BRPI0415991B1

BRPI0415991B1 - método para produção de produto laminado de liga de alumínio

Info

Publication number: BRPI0415991B1
Application number: BRPI0415991A
Authority: BR
Inventors: Alfred Johann Peter Haszler; Alfred Ludwig Heinz; Christian Joachim Keidel; Guido Weber; Rinze Benedictus
Original assignee: Corus Aluminium Walzprod Gmbh
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2016-08-23
Also published as: RU2326181C2; GB0606843D0; ES2293848A1; GB2421739A; RU2006118354A; AT502313B1; CA2539605A1; AT502313A5; JP2007510061A; CN1867689A; GB2421739B; BRPI0415991A; CN100577848C; WO2005049878A2; ES2293848B2; CA2539605C; AT502313A2; DE112004001985T5; JP5052895B2; WO2005049878A3

Abstract

"método para produção de liga de alumínio com alta tolerância a dano". a presente invenção refere-se a um método de produção de um produto de liga de alumínio laminado com alta tolerância a dano, alta tenacidade e resistência melhorada a crescimento de trinca por fadiga, compreendendo as etapas de a.) fundir um lingote tendo uma composição selecionada no grupo que consiste nas ligas das séries aa2000, aa5000, aa6000, e aa7000; b.) homogeneizar e/ou preaquecer o lingote após a fundição; c.) laminar a quente o lingote obtendo um produto laminado a quente, e opcionalmente laminar adicionalmente a frio este produto obtendo um produto laminado a frio, sendo o processo caracterizado pelo fato de o produto laminado a quente deixar a laminação a quente em uma temperatura de saída de laminação a quente (t~ saída~) e ser resfriado da referida t~ saída~ até 150<198>c ou temperatura mais baixa em um ciclo de resfriamento controlado com uma taxa de resfriamento situada na faixa definida por: t(t) = 50 - (50 - t~ saída~)e^ <244>.t^ em que t(t) é a temperatura (<198>c) em função do tempo (expresso em horas), t é o tempo (expresso em horas) e a (expresso in h^ -1^) fica na faixa de -0,09 <sym> 0,05 (h^ -1^).

Description

“MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO” [001] A presente invenção descreve um método para produção de uma liga de alumínio laminada com alta tolerância a dano tendo boa tenacidade e resistência melhorada a crescimento de trinca por fadiga, enquanto mantém bons níveis de resistência, e a uma chapa fina ou chapa grossa de liga de alumínio possuído essa alta tenacidade e uma resistência melhorada a crescimento de trinca. Além disso, a invenção refere-se ao uso de um produto da liga obtido pelo método desta invenção.

[002] É conhecido na técnica o uso de ligas de alumínio tratáveis termicamente em várias aplicações que envolvem resistência relativamente alta como fuselagens de avião, componentes de veículos e outras aplicações. As ligas de alumínio AA2024, AA2324 e AA2524 são ligas de alumínio tratáveis termicamente bem conhecidas que possuem propriedades úteis de resistência e tenacidade em têmperas T3, T39 E T351. As ligas de alumínio AA6013 E AA6056 também são ligas de alumínio tratáveis termicamente bem conhecidas que possuem propriedades úteis de resistência e tenacidade, bem como boa resistência a crescimento de trinca por fadiga tanto na têmpera T4 quanto na T6.

[003] Sabe-se que a condição de têmpera T4 refere-se a uma condição de liga que sofreu tratamento térmico de solubilização seguindo de resfriamento rápido, com envelhecimento natural até um nível substancialmente estável apropriado, enquanto têmperas T6 referemse á condição mais forte produzida por envelhecimento artificial.

[004] Várias outras ligas das séries AA2000 E AA6000 são geralmente inadequadas para o projeto de aeronaves comerciais que exigem diferentes conjuntos de propriedades para diferentes tipos de estruturas. Dependendo dos critérios de projeto para um componente particular de um avião, mesmo pequenas melhorias em tenacidade e resistência a crescimento de trinca, especificamente para altos valores de ΔΚ, resultam em economia de peso que se traduz em economia de combustível durante a vida útil do avião e/ou em um nível de segurança maior. Especialmente para revestimento da fuselagem ou revestimento da asa inferior são necessárias propriedades como boa resistência á propagação de trinca na forma de tenacidade á fratura ou resistência a crescimento de trinca na forma de tenacidade á fratura ou resistência a crescimento de trinca por fadiga. Um produto de liga laminada usado como chapa fina ou grossa com propriedades de tolerância a dano aumentadas melhorará a segurança dos passageiros, reduzirá o peso da aeronave e resultará em uma maior autonomia de vôo, menores custos e paradas para manutenção menos freqüentes.

