用于由高强度合金材料制造结构构件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于由高强度合金材料制造具有不同的构件区段的结构构件(9)的方法，所述方法规定，将待生成的结构构件(9)划分为至少两个在结构构件的后来使用中在其要求配置方面不同的构件区段，其中，一个构件区段在结构构件(9)的使用中必须满足在所出现的载荷方面较高的要求配置，并且至少一个其它构件区段(8)必须满足较低的要求配置，在第一制造步骤中，为了生成具有较高要求的构件区段，通过体积成型使坯件(2)区域性地形成接近于最终轮廓的或者呈现最终轮廓的形状，在至少一个接下来的步骤中，在至少一个经过了体积成型步骤尚未形成其接近于最终轮廓或者呈现最终轮廓的形状的、作为用于构造至少一个具有较低要求配置的构件区段(8)的基底的表面区域上，布置与所述构件区段相应的、形式为预制部件的立体结构并且使所述立体结构与坯件材料接合式地接合，和/或将所述构件区段通过生成式制造方法施加在坯件的规定的表面区域上，以便也使体积成型的构件区段的这个区域形成更接近于最终轮廓的形状并且接下来通过一个或多个步骤使以此方式制造的半成品作为完成的预成型件(7)形成其最终轮廓。

Method for manufacturing structural members from high strength alloy materials

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于由高强度合金材料制造结构构件的方法本专利技术涉及一种用于由高强度合金材料制造具有不同的构件区段的结构构件的方法。具有不同的构件区段的结构构件是本身被结构化且原样参与或者能够参与较大结构的构造的部件。这种结构构件是一体件式的并且例如使用在航空航天技术中，例如作为肋、舱壁、用于机翼盖的导轨和类似结构。为此使用高强度合金材料，如最高强度的铝材料或者钛材料。由钛材料制造的结构构件越来越多地代替由最高强度的铝合金制造的结构构件，因为铝合金在与碳纤维增强的塑料构件接触时容易腐蚀。在飞机中越来越多地使用碳纤维增强的塑料构件。这种由钛材料制造的结构构件通过对锻造的预成型件的切削加工而制造。在此，由于较低的工艺温度和较低的设备耗费，相比在合金的β范围内的精确等温锻造，在(α+β)范围内的锻造是更优选的。由于所述材料的较高成型阻力(原则上也适用于其它高强度合金材料、例如镍基合金和钴基合金)，需要通常非常大的加工余量，因为锻造工艺整体地作用在工件上。在结构构件设计得越来越复杂的背景下，在制造这种结构化的结构构件时的工具成本、工具磨损和易出错性提高。出于此原因，将最终轮廓的构造转移到之后的切削工艺中，这最终又导致材料利用率有时只有原始使用的材料的40％或者更少、在一些构件中只有约10％。除了较高的切削耗费之外，较小的材料利用率也提高了所制造的结构构件的价格。已知用于制造某些物件的生成式方法。与前述用于制造结构构件的方法不同，通过用生成式的制造方式制造这种结构构件，能够优化材料利用。然而问题是，通过生成式方法制造的物件的机械承载能力在很多情况下不能满足所期望的承载要求。由DE102014012480B4已知一种用于制造涡轮机的叶片系统的方法。在这种方法中，在预制的叶片支架上通过生成式的制造方式构造各个单独的叶片。叶片支架指的是传统的具有圆形基面和轴向的轴承孔的叶片支架类型。因此，在这种预先已知的方法中使用生成式的制造方式，以便能够制造叶片系统的叶片的有时比较复杂的几何形状。类似的方法由DE102006049216A1已知。这个在现有技术中公开的方法用于制造涡轮机转子，其中，涡轮机转子为了空气冷却而具有内部的通道系统。在这种方法中，通过生成式的制造方法生成涡轮机转子的至少一个区段。按照优选的实施例，整个涡轮机转子通过生成式的制造方式制造。生成式的制造方法也用于通过施加材料来增强构件的例如载荷更高的位置。这种增强能够以在表面上具有完全不同的厚度的肋、网或者面状元件的形式进行。这种生成式制造的构件区段只用于增强目的。