ES2355320T3 - Producto elaborado que incluye un sensor óptico y su procedimiento de fabricación. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un producto elaborado destinado a la fabricación de un elemento estructural monolítico de aleación de aluminio que comprende una etapa en la que se ensamblan, por deformación en caliente, al menos dos subelementos metálicos tras haber incorporado entre ellos al menos un sensor en forma de fibra que permite detectar el deterioro o rotura del elemento estructural con el uso.
Description
Producto elaborado que incluye un sensor óptico
y su procedimiento de fabricación.
La presente invención hace referencia a los
productos elaborados y a los elementos estructurales de aleación de
aluminio, especialmente para la construcción aeronáutica. Los
productos elaborados pueden ser productos laminados (como planchas
finas, planchas medias, planchas gruesas), productos extruidos (como
barras, perfiles o tubos) y productos forjados.
Las estructuras inteligentes han demostrado sus
múltiples aplicaciones susceptibles de aumentar el rendimiento en
el campo de la industria aeroespacial. Los datos recogidos por los
sensores incorporados en la estructura pueden tener numerosas
aplicaciones, tanto para el vuelo como para el diseño y el
mantenimiento de los aparatos.
En particular, la inclusión de sensores en los
elementos estructurales ofrece posibilidades de mejora en el
seguimiento del estado de las estructuras, además de abrir las
puertas a nuevas posibilidades de diseño.
Así pues, el cálculo de la tolerancia al
deterioro de las estructuras consiste en evaluar el número de ciclos
o de picos de tensión que la estructura puede soportar entre el
momento en que un fallo es detectable y el momento en que dicho
fallo es lo suficientemente grande como para que se considere
crítico. La gravedad se puede valorar según un cálculo de la
inestabilidad, con la curva R obtenida según la norma ASTM E561 del
material, o según una evaluación como, por ejemplo, "la fisura no
debe exceder el equivalente al doble del espacio que hay entre dos
larguerillos". El número de picos de tensión calculados de esta
forma, o de vuelos, en el caso de una estructura aeronáutica, debe
ser inferior o igual al intervalo de inspección previsto para la
estructura, dentro de un margen de seguridad mínimo.
El fallo detectable es aquel que puede
detectarse visualmente. En un panel rigidizado, sería una fisura de
unas pocas decenas de milímetros en la piel del fuselaje, en ambos
lados de un rigidizador roto, algo que ocurre con cierta
frecuencia. Ahora bien, esta última hipótesis perjudica mucho al
cálculo. La carga soportada por el rigidizador, considerando que
está roto, se transfiere a la piel donde se encuentra la fisura. Por
eso, la resistencia a la fractura por deformación plana aumenta
mucho. Además, para garantizar el intervalo de inspección deseado,
nos vemos obligados a aumentar el grosor de la piel, con el
inconveniente que implica aumentar, en torno a un 20%, el peso del
panel.
Si se añade un sensor que indique si el
rigidizador está roto o no, se podría conseguir un ahorro de peso
del orden que acabamos de mencionar. Dicho sensor puede funcionar
según varios principios físicos: vibraciones, corrientes,
propagación de la luz.
Incorporar un sensor dentro de un elemento
estructural metálico es difícil, especialmente por el riesgo que
existe de que se deteriore el sensor o el elemento estructural al
fabricarlos.
Por ello, se propone colocar el sensor en la
superficie del elemento estructural. La patente US 4.636.638
describe un método para pegar una fibra óptica en la superficie de
un elemento estructural cerca de los principales puntos de
esfuerzo.
La patente US 5.525.796 describe una mejora del
procedimiento anterior, según el cual la fibra óptica, envuelta por
una funda metálica, se suelda a la superficie del elemento
estructural.
La solicitud de patente CA 2.334.051 describe un
método y un sistema para detectar la temperatura y la tensión
mecánica mediante haces de fibra óptica dispuestos en forma de red
de Bragg sobre un substrato y protegidos mediante una capa
protectora. Colocar el sensor sobre la superficie del elemento
estructural plantea numerosos problemas: El sensor sólo as capaz de
detecta fallos en la superficie y puede sufrir daños accidentales.