[005] US5213639 descreve um método para produção de uma liga de alumínio da série AA2000 com uma liga de base de alumínio que é laminada a quente, aquecida e novamente laminada a quente, obtendo assim boas combinações de resistência com alta tenacidade á fratura e baixa taxa de crescimento de trinca por fadiga. É descrita a aplicação de um tratamento de recozimento intermediário após laminação a quente do lingote fundido com uma temperatura entre 479°C e 524°C e novamente laminação a quente da liga. É dito que esta liga apresenta 5% de melhoria com relação ás ligas convencionais da série AA2024 em tenacidade á fratura T-L e resistência melhorada a crescimento de trinca por fadiga em certos níveis de ΔΚ.

[006] Foi reportado que a conhecida liga AA6056 é sensível a corrosão intercristalina na condição de têmpera T6. Para superar este problema US5858134 provê um processo para a produção de produtos laminados ou extrudados tendo uma composição química definida, e aonde os produtos são levados a uma condição de têmpera superenvelhecida exigindo tempos de processo que consomem tempo e dinheiro do fornecedor de componentes aeroespaciais. É reportado, nesse caso, que para obter resistência melhorada á corrosão intercristalina é essencial para o processo que a razão Mg/Si na liga seja menor que 1.

[007] US4589932 descreve um produto de liga de alumínio forjado para, por exemplo, construções automotivas e aeroespaciais, liga essa subsequentemente registrada sob a designação AA 6013. Tal liga de alumínio foi tratada termicamente para solubilização em uma faixa de temperaturas de 449°C a 582°C, aproximando-se da temperatura de sólidos da liga.

[008] EPA1143027 descreve um método para produção de uma liga AilO Mg-Si da série AA6000 tendo uma composição química definida e em que os produtos são submetidos a um procedimento de envelhecimento artificial para melhorar a liga e para obedecer ás características de lata tolerância a dano ("HDT") semelhantes ás da série AA2024 que são preferivelmente usadas para aplicações aeronáuticas, mas que não são soldáveis. O procedimento e envelhecimento estão sendo otimizados usando uma função respectiva da composição.

[009] ΕΡ1170394-Α2 descreve uma chapa de liga de alumínio com resistência melhorada a crescimento de trinca por fadiga tendo uma microestrutura anisotrópica definida por grãos rendo uma razão de aspecto de comprimento para largura de mais de cerca de 4. Tal liga possui uma melhoria no limite de resistência a escoamento em compressão que é alcançada por suas respectivas chapas finas, em comparação com chapas finas de A2524 convencionais.

[010] Por meio da estrutura altamente anisotrópica do grão a resistência a crescimento de trinca por fadiga pôde ser melhorada.

[011] W097/22724 descreve um método e um equipamento para produção de uma chapa de liga de alumínio, tipicamente para aplicação automotiva, com limite de resistência a escoamento melhorada por aquecimento rápido e contínuo da chapa laminada a quente e a frio, que tenha sido tratada termicamente para solubilização e submetida a resfriamento rápido, a uma temperatura de pré-envelhecimento antes da etapa de bobinamento contínuo. Após aquecimento rápido e resfriamento no ambiente melhorando a resposta á secagem de pintura de chapa de liga de alumínio. É descrito que é preferível aquecer rapidamente a bobina a uma temperatura entre 65°C e 121°C e escolher uma taxa de resfriamento no ambiente que se situe preferivelmente entre 1,1 oc/h e 3,3°C/h.

[012] O objetivo da presente invenção é prover um método para produzir um produto de liga de alumínio tendo tenacidade melhorada e resistência melhorada a crescimento de trinca por fadiga, mantendo assim os níveis de resistência das ligas convencionais das séries AA2000, AA6000, AA5000 ou AA7000. Mais especificamente, o objetivo da presente invenção é fornecer um método melhorado para produzir ligas de alumínio com alta tolerância a dano (HDT) com propriedades equilibradas com relação á resistência a crescimento de trinca por fadiga, tenacidade, resistência á corrosão resistência em si.

[013] As propriedades de HDT devem preferivelmente ser melhores do que aquelas de liga manufaturas convencionais AA60 13-T6, 6056-T6 e preferivelmente melhores do que as de ligas AA2024-T3 ou AA2524-T3.

