est-à-dire présentant une dimension (appelée longueur) significativement plus grande que les deux autres (largeur, épaisseur). La longueur est la plus grande dimension du produit. Typiquement, dans le cadre de la présente invention, la longueur est au moins deux fois plus grande que les deux autres dimensions. Dans des modes de réalisation particulièrement avantageuses, elle est cinq ou même dix fois plus grande que les deux autres dimensions. Elle coïncide habituellement avec le sens long de fabrication (direction de laminage ou de filage) ; dans certains cas, elle peut être différente. Les produits selon l'invention peuvent être des produits laminés (tels que les tôles ou tôles fortes), des produits filés (tels que les barres, tubes ou profilés), des produits forgés; ces produits peuvent être bruts de fabrication ou usinés.The invention is applicable to all long metal products, that is to say having a dimension (called length) significantly larger than the other two (width, thickness). Length is the largest dimension of the product. Typically, in the context of the present invention, the length is at least twice as large as the other two dimensions. In particularly advantageous embodiments, it is five or even ten times larger than the other two dimensions. It usually coincides with the long manufacturing direction (rolling or spinning direction); in some cases it may be different. The products according to the invention can be laminated products (such as sheets or heavy plates), extruded products (such as bars, tubes or profiles), forged products; these products can be raw or manufactured.
On entend ici par « segments à propriétés extrêmes » d'un produit les deux segments montrant la plus forte différence de propriétés. En fonction des modes de réalisation choisis, ces segments peuvent se situer proche des deux « extrémités au sens géométrique » (ou « extrémités géométriques ») du produit, ou ailleurs : la présente invention permet aussi de fabriquer des pièces dans lesquelles au moins un des deux segments montrant la plus forte différence de propriétés se situe plus proche du milieu géométrique que de l'extrémité géométrique de la pièce.The term “segments with extreme properties” of a product is understood here to mean the two segments showing the greatest difference in properties. Depending on the embodiments chosen, these segments may be located close to the two “geometric ends” (or “geometric ends”) of the product, or elsewhere: the present invention also makes it possible to manufacture parts in which at least one of the two segments showing the strongest difference in properties is closer to the geometric center than to the geometric end of the part.
On entend ici par « zone » d'un four la plus petite unité thermique sur la longueur du four caractérisée par une température sensiblement constante, c'est-à-dire par une variation de température parallèle à l'axe du four qui est faible comparée à la différence de température qui caractérise le profil de température du four sur la totalité de sa longueur. Une telle zone de four est caractérisée par des moyens de chauffage et de contrôle qui permettent de maintenir la température à une valeur sensiblement constante à l'intérieure de ladite zone. A l'intérieur d'une telle zone, la variation de la température autour de la température de consigne ne doit pas dépasser ± 5°C, et préférentiellement ne dépasse pas- ± 4°C. Dans un mode de réalisation préféré, cet écart ne dépasse pas ± 3°C. Pour certains produits, l'écart ne doit pas dépasser ± 2°C. Dans les autres directions du four, la température doit être aussi constante que possible. En tout état de cause, la variation de la température autour de la température de consigne à l'intérieur d'une zone doit être plus faible que la différence de température entre la zone de four la plus chaude et la zone de four la plus froide.The term "zone" of an oven is understood here to mean the smallest thermal unit over the length of the oven characterized by a substantially constant temperature, that is to say by a variation in temperature parallel to the axis of the oven which is small compared to the temperature difference that characterizes the temperature profile of the oven over its entire length. Such an oven zone is characterized by heating and control means which make it possible to maintain the temperature at a substantially constant value inside said zone. Within such an area, the temperature variation around the set temperature must not exceed ± 5 ° C, and preferably does not exceed ± 4 ° C. In a preferred embodiment, this difference does not exceed ± 3 ° C. For certain products, the difference must not exceed ± 2 ° C. In the other directions of the oven, the temperature should be as constant as possible. In any case, the temperature variation around the set temperature inside a zone must be less than the temperature difference between the hottest oven zone and the coldest oven zone. .
Plusieurs zones contiguës peuvent former un « groupe de zones », c'est-à-dire une unité thermique à l'intérieur de la quelle la température est sensiblement constante, ou suit un profil thermique contrôlé. A titre d'exemple, dans un four comprenant 9 zones de four (numérotées de 1 à 9), on peut former deux groupes de zones thermiques comprenant chacune trois zones de four (ayant les numéros successifs 1, 2, 3, 7, 8 et 9), séparées par un groupe de zones central comportant un profil thermique contrôlé et obtenu par l'intermédiaire de trois zones de four (portant les numéros successifs 4, 5 et 6). Tel que le terme « groupe de zones » est utilisé dans le cadre du présent brevet, un groupe de zones peut ne comporter qu'une seule zone de four.Several contiguous zones can form a “group of zones”, that is to say a thermal unit inside which the temperature is substantially constant, or follows a controlled thermal profile. For example, in an oven comprising 9 oven zones (numbered from 1 to 9), two groups of thermal zones can each be formed, each comprising three oven zones (having successive numbers 1, 2, 3, 7, 8 and 9), separated by a central group of zones comprising a controlled thermal profile and obtained by means of three furnace zones (bearing the successive numbers 4, 5 and 6). As the term "group of zones" is used in the context of the present patent, a group of zones may comprise only one oven zone.
Selon les constations de la demanderesse, la différence de température minimale qui conduit à des différences de propriétés industriellement exploitables entre deux segments à propriétés extrêmes du produit selon l'invention est de cinq degrés. Une différence d'au moins dix degrés est préférée. La différence de température peut être beaucoup plus importante, jusqu'à 80°C, voire jusqu'à 100°C, ou même davantage, mais cela peut poser des problèmes de contrôle de la température et de son profil parallèle à l'axe du four, et ceci notamment dans le cas des pièces relativement petites. Si l'on veut obtenir des états revenus, la différence de température ne dépassera typiquement pas cinquante degrés. Une différence de température supérieure à cinquante degrés peut être utilisée avantageusement pour fabriquer une pièce dont un des segments à propriétés extrêmes se trouve dans un état voisin d'un état T3 ou T4. Pour les alliages de type Al-Zn-Cu-Mg (série 7xxx), une différence de température relativement faible (par exemple entre dix et environ trente degrés) permet d'obtenir des effets exploitables pour des pièces utilisables en construction aéronautique, alors que pour les alliages de type Al-Cu (série 2xxx), on utilise avantageusement une différence de température plus grande, par exemple comprise entre cinquante et cent degrés, ou même plus.According to the Applicant's observations, the minimum temperature difference which leads to differences in industrially exploitable properties between two segments with extreme properties of the product according to the invention is five degrees. A difference of at least ten degrees is preferred. The temperature difference can be much larger, up to 80 ° C, even up to 100 ° C, or even more, but this can cause problems with temperature control and its profile parallel to the axis of the oven, especially in the case of relatively small parts. If one wants to obtain returned states, the temperature difference will typically not exceed fifty degrees. A temperature difference greater than fifty degrees can advantageously be used to manufacture a part in which one of the segments with extreme properties is in a state close to a T3 or T4 state. For alloys of the Al-Zn-Cu-Mg type (7xxx series), a relatively small temperature difference (for example between ten and about thirty degrees) makes it possible to obtain exploitable effects for parts usable in aeronautical construction, while for Al-Cu type alloys (2xxx series), a larger temperature difference is advantageously used, for example between fifty and one hundred degrees, or even more.