Además, colocar el sensor en la superficie alarga y encarece la
fabricación, porque es un paso que tiene que realizarse durante las
últimas fases de fabricación del avión, concretamente después de
aplicar el acabado superficial.
La patente US 5.283.852 propone incorporar la
fibra óptica dentro un tubo protector al realizar la colada del
metal.
No obstante, la deformación del metal durante
las etapas de deformación de la pieza colada, necesarias para
fabricar el elemento estructural, podría romper la fibra a pesar del
tubo protector. Además, si la fibra incorporada dentro del tubo
protector no está directamente en contacto con el elemento
estructural, no será muy sensible a los esfuerzos ni a las roturas
del mismo.
La patente US 6.685.365 propone colocar haces de
fibra óptica entre dos láminas de aluminio y unirlas a baja
temperatura. Este método, pensado para fabricar cables ópticos, no
está adaptado a la fabricación de elementos estructurales, ya que
las propiedades mecánicas del conjunto son insuficientes.
\newpage
El problema al que da respuesta la presente
invención es el de incorporar un sensor en forma de fibra dentro de
un elemento estructural de aleación de aluminio, sin modificar las
propiedades del sensor ni del elemento estructural de forma
significativa, para poder detectar un deterioro o roturas del
elemento estructural.
Un primer objeto de la invención es un
procedimiento de fabricación de un producto elaborado destinado a la
fabricación de un elemento estructural monolítico de aleación de
aluminio que comprende una etapa en la que se ensamblan, por
deformación en caliente, al menos dos subelementos metálicos tras
haber incorporado entre ellos al menos un sensor en forma de fibra
que permite detectar el deterioro o la rotura del elemento
estructural con el uso.
Un segundo objeto de la invención es un producto
elaborado o un elemento estructural monolítico de aleación de
aluminio dentro del cual se incorpora al menos un sensor en forma de
fibra que permite detectar el deterioro o rotura del elemento
estructural, que se caracteriza por estar fabricado el producto
mediante un procedimiento según la invención y por que al menos el
80% de la superficie de la funda, o preferiblemente la totalidad de
la misma, está en contacto directo con al menos una aleación de
aluminio de dicho producto elaborado.
Un tercer objeto de la invención es un panel de
fuselaje o de ala que comprende un elemento estructural según la
invención.
La figura 1 representa de manera esquemática una
fibra óptica.
La figura 2 muestra las radiografías obtenidas
de las muestras 1 (Fig. 2a), 2 (Fig. 2b), 3 (Fig. 2c) y 4 (Fig.
2d).
La figura 3 muestra las radiografías obtenidas
de las muestras 5 (Fig. 3a), 7 (Fig. 3b), 8 (Fig. 3c) y 9 (Fig.
3d).
La figura 4 es una representación simplificada
en negativo de la figura 2 para las muestras 1 (Fig. 4a), 2 (Fig.
4b), 3 (Fig. 4c) y 4 (Fig. 4d).
La figura 5 es una representación simplificada
en negativo de la figura 3 para las muestras 5 (Fig. 5a), 7 (Fig.
5b), 8 (Fig. 5c) y 9 (Fig. 5d).
A menos que se indique lo contrario, las
definiciones de la norma europea EN 12258-1 serán de
aplicación.
El término "plancha" se utiliza para
productos laminados de cualquier grosor.
El término "producto elaborado" hace
referencia a un semiproducto listo para ser transformado en elemento
estructural, especialmente mediante aserrado, mecanizado o
conformación. En algunos casos, el producto elaborado se puede
utilizar directamente como elemento estructural. Los productos
elaborados pueden ser productos laminados (como planchas finas,
planchas medias, planchas gruesas), productos extruidos (como
barras, perfiles o tubos) y productos forjados.