[014] Mais especificamente, há uma exigência geral de ligas de alumínio série AA6000 laminadas preferivelmente na faixa de ligas de alumínio das séries AA6013 E AA6056, quando usadas para aplicações aeroespaciais, de que a taxa de crescimento de trinca por fadiga ("FCGR") não seja maior do que um máximo definido. Uma FCGR que atenda as exigências de produtos de liga da série 2024 de alta tolerância a dano é, por exemplo, uma FCGR abaixo de 0,001 mm/ciclos em ΔΚ= 20 MPaVm e 0,01 mm/ciclos em ΔΚ= 40MPaVm.

[015] É ainda um outro objetivo da presente invenção fornecer um produto laminado de liga de alumino para utilização na construção de peças estruturais para a indústria aeronáutica, bem como fornecer material pata revestimento de aeronaves produzido com essa liga ou prover peças componentes de veículos.

[016] A presente invenção soluciona um ou mais dos objetivos pelas características de reivindicações independentes. Em um aspecto, a presente invenção fornece um método para produzir uma liga de alumínio com alta tolerância a dano tendo alta tenacidade e uma resistência melhorada a crescimento de trinca de fadiga, contendo as etapas de: a. ) fundir um lingote tendo uma composição selecionada no grupo que consiste nas ligas das series AA2000,AA5000,AA6000, e AA7000; b. ) homogeneizar e/ou preaquecer o lingote após a fundição; c. ) laminar a quente o lingote obtendo um produto laminado a quente, e opcionalmente laminar adicionalmente a frio este produto obtendo um produto laminado a frio, sendo o processo caracterizado pelo fato de o produto laminado a quente deixar a laminação a quente em uma temperatura de saída de laminação a quente (Tsaida) e ser resfriado da referida Tsaida até 150°C em um ciclo de resfriamento controlado com uma taxa de resfriamento situada na faixa definida por: T(t)= 50 - (50 - Tsaída)e a.t e, que T(t) é a temperatura (OC) em função do tempo (expresso em horas), t é o tempo (expresso em horas) e a (expresso em h-1) é um parâmetro que define a taxa de resfriamento, que fica na faixa de -0,09 ± 0,05(h-1) e mais preferivelmente em uma faixa de -0,09 ± 25 0,03(h-1). Foi verificado que abaixo da temperatura de 150° C a taxa de resfriamento não PE mais relevante para conseguir uma ou mais vantagens verificadas nesta invenção.

[017] Embora técnicas da técnica anterior ensinem aos especialistas fundir e laminar a quente um lingote para obter como produto uma chapa grossa ou fina, em um processo em que a lingote é opcionalmente preaquecido ou homogeneizado antes da laminação a quente, o produto laminado a quente perde sua temperatura elevada com bastante rapidez, comprometendo assim o desempenho do produto.

[018] Foi verificado que mantendo o produto laminado a quente em uma temperatura elevada por um tempo predeterminado para então submetê-lo a um ciclo de resfriamento controlado, as propriedades de tolerância a dano, como tenacidade e resistência a crescimento de trinca e tal produto laminado podem ser melhoradas, de acordo com a presente invenção.

[019] Temperaturas típicas de saída do laminador a quente numa prática em escala industrial ficam na faixa de 350 e 500°C e dependem da liga; por exemplo para uma AA6xxx a temperatura de saída estará na extremidade mais alta desta faixa de cerca de 420 e 500°C, enquanto que para ligas AA2xxx e AA7xxx esta estaria na extremidade mais baixa desta faixa de cerca de 350 a 425°C.

[020] Uma laminação a frio adicional do produto laminado a quente resfriado em forma de bobinas é opcional. A laminação a frio pode ser unidirecional ou cruzada, etapas adicionais de recozimento intermediário antes, durante ou após a laminação a frio são também opcionais.

[021] Além disso, é possível submeter o produto laminado a quente a bobinamento para formar uma bobina e assim obter uma taxa de resfriamento controlada no resfriamento do produto até temperatura ambiente. É possível então cortar a bobina em chapas que são laminadas a frio. O material que é produzido por essa rota de processamento inventiva apresentou um melhor balanço de propriedades que os produtos laminados a quente cortados em chapas durante ou após a laminação a quente, sem bobinamento (rota padrão para chapa grossa) ou os que foram bobinados após laminação a frio (rota padrão para chapa fina).