La demanderesse a constaté que ce n'est pas uniquement la différence de températures entre deux segments à propriétés extrêmes qui compte, mais aussi la maîtrise de la température entre les segments à propriétés extrêmes. C'est pourquoi on utilise dans la présente invention un four comportant une pluralité de zones de four contiguës. On entend par pluralité au moins deux, et préférentiellement au moins trois zones de four. Une cloison entre deux zones contiguës, telle que proposée dans le brevet EP 0 630 986, n'est ni nécessaire ni utile. Elle ne permet pas d'exercer une maîtrise suffisante sur la température entre deux zones. De même, l'usage d'une pompe à chaleur qui relie la chambre froide à la chambre chaude, comme proposé dans EP 0 630 986, rend le profil thermique à l'intérieur du four trop instable. Dans le cadre de la présente invention, une bonne maîtrise du profil thermique à l'intérieur du four est indispensable pour pouvoir fabriquer des éléments de structure d'une manière compatible avec les exigences d'assurance qualité des produits aéronautiques.The Applicant has found that it is not only the temperature difference between two segments with extreme properties that counts, but also the control of the temperature between the segments with extreme properties. This is why an oven is used in the present invention comprising a plurality of contiguous oven zones. By plurality is meant at least two, and preferably at least three oven zones. A partition between two contiguous zones, as proposed in patent EP 0 630 986, is neither necessary nor useful. It does not allow sufficient control over the temperature between two zones. Similarly, the use of a heat pump which connects the cold room to the hot room, as proposed in EP 0 630 986, makes the thermal profile inside the oven too unstable. In the context of the present invention, good control of the thermal profile inside the oven is essential in order to be able to manufacture structural elements in a manner compatible with the quality assurance requirements of aeronautical products.
Dans ce but, il est nécessaire de pouvoir contrôler, et préférable de pouvoir régler, la température dans chaque zone de four. Dans une réalisation avantageuse de la présente invention, le four comporte au moins trois zones de four d'une longueur unitaire d'au moins un mètre. A titre d'exemple, pour fabriquer des éléments de structure d'une longueur d'environ trente-quatre mètres, les inventeurs utilisent un four d'une longueur totale de trente-six mètres avec trente zones de four de longueur sensiblement identique, réglables indépendamment les unes des autres. Avantageusement, ces trente zones de four sont groupées de manière à former un nombre réduit de groupes de zones thermiques, par exemple trois à cinq.For this purpose, it is necessary to be able to control, and preferably to be able to adjust, the temperature in each oven zone. In an advantageous embodiment of the present invention, the oven comprises at least three oven zones with a unit length of at least one meter. By way of example, to manufacture structural elements with a length of around thirty-four meters, the inventors use an oven with a total length of thirty-six meters with thirty oven zones of substantially identical length, adjustable independently of each other. Advantageously, these thirty oven zones are grouped so as to form a reduced number of groups of thermal zones, for example three to five.
Le procédé selon l'invention comprend l'élaboration d'une pièce corroyée en alliage d'aluminium à durcissement structural, une mise en solution, trempe, éventuellement traction avec un allongement permanent d'au moins 0,5%, un traitement de revenu dans un four à profil thermique contrôlé. Ledit traitement de revenu dans un four à profil thermique peut comporter, pour au moins un des groupes de zones thermiques qui composent le profil thermique contrôlé, un ou plusieurs, typiquement deux ou trois, paliers de température, ou une rampe plus ou moins continue de température sans palier net. Optionnellement, le traitement de revenu dans le four à profil thermique contrôlé est précédé ou suivi d'une autre étape de traitement de revenu dans un four homogène (qui peut être le même four, réglé de manière à obtenir une température homogène dans toutes ses zones, ou un autre four). Un tel revenu final en four homogène est particulièrement utile lorsque l'on vise à obtenir un état apte à une opération de formage au revenu ; le revenu final homogène permet dans ce cas le formage au revenu. Par ailleurs, une pièce peut subir un revenu dans le four à gradient thermique contrôlé, puis au moins une opération de mise en forme ou d'usinage, et ensuite une étape de traitement de revenu dans un four homogène.The method according to the invention comprises the production of a wrought piece of aluminum alloy with structural hardening, dissolution, quenching, possibly traction with a permanent elongation of at least 0.5%, a tempering treatment in an oven with controlled thermal profile. Said tempering treatment in a thermal profile furnace may comprise, for at least one of the groups of thermal zones which make up the controlled thermal profile, one or more, typically two or three, temperature stages, or a more or less continuous ramp of temperature without net plateau. Optionally, the tempering treatment in the oven with controlled thermal profile is preceded or followed by another step of tempering treatment in a homogeneous oven (which can be the same oven, adjusted so as to obtain a homogeneous temperature in all its zones , or another oven). Such a final income in a homogeneous furnace is particularly useful when the aim is to obtain a state suitable for an income forming operation; the homogeneous final income in this case allows income training. Furthermore, a part can undergo tempering in the oven with controlled thermal gradient, then at least one shaping or machining operation, and then a tempering treatment step in a homogeneous oven.
L'invention permet de réaliser un élément de structure monolithique en alliage d'aluminium à durcissement structural ayant une longueur L plus grande que la largeur B et l'épaisseur E, notamment pour construction aéronautique, ledit élément de structure monolithique étant caractérisé en ce qu'au moins deux segments Pi et P2 situées sur une longueur différente dudit élément de structure possèdent des propriétés physiques (mesurées à mi-épaisseur) sélectionnées dans le groupe formé de : a) Pi : KIC(L-T) > 38 MPa m et P2 : Rm(L) > 580 MPa (et préférentiellement > 590 MPa, et encore plus préférentiellement > 600 MPa). b) Pi : KIC L-T) > 40 MPaVm et P2 : Rm(L) > 580 MPa (et préférentiellement > 590 MPa). c) Pi : KIC(L-T) > 41 MPaVm et P2 : Rm(L) > 580 MPa (et préférentiellement > 590 MPa). d) Pi : KIC(L-T) > 42 MPaVm et P2 : Rm(L) > 590 MPa. e) Pi : KIC(L-T) > 39 MPaVm et P2 : Rm(L) > 580 MPa et P2 : Rm(TL) > 550 MPa. f) Pi : KIC(L-T) > 39 MPaVm et P2 : Rm(L) > 580 MPa et P2 : Rp0,2(L) > 550 MPa, i) Pi : KIC(L-T) > 39 MPaVm et Pt : Rm(L) > 530 MPa, et P2 : Rm(L) > 580 MPa. j) Pi : KIC(L-τ) > 40 MPaVm et P! : Rm(L) > 540 MPa, et P2 : Rm(L) > 590 MPa. k) PI : Kapp(L-τ)(ccτ406) > 125 MPaVm et P2 : Rm(L) > 590 MPa.The invention makes it possible to produce a monolithic structural element of aluminum alloy with structural hardening having a length L greater than the width B and the thickness E, in particular for aeronautical construction, said monolithic structural element being characterized in that '' at least two segments Pi and P 2 located on a different length of said structural element have physical properties (measured at mid-thickness) selected from the group formed by: a) Pi: K IC (LT)> 38 MPa m and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa, and even more preferably> 600 MPa). b) Pi: K IC LT)> 40 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa). c) Pi: K IC (L- T) > 41 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa). d) Pi: K IC ( L - T )> 42 MPaVm and P 2 : R m (L)> 590 MPa. e) Pi: K IC ( LT ) > 39 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa and P 2 : R m (TL)> 550 MPa. f) Pi: KI C (LT)> 39 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa and P 2 : R p0 , 2 (L)> 550 MPa, i) Pi: K IC ( L - T ) > 39 MPaVm and P t : R m (L)> 530 MPa, and P 2 : R m (L)> 580 MPa. j) Pi: K IC (L -τ)> 40 MPaVm and P! : R m (L)> 540 MPa, and P 2 : R m (L)> 590 MPa. k) PI: K ap p (L-τ) (ccτ406)> 125 MPaVm and P2: R m (L)> 590 MPa.