在这些预先已知的方法中，生成式的制造方式适用于制造某些尤其具有以下几何形状的构件，所述几何形状不能通过其它制造方法制造或者只能以更高的耗费通过其它制造方法制造，并且生成式的制造方式也适用于制造单件或者小批量部件。在此，只有以下的构件区段生成式地制造，所述构件区段不能通过传统的制造步骤制造或者只能以不合理的耗费通过传统的制造步骤制造。因此，由所讨论的现有技术出发，本专利技术所要解决的技术问题在于，建议一种用于由高强度合金材料、例如钛合金制造具有不同结构的结构构件的方法，通过所述方法不仅能够在使用一个锻造步骤的情况下制造这种结构构件，而且至少在很大程度上避免了之前针对现有技术说明的缺点。所述技术问题按照本专利技术通过本文开头提到的按本专利技术所述类型的方法解决，其中，-将待生成的结构构件划分为至少两个在结构构件的后来使用中在其要求配置(Anforderungsprofil，或称为测试要求或要求特征)方面不同的构件区段，其中，一个构件区段在结构构件的使用中必须满足在所出现的载荷方面较高的要求配置，并且至少一个其它构件区段满足较低的要求配置，-在第一制造步骤中，为了生成具有较高要求的构件区段，通过体积成型使坯件区域性地形成接近于最终轮廓的或者呈现最终轮廓的形状，-在至少一个接下来的步骤中，在至少一个经过了体积成型步骤尚未形成其接近于最终轮廓或者呈现最终轮廓的形状的、作为用于构造至少一个具有较低要求配置的构件区段的基底的表面区域上，布置与所述构件区段相应的、形式为预制部件的立体结构并且将所述立体结构与所述坯件材料接合式地接合，和/或将所述构件区段通过生成式制造方法施加在坯件的规定的表面区域上，以便也使体积成型的构件区段的这个区域形成更接近于最终轮廓的形状并且-接下来通过一个或多个步骤使以此方式制造的半成品作为完成的预成型件形成其最终轮廓。在此实施方式的范围内使用的术语“结构构件”理解为任何这样的构件，所述构件具有多个、尤其是不同的形式为构件区段的结构并且因此本身相结合。这种结构构件通过各个单独的构件区段的总和获得其最终的结构。这种结构构件的至少一个作为构件区段或者核心部段提到的结构通过体积成型(Massivumformen)而形成。至少一个其它构件区段或者单独地制造并且与通过体积成型制造的构件区段通过材料接合式的连接而相连，或者所述其它构件区段通过生成式的制造方法施加在体积成型的构件区段上并且以此方式成型在这个构件区段上。因此，所使用的术语“结构构件”理解为这样的构件，所述构件在狭义上是结构构件并且因此参与或者能够参与更大结构的构造，如肋、型材或者舱壁或者其它作为飞机部件的构件，或者也可以是其它结构化的结构构件，它们不被用于构造更大的结构，例如旋转体、如用于涡轮机的叶轮或者类似构件。尽管按照按本专利技术方法制造的结构构件最终是一体件式的、如针对高载荷的结构构件所期望的那样，但某些构件区段、即结构构件的各个单独的结构(构件区段)原则上彼此独立地制造。因此，每个构件区段可以通过这样的方法制造，所述方法能够与情况相应地、尤其是成本低廉地或者也在其性能方面实现对这个构件区段提出的要求。这不意味着每个构件区段必须使用提供所期望的性能的最佳情形的制造方法制造。而是处于这种背景中，即由于多件式的制造，不同于单件式制造的这种结构构件，各个单独的构件区段只需要满足较低的要求并且因此可以通过其它的、大多成本更低廉或者能够更简单地进行的制造工艺生成。因此，这些与第一构件区段即核心部段分开制造的其它构件区段可以是铸件、锻造件、通过生成式方法制造的部件或者类似部件。此外，一个或多个这些其它构件区段可以通过生成式制造方法制造，即通过使用第一构件区段作为基底，一个或多个其它构件区段通过这种生成式制造方法直接生成在所述基底上。因此，将这种通过不同的构件区段结构化的结构构件划分为其构件区段，其中，在按规定地使用结构构件时至少对核心部段的要求与对其它构件区段的要求是不同的。因此，两个构件区段之间的接口原则上不通过待生成的结构构件的各个单独结构的几何形状产生，而是通过对不同构件区段提出的不同要求产生。第一构件区段即核心部段通过体积成型制造。通过体积成型能够制造具有较高的动态和静态强度特性的核心部段。作为体积成型工艺原则上考虑挤压成型、环形滚压或者锻造。