[022] Uma segunda alternativa para submeter o produto laminado a quente a um ciclo de resfriamento controlado é a etapa de passar continuamente a liga por um forno após a laminação a quente, sendo o forno ajustável para aquecer ou resfriar a liga durante sua passagem até a laminação a frio ou ao local de bobinamento.

[023] Em outra alternativa, o produto é inicialmente laminado a quente até uma bitola selecionada e então resfriado até a temperatura ambiente com resfriamento convencional. O produto laminado a quente resfriado é reaquecido a uma temperatura de saída de laminação a quente e então resfriado até abaixo de 150°C usando o ciclo de resfriamento controlado de acordo com a invenção ates do processamento ulterior.

[024] Dependendo de estarem sendo produzidas chapas grossas ou finas o produto laminado a quente é, após a laminação a quente, ou alimentado no referido forno ou bobinado, com processamento ulterior em bobinas (rota de chapa fina). Se o produto é cortado em chapas grossas durante ou após a laminação quente o processamento ulterior é feito com as chapas grossas produzidas.

[025] O forno é preferivelmente ajustável para aplicar montantes variáveis de calor em local próximo ao laminador a quente e outros montantes de calor em local mais distante do laminador quente, dependendo da taxa de resfriamento, espessura e outras dimensões do produto que deixa o laminador a quente.

[026] Quando o produto laminado a quente é submetido ao ciclo de resfriamento controlado é possível bobinar a liga, após a laminação a quente, em um forno que é também preferivelmente ajustável na aplicação de calor de modo a controlar o ciclo de resfriamento.

[027] Em um modo de realização, o produto laminado a quente tem bitola na faixa de até 12 mm ao deixar o laminador a quente na temperatura de saída de laminação a quente, preferivelmente na faixa de 1 a 10mm, e com o máximo de preferência na faixa de 4 a 8mm.

[028] Quando o produto laminado adicionalmente submetido a uma operação de laminação a frio, é preferível que a redução total na laminação a frio fique na faixa de 40 a 70% para otimizar mais as propriedades mecânicas. A bitola final do produto de liga laminado fica preferivelmente em uma faixa de cerca de 2 a 7mm.

[029] O método de acordo com a presente invenção pode incluir adicionalmente uma ou mais das seguintes etapas: d. ) realizar tratamento térmico para solubilização do produto laminado a quente, após ter sido submetido ao ciclo de resfriamento controlado, ou do produto laminado a frio, em uma temperatura e tempo suficientes para transformar em solução sólida constituintes solúveis da liga. e. ) resfriar rapidamente o produto de liga tratado termicamente para solubilização, por resfriamento rápido por pulverização, ou por imersão, em água ou em outros mios de resfriamento rápido: f. ) opcionalmente estirar ou comprimir o produto de liga submetido a resfriamento rápido ou trabalhar o produto a frio para liberar tensões, por exemplo, por aplainamento de chapas finas; g.) opcionalmente envelhecer o produto de liga submetido a resfriamento rápido e opcionalmente estirado ou comprimido para atingir uma têmpera desejada, que é dependendo da química da liga, mas inclui as têmperas T3, T351, T6, T4, T74, T76, T751, T7451, T7651, T77, T79.

[030] Além disso, é possível recozer e/ou reaquecer um lingote laminado a quente após uma primeira operação de laminação a quente e, então laminar a quente o produto de novo até um bitola final de laminado a quente, seguido por um resfriamento de acordo com a invenção. É ainda possível realizar recozimento intermediário do produto laminado a quente antes e /ou durante a laminação a frio.

[031] Estas técnicas, que são conhecidas da arte anterior, podem vantajosamente ser usadas em um método de acordo com a presente invenção.

[032] A taxa de resfriamento, quando se usa o ciclo de resfriamento controlado de acordo com a invenção fica na faixa de 12 a 20°C/hora.

[033] Em um modo de realização da presente invenção o lingote fundido para a rota de processamento do método aqui descrito, tem a seguinte composição (em % em peso): Si 0,6 - 1,3, Cu 0,04 - 1,1, Mn 0,1 - 0,9, Mg 0,4- 1,3, Fe 0,01 - 0,03, Zr < 0,25, Cr < 0,25, Zn < 0,06, Ti < 0,15, V < 0,25, Hf < 0,25, outros elementos, em particular impurezas, cada uma em um montante inferior a 0,05 e inferior a 0,20 no total, sendo o restante alumínio. E mais preferivelmente ligas pertencentes á faixa composicional a AA6013 ou AA6056.

