结构部件及制造方法技术

本发明专利技术提供一种用于制造结构部件的方法，该方法包括：形成基底构件，使得所述基底构件包括至少两个侧壁和位于所述至少两个侧壁之间的空间；热拉伸成形所述基底构件，使得所述基底构件具有预定的曲线形构造；将至少一个加强构件线性摩擦焊接至所述至少两个侧壁，使得所述加强构件至少部分地位于所述至少两个侧壁之间的所述空间内；所述结构部件采取所述热拉伸成形和所述线性摩擦焊接而基本上没有残余应力。根据本发明专利技术的方法减少所需原材料的量并对随后的机加工操作进行改进。

Structural member and method of manufacture

The present invention provides a method for the manufacture of components, the method includes forming a base member, the base member includes at least two side walls and at the at least two side wall space; heat stretch forming the base member, the base member has a predetermined curve shaped structure; at least one reinforcing member of linear friction welded to the at least two side walls, making the space reinforcing member at least partially disposed between the at least two side walls; the structural parts adopt the heat drawing and the linear friction welding and basically no residual stress. In accordance with the method of the present invention, the amount of raw material required is reduced and subsequent machining operations are improved.

【技术实现步骤摘要】
结构部件及制造方法本申请是于2013年06月21日进入中国国家阶段、PCT国际申请号为PCT/US2011/057375、申请日为2011年10月21日、中国申请号为201180062011.7、专利技术名称为“结构部件及制造方法”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。
本专利技术总体上涉及结构部件的领域，更具体地，本专利技术的实施例涉及改进的结构部件及其制造方法，所述结构部件包括基底构件和固定至所述基底构件的至少一个加强构件。
技术介绍
包括航空航天工业在内的各工业部门都需要复杂的结构部件，所述复杂的结构部件相对而言没有残余应力并且能够在不失效情况下进行机加工。具体地，存在对于具有通常为L形或U形横截面轮廓的弯曲的成品机加工部件的需要，该机加工部件通常包括沿所述部件的长度在所述横截面轮廓上引起不一致的各种特征，诸如角撑板、翼片和调整片。遗憾地是，将L形或U形轮廓的零件成形为弯曲的部件并利用传统方法(诸如锻造、激光焊、氧炔焊及其他已知方法)添加角撑板、翼片和调整片会导致这样的成品部件，所述成品部件具有残留于所述部件中的不可接受的残余应力水平，这是因为在主要部分中部件在成形和制造过程期间经受了不均匀的变型而导致的。具有残余应力的部件在进一步加工或使用期间易于失效和/或形状改变，并且在基底零件与结合元件之间具有低于预期的更弱的联结。由于这些缺陷，这些部件必须通过利用在零件的整个长度上包括附加特征的初始挤出或轧制型材(profile)形成，并根据需要用从所述零件去除材料以限定期望特征。这种方法不仅显著地增加了制造部件所需的原材料的重量和成本，而且还实质地增加了制造部件所需的时间，因为在最终机加工期间从剩余的横截面去除不需要的材料是需要相对昂贵的机器和技术人员的耗时工艺。因此，仍需要能够减少所需原材料的量以及随后的机加工操作的改进结构部件和结构部件的制造方法。
技术实现思路