Il est préféré que le procédé soit conduit de manière à ce que l'allongement à rupture A(D soit supérieur à 9%, et préférentiellement > 10%, dans les segments Pj et P2. Cela est avantageux notamment lorsque les pièces doivent subir des opérations de mise en forme après revenu. De même, il est préférable que A(L) soit supérieur à 9% en dehors de ces segments Pj et P2. On peut obtenir des demi-produits caractérisés en ce qu'ils possèdent deux segments ?\ et P2 dans lesquels (mesuré à mi-épaisseur) a) Rpo.2, mesuré dans le sens L ou dans le sens LT, présente un écart Rpo.2(p2) - Rpo.2(Pi) d'au moins 50 MPa et préférentiellement au moins > 75 MPa, et / ou b) R o.2. mesuré dans le sens TC, présente un écart Rp0.2(p2) - Rp0.2(pi) d'au moins 30 MPa et préférentiellement d'au moins 50 MPa, et / ou c) Kic, mesuré dans le sens L-T, présente un écart Kιc(pi) - Kιc(P2) d'au moins 5 MPaVm et préférentiellement d'au moins 7 MPaVm, et / ou d) Kapp, mesuré dans le sens L-T, présente un écart Kapp(p1)- Kapp(p2) d'au moins 10 MPaVm et préférentiellement d'au moins 15 MPaVm.It is preferred that the process is carried out in such a way that the elongation at break A (D is greater than 9%, and preferably> 10%, in the segments Pj and P 2. This is advantageous in particular when the parts have to undergo shaping operations after tempering. Similarly, it is preferable that A (L) is greater than 9% outside these segments Pj and P 2. We can obtain semi-finished products characterized in that they have two segments? \ and P 2 in which (measured at mid-thickness) a) Rpo.2, measured in the L direction or in the LT direction, has a deviation R p o. 2 ( p 2) - Rpo. 2 ( P i ) of at least 50 MPa and preferably at least> 75 MPa, and / or b) R o. 2 . measured in the direction TC, has a deviation R p0 . 2 (p 2 ) - R p0 . 2 (pi) of at least 30 MPa and preferably of at least 50 MPa, and / or c) Kic, measured in the direction LT, has a difference Kιc (pi) - Kιc ( P2 ) of at least 5 MPaVm and preferably at least 7 MPaVm, and / or d) K app , measured in the LT direction, has a difference K app (p 1) - K app (p 2) of at least 10 MPaVm and preferably at least minus 15 MPaVm.
Le procédé selon l'invention peut être utilisé pour élaborer des demi-produits en tout alliage à durcissement structural, tel que les alliages d'aluminium des séries 2xxx, 4xxx, 6xxx et 7xxx, ainsi que les alliages à durcissement structural de la série 8xxx contenant du lithium.The process according to the invention can be used to produce semi-finished products of any alloy with structural hardening, such as aluminum alloys of the 2xxx, 4xxx, 6xxx and 7xxx series, as well as structural hardening alloys of the 8xxx series. containing lithium.
Le procédé selon l'invention peut, dans le cas des alliages de type Al-Zn-Cu-Mg (série 7xxx), être utilisé pour avoir un des segments à propriétés extrêmes dans un état proche de T6, et un autre segment à propriétés extrêmes proche de l'état T74 ou T73.The method according to the invention can, in the case of alloys of the Al-Zn-Cu-Mg type (series 7xxx), be used to have one of the segments with extreme properties in a state close to T6, and another segment with properties extremes close to state T74 or T73.
Dans les alliages de la série 2xxx, de la série 6xxx ainsi que dans les alliages de la série 8xxx qui contiennent du lithium, le procédé selon l'invention peut être utilisé pour obtenir sur un des segments à propriétés extrêmes un état proche de T3 ou T4, et sur l'autre segment à propriétés extrêmes un état proche de T6 ou T8.In the alloys of the 2xxx series, of the 6xxx series as well as in the alloys of the 8xxx series which contain lithium, the method according to the invention can be used to obtain on one of the segments with extreme properties a state close to T3 or T4, and on the other segment with extreme properties a state close to T6 or T8.
Dans une réalisation avantageuse de l'invention, l'alliage comprend entre 6 et 15 % de zinc, entre 1 et 3% de cuivre et entre 1,5 et 3,5 % de magnésium. Dans d'autres réalisations avantageuses, la teneur en zinc est d'au moins 7%, et se situe préférentiellement entre 8 et 13%, et encore plus préférentiellement entre 8,5 et 11%. La teneur en cuivre se situe avantageusement entre 1,3 et 2,1%, et la teneur en magnésium entre 1,8 et 2,7%. Ces alliages, dont le 7449, le 7349 et le 7056, permettent d'obtenir à la fois une très haute résistance mécanique (par exemple à l'état T651 ou T7951) et une très forte ténacité (par exemple à l'état T76, T7651 ou T74, ou à l'état T7451, T73 ou T7351), tout en conservant dans les deux états correspondants aux deux segments à propriétés extrêmes du produit, ainsi que dans les zones intermédiaires, un compromis entre résistance mécanique et ténacité acceptables et une résistance à la corrosion exfoliante (essai EXCO) maintenue à un bon niveau (EA).In an advantageous embodiment of the invention, the alloy comprises between 6 and 15% of zinc, between 1 and 3% of copper and between 1.5 and 3.5% of magnesium. In other advantageous embodiments, the zinc content is at least 7%, and is preferably between 8 and 13%, and even more preferably between 8.5 and 11%. The copper content is advantageously between 1.3 and 2.1%, and the magnesium content between 1.8 and 2.7%. These alloys, including 7449, 7349 and 7056, make it possible to obtain both a very high mechanical resistance (for example in the T651 or T7951 state) and a very high toughness (for example in the T76 state, T7651 or T74, or in the state T7451, T73 or T7351), while maintaining in the two states corresponding to the two segments with extreme properties of the product, as well as in the intermediate zones, a compromise between acceptable mechanical strength and toughness and resistance to exfoliating corrosion (EXCO test) maintained at a good level (EA).
Dans une réalisation avantageuse de la présente invention, on effectue sur une tôle, un profilé ou une pièce forgée mise en solution, trempée et tractionnée, un revenu en deux étapes :In an advantageous embodiment of the present invention, an annealing is carried out in two stages on a sheet, a section or a forged piece dissolved, quenched and drawn.
Une première étape homogène à une température comprise entre 115°C et 125°C pour une durée comprise entre 2 et 12 heures, une deuxième étape pendant laquelle un segment ou une extrémité géométrique est traité à une température comprise entre 115°C et 125°C, alors qu'un autre segment ou l'autre extrémité est traité à une température comprise entre 150°C et 160°C, les deux pour une durée comprise entre 8 et 24 heures.A first homogeneous step at a temperature between 115 ° C and 125 ° C for a period between 2 and 12 hours, a second step during which a segment or a geometric end is treated at a temperature between 115 ° C and 125 ° C, while another segment or the other end is treated at a temperature between 150 ° C and 160 ° C, both for a period of between 8 and 24 hours.
Ce revenu convient notamment aux produits en alliage 7xxx, et notamment en alliageThis income is particularly suitable for 7xxx alloy products, and in particular alloy
7349, 7449 ou 7056.7349, 7449 or 7056.
Dans une autre réalisation avantageuse de la présente invention, on effectue sur un produit en alliage 2xxx (tel que le 2024 ou le 2023) sur un segment ou une extrémité géométrique (P un revenu à environ 120°C, et sur un autre segment ou l'autre extrémité géométrique (P ) un revenu au pic de résistance mécanique (état T851) à environ 190°C. Dans une variante de ce mode de réalisation, le segment ou l'extrémité géométrique qui n'est pas porté au pic de résistance mécanique (i.e. t? ) subit un revenu à environ 100°C (ou 80°C) ; c'est un état sous-revenu.In another advantageous embodiment of the present invention, a 2xxx alloy product (such as 2024 or 2023) is carried out on a segment or a geometric end (P an income at approximately 120 ° C., and on another segment or the other geometric end (P) returns to the peak of mechanical resistance (state T851) at approximately 190 ° C. In a variant of this embodiment, the segment or the geometric end which is not brought to the peak of mechanical resistance (ie t?) undergoes an income at around 100 ° C (or 80 ° C); it is an under-income state.
Dans une autre réalisation avantageuse, on effectue sur un produit en alliage 7xxx (tel que le 7349, le 7449 ou le 7056) sur un segment ou une extrémité géométrique un revenu au pic de résistance mécanique (état T651) à environ 120°C, et sur un autre segment ou l'autre extrémité géométrique un sur-revenu (état T7651, T7451 ou T7351) en deux paliers à 120°C et 150°C - 165°C. Dans encore une autre réalisation avantageuse, on effectue sur un produit en alliage 6xxx (tel que le 6056 ou le 6156) sur un segment ou une extrémité géométrique un revenu au pic de résistance mécanique (état T651) à environ 190°C, et sur un autre segment ou l'autre extrémité géométrique un sur-revenu (état T7851) en deux paliers.In another advantageous embodiment, a 7xxx alloy product (such as 7349, 7449 or 7056) is applied to a segment or a geometric end with tempering at the peak of mechanical resistance (state T651) at approximately 120 ° C., and on another segment or the other geometric end an over-income (state T7651, T7451 or T7351) in two stages at 120 ° C and 150 ° C - 165 ° C. In yet another advantageous embodiment, a 6xxx alloy product (such as 6056 or 6156) is carried out on a segment or a geometric end with a returned to the peak of mechanical resistance (state T651) at around 190 ° C, and on another segment or the other geometric end an over-income (state T7851) in two stages.
Les pièces métalliques obtenues par le procédé selon l'invention peuvent être utilisées comme élément de structure dans la construction aéronautique. Ces éléments de structure peuvent être bi-fonctionnels ou multi-fonctionnels, c'est-à-dire réunir en une seule pièce monolithique des fonctionnalités différentes que les procédés selon l'art antérieur ne pouvaient réunir que par l'assemblage de pièces différentes. Ces éléments de structure peuvent aussi permettre une construction et une fabrication plus simple et allégée d'avions, notamment d'avions de très grande capacité de fret ou de passagers.The metal parts obtained by the process according to the invention can be used as a structural element in aeronautical construction. These structural elements can be bi-functional or multi-functional, that is to say bring together in a single monolithic part different functionalities that the methods according to the prior art could only bring together by assembling different parts. These structural elements can also allow a simpler and lighter construction and manufacture of aircraft, in particular of very large cargo or passenger aircraft.
Un avantage spécifique du procédé selon l'invention est que dans chaque segment à propriétés extrêmes, on obtient les propriétés optimales visées dans une longueur bien contrôlée du produit. Le concepteur de l'avion sait donc exactement sur quelle longueur le produit aura les propriétés optimales préconisées et garanties. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, le procédé selon l'invention est utilisé pour fabriquer des éléments de structure qui n'ont pas une variation continue de propriétés sur toute leur longueur, mais qui ont au moins deux zones dans lesquelles les propriétés mécaniques (ou certaines d'entre elles) sont constantes sur une certaine longueur du produit. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, cette zone a une longueur d'au moins un mètre, et préférentiellement d'au moins deux mètres. Un tel produit, ainsi que son utilisation comme élément de structure dans une aile d'avion, est montré schématiquement sur la figure 1. Un autre avantage spécifique du procédé selon l'invention est le contrôle précis des propriétés dans le segment de transition Plι2 entre deux groupes de segments Pi et P2 (il peut y en avoir deux ou plus, en fonction du nombre de groupes de zones thermiques), Pi et P2 pouvant être des segments à propriétés extrêmes. En effet, le concepteur de l'avion n'a pas besoin, dans le segment de transition, de propriétés maximales pour l'une ou l'autre des propriétés (ou groupes de propriétés) à optimiser, par exemple la résistance à la rupture au sens long Rm(L) et la ténacité KIQL-T). Mais il exige néanmoins un certain compromis entre ces propriétés ou groupes de propriétés, car dans ce segment de transition, l'élément de structure joue bien un rôle structural et doit répondre à des spécifications précises.A specific advantage of the process according to the invention is that in each segment with extreme properties, the optimum properties targeted are obtained in a well-controlled length of the product. The designer of the aircraft therefore knows exactly how long the product will have the optimal properties recommended and guaranteed. In a particularly preferred embodiment, the method according to the invention is used to manufacture structural elements which do not have a continuous variation of properties over their entire length, but which have at least two zones in which the mechanical properties ( or some of them) are constant over a certain length of the product. In an advantageous embodiment of the invention, this zone has a length of at least one meter, and preferably at least two meters. Such a product, as well as its use as a structural element in an aircraft wing, is shown diagrammatically in FIG. 1. Another specific advantage of the method according to the invention is the precise control of the properties in the transition segment P lι2 between two groups of segments Pi and P 2 (there may be two or more, depending on the number of groups of thermal zones), Pi and P 2 may be segments with extreme properties. Indeed, the designer of the aircraft does not need, in the transition segment, maximum properties for one or other of the properties (or groups of properties) to be optimized, for example the breaking strength in the long sense R m (L) and the toughness KIQL-T). But it nevertheless requires a certain compromise between these properties or groups of properties, because in this transition segment, the structural element plays a structural role and must meet precise specifications.
Les éléments de structure selon l'invention sont notamment : - des panneaux de voilure (en anglais : upper (top) or lower (bottom) wing (skin) panels) ; - des raidisseurs de voilure (en anglais : upper or lower wing stringers) - des longerons de voilure (en anglais : wing spars) ; - des lissesde fuselage (en anglais : fuselage stiffeners) ; - des panneaux de jonction (en anglais : butt straps), notamment pour des panneaux de voilure (upper and lower wing butt straps) ; - des panneaux de fuselage (en anglais : iuselage panels).The structural elements according to the invention are in particular: - wing panels (in English: upper (top) or lower (bottom) wing (skin) panels); - wing stiffeners (in English: upper or lower wing stringers) - wing spars (in English: wing spars); - fuselage beams (in English: fuselage stiffeners); - junction panels (in English: butt straps), in particular for wing panels (upper and lower wing butt straps); - fuselage panels (in English: iuselage panels).
Le procédé selon l'invention permet de traiter thermiquement des pièces ou éléments de structure longs. Le plus souvent, leur section perpendiculaire à la longueur est sensiblement constante sur leur longueur, mais cela peut en être autrement. De même, les pièces peuvent être droites ou non ; on peut par exemple traiter des éléments de structure forgés légèrement galbés. Le procédé pourrait être utilisé également pour traiter des pièces moulées, mais des pièces moulées longues sont très rares et difficiles à fabriquer. Dans une réalisation préférée, la longueur de la pièce est d'au moins 5 mètres ou mieux d'au moins 7 mètres, mais on préfère une longueur d'au moins 15 mètres, voire d'au moins 25 mètres, pour profiter pleinement des possibilités de créer plusieurs segments fonctionnalisés répartis sur la longueur de la pièce. On a ainsi réalisé des éléments de structure avec au moins deux segments Pi et P2 dans lesquels la longueur Fpi et Fp2 (exprimée en pourcents de la longueur totale de la pièce L) desdites au moins deux segments Pj et P2 est telle que Fpi > 25% et Fp2 > 25% et préférentiellement Fpi > 30% et FP2> 30%. Dans d'autres réalisations, FP1 > 35% et FP2> 30%, ou FP1 > 40% et FP2 > 30%. Des éléments de structure selon l'invention peuvent être utilisés avantageusement en construction aéronautique. A titre d'exemple, on peut construire un avion de grande capacité comprenant au moins une aile comprenant au moins un élément de structure selon l'invention, caractérisé en ce que le segment Pi se situe proche du fuselage, et le segment P2 proche de l'extrémité géométrique de l'aile (voir figure 1). Dans une réalisation avantageuse, lesdits panneaux de voilure ont une longueur d'au moins 15 mètres, et préférentiellement d'au moins 25 mètres. Comme décrit dans l'exemple ci- dessous, les inventeurs ont réalisé des panneaux de voilure de plus que 30 mètres de long.The method according to the invention makes it possible to heat treat long parts or structural elements. Most often, their cross section perpendicular to the length is substantially constant over their length, but it can be otherwise. Likewise, the pieces can be straight or not; one can for example treat slightly curved forged structural elements. The process could also be used to process molded parts, but long molded parts are very rare and difficult to manufacture. In a preferred embodiment, the length of the piece is at least 5 meters or better at least 7 meters, but we prefer a length of at least 15 meters, or even at least 25 meters, to take full advantage of the possibilities of creating several functionalized segments distributed over the length of the part. Structural elements have thus been produced with at least two segments Pi and P 2 in which the length Fpi and Fp 2 (expressed in percent of the total length of the part L) of said at least two segments Pj and P 2 is such that Fpi> 25% and Fp 2 > 25% and preferably Fpi> 30% and F P2 > 30%. In other embodiments, F P1 > 35% and F P2 > 30%, or F P1 > 40% and F P2 > 30%. Structural elements according to the invention can be used advantageously in aeronautical construction. By way of example, it is possible to construct a large capacity aircraft comprising at least one wing comprising at least one structural element according to the invention, characterized in that the segment Pi is located close to the fuselage, and the segment P 2 close from the geometrical end of the wing (see figure 1). In an advantageous embodiment, said wing panels have a length of at least 15 meters, and preferably at least 25 meters. As described in the example below, the inventors have produced wing panels of more than 30 meters in length.
Lesdites pièces et éléments de structure peuvent être monolithiques. Le procédé selon l'invention permet également de traiter thermiquement des pièces ou éléments de structure qui ne sont pas monolithiques mais assemblées à partir d'au moins deux pièces ou demi-produits laminés, filés ou forgés (préférentiellement en alliage d'aluminium à durcissement structural), par exemple par soudage, rivetage ou collage. Il est également envisageable que dans un tel assemblage, une ou plusieurs des pièces soient fabriquées à partir d'un matériau de base qui n'est pas un alliage d' aluminium.Said parts and structural elements can be monolithic. The method according to the invention also makes it possible to heat treat parts or structural elements which are not monolithic but assembled from at least two parts or semi-finished products laminated, spun or forged (preferably made of hardened aluminum alloy structural), for example by welding, riveting or gluing. It is also conceivable that in such an assembly, one or more of the parts are made from a base material which is not an aluminum alloy.
Dans ce mode de réalisation, on peut par exemple fabriquer d'abord un assemblage entre au moins une tôle en alliage d'aluminium à durcissement structural et au moins un profilé en alliage d'aluminium à durcissement structural par rivetage, soudage ou collage, ledit assemblage étant ensuite traité par le procédé selon l'invention. Dans une réalisation avantageuse de cette variante du procédé selon l'invention, les tôles et profilés sont à l'état T351, et l'assemblage est réalisé par soudage laser (Laser Beam Welding, LBW), soudage par friction (Friction Stir Welding, FSW) ou soudage par faisceau d'électrons (Electron Beam Welding, EBW). La demanderesse a constaté qu'il peut s'avérer préférable de traiter un tel assemblage soudé après soudage par le procédé selon l'invention, au lieu de traiter les demi-produits (tôles et profilés) destinés à constituer ledit assemblage avant soudage, car on obtient une amélioration de la résistance mécanique et de la résistance à la corrosion du joint soudé. Cet effet est significatif lorsque le joint soudé s'étale sur une grande longueur de l'élément structural (par exemple sensiblement parallèle au sens long du produit).In this embodiment, it is possible, for example, to first manufacture an assembly between at least one sheet of aluminum alloy with structural hardening and at least one profile of aluminum alloy with structural hardening by riveting, welding or bonding, said assembly then being treated by the method according to the invention. In an advantageous embodiment of this variant of the method according to the invention, the sheets and profiles are in the state T351, and the assembly is carried out by laser welding (Laser Beam Welding, LBW), friction welding (Friction Stir Welding, FSW) or electron beam welding (Electron Beam Welding, EBW). The Applicant has found that it may be preferable to treat such a welded joint after welding by the method according to the invention, instead of treating the semi-finished products (sheets and profiles) intended to constitute said joint before welding, because an improvement in the mechanical strength and in the corrosion resistance of the welded joint is obtained. This effect is significant when the welded joint extends over a long length of the structural element (for example substantially parallel to the long direction of the product).
L'invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple suivant, qui n'a toutefois pas de caractère limitatif.The invention will be better understood using the following example, which however is not limiting.
Exemple :Example:
On a fabriqué une tôle d'une longueur de 36 mètres, d'une largeur de 2,5 mètres et d'une épaisseur de 30 mm par laminage à chaud d'une plaque de laminage. La composition de l'alliage était :A sheet metal with a length of 36 meters, a width of 2.5 meters and a thickness of 30 mm was produced by hot rolling of a rolling plate. The composition of the alloy was:
Zn 9,1%, Mg 1,89%, Cu 1,57%, Fe 0,06%, Si 0,03%, Ti 0,03%, Zr 0,11%, autres éléments < 0,01 chacun.Zn 9.1%, Mg 1.89%, Cu 1.57%, Fe 0.06%, Si 0.03%, Ti 0.03%, Zr 0.11%, other elements <0.01 each.
La plaque de laminage a été homogénéisée pendant 14 heures à 475°C. La température d'entrée au laminoir à chaud était de 428°C, la température de sortie de la tôle laminée à chaud était de 401°C. La tôle a été mise en solution, trempée et fractionnée dans les conditions suivantes : maintien pendant 6 heures à 471°C, trempe dans de l'eau à une température comprise entre environ 15 et 16 °C, puis traction contrôlée avec un allongement permanent d'environ 2,5% La tôle a été éboutée pour donner une tôle d'une longueur de 34 mètres. Elle a été positionnée en longueur dans un four constitué de 30 zones d'une longueur unitaire de 1200 mm. Pour toutes les températures de revenu, la variation autour de la valeur de consigne ne dépassait pas ± 3°C .The rolling plate was homogenized for 14 hours at 475 ° C. The inlet temperature to the hot rolling mill was 428 ° C, the outlet temperature from the hot rolled sheet was 401 ° C. The sheet was dissolved, quenched and fractionated under the following conditions: maintenance for 6 hours at 471 ° C, quenching in water at a temperature between about 15 and 16 ° C, then controlled traction with permanent elongation about 2.5% The sheet was trimmed to give a sheet 34 meters in length. It was positioned lengthwise in an oven consisting of 30 zones with a unit length of 1200 mm. For all tempering temperatures, the variation around the setpoint did not exceed ± 3 ° C.
Le traitement de revenu consistait en une première étape de traitement homogène à 120°C pendant 6 heures (« premier palier »), immédiatement suivie d'une deuxième étape au cours de laquelle une extrémité géométrique de 18 mètres (appelée Zi, correspondant à 15 zones de four) a été traitée pendant 15 heures à 155°C (« deuxième palier », précédé d'un période d'ajustement d'environ 1 heure), alors que l'autre extrémité géométrique de 10,8 mètres (appelée Z2, correspondant à 9 zones de four) a été maintenue pendant 16 heures à 120°C. La zone de transition entre ces deux extrémités correspondait à 7,2 mètres (appelée Zι,2, correspondant à 6 zones de four). Après cette deuxième étape, la conductivité électrique de la tôle a été mesurée à différents endroits : Segment Pi : comprise entre 18,2 et 19,5 MS/m. Segment P2 : comprise entre 22,5 et 23,5 MS/m Segment P1>2 : comprise entre 18,2 et 23,6 MS/mThe tempering treatment consisted of a first homogeneous treatment stage at 120 ° C for 6 hours ("first stage"), immediately followed by a second stage during which a geometric end of 18 meters (called Zi, corresponding to 15 oven zones) was treated for 15 hours at 155 ° C ("second stage", preceded by an adjustment period of approximately 1 hour), while the other geometric end of 10.8 meters (called Z 2 , corresponding to 9 oven zones) was maintained for 16 hours at 120 ° C. The transition zone between these two ends corresponded to 7.2 meters (called Zι, 2 , corresponding to 6 furnace zones). After this second step, the electrical conductivity of the sheet was measured at different locations: Pi segment: between 18.2 and 19.5 MS / m. P 2 segment: between 22.5 and 23.5 MS / m P 1> 2 segment: between 18.2 and 23.6 MS / m
Ensuite, la tôle a été soumise à une troisième étape de revenu, à savoir un revenu homogène consistant en une montée en température à 148°C pendant lh30, suivie d'un maintient à 150°C pendant 15h heures. Cette troisième étape était destinée à simuler une opération de formage au revenu ou un revenu après mise en forme de l'élément de structure.Then, the sheet was subjected to a third tempering step, namely a homogeneous tempering consisting of a rise in temperature to 148 ° C. for 1 h 30 min, followed by a holding at 150 ° C. for 15 h hours. This third step was intended to simulate an income forming operation or an income after shaping of the structural element.
La tôle a été découpée et caractérisée. Le tableau 1 résume les caractéristiques mécaniques statiques obtenues par un essai de traction. Ce sont des moyennes obtenues à partir de mesures effectuées à mi-épaisseur et à différents endroits répartis sur la largeur de la tôle. On n'a pas constaté de variation significative de propriétés dans la largeur de la tôle. A noter que pour Rpo.2 dans les sens L et TL, on a mesuré également les valeurs par un essai en compression ; elles sont indiquées dans le tableau 1 entre parenthèses. The sheet was cut and characterized. Table 1 summarizes the static mechanical characteristics obtained by a tensile test. These are averages obtained from measurements made at mid-thickness and at different locations distributed over the width of the sheet. No significant variation in properties was found in the width of the sheet. Note that for R p o.2 in the L and TL directions, the values were also measured by a compression test; they are indicated in table 1 in brackets.
Tableau 1Table 1
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Les résultats de ténacité Kic et de Kapp (ce dernier obtenu avec une éprouvette de type CT127 et avec une éprouvette de type CCT406) sont indiqués au tableau 2.The Kic toughness and K app results (the latter obtained with a CT127 type test piece and with a CCT406 type test piece) are shown in Table 2.
Tableau 2Table 2
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Une telle tôle d'une longueur de 34 mètres peut être utilisée comme panneau de voilure pour des avions cargo ou passagers de très grande capacité. Pour cette utilisation, l'extrémité géométrique X de la tôle (correspond à ténacité KJC élevée, la résistance mécanique statique étant plus faible) est positionnée côté fuselage, et l'extrémité géométrique Z de la tôle (correspond à une résistance mécanique statique élevée, la ténacité Kic étant plus faible) correspond à l'extrémité géométrique de l'aile.
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Such a sheet with a length of 34 meters can be used as a sail panel for cargo or passenger aircraft of very large capacity. For this use, the geometric end X of the sheet (corresponds to high KJC toughness, the static mechanical resistance being lower) is positioned on the fuselage side, and the geometric end Z of the sheet (corresponds to a high static mechanical resistance, the toughness Kic being lower) corresponds to the geometrical end of the wing.
Les températures de consigne, de la tôle et de l'air dans les zones du four pour la deuxième étape de revenu sont montrées sur le tableau 3. On a représenté le profil de température pendant l'étape de revenu à 120°C et 15-5°C à l'état thermique stationnaire. La température de la tôle a été mesurée à l'aide d'une quarantaine de thermocouples ; les valeurs données dans le tableau 3 ont été mesurées à mi-largeur.The setpoint, sheet and air temperatures in the furnace zones for the second tempering step are shown in Table 3. The temperature profile during the tempering step at 120 ° C and 15 is shown. -5 ° C in stationary thermal state. The temperature of the sheet was measured using forty thermocouples; the values given in table 3 were measured at mid-width.
Tableau 3Table 3
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Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une pièce en alliage d'a-luminium à durcissement structural, comprenant : a) la mise en solution d'un demi-produit laminé, filé ou forgé, suivie d'une trempe, b) éventuellement la traction contrôlée avec un allongement permanent d'au moins 0,5%, c) le traitement de revenu, caractérisé en ce qu'au moins une étape dudit traitement de revenu est effectuée dans un four à profil thermique contrôlé comportant au moins deux zones ou groupes de zones Zi, Z2 avec des températures initiales Ti, T2, dans lesquelles la variation de la température autour de la température de consigne oie chacune des températures Ti et T2 ne dépasse pas ± 5°C sur la longueur desdites zones ou groupes de zones, la différence entre les températures de consigne des températures initiales Ti et T2 étant supérieure ou égale à 5°C, et lesdites zones ou groupes de zones pouvant être séparées par une zone ou un groupe de zones Zlι2 dit de transition à l'intérieur de laquelle ou duquel la température initiale varie de Ti à T2, et caractérisé en ce que la longueur parallèle à l'axe du four linéaire de chacune desdites au moins deux zones ou groupes de zones Z\ et Z2 est d'au moins un mètre.1. A method of manufacturing a part of a-luminium alloy with structural hardening, comprising: a) dissolving a rolled, spun or forged semi-finished product, followed by quenching, b) optionally controlled traction with a permanent elongation of at least 0.5%, c) the tempering treatment, characterized in that at least one step of said tempering treatment is carried out in an oven with controlled thermal profile comprising at least two zones or groups of zones Zi, Z 2 with initial temperatures Ti, T 2 , in which the variation of the temperature around the set temperature at which each of the temperatures Ti and T 2 does not exceed ± 5 ° C over the length of the said zones or groups of zones, the difference between the set temperatures of the initial temperatures Ti and T 2 being greater than or equal to 5 ° C., and said zones or groups of zones which can be separated by a zone or a group of zones Z lι2 said to be transition to the inside which or from which the initial temperature varies from Ti to T 2 , and characterized in that the length parallel to the axis of the linear furnace of each of said at least two zones or groups of zones Z \ and Z 2 is at least minus one meter.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la "variation de la température autour de la température de consigne de chacune des températures Ti et T2 ne dépasse pas ± 4°C, et préférentiellement ± 3°C sur la longueur desdites au moins deux zones ou groupes de zones Zi et Z2.2. Method according to claim 1, in which the "variation of the temperature around the set temperature of each of the temperatures Ti and T 2 does not exceed ± 4 ° C, and preferably ± 3 ° C over the length of said at least two zones or groups of zones Zi and Z 2 .
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la différence entre les températures de consigne Ti et T2 est comprise entre 10°C et 80°C, et préférentiellement comprise entre 10°C et 50°C, et encore plus préférentiellement entre 20°C et 40°C. 3. Method according to claim 1 or 2, wherein the difference between the set temperatures Ti and T 2 is between 10 ° C and 80 ° C, and preferably between 10 ° C and 50 ° C, and even more preferably between 20 ° C and 40 ° C.
4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel dans au moins une des zones ou un des groupes de zones Zi ou Z2, la température varie en fonction du temps selon au moins deux paliers de température, ou selon une rampe de température sans palier.4. Method according to any one of claims 1 to 3, wherein in at least one of the zones or one of the groups of zones Zi or Z 2 , the temperature varies as a function of time according to at least two temperature levels, or according to a ramp temperature without bearing.
5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit traitement de revenu dans un four à profil thermique contrôlé est suivi d'au moins une opération de mise en forme ou d'usinage et d'une étape de traitement de revenu dans un four homogène.5. Method according to any one of claims 1 to 4, in which said tempering treatment in an oven with controlled thermal profile is followed by at least one shaping or machining operation and by a tempering treatment step. in a homogeneous oven.
6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ledit traitement de revenu dans un four à profil thermique contrôlé est précédé d'une étape de traitement de revenu dans un four homogène. 6. Method according to any one of claims 1 to 5, wherein said tempering treatment in an oven with controlled thermal profile is preceded by a tempering treatment step in a homogeneous oven.
7. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la longueur de la pièce est d'au moins 5 mètres, préférentiellement d'au moins 7 mètres, plus préférentiellement d'au moins 15 mètres, et encore plus préférentiellement supérieure à 25 mètres. 7. Method according to any one of claims 1 to 6, in which the length of the part is at least 5 meters, preferably at least 7 meters, more preferably at least 15 meters, and even more preferably greater than 25 meters.
8. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel ladite pièce en alliage d'aluminium à durcissement structural est monolithique.8. Method according to any one of claims 1 to 7, wherein said piece of aluminum alloy with structural hardening is monolithic.
9. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel ladite pièce en alliage d'aluminium à durcissement structural est assemblée à partir d'au moins deux pièces en alliage d'aluminium à durcissement structural.9. Method according to any one of claims 1 to 7, in which said part in structural curing aluminum alloy is assembled from at least two parts in structural curing aluminum alloy.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'assemblage est effectué par rivetage, collage, soudage, soudage laser, soudage par friction ou soudage par faisceau d'électrons. 10. The method of claim 9, wherein the assembly is carried out by riveting, bonding, welding, laser welding, friction welding or electron beam welding.
11. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel ledit traitement de revenu comprend une première étape homogène à une température comprise entre 115°C et 125°C pour une durée comprise entre 2 et 12 heures, une deuxième étape pendant laquelle une extrémité est traitée à une température comprise entre 1 15°C et 125°C, alors que l'autre extrémité est traitée à une température comprise entre 150°C et 160°C, les deux pour une durée comprise entre 8 et 24 heures.11. Method according to any one of claims 1 to 10, wherein said tempering treatment comprises a first homogeneous step at a temperature between 115 ° C and 125 ° C for a period between 2 and 12 hours, a second step during which one end is treated at a temperature between 1 15 ° C and 125 ° C, while the other end is treated at a temperature between 150 ° C and 160 ° C, both for a period between 8 and 24 hours .
12. Elément de structure monolithique en alliage d'aluminium à durcissement slxuctural ayant une longueur L plus grande que la largeur B et l'épaisseur E, notamment pour construction aéronautique, ledit élément de structure monolithique étant caractérisé en ce qu'au moins deux segments Pi et P2 situés sur une longueur différente dudit élément de structure possèdent des propriétés physiques et mécaniques (mesurées à mi-épaisseur) sélectionnées dans le groupe formé de : a) Pi : K1C(L-τ) > 38 MPaVm et P2 : Rm(L) > 580 MPa (et préférentiellement > 590 MPa, et encore plus préférentiellement > 600 MPa). b) Pi : KIC(L-τ) > 40 MPaVm et P2 : Rm(L) > 580 MPa (et préférentiellement > 590 MPa). c) Pi : K1C(L-τ) > 41 MPaVm et P2 : Rm(L) > 580 MPa (et préférentiellement > 590 MPa). d) Pi : KIC(L-τ) > 42 MPaVm et P2 : Rm(L) > 590 MPa. e) Pi : KIC( -T) > 39 MPaVm et P2 : Rm(L) > 580 MPa et P2 : Rm(TL) > 550 MPa. f) Pi : KIC(L-T) > 39 MPaVm et P2 : Rm(L) > 580 MPa et P2 : Rp0,2(L) > 550 MPa, i) Pi : IC(L-T) > 39 MPaVm et PI : Rm(L) > 530 MPa, et P2 : Rm(L) > 580 MPa. j) Pi : KIC(L-T) > 40 MPaVm et Pi : Rm(L) > 540 MPa, et P2 : Rm(L) > 590 MPa. k) PI : Kapp(L-τ)(ccτ406) > 125 MPaVm et P2 : Rm(L) > 590 MPa. 12. monolithic structural element of aluminum alloy with slxuctural hardening having a length L greater than the width B and the thickness E, in particular for aircraft construction, said monolithic structural element being characterized in that at least two segments Pi and P 2 located on a different length of said structural element have physical and mechanical properties (measured at mid-thickness) selected from the group formed by: a) Pi: K 1C (L -τ)> 38 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa, and even more preferably> 600 MPa). b) Pi: K IC (L -τ)> 40 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa). c) Pi: K 1C ( L -τ)> 41 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa (and preferably> 590 MPa). d) Pi: K IC (L -τ)> 42 MPaVm and P 2 : R m (L)> 590 MPa. e) Pi: KIC ( -T)> 39 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa and P 2 : R m (TL)> 550 MPa. f) Pi: KIC (LT)> 39 MPaVm and P 2 : R m (L)> 580 MPa and P2: R p0 , 2 (L)> 550 MPa, i) Pi: IC (LT)> 39 MPaVm and PI : R m (L)> 530 MPa, and P 2 : R m (L)> 580 MPa. j) Pi: KIC (LT)> 40 MPaVm and Pi: R m (L)> 540 MPa, and P 2 : R m (L)> 590 MPa. k) PI: K app (L -τ) (ccτ406)> 125 MPaVm and P2: R m (L)> 590 MPa.
13. Elément de structure selon la revendication 12, dans lequel A(L) > 9% (et préférentiellement > 10%) dans les segments )? et P .13. Structural element according to claim 12, in which A ( L )> 9% (and preferably> 10%) in the segments)? and P .
14. Elément de structure selon la revendication 13, caractérisé en ce que A(L) > 9% en dehors des segments ?\ et P2.14. Structural element according to claim 13, characterized in that A (L)> 9% outside the segments? \ And P 2 .
15. Elément de structure selon la revendication 12, dans lequel la longueur FPι et FP2 (exprimée en pourcent de la longueur L) desdites segments ?ι et P2 est telle que FPI > 25% et FP2 > 25% et préférentiellement FP1 > 30% et FP2 > 30%.15. A structural element according to claim 12, in which the length F P ι and F P2 (expressed as a percentage of the length L) of said segments? Ι and P 2 is such that F PI > 25% and F P2 > 25% and preferably F P1 > 30% and F P2 > 30%.
16. Elément de structure selon la revendication 15, dans lequel FP1 > 35% et FP2 > 30%.16. Structural element according to claim 15, in which F P1 > 35% and F P2 > 30%.
17. Elément de structure selon la revendication 16, dans lequel FP1 > 40% et FP2> 30%.17. Structural element according to claim 16, in which F P1 > 40% and F P2 > 30%.
18. Elément de structure selon une des revendications 12 à 17, dans lequel ledit alliage comprend entre 6 et 15% de zinc, entre 1 et 3% de cuivre et entre 1,5 et 335% de magnésium.18. Structural element according to one of claims 12 to 17, wherein said alloy comprises between 6 and 15% of zinc, between 1 and 3% of copper and between 1.5 and 3 3 5% of magnesium.
19. Elément de structure selon la revendication 18, dans lequel la teneur en zrinc est supérieure à7%. 19. A structural element according to claim 18, in which the zinc content is greater than 7%.
20. Elément de structure selon la revendication 18, dans lequel la teneur en zinc est comprise entre 8 et 13%, et préférentiellement entre 8,5 et 11 %.20. Structural element according to claim 18, in which the zinc content is between 8 and 13%, and preferably between 8.5 and 11%.
21. Elément de structure selon la revendication 20, dans lequel la teneur en cuivre est comprise entre 1,3 et 2,1%. 21. A structural element according to claim 20, in which the copper content is between 1.3 and 2.1%.
22. Elément de structure selon la revendication 21, dans lequel la teneur en magnésium est comprise entre 1 ,8 % et 2,7%.22. Structural element according to claim 21, wherein the magnesium content is between 1.8% and 2.7%.
23. Elément de structure selon une quelconque des revendications 12 à 22, caractérisé en ce que sa longueur L est d'au moins 7 mètres, préférentiellement d'au moins 15 mètres, et encore plus préférentiellement d'au moins 25 mètres.23. Structural element according to any one of claims 12 to 22, characterized in that its length L is at least 7 meters, preferably at least 15 meters, and even more preferably at least 25 meters.
24. Elément de structure monolithique en alliage d'aluminium à durcissement structural ayant une longueur L plus grande que la largeur B et l'épaisseur E, notamment pour construction aéronautique, ledit élément de structure monolithique étant caractérisé en ce qu'il est constitué d'un alliage de type Al-Cu et en ce qu'il présente au moins deux segments PI et P2 situés sur une longueur différente dudit élément de structure, dont l'un se trouve dans un état T8 et l'autre dans un état sous-revenu.24. Monolithic structural element of aluminum alloy with structural hardening having a length L greater than the width B and the thickness E, in particular for aircraft construction, said monolithic structural element being characterized in that it consists of '' an Al-Cu type alloy and in that it has at least two segments PI and P2 situated on a different length of said structural element, one of which is in a T8 state and the other in a sub state -returned.
