Método para el procesado de aleaciones de aluminio de alta resistencia susceptibles de soldadura.

Un método para procesar una aleación de aluminio, que comprende:

formar la aleación de aluminio con una forma de aleación fundida, comprendiendo la aleación de aluminio magnesio de un 0,5 por ciento a un 10,0 por ciento en peso, basado en la aleación de aluminio; escandio de un 0,05 por ciento a un 10,0 por ciento en peso, basado en la aleación de aluminio; un sistema mejorador de un 0,05 por ciento a un 1,5 por ciento en peso, basado en la aleación de aluminio; y donde el equilibrio de la aleación de aluminio es aluminio y cualesquiera impurezas;

colar la aleación fundida para dar lugar a una pluralidad de secciones usando un proceso de colada continuo; y

formar una pluralidad de piezas brutas a partir de la pluralidad de secciones;

soldar la pluralidad de piezas brutas para dar lugar a una estructura;

calentar la estructura de manera que aumente la resistencia de la pluralidad de piezas brutas soldadas para dar lugar a la estructura,

donde la etapa de soldadura comprende llevar a cabo soldadura con agitación y fricción sobre la pluralidad de piezas brutas para soldar la pluralidad de piezas brutas para dar lugar a la estructura,

donde la etapa de calentamiento comprende calentar la estructura desde aproximadamente 250 grados Celsius hasta aproximadamente 350 grados Celsius durante un período de tiempo desde aproximadamente una hora hasta aproximadamente veinte horas.

Método para el procesado de aleaciones de aluminio de alta resistencia susceptibles de soldadura

Campo de la invención

La presente invención se refiere, generalmente, a metales y, en particular, a aleaciones de aluminio. Todavía más particularmente, la presente divulgación se refiere a un método y aparato para aleaciones de aluminio usadas en partes de aeronaves.

El aluminio es un material abundante que tiene una capacidad para resistir la corrosión y una baja densidad. El aluminio, con frecuencia, se usa para varios componentes. Por ejemplo, se puede usar aluminio y aleaciones de aluminio como componentes estructurales en la fabricación de vehículos tales como, por ejemplo, automóviles, aeronaves, barcos y/o otros vehículos Aunque las aleaciones de aluminio tienen muchas propiedades deseables, las aleaciones de aluminio con la resistencia deseada para su uso en aeronaves no resultan fácilmente susceptibles de soldadura. La soldadura de las aleaciones de aluminio puede provocar degradación de las propiedades, tales como la resistencia.

Actualmente, las partes de fabricación procedentes de aleaciones de aluminio se realizan a partir de piezas más grandes, ya sean bloques sólidos, placas o piezas forjadas en troquel cerrado, que se someten a maquinizado. Este tipo de proceso proporciona mayores ahorros de peso y un ajuste sencillo para el montaje. Con este tipo de proceso, no se requieren cinturones ni estructuras de fijación. No obstante, se pueden lavar grandes cantidades de material por medio de maquinizado a partir de bloques sólidos y placas, al tiempo que las piezas forjadas requieren instrumentos costosos y pueden dar lugar a tensiones residuales de distorsión en las partes. Adicionalmente, el tiempo de avance y las diferencias en las demandas de material pueden generar límites para este tipo de fabricación de partes aeroespaciales.

Por tanto, sería ventajoso disponer de un método y aparato que tuviese en cuenta una o más de las cuestiones anteriormente comentadas, así como posiblemente otras cuestiones.

El documento WO 2007/092294A divulga una soldadura con agitación de fricción de aleaciones de aluminio que contienen escandio.

Sumario

En una realización ventajosa, está presente un método para procesar una aleación de aluminio. Se forma la aleación de aluminio para dar lugar a una forma de aleación fundida. La aleación de aluminio comprende aluminio, magnesio, escandio y un sistema mejorador. Se cuela la aleación de aluminio en una pluralidad de secciones usando un proceso de colada continua. Se forma una pluralidad de piezas brutas a partir de la pluralidad de secciones.

Se pueden lograr, de forma independiente, las características, funciones y ventajas en varias realizaciones de la presente divulgación o se pueden combinar en otras realizaciones en las cuales se pueden observar los detalles con referencia a la siguiente descripción y dibujos.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama que ilustra un método de servicio y fabricación de una aeronave de acuerdo con una realización ventajosa; La Figura 2 es un diagrama de una aeronave donde se puede implementar una realización ventajosa; La Figura 3 es un diagrama que ilustra un entorno de fabricación de aleación de aluminio de acuerdo con una realización ventajosa; y La Figura 4 es un diagrama de flujo de un proceso para el procesado de una aleación de aluminio de acuerdo con una realización ventajosa.