El término "elemento estructural" o
"elemento estructural" hace referencia a un elemento utilizado
en construcción mecánica cuyas características mecánicas estáticas
o dinámicas tienen una importancia particular para el rendimiento y
la integridad de la estructura, y para el que, generalmente, se
efectúa o se recomienda efectuar un cálculo estructural. En el caso
de un avión, estos elementos estructurales abarcan, en particular,
los elementos que componen el fuselaje, como la piel, los
rigidizadores o larguerillos, los mamparos, las cuadernas
circulares, elementos de las alas (como el forro, los larguerillos,
las costillas y los largueros) y el empenaje, compuesto por los
estabilizadores horizontales y verticales, así como los largueros
del suelo, los rieles para los asientos y las escotillas. El
término "elemento estructural monolítico" hace referencia a un
elemento estructural 5 que se ha obtenido uniendo una única pieza
de producto elaborado, sin ensamblaje (como el remachado, la
soldadura o el encolado), con otra pieza.
Según la invención, se ensamblan, en una etapa
de la fabricación de un elemento estructural de aleación de
aluminio, al menos dos subelementos metálicos por deformación en
caliente, tras haber incorporado entre ellos al menos un sensor en
forma de fibra que permite detectar el deterioro o rotura del
elemento estructural con el uso.
Así pues, contrariamente a lo que se suele
pensar, se puede incorporar un sensor en el elemento estructural en
una etapa de la fabricación de deformación en caliente sin provocar
la rotura del sensor y conservando unas propiedades de uso
satisfactorias del elemento estructural.
El índice de deformación en caliente debe ser
suficiente para obtener un elemento estructural monolítico.
Para garantizar un contacto directo entre el
sensor y la aleación de aluminio del elemento estructural, el
sensor debe introducirse entre al menos dos subelementos metálicos
que se ensamblarán mediante deformación en caliente para formar una
sola pieza metálica. Las subelementos metálicos pueden estar
completamente separados antes de la etapa de deformación, pero
también pueden presentar una continuidad del material. Las
subelementos metálicos se pueden preensamblar con anterioridad a la
deformación en caliente mediante encolado, soldadura, remachado o
cualquier otro método apropiado para facilitar su solidaridad en el
transcurso del ensamblado por deformación en caliente. Cada
subelemento representa ventajosamente un volumen significativo, al
menos el 10% o, preferiblemente, al menos el 15% del volumen final.
La invención hace referencia preferiblemente a piezas obtenidas a
partir de placas o palanquillas de aleación de aluminio coladas
mediante colada semicontinua, no a partir de piezas obtenidas
mediante metalurgia de polvos o sinterización, ya que con estas
últimas técnicas no se pueden obtener elementos estructurales con
la calidad suficiente para las aplicaciones aeronáuticas. El
procedimiento según la invención permite incorporar el sensor en el
interior del producto elaborado o del elemento estructural. De esta
forma, en un plano perpendicular a la dirección de un sensor
cualquiera en forma de fibra, la distancia mínima entre este sensor
y la superficie del producto elaborado o del elemento estructural
es ventajosamente superior a 0,5 mm o 1 mm y preferiblemente
superior a 2 mm o incluso 5 mm y aún más preferiblemente superior a
10 mm. En una forma de realización preferida, la distancia mínima de
5 mm entre un sensor y la superficie del producto elaborado o del
elemento estructural, en un plano perpendicular a la dirección de
la fibra, es la más elevada de las distancias posibles.
El índice de deformación en caliente está
ventajosamente comprendido entre el 2 y el 95% y preferiblemente
entre el 10 y el 70%. Se entiende por índice de deformación en
caliente la relación entre, por un lado, la diferencia entre la
suma de las dimensiones iniciales de los subelementos y las
dimensiones finales del producto resultante de la deformación en
caliente, y por otro lado, la suma de las dimensiones iniciales de
los subelementos, considerando estas dimensiones en la dirección
principal de deformación, a partir del momento en que la fibra está
en contacto con al menos un subelemento. Para una deformación por
aplastamiento o laminado, el índice de deformación en caliente es
igual a la relación (E_{0}-E_{f})/E_{0} donde
E_{f} es el grosor final y E_{0} es la suma de los grosores
iniciales de los subelementos. Para una deformación mediante
extrusión, el índice de deformación en caliente es igual a la
relación (S_{0}-Sf)/So donde Sf es la sección
final y S_{0} es la suma de las secciones iniciales de los
subelementos. El índice de deformación en caliente durante la etapa
de deformación en caliente es ventajosamente superior al 10% y
preferiblemente superior al 15% para poder garantizar la
continuidad del material de la pieza obtenida. No obstante, si el
índice de deformación en caliente es muy elevado, se puede dañar el
sensor fácilmente. Así pues, el índice de deformación en caliente
debe ser preferiblemente inferior al 70%, más preferiblemente
inferior al 40% y más preferiblemente aún inferior al 25%.
