制造环形部件的方法技术

本公开提供一种制造环形部件的方法，所述方法包括：将板材原料成形为围绕中心轴设置的环形；以及使用超声波焊接将所述原料的一部分接合到所述原料的另一部分，以固定所述环形。

【技术实现步骤摘要】
制造环形部件的方法
本专利技术大体上涉及部件制造，并且更确切地说，涉及用于制造大型壳式结构的设备和方法。
技术介绍
大量产品包括具有环形的结构或部件，所述环形以圆柱形、圆锥形或部分圆柱形形式存在。一个示例是用于燃气涡轮发动机的圆柱形壳体。尤其是对于大型环形部件，可能难以采用经济的方式制造这些部件，因为它们必须经过铸造或锻造才会具有足够的材料性质。如果它们是由子部件构成的，则常规连接工艺例如熔融焊接可能以不良方式降低材料性质。一种替代性连接工艺是超声波焊接。此工艺使用“超声波变幅杆”(ultrasonichorn)，所述超声波变幅杆是薄刀片或肋条工具，由压电变换器提供动力并且在其共振频率下促动，以将超声能注入工件中。这将产生热，但不是熔融焊接；而是一种固态接合。现有超声波焊接工艺的一个问题是它们无法形成弯曲或环形部件。
技术实现思路
此问题通过一种将超声波焊接工艺与辊压工艺和折弯(bending)工艺结合使用以形成环形结构的方法来解决。根据本说明书中所述技术的一个方面，一种制造环形部件的方法包括：将板材原料成形为围绕中心轴设置的环形；以及使用超声波焊接将所述原料的一部分连接到所述原料的另一部分，以固定所述环形。根据本说明书中所述技术的另一方面，一种制造环形涡轮发动机部件的方法包括：将金属板材原料成形为环形；使用超声波焊接将所述原料的一部分接合到所述原料的另一部分；重复形成和接合所述原料的步骤以形成多个同心层；以及使用超声波焊接形成所述层之间的接合。具体地，本申请技术方案1涉及一种制造环形部件的方法，所述方法包括：将板材原料成形为围绕中心轴设置的环形；以及使用超声波焊接将所述原料的一部分接合到所述原料的另一部分，以固定所述环形。本申请技术方案2根据技术方案1所述的方法，进一步包括：重复所述原料的所述成形和接合步骤以形成多个同心层；以及使用超声波焊接形成所述层之间的接合。本申请技术方案3根据技术方案2所述的方法，其中所述层中的至少一层是不连续的，并且所述层的至少一层是连续的。本申请技术方案4根据技术方案2所述的方法，其中所述层具有不同宽度。本申请技术方案5根据技术方案4所述的方法，进一步包括对所述部件进行机械加工以限定一个或多个特征。本申请技术方案6根据技术方案2所述的方法，其中所述层中的至少一层包括第一金属合金，并且其中所述层中的至少一层包括与所述第一金属合金不同的第二金属合金。本申请技术方案7根据技术方案2所述的方法，进一步包括：将所述原料成形为第一组层，所述第一组层是连续的；以及将所述原料成形为第二组层，所述第二组层是不连续的，或者所述第二组层的宽度与所述第一组层不同，从而限定所述环形部件的内表面或外表面上的至少一个凸起特征。本申请技术方案8根据技术方案2所述的方法，进一步包括：将所述原料成形为第一组层，所述第一组层是连续的；将所述原料成形为第二组层，所述第二组层限定所述第二组层之间的空隙；以及将所述原料成形为第三组层，所述第三组层是连续的，从而限定通过所述第一组层、第二组层和第三组层界定的至少一个内部空间。本申请技术方案9根据技术方案8所述的方法，进一步包括将非金属填料设置在所述内部空间中。本申请技术方案10根据技术方案1所述的方法，其中所述成形步骤将形成具有自由端的环形，并且超声波焊接用于将所述自由端接合在一起，从而在所述自由端之间形成对接接头或搭接接头。本申请技术方案11根据技术方案1所述的方法，其中所述成形步骤通过抵靠一个或多个成形元件进给所述原料来执行，所述一个或多个成形元件围绕所述中心轴排列。本申请技术方案12根据技术方案11所述的方法，其中所述成形元件包括多个辊。本申请技术方案13根据技术方案11所述的方法，其中所述超声波焊接在所述原料被所述成形元件围绕时执行。本申请技术方案14根据技术方案1所述的方法，进一步包括将所述原料成形为连续螺旋形，从而限定多个层；以及使用超声波焊接形成所述层之间的接合。本申请技术方案15根据技术方案1所述的方法，其中所述环形部件具有大体圆柱形形状。本申请技术方案16涉及一种制造环形涡轮发动机部件的方法，所述方法包括：将金属板材原料成形为环形；使用超声波焊接将所述原料的一部分接合到所述原料的另一部分；重复所述原料的所述成形和接合步骤以形成多个同心层；以及使用超声波焊接形成所述层之间的接合。本申请技术方案17根据技术方案16所述的方法，其中所述层中的至少一层是不连续的，并且所述层中的至少一层是连续的。本申请技术方案18根据技术方案16所述的方法，其中所述层具有不同宽度。本申请技术方案19根据技术方案16所述的方法，其中所述层中的至少一层包括第一金属合金，并且所述层中的至少一层包括与所述第一金属合金不同的第二金属合金。本申请技术方案20根据技术方案16所述的方法，进一步包括：将所述原料成形为第一组层，所述第一组层是连续的；将所述原料成形为第二组层，所述第二组层限定所述第二组层之间的空隙；以及将所述原料成形为第三组层，所述第三组层是连续的，从而限定通过所述第一组层、第二组层和第三组层界定的至少一个内部空间。附图说明结合附图阅读以下说明可以更好地理解本专利技术，在附图中：图1是示例性超声波焊接设备的端视示意图；图2是图1中所示设备的超声波焊头的侧视示意图；图3是示出使用图1所示设备的部件成形工艺的第一步骤的端视示意图；图4是示出图3所示部件成形工艺的第二步骤的端视示意图；图5是示出图3所示部件成形工艺的第三步骤的端视示意图；图6是示出使用图1所示设备的替代性部件成形工艺的端视示意图；图7是使用图1所示设备制成的示例性多层结构的端视示意图；图8是图7所示结构的侧视图；图9是使用图1所示设备制成的另一示例性多层结构的端视示意图；图10是图9所示结构的侧视图；图11是使用图1所示设备制成的另一示例性多层结构的部分切除侧视图；以及图12是沿图11中的线12-12截取的视图。具体实施方式参照附图，其中相同的参考数字表示各个视图中的相同元件，图1示意性地示出适用于执行超声波焊接和成形组合操作的焊接和成形设备10。设备10的基本部件包括超声波焊头12、工件支架14和多个成形元件16，所有这些元件均围绕中心轴18排列。下文中将详细描述这些部件中的每个部件。超声波焊头12包括探头或“超声波变幅杆”20，所述探头或“超声波变幅杆”根据已知技术配置成在其共振频率下执行以将超声能传送到与探头20接触的工件中，从而致使工件受热并且形成固态接合。在图1和2所示的示例中，探头20具有小宽度“W”，例如约1mm(0.04英寸)，以及适用于特定应用的总长度“L”，例如若干厘米(英寸)。探头20的长度(即最长尺寸)定向成与设备10的中心轴18平行，并且可以提供适当的执行器或调节装置22以使超声波焊头12相对于中心轴18沿径向移动(即朝向或背离所述工件)。所述探头20以机械方式连接到驱动器24(示意性示出)，所述驱动器配置成在其共振频率中的一个共振频率下使探头20振动。已知类型的驱动器的一个示例是压电变换器。驱动器24可以连接到适当的电源26。工件支架14包括表面，所述表面定位成面向探头20，并且配置成以与探头20反向的方式对工件施压，从而提供支撑并且避免工件偏转。在图示的示例中，工件支架14包括圆柱形辊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造环形部件的方法，所述方法包括：将板材原料成形为围绕中心轴设置的环形；以及使用超声波焊接将所述原料的一部分接合到所述原料的另一部分，以固定所述环形。

【技术特征摘要】
2017.06.09 US 15/6182821.一种制造环形部件的方法，所述方法包括：将板材原料成形为围绕中心轴设置的环形；以及使用超声波焊接将所述原料的一部分接合到所述原料的另一部分，以固定所述环形。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：重复所述原料的所述成形和接合步骤以形成多个同心层；以及使用超声波焊接形成所述层之间的接合。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述层中的至少一层是不连续的，并且所述层的至少一层是连续的。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述层具有不同宽度。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括对所述部件进行机械加工以限定一个或多个特征。6.根据权利要求2所述的方法，其中所述层中的至少一层包括第一金属合金，并且其中所述层中的至少一层包括与所述第一金属合金不同的第二金属合金。7.根据权利要求2所述的方法，进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：TJ罗克斯特罗，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US