Descripción detallada

La invención se define por medio de las reivindicaciones adjuntas.

Haciendo referencia más particularmente a los dibujos, se pueden describir las realizaciones de la divulgación en el contexto de un método 100 de servicio y fabricación de una aeronave como se muestra en la Figura 1 y una aeronave 200 como se muestra en la Figura 2. Volviendo primero a la Figura 1, se muestra un diagrama que ilustra un método de servicio y fabricación de una aeronave de acuerdo con una realización ventajosa. Durante la preproducción, el método 100 de servicio y fabricación de una aeronave puede incluir un diseño y especificación 102 de 65 aeronave 200 de la Figura 2 y adquisición de material 104.

Durante la producción, tiene lugar la fabricación 106 de componentes y sub-ensamblaje y la integración del sistema 108 de la aeronave 200 de la Figura 2. Posteriormente, la aeronave 200 de la Figura 2 puede mandarse a través de certificación y entrega 110 con el fin de ponerla en servicio 112. Mientras se encuentra en servicio por parte de un cliente, se programa la aeronave 200 de la Figura 2 para el servicio 114 y mantenimiento rutinario, que puede incluir la modificación, reconfiguración, reacondicionamiento y otro mantenimiento o servicio.

Cada uno de los procesos de fabricación de aeronaves y método de servicio 100 se puede llevar a cabo por medio de un sistema integrador, una tercera parte, y/o un operador. En estos ejemplos, el operador puede ser un cliente. Para los fines de la presente descripción, el sistema integrador puede incluir, sin limitación, cualquier número de fabricantes de aeronave y subcontratistas de sistema principal; una tercera parte puede incluir, sin limitación, cualquier número de vendedores, subcontratistas y suministradores; y un operador puede ser una línea aérea, una compañía de leasing, una entidad militar, una organización de servicios y similares.

Con referencia ahora a la Figura 2, se muestra un diagrama de una aeronave en la cual se puede implementar una realización ventajosa. En este ejemplo, se produce una aeronave 200 por medio de un método 100 de fabricación y servicio de la Figura 1 y puede incluir un fuselaje 202 con una pluralidad de sistemas 204 y un interior 206. Ejemplos de sistemas 204 incluyen uno o más sistemas de propulsión 208, sistema eléctrico 210, sistema hidráulico 212 y sistema ambiental 214. Se puede incluir cualquier otro número de sistemas. Aunque se muestra un ejemplo aeroespacial, se pueden aplicar diferentes realizaciones ventajosas a otras industrias, tales como la industria de automóvil.

Se puede emplear el aparato y los métodos realizados en la presente memoria durante una cualquiera o más de las etapas del método 100 de fabricación y servicio de aeronave de la Figura 1. Por ejemplo, los componentes y subensamblajes producidos en la fabricación 106 de componentes y sub-ensamblajes de la Figura 1 se pueden fabricar de una manera similar a los componentes y sub-ensamblajes producidos mientras la aeronave 200 se encuentra en servicio 112 en la Figura 1.

También, se puede utilizar una o más realizaciones de aparato, realizaciones de método, o una de sus combinaciones durante las etapas de producción, tal como la fabricación 106 de un componente y sub-ensamblaje y la integración del sistema 108 de la Figura 1, por ejemplo, sin limitación, expidiendo sustancialmente el ensamblaje o reduciendo el coste de la aeronave 200. De manera similar, se puede utilizar una o más realizaciones de aparato, realizaciones de método, o una de sus combinaciones mientras la aeronave 200 se encuentra en servicio 112 o durante el mantenimiento y servicio 114 de la Figura 1.

Por ejemplo, se puede usar una o más realizaciones ventajosas durante la fabricación de componentes y subensamblaje con el fin de fabricar partes para la aeronave 200. A modo de otro ejemplo, se pueden usar diferentes realizaciones ventajosas durante el mantenimiento y servicio 114 para fabricar partes de aeronave para su uso en mantenimiento, reparación y/o reacondicionamiento de aeronaves 200.

Las diferentes realizaciones ventajosas reconocen y tienen en cuenta que sería deseable disponer de una capacidad para soldar secciones de aleaciones de aluminio con el fin de fabricar partes de aeronaves en lugar de crear partes que usan procesos de maquinizado. Las diferentes realizaciones ventajosas reconocen y tienen en cuenta las aleaciones de aluminio con magnesio que se usan actualmente en la creación de partes de vehículos, tales automóviles y barcos. Estos tipos de aleaciones no se usan actualmente con fines aeroespaciales, ya que no tienen 45 la resistencia necesaria.