En el caso del laminado, se conoce, por ejemplo,
el ensamblaje de planchas por el procedimiento del chapado, en el
que dos planchas se ensamblan durante una etapa de laminado en
caliente. El forjado en caliente también permite ensamblar dos
subelementos metálicos.
Cuando el sensor se introduce entre dos
subelementos destinados a ensamblarse mediante laminado o forjado,
resulta ventajoso hacerlo solidario a, al menos, uno de los
subelementos. En una forma de realización de la invención, el
sensor se ubica en una muesca realizada en uno de los dos
subelementos, para que esté protegido del contacto directo con el
otro subelemento durante la deformación. La anchura de la muesca es
preferiblemente del mismo tamaño que el diámetro del sensor para
que éste último se mantenga durante la deformación. En una forma
ventajosa, la muesca se realiza mediante un rayo láser y
preferiblemente al tratamiento láser le sigue un tratamiento
superficial de neutralización. En el caso de la extrusión, se
conoce, por ejemplo de US 4.215.560, los procedimientos de
coextrusión en los que se introduce un hilo en la cámara de
extrusión entre dos subelementos formados por las aberturas de una
herramienta. En relación con la palanquilla de partida, los
subelementos ya se han deformado cuando entran en contacto con el
hilo. El índice de deformación en caliente considerado en el marco
de la invención corresponde al índice de deformación de los
subelementos a partir del momento en el que éstos entran en
contacto con la fibra. Debe escogerse el momento óptimo para
introducir la fibra: Si se introduce demasiado pronto, provoca una
tensión de tracción elevada sobre la fibra debido a la relación de
extrusión, mientras que si se introduce demasiado tarde, se reduce
la distancia de contacto entre los materiales, hecho que puede
tener como consecuencia fallos de contacto entre la fibra y el
elemento estructural, además de un fallo de ensamblaje de los
subelementos. En el caso de la extrusión, se conoce de la misma
forma, por ejemplo de FR 2 876 924 A1, la extrusión de palanquillas
compuestas que comprenden al menos dos subelementos. De forma
ventajosa, la fibra se puede introducir en una muesca realizada en
uno de los subelementos.
La temperatura de deformación en caliente es un
parámetro importante del procedimiento. La temperatura de
deformación en caliente está ventajosamente comprendida entre 350ºC
y 550ºC y preferiblemente comprendida entre 450ºC y 500ºC. De
hecho, si la temperatura es demasiado baja, el sensor es demasiado
poco dúctil y suele romperse durante la deformación. Si la
temperatura es demasiado baja, existe también el riesgo de no
conseguir una continuidad del material suficiente entre los dos
subelementos metálicos. En cambio, si la temperatura es demasiado
elevada, las propiedades del sensor se pueden degradar.
El sensor en forma de fibra preferible es una
fibra óptica. Entre todos los sensores clásicos, la fibra óptica
tiene muchas ventajas. De hecho, su funcionamiento es inmune a las
interferencias electromagnéticas. Su resistencia en entornos
extremos (productos químicos, materiales radiactivos, vibraciones,
temperaturas muy elevadas, sobre todo si la funda y el núcleo no
están fabricados con materiales orgánicos) es excelente. Además,
cuando se introduce dentro de estructuras metálicas, no necesita
aislamiento eléctrico porque la fibra es aislante. Además, sirven
simultáneamente como elemento sensor y como vehículo de la
información, por lo que el tiempo de respuesta es muy corto.
\newpage
La fibra óptica conduce la luz por reflexión
entre el núcleo y la funda. La figura 1 representa esquemáticamente
un haz de fibra óptica de diámetro b. El núcleo (2), de
diámetro a e índice de refracción n_{c}, está
envuelto por una funda (1), con índice de refracción
n_{g}. El núcleo y la funda se caracterizan por tener un
índice de refracción diferente (fibra con salto de índice). No
obstante, hay fibras para las que esta diferencia no se expresa
mediante un salto de índice sino mediante un gradiente.