[034] Outra modalidade da presente invenção utiliza um lingote com a seguinte composição (em % em peso): Cu 3,8- 5,2, Mg 0,2 - 1,6, Cr < 0,25, Zr < 0,25, e preferivelmente 0,06 - 0,18, Mn < 0,50 e Mn: > O, e preferivelmente > 0,15, Fe < 0,15, Si < 0,15, e dispersóides contendo Mn, e elementos eventuais e impurezas, cada um em um montante inferior a 0,05 e inferior a 0,15 no total sendo o restante essencialmente alumínio, e preferivelmente e que os dispersóides contendo Mn são, pelo menos parcialmente, substituídos por dispersóides contendo Zr.

[035] De acordo com outra modalidade da presente invenção o método utiliza um lingote com a seguinte composição (em % em peso): Zn 5,0 - 9,5, Cu 1,0 -3,0, Mg 1,0 - 3,0, Mn < 0,35, Zr < 0,25, e preferivelmente 0,06 - 0,16 , Cr < 0,25, Fe < 0,25, Si < 0,25, Se < 0,35, Ti < 0,10, Hf e/ou V < 0,25, outros elementos, tipicamente impurezas, cada um em um montante inferior a 0,05 e inferior a 0,15 no total,o restante sendo alumínio. Exemplos típicos são ligas na faixa de AA7040, AA7050 e AA7x75.

[036] De acordo com outro aspecto da presente invenção é descrito um produto de chapa fina ou de chapa grossa de liga de alumínio que possui alta tenacidade e resistência a crescimento de trinca por fadiga melhorada e que é feito de um produto de liga produzido de acordo com um método que foi descrito acima e que será descrito em maiores detalhes abaixo. Mais especificamente, a presente invenção é mais adequada para produzir um produto de liga de alumínio laminado que é um componente estrutural de uma aeronave ou de um automóvel. Esse produto laminado de liga tipo chapa fina poderia ser usado por exemplo como um revestimento de fuselagem de uma aeronave ou uma peça de veiculo.

[037] As características expostas acima e outras características e vantagens do método e produtos de liga de acordo com a presente invenção ficarão prontamente aparentes a partir da seguinte descrição detalhada de modalidades preferidas e figuras em que a Figura 1 é uma curva de resfriamento típica de uma liga de alumínio resfriada após laminação a quente usando o método de acordo com esta invenção. EXEMPLOS EXEMPLO 1.

[038] Em uma primeira modalidade da presente invenção, duas ligas convencionais (AA6013 e AA6056) foram fundidas e processadas em um produto tipo chapa.

[039] Foram usadas aqui duas variantes de processamento: Rota 1. Foi utilizada uma rota de processamento normal de fusão em laboratório de composição de liga AA6013 e AA60156 convencionais. Blocos de 80 x 80 x 100mm foram serrados, homogeneizados, preaquecidos e laminados a quente até uma chapa de 4,5mm. Após laminação a quente, os produtos laminados a quente foram convencionalmente resfriados á temperatura ambiente, alimentados a estação de laminação a frio, laminados a frio até 2mm e tratados termicamente por 20 min. a 550°C, sendo depois resfriados rapidamente e envelhecidos a uma temperatura T6 por 4 horas a 190°C.

[0401 Rota 2. Lingotes de composições de liga AA6013 e AA6056 convencionais foram fundidos em laboratórios e serrados a um tamanho de 80 x 80 x 100mm.

[041] Estes blocos foram homogeneizados, preaquecidos e laminados a quente até 4,5mtn. Uma simulação do bobinamento a quente em uma escala industrial foi incorporada fornecendo ao produto laminado a quente um histórico de temperatura que uma bobina em produção em escala industrial teria tido. As outras etapas de processamento foram mantidas semelhantes ás da rota 1. Após laminação a frio, o produto laminado a frio foi tratado termicamente por 20 min. a 550DC, sendo depois resfriado rapidamente e sem seguida envelhecido a uma têmpera T6 por 4 horas a 190X. Os resultados são fornecidos na Tabela 1.

[042] Tabela 1 Sumário de resistência (Rp, Rm) usando amostras Euronorm pequenas, tenacidade ao entalhe (TS/RP), corrosão intergranular (IGC) expressa em profundidade e tipo de composição de liga 6013 e 6056 processadas de acordo com a rota 1 e rota 2 como descrito acima, em dois valores diferentes de temperatura de saída de laminação a quente.