通常在升高的温度下进行体积成型。以此方式制造的具有不同构件区段的结构构件是通常不同的制造或者成型工艺的成果，其中，原则上通过使用不同的工艺路径制造结构构件的不同构件区段，因此这种结构化的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于由高强度合金材料制造具有不同的构件区段的结构构件(9、9.1)的方法，其特征在于，/n-将待生成的结构构件(9、9.1)划分为至少两个在结构构件的后来使用中在其要求配置方面不同的构件区段，其中，一个构件区段(3、3.1)在结构构件(9、9.1)的使用中必须满足在所出现的载荷方面较高的要求配置，并且至少一个其它构件区段(8、8.1、8.2)必须满足较低的要求配置，/n-在第一制造步骤中，为了生成具有较高要求的构件区段(3、3.1)，通过体积成型使坯件(2)区域性地形成接近于最终轮廓的或者呈现最终轮廓的形状，/n-在至少一个接下来的步骤中，在至少一个经过了体积成型步骤尚未形成其接近于最终轮廓或者呈现最终轮廓的形状的、作为用于构造至少一个具有较低要求配置的构件区段(8、8.1、8.2)的基底的表面区域上，布置与所述构件区段相应的、形式为预制部件的立体结构并且使所述立体结构与所述坯件材料接合式地接合，和/或将所述构件区段通过生成式制造方法施加在所述坯件的规定的表面区域上，以便也使体积成型的构件区段的这个区域形成更接近于最终轮廓的形状并且/n-接下来通过一个或多个步骤使以此方式制造的半成品作为完成的预成型件(7、7.1)形成其最终轮廓。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180209 DE 102018102903.91.一种用于由高强度合金材料制造具有不同的构件区段的结构构件(9、9.1)的方法，其特征在于，
-将待生成的结构构件(9、9.1)划分为至少两个在结构构件的后来使用中在其要求配置方面不同的构件区段，其中，一个构件区段(3、3.1)在结构构件(9、9.1)的使用中必须满足在所出现的载荷方面较高的要求配置，并且至少一个其它构件区段(8、8.1、8.2)必须满足较低的要求配置，
-在第一制造步骤中，为了生成具有较高要求的构件区段(3、3.1)，通过体积成型使坯件(2)区域性地形成接近于最终轮廓的或者呈现最终轮廓的形状，
-在至少一个接下来的步骤中，在至少一个经过了体积成型步骤尚未形成其接近于最终轮廓或者呈现最终轮廓的形状的、作为用于构造至少一个具有较低要求配置的构件区段(8、8.1、8.2)的基底的表面区域上，布置与所述构件区段相应的、形式为预制部件的立体结构并且使所述立体结构与所述坯件材料接合式地接合，和/或将所述构件区段通过生成式制造方法施加在所述坯件的规定的表面区域上，以便也使体积成型的构件区段的这个区域形成更接近于最终轮廓的形状并且
-接下来通过一个或多个步骤使以此方式制造的半成品作为完成的预成型件(7、7.1)形成其最终轮廓。


2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，具有较高要求配置的构件区段(3、3.1)的要求配置与具有较低要求配置的一个或多个构件区段(8、8.1、8.2)的要求配置在相应的机械承载能力上有所不同。


3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述结构构件(9、9.1)由钛合金、铝合金、钴基合金或者镍基合金制造。


4.按权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，生成具有较低要求配置的构件区段的所述生成式制造方法作为激光堆焊在使用固体颗粒或者线材的情况下进行。
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【专利技术属性】
技术研发人员：F迈纳斯，L奎特科夫斯基，M班巴赫，
申请(专利权)人：奥托福克斯两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE