BRPI0412107B1 - Laminado de camadas de metal e camadas de ligação de plástico - Google Patents

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BRPI0412107B1
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Max Arjan Markestein
Abdoel Faziel Rajabali
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Fokker Aerostructures Bv
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Description

[0001] A invenção refere-se a um laminado de camadas de metal e camadas de ligação de plástico situadas entre as camadas de metal, compreendendo duas camadas de metal externas estendendo-se substancialmente continuamente e pelo menos uma camada de metal interna.
Um tal laminado é conhecido e usado em painéis que podem ser usados para várias finalidades. Em particular, estes podem ser painéis de peso leve de alta rigidez e resistência mecânica para uso nas indústrias de aviação e de viagens espaciais. Tais painéis podem também ser usados em outras áreas, tais como para botes e veículos rodoviários, recipientes e similares. [0002] Um laminado deste tipo tendo camadas de metal alternadas e camadas de ligação está descrito na publicação W098/53989. Tal laminado inclui uma junção que é formada pelas partes sobrepostas de camadas de metal unidas. [0003] Como um resultado das vantajosas propriedades do laminado, os painéis podem ter espessura muito reduzida, enquanto que ainda satisfazem as exigências com respeito a rigidez e resistência esta é uma maior vantagem nas indústrias de aviação e de viagens espaciais, em particular. Não obstante, tais painéis têm também desvantagens, precisamente por causa daquela baixa espessura. Estas desvantagens emergem particularmente quando os painéis estão sendo fixados em outras partes de construção, tais como armações, reforços e similares. Uma transferência de forças ocorre nas posições onde tal fixação é realizada e pode originar concentrações de esforços, particularmente no caso de métodos de fixação onde rebites ou parafusos são usados. [0004] O delgado laminado é capaz de absorver tais concentrações de esforços somente até uma extensão limitada. O objetivo da invenção é, por conseguinte, prover um laminado do tipo descrito acima, o qual exibe melhor comportamento em uma conexão local em armações e similares, sem as outras vantagens, tais como um peso relativamente baixo e boas propriedades mecânicas, serem substancialmente afetadas adversamente. Este objetivo é atingido pelo fato de que pelo menos uma das camadas de metal internas tem pelo menos uma abertura e na posição da abertura as outras camadas de metal e camadas de ligação de plástico são ligadas conjuntamente para a forma de um pacote de menor espessura. [0005] A camada de metal com aberturas forma espessamentos locais no laminado, e preferivelmente nos pontos próprios onde uma conexão tem que ser feita na construção contemplada. Ela pode estar, por exemplo, no ponto onde uma armação ou reforço deve ser fixado em um painel, como explicado acima. A espessura localmente maior do laminado conduz a maiores concentrações de esforços, e também a uma gradual transferência de forças a partir de uma fileira de rebites e similares para as outras partes mais delgadas do laminado. [0006] As aberturas na camada de metal em interesse podem ser de muitos tipos diferentes, dependendo da construção final. Em particular, as aberturas podem ser fechadas na direção periférica. [0007] A área superficial total das aberturas pode ser da mesma ordem de magnitude que a área superficial da parte remanescente da camada de metal provida com aberturas, além disso a área superficial total das aberturas pode ser maior do que a área superficial da parte remanescente da camada de metal provida com aberturas. [0008] O laminado de acordo com a invenção pode ser construído de várias maneiras; a camada de metal provida com aberturas é preferivelmente situada entre camadas de ligação com ou sem reforço de fibra. De acordo com uma primeira possibilidade, a camada provida com aberturas pode ser ligada em qualquer lado com camadas de ligação de plástico, reforçadas com fibra, camadas de ligação de plástico reforçadas com fibra estas que continuam sem interrupção na posição da abertura e são ligadas conjuntamente neste ponto. [0009] Em uma outra forma de realização, a camada provida com aberturas pode ser ligada sobre um lado com uma camada de ligação de plástico, reforçada com fibra, e no outro lado pode ser ligada por meio de uma camada de ligação sem reforço de fibra, com uma outra camada de metal. Na posição da abertura, a camada de ligação de plástico, reforçada com fibra, a qual é ligada com a camada de metal provida com uma abertura, é ligada com a outra camada de metal. [00010] A espessura de uma camada de metal é preferivelmente menor do que 1,5 mm, e preferivelmente está situada entre 0,1 mm e 0,8 mm. As camadas de ligação de plástico podem compreender fibras com carbono, aramida ou vidro. As camadas de metal podem ser Al, Cu, Mg, Ti, Sc e/ou ligas daqueles metais. [00011] A invenção será explicada em