用于旋转成形的心轴和旋转成形产品的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种进行用于旋转成形的心轴，该心轴具有一个背板，该背板具有一个可拆卸地安装的心轴部分和心轴隔片，这样该心轴就适用于多种构造。不同构造的心轴可用于提供不同的旋转成形轮廓表面，金属片或其他可旋转成形的材料可在所述轮廓表面上旋转成形。所述心轴还具有通过搅拌摩擦焊或其他适当的处理工艺将单个金属片或多个金属片结合成所需的旋转成形产品的能力。可对旋转成形的焊接金属片进行修整以除去部分焊接金属片，包括焊缝在内的所述部分焊接金属片由于焊接处理而具有显著不同的材料性能。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及一种用于对物件进行用于旋转成形的心轴。更具体地说，本专利技术涉及一种可适用于多种结构的单根心轴。
技术介绍
旋转成形是平坦或中空材料通过点变形处理而重新成形的一种方式，所述点变形工艺利用旋转作用力和压力的合力。旋转成形包括使产品在车床上转动且使该产品在与其一起转动的一根工具心轴上产生弹性变形。通过使产品在心轴上产生变形，成品就可获得心轴的轮廓。这样，就可将一个平坦的金属片形成为所需的形状。单根心轴可被用于旋转成形许多成品；但是，所有的这些成品只具有该单根心轴的形状。这样，就需要多根心轴来形成具有不同形状和/或尺寸的产品。一根心轴可能成本较高且需要较长的时间来生产；因此，由于加工成本和研制周期的原因，人们希望形成多种不同形状的产品所需心轴的数目最少。在旋转成形所用材料的选择和加工过程中，材料成本和研制周期也是非常重要的考虑要素。通常情况下，具有标准尺寸的原材料的成本比具有独特尺寸的原材料低且能更快速地制造。由于许多旋转成形应用需要具有独特尺寸的平坦金属片，因此在旋转成形处理之前，人们希望以节省成本的方式并且不会对材料的性能造成负面影响的情况下，将标准尺寸的金属片转化为具有独特尺寸的金属片。例如，人们希望将比独特尺寸小的标准尺寸金属片结合在一起而制造出具有独特尺寸的金属片。通常利用常规的焊接技术将金属片结合在一起；但是，利用常规的焊接技术不能满意地将一些金属例如经沉淀硬化的高强度铝合金结合在一起。搅拌摩擦焊是将金属片结合在一起的方法，这种方法解决了利用常规焊接技术不能容易地将一些铝合金或其他材料焊接结合在一起的难题。授予Thomas等人的美国专利No.5,460,317公开了一种搅拌摩擦焊方法。通过使两片材料相邻接，然后使一个旋转工具沿着结合线运行而将它们搅拌摩擦焊接在一起。该旋转工具产生了一个高度塑性化材料的局部区域，利用旋转工具对塑性化材料进行清除，以使两片材料相结合且在冷却时产生一个对接接头。该搅拌摩擦焊工艺能将两个金属片结合在一起；但是，沿着结合处的材料的性能与金属片的其他部分的材料性能有非常大的差别，因此，被焊接的金属片就不能满足基础材料的相同工程标准。这样，对搅拌摩擦焊的金属片随后进行旋转成形处理而产生的成品，其沿着最初的搅拌摩擦焊缝具有不同的材料性能。因此，就需要这样一种旋转成形心轴，这种心轴具有将金属片旋转成形为多种形状和/或尺寸的能力。此外，目前还存在这样一种需要，即在旋转成形处理之前，将标准尺寸的金属片结合在一起以产生具有独特尺寸的一个较大金属片，但是这种处理不降低成品的材料性能，例如沿着焊缝的材料性能。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种旋转成形用心轴来解决上述需要并具有其他优点。所适用的心轴包括背板，在背板上安装有第一心轴部分和第二心轴部分，这样就可拆卸地安装一个或多个心轴部分。每个心轴部分限定了一个旋转成形轮廓表面。可拆卸安装的心轴部分或多个心轴部分可相对于另一个心轴部分而在至少两个不同位置处安装在背板上。当第一心轴部分和第二心轴部分相邻接时限定了第一构造，和当第一心轴部分和第二心轴部分相互间隔而限定一个心轴间隙时限定了第二构造。