ES2955058T3 - Procedimiento de fabricación de chapas delgadas de aleación de aluminio-cobre-litio para la fabricación de fuselaje de avión - Google Patents

Procedimiento de fabricación de chapas delgadas de aleación de aluminio-cobre-litio para la fabricación de fuselaje de avión Download PDF

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Frank Eberl
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Abstract

La invención se refiere a un método para fabricar un producto laminado cepillado fabricado a partir de una aleación de Al-Cu-Li con un espesor inferior a 12 mm, que comprende las etapas de producir un producto laminado, tratamiento térmico en solución y enfriamiento, alivio de tensiones, opcionalmente templado y cepillado, caracterizado porque la herramienta de cepillado aplica una fuerza al producto enrollado generando tensiones de compresión residuales en la superficie del producto cepillado; elimina un espesor de al menos 9 μm de la superficie del producto laminado sin cepillar; en el que la etapa de cepillado comprende al menos un movimiento de cepillado circular. Es ventajoso el producto laminado obtenido mediante el método según la invención. El uso de un producto de este tipo en el panel del fuselaje de un avión es ventajoso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de fabricación de chapas delgadas de aleación de aluminio-cobre-litio para la fabricación de fuselaje de avión
Campo de la invención
La presente invención se refiere de manera general a los productos laminados cepillados de aleación 2XXX a base de aluminio que comprende litio, más particularmente, tales productos útiles en la industria aeronáutica y espacial apropiados para un uso en aplicaciones de fuselaje. La invención también se refiere a los procedimientos de fabricación de tales productos.
Estado de la técnica
Se desarrollan productos laminados de aleación de aluminio para producir elementos de fuselaje destinados concretamente a la industria aeronáutica y a la industria espacial.
Las aleaciones de Al-Cu-Li son particularmente interesantes para fabricar este tipo de producto ya que ofrecen compromisos de propiedades generalmente más altos que las aleaciones convencionales, concretamente en cuanto a compromiso entre la fatiga, la tolerancia al daño y la resistencia mecánica.
La solicitud de patente WO2013/054013 describe el procedimiento de fabricación de un producto laminado, en particular para la industria aeronáutica, que contiene una aleación de aluminio que tiene una composición del 2,1 al 3,9 % en peso de Cu, del 0,7 al 2,0 % en peso de Li, del 0,1 al 1,0 % en peso de Mg, del 0 al 0,6 % en peso de Ag, del 0 al 1 % en peso de Zn, como máximo el 0,20 % en peso de Fe Si, al menos un elemento elegido de Zr, Mn, Cr, Se, Hf y Ti, siendo la cantidad de dicho elemento, si se selecciona, del 0,5 al 0,18 % en peso para Zr, del 0,1 al 0,6 % en peso para Mn, del 0,05 al 0,3 % en peso para Cr, del 0,02 al 0,2 % en peso para Se, del 0,05 al 0,5 % en peso para Hf y del 0,01 al 0,15 % en peso para Ti, representando los demás elementos como máximo el 0,05 % en peso cada uno y el 0,15 % en peso en total, siendo el resto aluminio, comprendiendo dicho procedimiento un aplanado y/o una tracción con una deformación total de al menos el 0,5 % e inferior al 3 %, y tratamiento térmico corto en el que la chapa alcanza una temperatura comprendida entre 130 y 170 °C durante de 0,1 a 13 horas. El compromiso ventajoso de las propiedades de los productos alisados de aleación de Al-Cu-Li permite en particular reducir el grosor de estos productos, maximizando así aún más la reducción de peso que aportan. No obstante, se aumentan los esfuerzos habituales, induciendo entonces riesgos más altos de inicio de fisuras de fatiga. Por tanto, resulta interesante mejorar la resistencia a la fatiga de los productos de aleación de Al-Cu-Li, concretamente las de los productos anodizados tales como las chapas de fuselaje.
El artículo de Nazida Sidhom y col. titulado “ Effects of Brushing and Shot-Peening Residual Stresses on the Fatigue Resistance of Machined Metal Surfaces: Experimental and predicting Approaches” , Materials Science Forum vol. 681, págs. 290-295 (2011), describe el cepillado mecánico lineal de chapas de aleación AA5083H11 y su efecto sobre los esfuerzos en compresión, la rugosidad y el rendimiento de fatiga.