N° Liga Rota Temperatura de RP Rm TS/RP- IGC IGC saída da Laminação (Mpa) (MPa) Profundidade tipo a quente (°C) ( prrt) 1 6013 2 490 354 390 1,75 101 P(Í)~ 2 1 490 344 381 1,72 118 I

3 2 450 345 385 1,73 97 I

4 1 450 337 377 1,63 108 I

5 6056 2 490 347 386 1,85 112 I 6 1 490 349 388 1,79 177 1 + 7 2 450 328 372 1,75 103] P(i) 8 1 450 331 375 1,70 143 I

[043] Pode ser visto pela Tabela 1 que os produtos laminados apresentaram tenacidade a entalhe melhor em temperaturas de laminação a quente maiores mantendo bons limites de resistência a escoamento em tração e de resistência mecânica em tração. Além disso, há uma melhoria na corrosão intergranular de modo que teste adicional foi feito com relação á resistência a crescimento de trinca por fadiga (Tabela 2).

[044] Tabela 2 Sumário da resistência a crescimento de trinca por fadiga ("FCGR”) para exemplos N° 1,2 e 5,6 da Tabela 1 {temperaturas de laminação a quente mais altas) em dois níveis diferentes de ΔΚ.

Liga Rota Temperatura de saída da FCGR FCGR laminação a quente (°C) AK = 3QMPaVm AK = 40MPaVm 6013 ~2 490 ~ ~ 1,83É-03 - "" 5,26E-03 1 490 1 ,84E-Q3 8r88E-03 6056 2 490 l,62E-03 3,32E-03 1 490 1,66E-03 4,89E-03 [045] Enquanto a resistência a crescimento de trinca por fadiga dos produtos da invenção é quase idêntica a crescimento de trinca por fadiga de um produto produzido de acordo com a rota padrão de processamento em valores de ΔΚ mais baixos, a resistência a crescimento de trinca por fadiga é melhorada em valores de ΔΚ mais altos.

[046] De acordo com outro modo de realização preferido da presente invenção uma composição de liga da série AA6Q00 com baixo teor de cobre e alta tolerância a dano foi produzida em um ensaio em escala industrial. A composição é apresentada na Tabela 3.

[047] Tabela 3 Composição de chapa laminada tipo série AA60G0 altamente tolerante a dano, em % em peso, o restante sendo alumínio e impurezas inevitáveis.

Si Fe Cu Mg Mn Zn 1,14 0,18 0,32 0,70 0,71 0,08 [048] A liga foi processada a uma chapa com uma bitola de laminação a quente de 4,5mm. As seguintes três variantes de processo foram então aplicadas: Rota 1. Uma rota de processamento padrão. (Nenhuma etapa de bobinamento após a laminação a quente);

Rota 2. A rota de processamento da invenção com bobinamento após a laminação a quente e laminação a quente e laminação a frio na mesma direção;

Rota 3. A rota de processamento da invenção com bobinamento após laminação a quente e laminação a quente e laminação a frio em direções diferentes {laminação cruzada).

[049] Todas as três variantes de processamento acima mencionadas foram aplicadas á seguinte rota geral de processamento: a. Fundir pelo sistema DC (Direct-chill) o lingote de uma composição de liga de acordo com a Tabela 3. b. Homogeneizar os lingotes fundidos. c. Preaquecer os lingotes homogeneizados por 6 horas a 51CFC e subsequente laminar a quente os lingotes preaquecidos resultando numa temperatura de saída de cerca de 450°C em uma bitola de 4,5mm. d1. Nenhum bobinamento (= rotal). d2. Bobinamento, resfriamento e corte em chapas grossas (=rota 2). d3. Bobinamento, resfriamento e corte em chapas grossas (=rota 3). e1. Laminação a frio até uma bitola final de 2mm (Rota 1). e2, Laminação a frio na mesma direção da laminação a quente até uma bitola final de 2mm (Rota 2). e3. Laminação a frio em uma direção diferente da laminação a quente (laminação cruzada) até uma bitola final de 2mm (Rota 3). f. Tratamento térmico a 550°C por duas horas. g. Estíramento do produto laminado a frio por 1,5 a 2,5%. h. Envelhecimento a uma condição de têmpera T6 a 190°C por 4 horas.

[050] Tabela 4. Sumário de resistência (Rp, Rm) usando amostras Euronorm pequenas, tenacidade ao entalhe (TS/RP) e corrosão intergranular (IGC) de um produto acabado com uma liga de acordo com a Tabela 3 e usando três rotas de processamento 1, 2 e 3, como descrito acima.