Existen dos grandes familias de fibras ópticas:
monomodal y multimodal.
Estos dos tipos de fibras se caracterizan por su
geometría, en particular por el diámetro del núcleo; por sus
propiedades ópticas, en particular por los índices de refracción del
núcleo y de la funda; así como por sus condiciones de uso,
concretamente por la longitud de onda de la luz a lo largo de la
fibra.
La fibra monomodal tiene unas excelentes
cualidades de transmisión, a saber, su gran anchura de banda y alta
velocidad, y se suele utilizar en el sector de las
telecomunicaciones. La fibra multimodal tiene un núcleo de diámetro
relativamente grande, es decir, superior a 10 \mum, lo cual
simplifica el dispositivo experimental (conexiones y alineación con
la fuente de luz), y una gran abertura digital (ángulo máximo que
describe el rayo guiado respecto al eje de la fibra). La
transmisión o ausencia de transmisión de la luz a través de la
fibra óptica permite detectar la rotura del elemento estructural.
Esta respuesta binaria se puede obtener con todos los tipos de
fibra óptica. Además, la modificación de las propiedades de
transmisión de la luz por la fibra óptica debido a la tensión
permite, incluso antes de que se rompa, detectar un deterioro del
elemento estructural, pero esta respuesta compleja se obtiene más
fácilmente con la fibra óptica monomodal.
A pesar de esta característica de la fibra
monomodal, es ventajoso utilizar una fibra óptica multimodal, ya
que los sensores son resistentes a las temperaturas y deformaciones
elevadas. Sin embargo, requieren una gran intensidad luminosa. De
manera ventajosa, se utiliza una fibra multimodal cuyo diámetro
total b está entre 30 y 500 \mum y preferiblemente entre 50 y 150
\mum o 130 \mum. En otra forma de realización de la invención,
se utiliza fibra óptica monomodal que incorpora interferómetros (por
ejemplo, interferómetros Fabry-Perot) o redes de
Bragg. Preferiblemente, en el núcleo y la funda se utiliza fibra
multimodal de sílice fundido, porque es más resistente a la
temperatura y por su carácter menos local para medir la deformación
en comparación con una red de Bragg.
El procedimiento según la invención no exige
recubrir siempre el sensor con un revestimiento protector. En
particular, un revestimiento protector metálico no siempre es
necesario para poder introducir el sensor. En el caso de la fibra
óptica, los revestimientos metálicos son caros, pero la invención
permite, en ciertas formas de realización, ahorrarse este paso. En
una forma de realización ventajosa de la invención, al menos el
80%, o preferiblemente la totalidad, de la superficie de la funda
(1) de la fibra óptica multimodal utilizada está en contacto
directo con una aleación de aluminio del producto elaborado o del
elemento estructural. En otra forma de realización de la invención,
se utiliza una fibra recubierta de un revestimiento protector, como
un revestimiento metálico, preferiblemente de cobre o de algún
polímero, preferiblemente poliimida. El revestimiento protector
permite, en determinados casos, manipular las fibras con mayor
facilidad y evita que se rompan durante la deformación en
caliente.
La temperatura de deformación preferible
comprendida entre 350ºC y 550ºC es particularmente ventajosa cuando
el sensor es una fibra óptica y, en particular, una fibra óptica
multimodal. Se han observado frecuentes roturas de la fibra óptica
a temperaturas de deformación inferiores a 350ºC o incluso
inferiores a 450ºC. Se puede observar un deterioro de la fibra
óptica cuando la temperatura sobrepasa los 550ºC.
Existe un punto óptimo entre el índice de
deformación en caliente y la temperatura de deformación. Una
temperatura de deformación elevada permite, por ejemplo, utilizar
índices de deformación en caliente más pequeños.