25. Elément de structure monolithique en alliage d'aluminium à durcissement structural ayant une longueur L plus grande que la largeur B et l'épaisseur E, notamment pour construction aéronautique, ledit élément de structure monolithique étant caractérisé en ce qu'ils possède deux segments Pi et P2 dans lesquels a) Rp0. , mesuré dans le sens L ou dans le sens LT, présente un écart Rp0.2(p2) - RPo.2(Pi) d'au moins 50 MPa et préférentiellement au moins > 75 MPa, et / ou b) Rp0.2, mesuré dans le sens TC, présente un écart Rpo.2(P2) - Rpo.2(Pi) d'au moins 30 MPa et préférentiellement d'au moins 50 MPa, et / ou c) KJC, mesuré dans le sens L-T, présente un écart Kiqpi) - Kιc(P2) d'au moins 5 MPaVm et préférentiellement d'au moins 7 MPaVm, et / ou d) KaPP, mesuré dans le sens L-T, présente un écart Kapp(pi)- Kapp(p2) d'au moins 10 MPaVm et préférentiellement d'au moins 15 MPaVm.25. Structural hardening aluminum alloy monolithic structural element having a length L greater than the width B and the thickness E, in particular for aircraft construction, said monolithic structural element being characterized in that they have two segments Pi and P 2 in which a) R p0 . , measured in the L direction or in the LT direction, has a difference R p0.2 ( p 2) - R P o.2 (Pi) of at least 50 MPa and preferably at least> 75 MPa, and / or b ) R p0 . 2 , measured in the TC direction, has a deviation R p o.2 (P 2 ) - Rpo.2 (Pi) of at least 30 MPa and preferably at least 50 MPa, and / or c) KJC, measured in the direction LT, presents a deviation Kiqpi) - Kιc ( P 2) of at least 5 MPaVm and preferably of at least 7 MPaVm, and / or d) Ka PP , measured in the direction of LT, presents a deviation K app ( pi ) - K app ( p 2 ) of at least 10 MPaVm and preferably of at least 15 MPaVm.
26. Utilisation d'un élément de structure selon une quelconque des revendications 12 à 25 pour la fabrication d'un panneau de voilure d'avion, raidisseurs de voilure, longerons de voilure, lisses de fuselage, panneaux de fuselage ou panneaux de jonction. 26. Use of a structural element according to any one of claims 12 to 25 for the manufacture of an airplane wing panel, wing stiffeners, wing spars, fuselage beams, fuselage panels or junction panels.
27. Avion comprenant au moins une aile fabriquée à partir d'un élément de structure selon une quelconque des revendications 12 à 25, caractérisé en ce que le segment Vι se situe proche du fuselage, et le segment P2 proche de l'extrémité géométrique de l'aile. 27. Airplane comprising at least one wing made from a structural element according to any one of claims 12 to 25, characterized in that the segment Vι is located close to the fuselage, and the segment P 2 close to the geometric end of the wing.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007106772A2 (en) * 2006-03-13 2007-09-20 Alcoa Inc. Method and process of non-isothermal aging for aluminum alloys
FR2900160A1 (en) * 2006-04-21 2007-10-26 Alcan Rhenalu Sa Manufacturing method e.g. for structural plate for aircraft, involves performing cold plastic deformation process to hot rolled work piece, to form structural plate, and forming zones of different deformations in structural plate
WO2009043426A1 (en) * 2007-10-04 2009-04-09 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh A method for manufacturing a wrought metal plate product having a gradient in engineering properties
CN103370147A (en) * 2011-02-14 2013-10-23 住友电气工业株式会社 Rolled magnesium alloy material, magnesium alloy member, and method for producing rolled magnesium alloy material
US9234255B2 (en) 2010-01-29 2016-01-12 Tata Steel Nederland Technology Bv Process for the heat treatment of metal strip material
US20190127833A1 (en) * 2017-10-26 2019-05-02 Amit Shyam Heat treatments for high temperature cast aluminum alloys
US11220729B2 (en) 2016-05-20 2022-01-11 Ut-Battelle, Llc Aluminum alloy compositions and methods of making and using the same
US11242587B2 (en) 2017-05-12 2022-02-08 Ut-Battelle, Llc Aluminum alloy compositions and methods of making and using the same

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2894857B1 (en) 2005-12-16 2009-05-15 Alcan Rhenalu Sa PROCESS FOR MANUFACTURING SEMI-PRODUCTS COMPRISING TWO ALUMINUM ALLOYS
FR2945464B1 (en) * 2009-05-13 2012-03-23 Alcan Rhenalu PROCESS FOR WELDING ASSEMBLY OF ALUMINUM ALLOY PARTS.
DE102010000292B4 (en) * 2010-02-03 2014-02-13 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Metal strip made of steel with different mechanical properties
FR2997706B1 (en) * 2012-11-08 2014-11-07 Constellium France METHOD FOR MANUFACTURING A VARIABLE THICKNESS STRUCTURE ELEMENT FOR AERONAUTICAL CONSTRUCTION

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4518351A (en) * 1982-03-22 1985-05-21 Mellen Sr Robert H Method of providing a dynamic temperature gradient
EP0630986A1 (en) * 1993-06-28 1994-12-28 Pechiney Rhenalu Hardenable aluminium alloy sheet or plate having a contiuous variation of usable properties in a given direction, process and apparatus for its production

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4518351A (en) * 1982-03-22 1985-05-21 Mellen Sr Robert H Method of providing a dynamic temperature gradient
EP0630986A1 (en) * 1993-06-28 1994-12-28 Pechiney Rhenalu Hardenable aluminium alloy sheet or plate having a contiuous variation of usable properties in a given direction, process and apparatus for its production

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007106772A3 (en) * 2006-03-13 2007-11-15 Alcoa Inc Method and process of non-isothermal aging for aluminum alloys
WO2007106772A2 (en) * 2006-03-13 2007-09-20 Alcoa Inc. Method and process of non-isothermal aging for aluminum alloys
FR2900160A1 (en) * 2006-04-21 2007-10-26 Alcan Rhenalu Sa Manufacturing method e.g. for structural plate for aircraft, involves performing cold plastic deformation process to hot rolled work piece, to form structural plate, and forming zones of different deformations in structural plate
WO2007122314A1 (en) * 2006-04-21 2007-11-01 Alcan Rhenalu Method for fabrication of a structural element for aeronautical construction including a differential work hardening
JP2009534191A (en) * 2006-04-21 2009-09-24 アルカン レナリュ Method of manufacturing a structural element for aircraft manufacturing including differential strain hardening
US10144998B2 (en) 2006-04-21 2018-12-04 Constellium Issoire Method of making a structural element for aeronautical construction comprising differential work-hardening
WO2009043426A1 (en) * 2007-10-04 2009-04-09 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh A method for manufacturing a wrought metal plate product having a gradient in engineering properties
US8152943B2 (en) 2007-10-04 2012-04-10 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Method for manufacturing a wrought metal plate product having a gradient in engineering properties
US9234255B2 (en) 2010-01-29 2016-01-12 Tata Steel Nederland Technology Bv Process for the heat treatment of metal strip material
CN103370147B (en) * 2011-02-14 2015-07-29 住友电气工业株式会社 Magnesium alloy calendering material, magnesium alloy component and the method for the manufacture of magnesium alloy calendering material
US9598749B2 (en) 2011-02-14 2017-03-21 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Rolled magnesium alloy material, magnesium alloy structural member, and method for producing rolled magnesium alloy material
CN103370147A (en) * 2011-02-14 2013-10-23 住友电气工业株式会社 Rolled magnesium alloy material, magnesium alloy member, and method for producing rolled magnesium alloy material
US11220729B2 (en) 2016-05-20 2022-01-11 Ut-Battelle, Llc Aluminum alloy compositions and methods of making and using the same
US11242587B2 (en) 2017-05-12 2022-02-08 Ut-Battelle, Llc Aluminum alloy compositions and methods of making and using the same
US20190127833A1 (en) * 2017-10-26 2019-05-02 Amit Shyam Heat treatments for high temperature cast aluminum alloys
US11180839B2 (en) 2017-10-26 2021-11-23 Ut-Battelle, Llc Heat treatments for high temperature cast aluminum alloys

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