Rota Rp Rm Rp Rm TS/Rp IGC (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) - Depth (pm) Direção L Direção LT Direção T-L 1 334 345 322 344 1,51 62 2 329 344 321 341 1,60 48 3 333 344 326 347 1,58 49 [051] Embora tenha sido possível manter os níveis de resistência, os produtos laminados que foram produzidos de acordo com as rotas de processamento 2 e 3 apresentaram melhor tenacidade á fratura e um melhor desempenho de corrosão intergranular. Assim, foi medida também a resistência a crescimento de trinca por fadiga, que é fornecida nas Tabelas 5 e 6.

[052] Tabela 5. Resistência a crescimento de trinca por fadiga em mm/ciclo para 5 diferentes valores de ΔΚ para os produtos produzidos de acordo com as rotas de processamentol, 2 e 3 descrita acima. \K (MPavVn) Rota i Rota 2 Rota 3 10 1,52E-Q4 1,71E-04 l,78E-04 20 l,43E-03 8,58E-Q4 1,26E-Ü3 30 6,14E-G3 3,38E-03 5,17E-03 40 l,70E-02 9,54E-03 50 3,73E-02 l,85E-02 [053] Tabela 6 Valores da Tabela 5, com relação ao padrão (Rota 1). ÃK (MPaVm) Rota!1 Rota 2 Rota“3 10 100% 113% 117% 20 100% 60% 88% 30 100% 55% 84% 40 100% 56% 50 100% 50% [054] Os exemplos acima identificados mostram que as propriedades de tolerância a dano de produtos de chapa fina ou grossa podem ser melhorados pelo uso do método da invenção e que a resistência a crescimento de trinca por fadiga pode ser especíalmente melhorada para valores mais altos de ΔΚ, Exemplo 2.

[055] A Figura 1 mostra uma curva típica de resfriamento contínuo para uma liga de alumínio AA7050 quando resfriada de uma temperatura de saída de lamínação a quente de 440CC a uma temperatura abaixo de 150“C, em que a chapa metálica possui uma bitola de 4,5mm, sendo imediatamente bobinada ao deixar a lamínação a quente de acordo com uma modalidade do método desta invenção. A largura da bobina era de 1,4m. As temperaturas da bobina em função são também fornecidas na Tabela 7 para o ponto mais quente da bobina (sendo o centro, e indicado com HotSpt na Figura 1) e o ponto mais frio (sendo a borda da bobina, e indicado como ColdSpt na Figura 1).

[056] A Tabela 7 fornece também as temperaturas no caso de uma bonina tendo uma largura de 2,Sm, [057] Para a curva de resfriamento da Figura 1 o a é de cerca de -0,084 h'1.

[058] No caso de uma chapa com bitola de cerca de 4,0 a 4,5mm esta foi deixada esfriar da temperatura da saída de lamínação a quente abaixo de 150eC usando prática de resfriamento convencional, isto é, deixando a chapa esfriar em ar estacionário normal após a saída da lamínação a quente sem qualquer operação de bobinamento ou similar, o a estaria tipicamente na faixa de -0,5 a - 2 h 1, resultando que a chapa seria resfriada da temperatura de saída da lamínação a quente a uma temperatura de 150°C ou menos em um intervalo de tempo de menos que 3 horas.

[059] O ciclo de resfriamento controlado segue a equação mostrada acima e nas reivindicações, e a taxa de resfriamento média dos produtos bobinados de 440 a 150X fica na faixa de 12 a 20°C/ hora.

[060] Tabela 7. Temperaturas de Bobina em função do tempo quando resfriadas de acordo com a invenção para uma liga de AA7050 tendo uma bitola de 4,5 mm quando está sendo bobinada.

Tempo(Horas) Largura da Bobina (l,4m) Largura da Bobina (2,8m) Ponto mais Fno (OC) Ponto mais Quente pC) Ponto mais Fno CÜC) Ponto mais Quente {aC) ΪΓ — 431 440 ' 431 — 2 344 372 349 385 6 249 266 262 287 10 187 199 204 222 12 165 175 182 197 14 146 150 163 176 16 130 137 148 159 18 117 123 134 144 [061] Tendo agora descrito total mente a invenção, ficará aparente para uma pessoa com habilidade comum na técnica que muitas alterações e modificações podem ser feitas sem se afastar do escopo ou espírito da invenção como aqui descritos.