La solicitud WO 2013/054013 describe un procedimiento de fabricación de un producto laminado, concretamente para la aeronáutica, que contiene una aleación de aluminio que tiene una composición del 2,1 al 3,9 % en peso de Cu, del 0,7 al 2,0 % en peso de Li, del 0,1 al 1,0 % en peso de Mg, del 0 al 0,6 % en peso de Ag, del 0 al 1 % en peso de Zn, como máximo el 0,20 % en peso de Fe Si, al menos un elemento elegido de Zr, Mn, Cr, Se, Hf y Ti, siendo la cantidad de dicho elemento, si se selecciona, del 0,5 al 0,18 % en peso para Zr, del 0,1 al 0,6 % en peso para Mn, del 0,05 al 0,3 % en peso para Cr, del 0,02 al 0,2 % en peso para Se, del 0,05 al 0,5 % en peso para Hf y del 0,01 al 0,15 % en peso para Ti, constituyendo los demás elementos como máximo el 0,05 % en peso cada uno y el 0,15 % en peso en total, siendo el resto aluminio, consistiendo dicho método en aplanar y/o someter a tracción con una deformación total de al menos el 0,5 % e inferior al 3 %, y un tratamiento térmico corto en el que la chapa alcanza una temperatura comprendida entre 130 y 170 °C durante de 0,1 a 13 horas. La invención permite concretamente simplificar el procedimiento de conformación de chapas para fuselajes y mejorar el compromiso entre resistencia mecánica estática y propiedades de tolerancia a los daños.
La solicitud de patente US2009/029631 describe un procedimiento y un aparato para acondicionar una superficie metálica que presenta normalmente contornos de superficie irregulares, frotando la superficie metálica con un dispositivo de acondicionamiento de superficie que comprende una pluralidad de cerdas que están en contacto con la superficie metálica durante el frotamiento y que reducen el esfuerzo de tracción o la capa degradada de la superficie metálica.
La solicitud de patente DE102010043285 describe el tratamiento de un componente en el que al menos una parte de la superficie del componente se bombardea con un agente para generar esfuerzos de compresión residuales, comprendiendo el medio de proyección un líquido y partículas diseñadas de tal manera que, cuando se irradia la superficie del componente, esencialmente se modifica el estado de esfuerzo residual del componente.
La patente US5791009 describe un procedimiento de fabricación en donde se imponen de manera intencionada esfuerzos residuales en la superficie de trabajo inferior y/o en la superficie de montaje superior de una lámina de paleta. Pueden imponerse esfuerzos, por ejemplo, par mediante el granallado con perlas de vidrio, el granallado, el laminado y/o el cepillado de la lámina de paleta metálica.
Por otro lado, durante la fabricación de tales productos, es importante tener en cuenta los esfuerzos a los que se someten los productos semiacabados que pasan del fabricante al fabricante de aviones. Durante tal tránsito, generalmente los productos semiacabados no están anodizados y algunas veces se someten a condiciones de temperatura y de humedad extremas. Por otro lado, pueden almacenarse a lo largo de duraciones muy prolongadas. A pesar de estas condiciones, para el fabricante es importante poder garantizar un mantenimiento de las propiedades de los productos semiacabados, concretamente un aspecto de superficie satisfactorio, en particular en cuanto a la corrosión de superficie. Los productos semiacabados de aleaciones de Al-Cu-Li, más adicionalmente las aleaciones de Al-Cu-Li-Mg, presentan una tendencia más particular a reaccionar cuando se almacenan a lo largo de duraciones muy prolongadas en condiciones de temperatura y de humedad extremas.
Objeto de la invención
Existe una necesidad de productos de aleación de aluminio-cobre-litio que presenten propiedades mejoradas con respecto a las de los productos conocidos, en particular en cuanto a la resistencia a la fatiga, propiedades de resistencia mecánica estática y de resistencia a la corrosión, al tiempo que tengan una baja densidad. Por otro lado, existe una necesidad de un procedimiento sencillo y económico de obtención de estas chapas delgadas.
Para ello, la invención sugiere un procedimiento de fabricación de un producto laminado cepillado de aleación de Al-Cu-Li según la reivindicación 1.
Descripción de las figuras
La figura 1 es el esquema de las probetas usadas para los ensayos de fatiga lisas. Las dimensiones se facilitan en mm.
La figura 2 muestra esquemáticamente diferentes tipos de cepillado: figura 2a el cepillado lineal, figura 2b el cepillado circular y lineal, figura 2c el cepillado circular y orbital.
Descripción de la invención
Salvo que se mencione lo contrario, todas las indicaciones referentes a la composición química de las aleaciones se expresan como un porcentaje en peso basándose en el peso total de la aleación. La expresión 1,4 Cu significa que el contenido en cobre expresado en % en peso se multiplica por 1,4. La designación de las aleaciones se realiza de conformidad con los reglamentos de The Aluminium Association, conocidos por el experto en la técnica. Cuando la concentración se expresa en ppm (partes por millón), esta indicación también se refiere a una concentración másica.
Salvo que se mencione lo contrario, se aplican las definiciones de los estados metalúrgicos indicadas en la norma europea EN 515 (1993).
Salvo que se mencione lo contrario, se aplican las definiciones de la norma EN 12258.
Las propiedades de fatiga en probetas lisas se miden en el aire ambiental para niveles de esfuerzo variables, a una frecuencia de 40 Hz, una razón de esfuerzo R = 0,1, con probetas tal como se representan en la figura 1, Kt = 1, extraídas en todo el grosor de chapas en la dirección T-L.
Las propiedades de fatiga se evalúan mediante determinación del valor de esfuerzo medio oa de ruptura a 100.000 ciclos.
Para ello, se determina un valor de esfuerzo Omáx para cada chapa sometida a ensayo realizando un ensayo de fatiga escalonado con esfuerzo creciente (+ 20 MPa para cada escalón sin ruptura a 100.000 ciclos). Por tanto, se realiza un primer ensayo de fatiga a un esfuerzo Ox, si la probeta no se rompe después de 100.000 ciclos, se continúa el ensayo con un esfuerzo Ox 20 MPa. El esfuerzo Omáx corresponde al esfuerzo Ox (n*20), en MPa, al que tiene lugar la ruptura.
Para cada chapa, se realizan de este modo tres ensayos de fatiga al valor de esfuerzo Omáx anteriormente determinado. Se usa la ecuación de Walker para determinar un valor de esfuerzo Oa de ruptura a 100.000 ciclos:
Ga = (j asas
Figure imgf000004_0001
donde Omáx es el esfuerzo máximo aplicado a una muestra dada, N es el número de ciclos hasta la ruptura, N0 es igual a 100.000 y n = -4,5.
Para una chapa dada, el valor de esfuerzo medio oa de ruptura a 100.000 ciclos corresponde a la media de tres valores de esfuerzo Oa.
En el contexto de la invención, se usan dos parámetros de rugosidad medidos según la norma NF EN ISO 4287: - Rz: altura máxima del perfil de rugosidad,
- Ra: desviación media de rugosidad, es decir, la media aritmética de todas las ordenadas del perfil con respecto a la longitud de la evaluación.
Estos parámetros se evalúan en el contexto de la presente invención en las direcciones L y T de las chapas mediante un método de interferometría óptica (61 perfiles extraídos en las direcciones L y T, los parámetros Ra y Rz son representativos del 90 % de la superficie analizada, p=0,90).
Los esfuerzos residuales en superficie se evalúan mediante difracción a los rayos X con la ayuda de un difractómetro equipado con un detector lineal y un montaje w. Los parámetros de medición usados son:
- radiación de Cr-Ka;
- planos cristalográficos de las fases de aluminio {311};
- ángulo de difracción 200=139,31°.
Los análisis se realizan en la dirección transversal, menos afectada por la textura cristalográfica de la muestra. Se usó el software de tratamiento posterior StressAT, teniendo en cuenta una incertidumbre de /- 2 desviaciones estándar. Las constantes radiocristalográficas usadas para el cálculo de esfuerzos residuales son S1[MPa]=-5,11*10-6, y 1/2 S2 [MPa]=19,54*10-6.
La evaluación de los esfuerzos residuales se realizó a 0, 5, 10, 20 y 50 μm de profundidad de la superficie de extremo de las muestras. Para los análisis de 5 a 50 μm de la superficie de extremo, se realiza una retirada de materia sucesiva por vía química (NaOH) con el fin de no introducir nuevos esfuerzos residuales.
Los presentes inventores constataron que, de manera sorprendente, es posible obtener un producto laminado de aleación de Al-Cu-Li de grosor inferior a 12 mm que presenta a la vez una mejor resistencia a la corrosión de superficie y propiedades de resistencia en fatiga equivalentes o incluso mejoradas, y esto aunque dicho producto se anodice posteriormente, realizando al final del procedimiento de fabricación de dicho producto laminado una etapa de cepillado totalmente particular. La etapa de cepillado está concretamente caracterizada por parámetros específicos y críticos en cuanto al grosor de producto eliminado, fuerza aplicada durante el cepillado y orientación del eje de rotación.
Se distinguen varios métodos de cepillado que se describen en las figuras 2a a 2c. La figura 2a representa esquemáticamente el cepillado denominado lineal. En este tipo de cepillado, un cepillo 1 gira alrededor de un eje de rotación 2 paralelo al plano cepillado 3 y se desplaza linealmente con respecto a este plano. Normalmente, la chapa es móvil y el cepillo es fijo.
La figura 2b representa esquemáticamente el cepillado denominado circular lineal. En este tipo de cepillado, un cepillo 1 gira alrededor de un eje de rotación 2 perpendicular al plano cepillado 3 y se desplaza linealmente con respecto a este plano. Normalmente, la chapa es móvil y el cepillo es fijo.
La figura 2c representa esquemáticamente el cepillado denominado circular orbital. En este tipo de cepillado, un cepillo 1 gira alrededor de un eje de rotación 2 perpendicular al plano cepillado 3 y se desplaza describiendo una órbita 4 con respecto a este plano, al tiempo que avanza con respecto a la superficie de la chapa. La órbita es normalmente una elipse. Normalmente, la chapa es móvil y el cepillo es fijo.
Por tanto, en el cepillado de tipo circular, el eje de rotación alrededor del cual gira el cepillo es perpendicular al plano cepillado.
En una realización del procedimiento según la invención, se elabora un producto laminado de aleación de Al-Cu-Li, posteriormente se pone dicho producto laminado en disolución y se somete a temple, se somete a distensión preferiblemente mediante tracción y opcionalmente se somete a revenido. El baño de metal líquido comprende preferiblemente del 2 al 4 % en peso de Cu, preferiblemente del 2,2 al 3,6 % en peso de Cu, y aún más preferiblemente del 2,6 al 3,4 % en peso de Cu. La aleación de Al-Cu-Li según la invención comprende ventajosamente el 0,1 % en peso de Li y preferiblemente hasta el 3 % en peso de Li, preferiblemente del 0,5 al 1,1 % en peso de Li.
En otra realización, el baño de metal líquido comprende preferiblemente del 2,0 al 3,0 % en peso de Cu, y preferiblemente del 2,3 al 2,7 % en peso de Cu y del 1,0 al 2,0 % en peso de Li y preferiblemente del 1,3 al 1,6 % en peso de Li. Opcionalmente, el baño de metal líquido también comprende:
hasta el 0,5 % en peso de Ag, preferiblemente del 0,1 al 0,4 % en peso de Ag,
hasta el 2 % en peso de Mg, preferiblemente del 0,2 al 0,8 % en peso de Mg,
al menos un elemento elegido de Zr y Ti y, si se elige, preferiblemente del 0,11 al 0,20 % en peso de Zr y del 0,01 al 0,15 % en peso de Ti,
opcionalmente al menos un elemento elegido de Mn, V, Cr, Sc y Hf, siendo la cantidad del elemento, si se elige, del 0,01 al 0,8 % en peso para Mn, del 0,05 al 0,2 % en peso para V, del 0,05 al 0,3 % en peso para Cr, del 0,02 al 0,3 % en peso para Sc, del 0,05 al 0,5 % en peso para Hf,
una cantidad de Zn inferior al 0,6 % en peso, una cantidad de Fe y de Si inferior o igual al 0,1 % en peso cada uno, e impurezas inevitables a un contenido inferior o igual al 0,05 % en peso cada una y al 0,15 % en peso en total.
Según una realización totalmente particular, la aleación del baño de metal líquido es una aleación AA2198.
El baño de metal líquido se cuela en forma de una placa. Se homogeneiza la placa preferiblemente a una temperatura comprendida entre 450 °C y 515 °C, después se lamina en caliente en una chapa que tiene un grosor inferior o igual a 12 mm. Opcionalmente, también se lamina la chapa mediante laminación en frío en una chapa delgada que tiene un grosor final comprendido entre 0,2 y 6 mm, preferiblemente entre 0,5 y 3,3 mm, estando la reducción de grosor realizada mediante laminación en frío comprendida entre 1 y 3,5 mm. A continuación se pone la chapa en disolución, preferiblemente a una temperatura comprendida entre 450 °C y 515 °C, después se somete a temple. La chapa puesta en disolución y sometida a temple se somete a distensión. Opcionalmente, la distensión se realiza mediante tracción y, preferiblemente, la tracción se realiza de manera controlada con una deformación permanente del 0,5 al 5 %. Según una realización, la chapa sometida a distensión se somete a un revenido preferiblemente a una temperatura comprendida entre 130 y 170 °C y aún más preferiblemente entre 150 y 160 °C, durante de 5 a 100 horas, ventajosamente de 10 a 40 h.
Al final del procedimiento de fabricación que comprende, en particular, al menos una etapa a una temperatura superior a aproximadamente 400 °C, la superficie de la chapa de aleación Al-Cu-Li comprende una capa de óxidos superior a 100 nm (0,1 |jm), normalmente superior a 1 incluso 2 jm que comprende litio, oxígeno, carbono y, según la composición de la aleación, magnesio.
Al final del procedimiento de fabricación, se somete el producto a una etapa de cepillado totalmente particular, adaptada específicamente a los productos de aleaciones de Al-Cu-Li. Se realiza el cepillado con la ayuda de una herramienta de cepillado tal que:
- genera tensiones residuales de compresión en la superficie de dicho producto;
- elimina un grosor al menos igual a 9 jm de la superficie del producto laminado no cepillado; y en donde la etapa de cepillado comprende al menos un cepillado de tipo circular.
En el sentido de la invención, por “ esfuerzos residuales de compresión superficiales o de superficie” se entienden esfuerzos residuales sustancialmente en el plano de la superficie, afectando estos esfuerzos al producto de la superficie de extremo (0 jm con respecto a la superficie del producto) y hasta -50 jm , preferiblemente -30 jm , aún más preferiblemente -20 jm de la superficie de extremo o incluso -10 jm de la superficie de extremo. Según la fuerza aplicada sobre el producto durante el cepillado, los esfuerzos residuales de compresión pueden afectar al producto a lo largo de un grosor menor.
El producto laminado así cepillado presenta una capa de óxidos inferior a 1 jm , preferiblemente inferior a 0,4 jm y aún más preferiblemente inferior a 0,2 jm que comprende principalmente oxígeno y aluminio. En la presente solicitud, por “ principalmente oxígeno y aluminio” se entienden óxidos que comprenden más del 70 % en peso, preferiblemente más del 85 % en peso, aún más preferiblemente más del 90 % en peso o incluso más del 95 % en peso.
Ventajosamente, la fuerza aplicada sobre el producto laminado durante la etapa de cepillado genera esfuerzos residuales de compresión hasta un grosor de al menos 5 |jm, preferiblemente de al menos 10 |jm de la superficie de extremo del producto en el estado cepillado. Los presentes inventores han constatado que los productos sometidos a una fuerza de este tipo durante la etapa de cepillado presentan en particular propiedades de fatiga mejoradas con respecto a productos no cepillados, y esto aunque los productos cepillados se anodicen posteriormente, concretamente se sometan a una anodización crómica típica de la industria aeronáutica que es susceptible de generar un grosor de capa anódica próximo a aproximadamente 1 jm .
Según una realización, la force aplicada sobre el producto laminado durante la etapa de cepillado es tal que:
- en la superficie de extremo, L.I. (cepillado) - L.I. (no cepillado) > 0,2°, preferiblemente > 0,3° y aún más preferiblemente > 0,35°;
- a -5 jm de la superficie de extremo, L.I. (cepillado) - L.I. (no cepillado) > 0,05°, preferiblemente > 0,1° y aún más preferiblemente > 0,14°;
siendo L.I. la anchura integral a mitad de la altura del pico de difracción medida mediante rayos X y expresada en grados; L.I. (cepillado) es la anchura integral medida con el producto laminado tras la etapa de cepillado y L.I. (no cepillado) es la anchura integral medida con el producto laminado antes de la etapa de cepillado;
- el esfuerzo residual de compresión en el sentido T en la superficie de extremo del producto laminado en el estado cepillado es al menos igual a -25 MPa, preferiblemente a - 45 MPa y aún más preferiblemente -50 MPa. Según una realización ventajosa, la herramienta de cepillado elimina un grosor al menos igual a 10 jm de la superficie del producto laminado no cepillado, preferiblemente al menos igual a 15 jm . Se han obtenido resultados excelentes según esta realización, concretamente en cuanto a la resistencia a la corrosión de la superficie y esto incluso en un entorno particularmente propicio a la corrosión.
En una realización de la invención, adaptada concretamente a las chapas en el estado metalúrgico T8, el cepillado permite la obtención de una superficie del producto laminado tal que:
la rugosidad Ra en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado es inferior o igual a 1,5 jm ;
la rugosidad Rz en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado es inferior a 8 jm ;
y preferiblemente tal que:
- la rugosidad Ra en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado está comprendida entre 0,2 y 1,2 jm , preferiblemente entre 0,5 jm y 1,2 jm ;
- la rugosidad Rz en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado está comprendida entre 1,3 y 8 jm , preferiblemente entre 1,5 y 8 jm , aún más preferiblemente entre 2 y 8 jm .
En esta realización, los presentes inventores han obtenido resultados muy buenos, en particular en cuanto a la resistencia a la fatiga de los productos cepillados, ya estén anodizados o no.
En otra realización la invención concretamente adaptada a las chapas en el estado metalúrgico T3, el cepillado permite la obtención de una superficie del producto laminado tal que:
- la rugosidad Ra en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado es inferior o igual a 4 jm ; - la rugosidad Rz en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado es inferior a 17 jm ;
y preferiblemente tal que:
- la rugosidad Ra en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado está comprendida entre 0,5 y 3,5 jm , preferiblemente entre 1,0 jm y 3,0 jm ;
- la rugosidad Rz en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado está comprendida entre 8 y 16 jm , preferiblemente entre 10 y 15 jm .
La etapa de cepillado comprende al menos un cepillado de tipo circular. El cepillado circular puede ser un cepillado circular y lineal o circular y orbital o una combinación de estos cepillados. Ventajosamente, el cepillado es del tipo circular y orbital. En efecto, los presentes inventores han constatado que la productividad del procedimiento se mejora en el caso del cepillado circular y orbital.
Ventajosamente, el producto laminado cepillado de aleación de Al-Cu-Li de grosor inferior a 12 mm obtenido mediante el procedimiento según la invención presenta concretamente en el estado T8:
- una rugosidad Ra en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado inferior o igual a 1,5 μm; - una rugosidad Rz en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado inferior a 8 μm;
y preferiblemente
- una rugosidad Ra en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado comprendida entre 0,2 y 1,2 μm, preferiblemente entre 0,5 μm y 1,2 μm;
- una rugosidad Rz en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado comprendida entre 1,3 y 8 μm, preferiblemente entre 1,5 y 8 μm, aún más preferiblemente entre 2 y 8 μm; y/o
- esfuerzos residuales de superficie en el sentido T tales que:
en la superficie de extremo, el esfuerzo residual es un esfuerzo de compresión al menos igual a -25 MPa, preferiblemente a -45 MPa y aún más preferiblemente -50 MPa;
en la superficie de extremo, L.I. (cepillado) > 1,5°, preferiblemente > 1,6°;
a -5 μm de la superficie de extremo, L.I. (cepillado) > 01,4°, preferiblemente > 1,5°, siendo L.I. la anchura integral a mitad de la altura del pico de difracción medida mediante rayos X y expresada en grados; y/u
- óxidos de superficie que comprenden como elementos principales oxígeno y aluminio, siendo el grosor de estos óxidos en la superficie del producto cepillado inferior a 1 μm, preferiblemente inferior a 0,4 μm y aún más preferiblemente inferior a 0,2 μm.
En otra realización, el producto laminado cepillado de aleación de Al-Cu-Li de grosor inferior a 12 mm obtenido mediante el procedimiento según la invención presenta concretamente en el estado T3:
- una rugosidad Ra en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado inferior o igual a 4 μm; - una rugosidad Rz en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado inferior a 17 μm;
y preferiblemente
- una rugosidad Ra en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado comprendida entre 0,5 y 3,5 μm, preferiblemente entre 1,0 μm y 3,0 μm;
- una rugosidad Rz en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado comprendida entre 8 y 16 μm, preferiblemente entre 10 y 15 μm; y/o _ esfuerzos residuales de superficie en el sentido T tales que:
en la superficie de extremo, el esfuerzo residual es un esfuerzo de compresión al menos igual a -25 MPa, preferiblemente a -45 MPa y aún más preferiblemente -50 MPa;
en la superficie de extremo, L.I. (cepillado) > 1,5°, preferiblemente > 1,6°;
a -5 μm de la superficie de extremo, L.I. (cepillado) > 01,4°, preferiblemente > 1,5°, siendo L.I. la anchura integral a mitad de la altura del pico de difracción medida mediante rayos X y expresada en grados; y/u
- óxidos de superficie que comprenden como elementos principales oxígeno y aluminio, siendo el grosor de estos óxidos en la superficie del producto cepillado inferior a 1 μm, preferiblemente inferior a 0,4 μm y aún más preferiblemente inferior a 0,2 μm.
Tales productos presentan a la vez excelentes propiedades de resistencia a la corrosión de superficie aunque se sometan a un almacenamiento de duración prolongada y/o a un almacenamiento en condiciones de temperatura y de humedad particularmente desfavorables.
El producto cepillado según la invención presenta propiedades de fatiga mejoradas con respecto a un producto idéntico no cepillado, estando los dos productos en el estado anodizado o no. Según una realización ventajosa, el producto presenta incluso propiedades de fatiga mejoradas con respecto a un producto idéntico no cepillado, preferiblemente un valor de esfuerzo medio oa de ruptura a 100.000 ciclos superior al de un producto idéntico no cepillado.
Ventajosamente, el producto es una chapa y más preferiblemente una chapa delgada, aún más preferiblemente una chapa delgada de fuselaje. Por tanto, el producto puede usarse ventajosamente en un panel de fuselaje para aeronave. Estos aspectos, así como otros de la invención, se explican más en detalle con la ayuda de los siguientes ejemplos ilustrativos y no limitativos.
Ejemplos
Todos los ejemplos a continuación se obtuvieron para chapas de aleación AA2198 de 3,1 mm de grosor. Se prepararon mediante un procedimiento que comprende las etapas de colada, homogeneización, laminación en caliente y después en frío, puesta en disolución y temple, tracción y opcionalmente un revenido. Las chapas que se han sometido a un revenido están en un estado metalúrgico T8, más precisamente en el estado metalúrgico T851 al final de dicho procedimiento, mientras que la chapa del ensayo 2c que no se sometió a revenido está en un estado T3.
Ejemplo 1
Se usaron diferentes tipos de tratamiento de superficie con las chapas anteriormente descritas, los parámetros de estos tratamientos se detallan en la tabla 1 a continuación. Se sometieron las chapas así tratadas a un ensayo de corrosión en niebla salina neutra (1 h) según la norma ASTM B117. La ausencia de manchas de corrosión (“ pitting” ) en la superficie indica que las chapas pasan el ensayo de corrosión (ensayo de corrosión indicado como “ OK” en la tabla 1).