En una forma de realización preferida de la
invención se efectúan las siguientes etapas sucesivas:
- a)
- colada de una palanquilla en aleación 2XXX, 6XXX o 7XXX
- b)
- opcionalmente, homogeneización
- c)
- coextrusión con fibra óptica multimodal a una temperatura comprendida entre 350ºC y 550ºC
- c)
- solución
- d)
- temple
- e)
- tracción controlada
- f)
- opcionalmente, revenido
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento según la invención permite
fabricar un producto elaborado de aleación de aluminio destinado a
la fabricación de un elemento estructural monolítico de aleación de
aluminio dentro del cual se incorpora al menos un sensor en forma
de fibra que permite detectar el deterioro o rotura del elemento
estructural, que se caracteriza por que al menos el 80% de la
superficie de la funda y preferiblemente la totalidad de la
superficie de dicho sensor está en contacto directo con al menos una
aleación de aluminio del citado producto elaborado. De hecho, la
incorporación del sensor durante una etapa de deformación en
caliente permite garantizar un contacto directo en todos los
puntos.
puntos.
El procedimiento según la invención se puede
utilizar para fabricar productos elaborados, preferiblemente
planchas y perfiles, y elementos estructurales de aleación de
aluminio forjado. En particular, la invención se puede utilizar con
aleaciones sin tratamiento térmico, como las aleaciones 1XXX, 3XXX,
5XXX y algunas aleaciones de la serie 8XXX, y de manera ventajosa
con aleaciones 5XXX que contengan escandio, con una concentración
preferible del 0,001 al 5% en peso y más preferiblemente aún del
0,01 al 0,4% o incluso el 0,3% en peso. Preferiblemente, se utiliza
al menos una aleación de aluminio con tratamiento térmico. En
particular, la invención se puede utilizar para fabricar productos
elaborados o elementos estructurales que contengan una aleación de
aluminio del grupo constituido por las aleaciones 2XXX, 4XXX, 6XXX,
7XXX y 8XXX que contienen litio. El producto elaborado es,
ventajosamente, una plancha. En una forma de realización ventajosa
de la invención, el elemento estructural se obtiene mediante
mecanizado integral a partir de una plancha según la invención. En
el caso de las planchas de fuselaje, que suelen disponer de un
chapado, el sensor se introduce de forma ventajosa entre el alma y
el laminado. En una forma de realización ventajosa de la invención
también se puede introducir el sensor en las posiciones que, tras
el mecanizado integral, se convertirán en rigidizadores
integrales.
Preferiblemente, el producto elaborado es una
plancha destinada a utilizarse como rigidizador en la industria
aeronáutica.
Los elementos estructurales según la invención
son especialmente ventajosos para la realización de paneles de
fuselaje o de paneles del ala porque permiten reducir el peso en
torno al 20%. De hecho, permiten calcular las estructuras sin tener
que hacer la hipótesis de que los únicos fallos detectables son los
que se pueden detectar visualmente. Además, los sensores
introducidos dentro de los elementos estructurales son sensibles a
su rotura sin quedar afectados por los daños accidentales, como
ocurre con los sensores colocados en la superficie. Además, los
sensores que están completamente envueltos por la aleación de
aluminio del elemento estructural están protegidos durante las
etapas de fabricación que siguen a la deformación en caliente, como
por ejemplo, el mecanizado o el tratamiento superficial. No
obstante, la invención no se limita a los elementos estructurales
destinados a las aplicaciones aeronáuticas. Los elementos
estructurales, según la invención, también pueden tener
aplicaciones ventajosas en la construcción aeroespacial, naval, de
puentes y de edificios.
Ejemplo
En este ejemplo, se realizó una plancha en la
que se incorporó una fibra óptica. Se mecanizaron dos lotes de dos
muestras de aleación AA6056 con las siguientes dimensiones: 100 mm x
17 mm x 0,8 mm y 100 mm x 17 mm x 1,6 mm. Se realizó mediante láser
una muesca de 150 \mum de ancho y 150 \mum de profundidad en
sentido longitudinal en la muestra de 0,8 mm de grosor. Se realizó
un tratamiento superficial de neutralización tras el tratamiento
con láser. En cada muesca, se introdujo una fibra óptica multimodal
con núcleo y funda de sílice fundido de un diámetro total de 100
\mum.