maior detalhe abaixo com referência a um número de formas de realização exemplificativas, ilustradas nas figuras. [00012] A figura 1 mostra uma seção transversal através de uma primeira forma de realização do laminado. [00013] A figura 2 mostra uma seção transversal através de uma segunda forma de realização. [00014] A figura 3 mostra uma vista em perspectiva de um painel construído a partir do laminado de acordo com a invenção. [00015] As figuras 4-12 mostram outras formas de realização do laminado. [00016] As figuras 13 - 16 mostram vários padrões com áreas rebaixadas e elevadas no laminado. [00017] O laminado mostrado na figura 1 é composto de um número de camadas de metal contínuas 1, 2 e 3, e também de um número de camadas de ligação de plástico 4, 5 e 6, contínuas e reforçadas com fibras. Na forma de realização exemplificativa mostrada, as camadas de ligação de plástico 4, 5 e 6, reforçadas com fibra, consistem, cada, de duas camadas de fibras 7, 8, com a orientação desejada das fibras. [00018] De acordo com a invenção, uma outra camada de metal 9, na qual são providas aberturas 10, é provida entre as camadas de metal 2 e 3 na posição das aberturas 10, as camadas de ligação de plástico 5 e 6, reforçadas com fibras, são ligadas uma à outra. As áreas remanescentes abertas são enchidas com um adesivo 11. [00019] Como pode ser visto na seção transversal da figura 1, e na vista em perspectiva da figura 3, na posição das aberturas 10 na camada de metal 9, partes rebaixadas 12 são formadas no painel, encerradas por meio de áreas de borda mais espessas 13. Estas áreas de borda 13 são adequadas para atuar como áreas de fixação, por exemplo para armações, reforços e similares.
Os parafusos ou rebites, por meio dos quais estas armações, reforços e similares são fixados no laminado, são suportados nas áreas de borda 13, relativamente espessas, de uma tal maneira que concentrações de esforços permanecem restritas a um nível aceitável. As áreas rebaixadas 12 formam a parte remanescente de um painel feito do laminado e são destinadas a acolher os normais esforços de cisalhamento, não perturbados, e esforços de tração e de flexão dos tipos que ocorrem na construção em questão. [00020] Isto produz, por um lado, a vantagem de um painel com um peso relativamente baixo, graças às partes rebaixadas 12, enquanto que, por outro lado, o painel é ainda adequado para a fixação em outras partes de construção na posição das áreas de borda espessadas 13, como mostrado na figura 3. [00021] Na variante da figura 2, o laminado é igualmente composto de três camadas de metal contínuas 1, 2 e 3. Além disto, duas camadas de ligação de plástico 4, 6, reforçadas com fibras e contínuas, estão presentes. A camada de metal 9 provida com aberturas 10, neste caso, é ligada com a camada de metal 2 por meio de uma camada adesiva descontínua 14, sem reforço de fibra. A camada de ligação de plástico 6, reforçada com fibras, é ligada na posição das aberturas 10 com a camada de metal 2 situada abaixo dela. [00022] Na variante da figura 4, a qual é amplamente idêntica àquela da figura 3, a camada de metal 9 provida com aberturas 10 é ligada com a camada de metal 2 por meio de uma camada adesiva contínua 14, sem reforço de fibra. A camada de ligação de plástico 15, reforçada com fibra, neste caso, é descontínua na posição das aberturas 10. [00023] O fato de que a invenção não é limitada a estas variantes ficará claro a partir das outras possibilidades não exaustivas, mostradas nas figuras 5 a 12. Nestas figuras, as camadas que correspondem às camadas nas formas de realização das figuras 1 e 2 são indicadas pelos mesmos números de referência. A figura 5 mostra não apenas uma camada de metal descontínua 9, mas também uma outra camada de metal descontínua 9’. As aberturas da última camada são alinhadas de maneira graduada uma em relação à outra na posição da parte rebaixada 12. A parte da camada de metal adicional 9’ e da camada de ligação reforçada com fibras 15, esta variante é a mesma que aquela da figura 2. [00024] A variante da figura 6 tem uma camada de metal interrompida 9’, adicional, e duas camadas de ligação reforçadas com fibras 15, 15’. [00025] No caso da variante da figura 7, as camadas de fibra 15, 15 não são continuadas até as camadas de fibra 6 e 15, respectivamente, situadas inferiormente mais baixas, diferentemente da variante da figura 6. [00026] No caso da variante da figura 8, a camada de metal externa 3 é ligada no nível do recesso 12 com a camada de plástico reforçada com fibra 6 e ao longo de uma pequena parte com a camada de ligação reforçada com fibra 15. A conexão entre esta camada externa 3 e a segunda camada de metal interrompida 9’ é na forma de uma camada adesiva 14, sem reforço de fibra. [00027] Na variante da ajuste 9, também, uma camada adesiva 14, sem reforço de fibra é presente, mais especificamente entre as duas camadas de metal interrompidas 9, 9’. [00028] Na variante da figura 10, a camada de metal contínua 9, a camada de metal interrompida 9 e a camada de metal interrompida 