Claims

1) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO, trata-se de um método de produção de um produto laminado de liga de alumínio incluindo as etapas: a) fundir um lingote tendo uma composição selecionada no grupo que consiste nas ligas das séries AA2000, AA5000, AA6000, e AA7000; b) homogeneizar e/ou preaquecer o lingote após a fundição; c) laminar a quente o lingote, obtendo um produto laminado a quente, sendo o processo determinado pelo fato de o produto laminado a quente deixar a laminação a quente em uma temperatura de saída de laminação a quente (Tsaída) e ser resfriado da referida Tsaída até 150°C ou temperatura mais baixa, caracterizado por ser o produto laminado a quente submetido a um ciclo de resfriamento controlado, desta forma mantendo-se sob temperatura elevada durante um tempo predeterminado, com uma taxa de resfriamento situada na faixa definida por: T(t) = 50 - (50- Tsaída) e a t em que T(t) é a temperatura (°C) em função do tempo (expresso em horas), t é o tempo (expresso em horas) e a (expresso in h'1 ) fica na faixa de -0,09 ± 0,05 (h'1); d) realizar tratamento térmico para solubilização do produto laminado a quente, após ter sido submetido ao ciclo de resfriamento controlado; e) resfriar o produto de liga tratado termicamente para solubilização;

2) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a ficar na faixa de -0,09±0,03 (h‘1).

3) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, após a etapa "c", ser o produto laminado a quente, após submetido ao ciclo de resfriamento controlado, ainda laminado a frio para tornar-se um produto laminado a frio.

4) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por produto laminado a quente ser submetido ao ciclo de resfriamento controlado por bobinamento do produto de liga laminado a quente após laminação a quente.

5) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por produto laminado a quente ser submetido ao ciclo de resfriamento controlado por passagem contínua do produto laminado por um forno após a laminação a quente; sendo tal forno ajustável para aquecer o produto de liga laminado durante sua passagem até o local de laminação a frio ou o local de bobinamento.

6) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por produto laminado a quente ser submetido ao ciclo de resfriamento controlado, por bobinamento do produto de liga laminado, após laminação a quente, em um forno ajustável para controlar a taxa de resfriamento do produto de liga durante seu bobinamento.

7) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por produto laminado a quente tem uma bitola em uma faixa inferior a 12 mm quando sai do laminador a quente na temperatura de saída de laminação a quente.

8) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por produto laminado a quente ter uma bitola na faixa de 1 a 10 mm, e preferivelmente na faixa de 4 a 8 mm.

9) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por método incluir ainda uma ou mais das seguintes etapas de processo: f) estirar ou comprimir o produto de liga submetido a resfriamento rápido; g) envelhecer o produto de liga submetido a resfriamento rápido para atingir uma têmpera desejada.

10) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por taxa média de resfriamento no ciclo de resfriamento controlado ficar na faixa de 12 a 20°C/hora.

11) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser fundido um lingote com a seguinte composição (em percentagem em peso) Si 0,6-1,3 Cu 0,04-1,1 Mn 0,1 -0,9 Mg 0,4-1,3 Fe 0,01 -0,3 Zr < 0,25 Cr < 0,25 Zn < 0,6 Ti < 0,15 V < 0,25 Hf < 0,25, outros elementos, cada um com montante inferior a 0,05 e inferior a 0,20 no total, o restante sendo alumínio.

12) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser fundido um lingote de uma liga com a faixa composicional de AA6013 ou AA6056.

13) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser fundido um lingote com a seguinte composição (em percentagem em peso): Cu 3,8 - 5,2 Mg 0,2-1,6 Cr < 0,25 Zr < 0,25, e preferivelmente 0,06 - 0,18 Mn < 0,50 e Mn: > 0, e preferivelmente >0,15 Fe <0,15 Si <0,15, outros elementos, cada um com um montante inferior a 0,05 e inferior a 0,15 no total, o restante sendo alumínio.

14) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser fundido um lingote com a seguinte composição (em percentagem em peso): Zn 5,0 - 9,5 Cu 1,0-3,0 Mg 1,0-3,0 Mn < 0,35 Zr < 0,25, e preferivelmente 0,06 - 0,16 Cr < 0,25 Fe < 0,25 Si < 0,25 Sc < 0,35 Ti < 0,10 Hf e/ou V < 0,25 outros elementos, cada um com um montante inferior a 0,05 e inferior a 0,15 no total, o restante sendo alumínio.

15) MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTO LAMINADO DE LIGA DE ALUMÍNIO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser fundido um lingote de uma liga com uma faixa composicional selecionada no grupo AA7040, AA7050 e AA7x75.