Se introdujo un apilamiento que consistía en una
muestra de 0,8 mm de grosor en la que se introdujo la fibra óptica
y una muestra de 1,6 mm de grosor que se deformó por aplastamiento
en caliente bajo una máquina del tipo "Servotest"®. Los
ensayos se realizaron a dos temperaturas: 400ºC y 475ºC. Todos los
ensayos permitieron ensamblar las muestras excepto el ensayo nº6,
en el que las condiciones de transformación no permitieron ensamblar
las dos muestras. Tras la deformación en caliente, las 12 muestras
se radiografiaron para observar el estado de la fibra. Las
radiografías obtenidas de los ensayos, todas hechas desde arriba, se
presentan en las figuras 2 y 4 (ensayos 1 a 4) y en las figuras 3 y
5 (ensayos 5 y 7 a 9). En un caso, se realizó un test para comprobar
que la fibra transmitía la luz. Todos los resultados se presentan
en la tabla 1.
La deformación en caliente a una temperatura de
475ºC permite, en la mayoría de los casos, obtener una fibra
intacta. Los índices de deformación en caliente del 17 y el 26%
parecen ser particularmente favorables.
Claims (18)
1. Procedimiento de fabricación de un producto
elaborado destinado a la fabricación de un elemento estructural
monolítico de aleación de aluminio que comprende una etapa en la que
se ensamblan, por deformación en caliente, al menos dos
subelementos metálicos tras haber incorporado entre ellos al menos
un sensor en forma de fibra que permite detectar el deterioro o
rotura del elemento estructural con el uso.
2. Procedimiento según la reivindicación 1 en el
que el índice de deformación en caliente está comprendido entre el
2% y el 95% y preferiblemente entre el 10% y el 70%.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2 en el que la temperatura está comprendida entre
350ºC y 550ºC durante dicha deformación en caliente.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3 en el que dicho sensor en forma de fibra es
una fibra óptica multimodal.
5. Procedimiento según la reivindicación 4 en el
que dicha fibra tiene un diámetro total comprendido entre 30 y 500
\mum.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 o la
reivindicación 5 en el que el núcleo y la funda de dicha fibra son
de sílice fundido.
7. Producto elaborado de aleación de aluminio,
destinado a la fabricación de un elemento estructural monolítico de
aleación de aluminio dentro del cual se incorpora al menos un sensor
en forma de fibra que permite detectar el deterioro o rotura del
elemento estructural, que se caracteriza por que el producto
ha sido fabricado mediante un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, y por que al menos el 80% de la superficie
de la funda y preferiblemente la totalidad de la superficie de dicho
sensor está en contacto directo con al menos una aleación de
aluminio de dicho producto elaborado.
8. Producto elaborado según la reivindicación 7
en el que la distancia entre cualquier sensor y la superficie del
producto elaborado, en un plano perpendicular a la dirección de
dicho sensor en forma de fibra, es superior a 0,5 mm y
preferiblemente superior a 5 mm.
9. Producto elaborado según la reivindicación 7
o la reivindicación 8 en el que dicho sensor en forma de fibra es
una fibra óptica multimodal.
10. Producto elaborado según la reivindicación 9
en el que dicha fibra tiene un diámetro total comprendido entre 30
y 500 \mum.
11. Producto elaborado según la reivindicación 9
o la reivindicación 10 en el que el núcleo y la funda de dicha
fibra son de sílice fundido.
12. Producto elaborado según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 11 en el que al menos el 80% de la superficie
de la funda y preferiblemente la totalidad de la superficie de la
funda (1) de la fibra óptica multimodal utilizada está en contacto
directo con al menos una aleación de aluminio de dicho producto.
13. Producto elaborado según cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 12 que comprende una aleación de aluminio
perteneciente al grupo de las aleaciones 2XXX, 4XXX, 6XXX, 7XXX y
8XXX que contienen litio.
14. Producto elaborado según cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 13 consistente en una plancha.
15. Producto elaborado según cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 13 consistente en un perfil.
16. Elemento estructural obtenido a partir de un
producto elaborado según cualquiera de las reivindicaciones 7 a
15.
17. Panel de fuselaje que comprende un elemento
estructural según la reivindicación 16.
18. Panel de ala que comprende un elemento
estructural según la reivindicación 16.
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