Tabla 1
Figure imgf000008_0001
Los ejemplos para los que el grosor retirado es según la invención presentan un resultado satisfactorio al ensayo de corrosión.
Ejemplo 2
La tabla 2 presenta las propiedades de fatiga (Kt = 1) de chapas para las que el grosor retirado es según la invención. Se estudió el impacto de diferentes tipos de cepillado: ausencia de cepillado o cepillado lineal, circular y lineal, circular y orbital. Se evaluó la fatiga, tal como se describió justo anteriormente en la descripción, tras el cepillado y tras un tratamiento de anodización tal como se describe en la presente solicitud. También se midió la rugosidad (Ra y Rz) según el método descrito anteriormente.
Tabla 2
Figure imgf000009_0001
Los ensayos en los que se realiza un cepillado de tipo circular presentan un rendimiento de fatiga mejorado, concretamente con un valor de esfuerzo medio oa de ruptura a 100.000 ciclos superior al de un producto idéntico no cepillado.
Ejemplo 3
Los esfuerzos residuales de superficie sobre una chapa no cepillada y una chapa cepillada (combinación de un cepillado circular y de un cepillado orbital) se evaluaron según el método descrito anteriormente en la presente solicitud. Los esfuerzos de compresión en los sentidos T se evaluaron en el grosor de las chapas de la superficie de extremo y hasta -50 μm de la superficie de extremo. La zona afectada por la deformación plástica inducida por el cepillado está correlacionada con el aumento de la anchura integral de pico de difracción L.I.
Tabla 3
Figure imgf000009_0002
Figure imgf000010_0001

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de fabricación de un producto laminado cepillado de aleación de Al-Cu-Li con un grosor inferior a 12 mm que comprende una etapa de cepillado tal que la herramienta de cepillado:
-genera tensiones residuales de compresión en la superficie del producto cepillado;
-elimina un grosor al menos igual a 9 μm de la superficie del producto laminado no cepillado,
en donde la etapa de cepillado comprende al menos un cepillado de tipo circular en donde el eje de rotación alrededor del cual gira el cepillo es perpendicular al plano cepillado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende, previamente a la etapa de cepillado, las etapas de:
-elaboración de un producto laminado;
-puesta en disolución y templado;
-distensión preferiblemente mediante tracción;
-opcionalmente revenido.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, tal que la fuerza aplicada sobre el producto laminado durante la etapa de cepillado genera esfuerzos residuales de compresión hasta un grosor de al menos 5 μm, preferiblemente al menos 10 μm de la superficie de extremo del producto en el estado cepillado.
4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, tal que la herramienta de cepillado elimina un grosor al menos igual a 10 μm de la superficie del producto laminado no cepillado, preferiblemente al menos igual a 15 μm.
5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, tal que la herramienta de cepillado permite la obtención de una superficie de dicho producto laminado tal que:
-la rugosidad Ra en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado es inferior o igual a 1,5 μm;
-la rugosidad Rz en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado es inferior a 8 μm, y preferiblemente
-la rugosidad Ra en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado está comprendida entre 0,2 y 1,2 μm, preferiblemente entre 0,5 μm y 1,2 μm;
-la rugosidad Rz en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado está comprendida entre 1,3 y 8 μm, preferiblemente entre 1,5 y 8 μm, aún más preferiblemente entre 2 y 8 μm.
6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, tal que la herramienta de cepillado permite la obtención de una superficie de dicho producto laminado tal que:
-la rugosidad Ra en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado es inferior o igual a 4 μm;
-la rugosidad Rz en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado es inferior a 17 μm, y preferiblemente
-la rugosidad Ra en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado está comprendida entre 0,5 y 3,5 μm, preferiblemente entre 1,0 μm y 3,0 μm;
-la rugosidad Rz en las dos direcciones (L) y (T) del producto laminado cepillado está comprendida entre 8 y 16 μm, preferiblemente entre 10 y 15 μm.
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