De este modo, una o más realizaciones ventajosas diferentes proporcionan una nueva familia de aleaciones de aluminio con propiedades de resistencia y corrosión que no se degradan sustancialmente por medio de fusión y/o procesos de soldadura en estado sólido. Además, esta familia de aleaciones puede proporcionar propiedades de resistencia comparables a las que se usan actualmente en las aleaciones de aluminio que no son aptas para soldadura.

Las diferentes realizaciones ventajosas reconocen y tienen en cuenta que se ha usado el propio escandio, o en combinación... [Seguir leyendo]

1. Un método para procesar una aleación de aluminio, que comprende:

formar la aleación de aluminio con una forma de aleación fundida, comprendiendo la aleación de aluminio magnesio de un 0, 5 por ciento a un 10, 0 por ciento en peso, basado en la aleación de aluminio; escandio de un 0, 05 por ciento a un 10, 0 por ciento en peso, basado en la aleación de aluminio; un sistema mejorador de un 0, 05 por ciento a un 1, 5 por ciento en peso, basado en la aleación de aluminio; y donde el equilibrio de la aleación de aluminio es aluminio y cualesquiera impurezas;

colar la aleación fundida para dar lugar a una pluralidad de secciones usando un proceso de colada continuo; y formar una pluralidad de piezas brutas a partir de la pluralidad de secciones; soldar la pluralidad de piezas brutas para dar lugar a una estructura; calentar la estructura de manera que aumente la resistencia de la pluralidad de piezas brutas soldadas para dar lugar a la estructura, donde la etapa de soldadura comprende llevar a cabo soldadura con agitación y fricción sobre la pluralidad de piezas brutas para soldar la pluralidad de piezas brutas para dar lugar a la estructura, donde la etapa de calentamiento comprende calentar la estructura desde aproximadamente 250 grados Celsius hasta aproximadamente 350 grados Celsius durante un período de tiempo desde aproximadamente una hora hasta aproximadamente veinte horas.

2. El método de la reivindicación 1, donde una parte de la pluralidad de piezas brutas tiene un número de tamaños diferentes con respecto a otra parte de la pluralidad de piezas brutas; y donde una parte de la pluralidad de piezas brutas tiene un número de formas diferentes con respecto a otra parte de la pluralidad de piezas brutas.

3. El método de las reivindicaciones 1 o 2, donde la estructura está seleccionada entre un panel de revestimiento resistente, un larguero, una costilla, un mamparo frontal, quilla, travesaño, larguerillo, esquinero, viga del piso, charnela, refuerzo, corredera de la aleta hipersustentadora, pasador, reforzador, cubrejunta, fijación, corredera de aletas auxiliares, bastidor y carenado.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde la estructura es para un objeto seleccionado entre uno de una plataforma móvil, plataforma estacionaria, estructura de base terrestre, estructura de base acuática, estructura de base espacial, aeronave, barco, tanque, vehículo para el transporte de personas, tren, nave espacial, estación espacial, satélite, submarino, automóvil, planta de generación de energía, puente, presa, instalación de fabricación y una construcción.

5. El método de la reivindicación 1, donde el sistema mejorador comprende al menos uno de un elemento de transición del período 4, un elemento de transición del período 5, un elemento de transición del período 6, un elemento de transición del período 7, un lantánido, un elemento del grupo 2, un elemento metálico del grupo 13, un elemento metálico del grupo 14, un elemento metálico del grupo 15, un elemento semi-metálico del grupo 13, un elemento semi-metálico del grupo 14 y un elemento semi-metálico del grupo 15 de aproximadamente un 0, 05 por ciento a aproximadamente un 1, 5 por ciento en peso, basado en la aleación de aluminio.

6. El método de la reivindicación 1, donde el sistema mejorador comprende al menos uno de titanio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel, itrio, circonio, niobio, molibdeno, tecnecio, rutenio, rodio, paladio, plata, cadmio, 45 hafnio, tántalo, wolframio, renio, osmio, iridio, platino, oro, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio, lutecio, berilio, calcio, estroncio, bario, boro, germanio, indio, estaño, plomo, bismuto y torio de aproximadamente un 0, 05 por ciento a aproximadamente un 1, 5 por ciento en peso, basado en la aleación de aluminio.