9’ são, todas, fixadas uma à outra por meio de camadas adesivas 14, 14’, sem reforço de fibra. [00029] Na figura 11, uma camada de metal contínua 2 é a divisão entre as camadas de metal interrompidas 9, 9’. [00030] A figura 12 é amplamente a mesma que a variante da figura 2, no sentido de que, neste caso, uma camada adesiva de plástico 15, reforçada com fibra, está presente entre a camada de metal contínua e a camada de metal interrompida 9. [00031] As variantes em vista de topo das figuras 13a até 13fixador mostram diferentes padrões de áreas elevadas 13 e áreas rebaixadas 12. [00032] A figura 14 mostra uma vista de topo de um laminado com uma estrutura 13 englobando vários quadrados rebaixados 12. [00033] A variante da figura 15 mostra um laminado com uma estrutura 13 encerando áreas rebaixadas alongadas e paralelas 12, por exemplo na posição das armações em uma fuselagem ou na posição das nervuras em uma asa. [00034] A variante da figura 16 mostra que a estrutura 13 pode ser composta de várias partes, mais especificamente das duas partes de estrutura mais externas 21, 22, as quais repousam estritamente uma contra a outra na posição da costura 23, e as tiras 24, as quais, cada, repousam contra as partes de estrutura 21, 22, respectivamente, na posição de uma costura 25, 26.

Claims (17)

1. Laminado dc camadas de metal (1-3, 9) e cantadas de ligação de plástico (4-6) situadas entre as camadas de metal (1-3, 9), compreendendo duas camadas de metal externas (1, 3) estendendo-se eoniinuamenlc e pelo menos uma camada de metal interna (2, 9), caracterizado pelo lato de que: pelo menos uma das camadas de metal internas (9) tem pelo menos uma abertura (10); e. na posição da abertura (10). as outras camadas de metal (1-3) e as camadas dc ligação de plástico (4-6) são ligadas conjuntamenic para a forma de um pacote de menor espessura.
2. Laminado de acordo com a reivindicação !, caracterizado pelo lato de que pelo menos uma das aberturas (10) é lechada na direção
3. Laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2. caracterizado pelo fal.o de que a área superficial total das aberturas (10) é da mesma ordem dc magnitude que a área superficial da parles remanescente (13) da camada de metal (9) provida com aberturas.
4. Laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a área superficial total das aberturas (10) é maior do que a área superficial da parte remanescente (13) da camada de metal (9} provida com aberturas.
5. Laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato dc que a camada de metal (9) provida com aberturas (10) fica situada entre as camadas de ligação de plásticos.
6. Laminado de acordo com a reivindicação 5. caracterizado pelo falo de que a camada de metal (9) provida com aberturas (10) é ligada sobre qualquer lado nas camadas de ligação dc plástico (5. 6), cujas camadas de ligação de plástico (5. 6) continuam sem interrupção na posição da abertura (10) e são ligadas conjuntamenie neste ponto.
7. Laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das camadas de ligação de plástico (5, 6) compreende um reforço de fibra.
8. Laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 7, caracterizado pelo fato de que a camada de metal (9) provida com aberturas (10) é ligada sobre um lado em uma camada de ligação de plástico reforçada com fibra e sobre o outro lado é ligada por meio de uma camada de ligação (14), sem reforço de fibra, em uma outra camada de metal (2).
9. Laminado de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, na posição da abertura (10), a camada de ligação de plástico reforçada com fibra (6), a qual é ligada com a camada de metal (9) provida com uma abertura, é ligada com a outra camada de metal (2).
10. Laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que várias camadas de metal internas são providas, pelo menos duas das quais têm pelo menos uma abertura, e nas quais as aberturas de diferentes camadas de metal pelo menos parcialmente cobrem uma à outra.
11. Laminado de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as aberturas são alinhadas umas em relação às outras e formam juntas um estreitamento escalonado.
12. Laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a camada de metal (9) provida com uma abertura forma uma estrutura (13).
13. Laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das camadas de metal com pelo menos uma abertura compreende partes de camada de metal que se conectam umas com as outras.
14. Laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a espessura de uma camada de metal é menor do que 1,5 mm.
15. Laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a espessura de uma camada de metal está situada entre 0,1 e 0,8 mm.
16. Laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que uma camada de ligação de plástico compreende fibras de carbono, aramida ou vidro.
17. Laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que as camadas de metal podem ser de Al, Cu, Mg, Ti, Sc e/ou de ligas desses metais.
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