本专利技术提供了结构部件和相关联的制造方法。根据一个实施例，用于制造结构部件的方法包括：形成一基底构件，使得基底构件包括至少两个侧壁和位于所述至少两个侧壁之间的空间。基底构件被热拉伸成形，以使基底构件具有预定的曲线形构造。至少一个加强构件被线性摩擦焊接于所述至少两个侧壁，使得加强构件至少部分位于所述至少两个侧壁之间的空间内。根据本专利技术的另一实施例，用于制造结构部件的方法包括：将包括至少两个侧壁和位于所述至少两个侧壁之间的空间的型材放置在绝热外壳中，该绝热外壳中设置有模具，以使型材成形得与所述模具近似。通过使经电流流过型材而电阻加热型材至工作温度。在型材处于工作温度时使所述型材和模具相对于彼此移动，从而形成具有预定的曲线形构造的基底构件。将曲线形基底构件安装到安装组件上。利用线性摩擦焊接将加强构件固定至所述至少两个侧壁，使得所述加强构件至少部分位于所述至少两个侧壁之间的空间内。在一个实施例中，固定步骤包括：将加强构件定位成与基底构件相接触，以在加强构件与第一侧壁之间限定第一界面以及在加强构件与第二侧壁之间限定第二界面；相对于第一焊接界面成一角度地施加第一锻造(forge)载荷，并相对于第二焊接界面成一角度地施加第二锻造载荷，第一锻造载荷和第二锻造载荷具有预定的量级；使加强构件以预定的振幅振动，以加热加强构件和基底构件；将振幅减小至零；将第一锻造载荷和第二锻造载荷增大到预定的设定点，并保持一预定的时间段；以及将第一锻造载荷和第二锻造载荷减小至零。根据本文此处公开的方法的一个实施例，基底构件和加强构件中的至少一个由钛或钛合金构成。根据本文此处公开的方法的另一实施例，基底构件和加强构件中的至少一个由铝或铝合金构成。根据本文此处公开的方法的又一实施例，基底构件和加强构件由相同的材料构成。根据本文此处公开的方法的再一实施例，基底构件和加强构件由不同的材料构成。根据本专利技术的一个实施例，结构部件包括基底构件，该基底构件包括至少两个侧壁和位于所述至少两个侧壁之间的空间，基底构件具有利用热拉伸成形而形成的预定的曲线形构造。结构部件进一步包括至少一个加强构件，该加强构件被线性摩擦焊接至所述至少两个侧壁，使得加强构件至少部分位于所述至少两个侧壁之间的空间内。根据本专利技术的另一实施例，结构部件包括基底构件，其中基底构件通过以下步骤形成：将包括至少两个侧壁和位于所述至少两个侧壁之间的空间的型材放置在绝热外壳中，该绝热外壳中设置有模具，以使型材成形得与所述模具近似；通过使电流流过型材而电阻加热型材至工作温度；并且在型材处于工作温度时使型材和模具相对于彼此移动。结构部件包括固定至所述基底构件的至少一个加强构件，其中加强构件通过以下步骤固定：将加强构件定位成与基底构件相接触，以在加强构件与第一侧壁之间限定第一界面以及在加强构件与第二侧壁之间限定第二界面；相对于第一焊接界面成一角度地施加第一锻造载荷，并相对于第二焊接界面成一角度地施加第二锻造载荷，所述第一锻造载荷和第二锻造载荷具有预定的量级；使加强构件以预定的振幅振动，以加热加强构件和基底构件；将振幅减小至零；将第一锻造载荷和第二锻造载荷增大到预定的设定点，并保持一预定的时间段；并将第一锻造载荷和第二锻造载荷减小至零。根据本专利技术的一个实施例，基底构件和加强构件中的至少一个由钛或钛合金构成。根据本专利技术的另一实施例，基底构件和加强构件中的至少一个由铝或铝合金构成。根据本专利技术的又一实施例，基底构件和加强构件由相同的材料构成。根据本专利技术的再一实施例，基底构件和加强构件由不同的材料构成。由此，提供了减少所需原材料的量以及随后的机加工操作的改进的结构部件及结构部件的制造方法。附图说明图1是示出了根据本专利技术的一个实施例的结构部件的立体图；图2是示出了根据本专利技术的一个实施例的型材的立体图；图3是示出了根据本专利技术的一个实施例的可用于形成图2所示型材的拉伸成形设备的立体图；图4是示出了根据本专利技术的一个实施例的设置在图3拉伸成形设备的模具外壳内的模具的局部剖视图；图5是示出了根据本专利技术的一个实施例的线性摩擦焊接机的立体图；图6是示出了图1所示线性摩擦焊接机的立体图；和图7是示出了施加到加强构件上的锻压力的立体图，所述加强构件待直角焊接至已经成形的型材上。具体实施方式在下文中将参照附图更充分地描述本专利技术的实施例，附图中示出了本专利技术的一些(而不是全部)实施例。实际上，本专利技术可以许多不同的形式实施，并不应被解释成受限于本文所列举的实施例；此外，提供这些实施例，以使得本公开内容将满足可应用的法律规定。全文中，相同的数字表示相同的元件。参照图1，提供了根据本专利技术实施例的结构部件10。根据一些实施例，并且如图1中所示，结构部件10包括基底构件12和至少一个加强构件14。在一些实施例中，结构部件10包括多个加强构件14。在一些实施例中，结构部件10由金属构成。例如，基底构件12和/或至少一个加强构件14可由钛或钛合金构成。在另一实施例中，基底构件12和/或至少一个加强构件14可由铝或铝合金构成。在一些实施例中，基底构件12包括底壁16和一个或多个侧壁18，使得基底构件12的横截面轮廓为L形、U形、C形、T形或者限定开口区域的任何其他形状，在该开口区域内加强构件14可固定至基底构件12上。虽然术语“底壁”和“侧壁”在本文中用于表示基底构件12的一些部分，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造结构部件的方法，所述方法包括：形成基底构件，使得所述基底构件包括至少两个侧壁和位于所述至少两个侧壁之间的空间；热拉伸成形所述基底构件，使得所述基底构件具有预定的曲线形构造；将至少一个加强构件线性摩擦焊接至所述至少两个侧壁，使得所述加强构件至少部分地位于所述至少两个侧壁之间的所述空间内；并且其中，所述结构部件采取所述热拉伸成形和所述线性摩擦焊接而基本上没有残余应力。

【技术特征摘要】
2010.10.22 US 61/405,9141.一种用于制造结构部件的方法，所述方法包括：形成基底构件，使得所述基底构件包括至少两个侧壁和位于所述至少两个侧壁之间的空间；热拉伸成形所述基底构件，使得所述基底构件具有预定的曲线形构造；将至少一个加强构件线性摩擦焊接至所述至少两个侧壁，使得所述加强构件至少部分地位于所述至少两个侧壁之间的所述空间内；并且其中，所述结构部件采取所述热拉伸成形和所述线性摩擦焊接而基本上没有残余应力。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基底构件和加强构件中的至少一个由钛或钛合金形成。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基底构件和加强构件中的至少一个由铝或铝合金形成。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基底构件和加强构件由相同的材料形成。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基底构件和加强构件由不同的材料形成。6.一种用于制造结构部件的方法，所述方法包括：将包括至少两个侧壁和位于所述至少两个侧壁之间的空间的型材放置在绝热外壳中，所述绝热外壳中设置有模具，使得所述型材成形得与所述模具近似；通过使电流流过所述型材而电阻加热所述型材至工作温度；在所述型材处于所述工作温度下时，使所述型材和所述模具相对于彼此移动，从而形成包括至少两个侧壁和位于该至少两个侧壁之间的空间且具有使用热拉伸成形而形成的预定的曲线形构造的基底构件；将曲线形的所述基底构件安装到安装组件上；利用线性摩擦焊接将加强构件固定至所述至少两个侧壁，使得所述加强构件至少部分地位于所述至少两个侧壁之间的所述空间内；并且其中，所述结构部件采取所述热拉伸成形和所述线性摩擦焊接而基本上没有残余应力。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述固定步骤包括：将所述加强构件定位成与所述基底构件相接触，以在所述加强构件与第一侧壁之间限定第一焊接界面以及在所述加强构件与第二侧壁之间限定第二焊接界面；相对于所述第一焊接界面成一角度地施加第一锻造载荷以及相对于所述第二焊接界面成一角度地施加第二锻造载荷，所述第一锻造载荷和所述第二锻造载荷具有预定的量级；使所述加强构件以预定的振幅振动，以加热所述加强构件和所述基底构件；将所述振幅减小至零；将所述第一锻造载荷和所述第二锻造载荷增大到预定的设定点，并保持预定的时间段；以及将所述第一锻造载荷和所述第二锻造载荷减小至零。8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基底构件和加强构件中的至少一个由钛或钛合金形成。9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基底构件和所述加强构件中的至少一个由铝或铝合金形成。10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基底...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤玛斯·桑迪·休斯顿，约翰·E·欧文斯，拉里·A·波廉，
申请(专利权)人：西瑞尔贝兹公司，
类型：发明
国别省市：美国,US