该心轴还包括至少一个心轴隔片，该隔片也限定了一个旋转成形轮廓表面。该心轴隔片可拆卸地安装在背板上而占据所述心轴间隙，同时将第二构造中的第一和第二心轴部分相互隔开。这样，该心轴适于限定至少两个不同的连续旋转成形形状。在所适用心轴的一个实施例中，所述背板包括有通孔，且第一和第二心轴部分及心轴隔片包括有至少一个螺栓和一个暗销以定位在背板的通孔中。另一个实施例包括第一心轴部分，该第一心轴部分与第二心轴部分具有不同的形状，这样心轴的第一构造和第二构造均限定了非同心的形状。在另一个实施例中，第一心轴部分和第二心轴部分均限定了一个半圆形状，这样心轴的第一构造和第二构造均限定了一种标称的圆形形状。本专利技术的另一个实施例包括一个心轴隔片，该心轴隔片的边缘的曲率与所述心轴部分的曲率相似，而本专利技术的另一个实施例包括具有直缘的一个心轴隔片。本专利技术还提供了一种操作中的旋转成形装置。该旋转成形装置包括心轴和金属片。所述心轴包括背板，在该背板上安装有第一心轴部分和第二心轴部分，这样就可拆卸地安装一个或多个心轴部分。每个心轴部分限定了一个旋转成形轮廓表面。可拆卸安装的心轴部分或多个心轴部分可相对于另一个心轴部分而在至少两个不同位置处安装在背板上。当第一心轴部分和第二心轴部分相邻接时就限定了第一构造，和当第一心轴部分和第二心轴部分相互间隔而限定一个心轴间隙时就限定了第二构造。该心轴还包括至少一个心轴隔片，该心轴隔片也限定了一个旋转成形轮廓表面。该心轴隔片可拆卸地安装在背板上而占据心轴间隙，同时将第二构造中的第一和第二心轴部分相互隔开。这样，该心轴就用于限定至少两个不同的连续旋转成形形状。通过所述连续旋转成形形状则可将可操作地连接的金属片进行旋转成形。在心轴上对金属片进行旋转成形处理以得到旋转成形轮廓表面的轮廓。所述金属片可以是焊接金属片，该焊接金属片包括沿着焊缝而被焊接到第二金属片上的第一金属片，且在第二构造中，焊接金属片与心轴可操作地连接。本专利技术还提供了一种旋转成形产品的制造方法。该方法包括通过相对于第二心轴部分来移动第一心轴部分而将心轴从第一构造转变为第二构造。所述第一构造限定了一个连续的旋转成形轮廓表面。第二构造限定了一种旋转成形轮廓表面且在心轴部分之间有心轴间隙。在心轴间隙内插有心轴隔片以形成第二连续旋转成形轮廓表面。然后，将片材与心轴可操作地连接并对其旋转成形以形成旋转成形的产品。本专利技术制造方法的其他实施例可包括将至少两个金属片焊接在一起以在将片材与心轴可操作地相连之前形成金属片材料。该制造方法还可包括搅拌摩擦焊接处理过程以焊接金属片，以及焊缝清理处理过程以清理搅拌摩擦焊缝及对焊接片的受热影响区域。因此，本专利技术提供了将金属片旋转成形为多种形状和/或尺寸的能力。此外，本专利技术还可利用标准尺寸的金属片来旋转成形为成品，这种成品的材料性能与由独特尺寸的金属片旋转成形而成的成品具有基本相同的材料性能。附图说明下面将参照附图对上文已大体描述的本专利技术进行描述，附图不必按比例画出，其中图1所示为根据本专利技术的一个实施例的用于旋转成形处理过程的一个心轴的透视图，该图显示了可拆卸的心轴隔片；图2所示为图1中的心轴的分解视图，该图显示了背板中的通孔，通过所述通孔而将心轴部分和心轴隔片栓接和销接在一起；图3所示为图1中的心轴的透视图，该图显示了心轴的第一构造，其中，第一心轴部分的分离面与第二心轴部分的分离面相接触；图4所示为图1中的心轴的透视图，该图显示了心轴的第二构造，其中，心轴隔片占据了由心轴部分所限定的心轴间隙；图5所示为利用图1中的心轴所制造的产品即飞机引擎入口唇缘包层(nacelle inlet lip skip)的透视图，其中所示的飞机引擎入口唇缘包层安装在喷气发动机的壳体上；图6所示为图1中的心轴隔片的放大视图，图中显示了心轴隔片的内缘曲率和外缘曲率；图7所示为另一个实施例的心轴隔片的放大视图，图中显示了心轴隔片的一个直边内缘和一个直边外缘； 图8所示为单个金属片在旋转成形后的俯视图，图中显示了对所形成的金属片进行修整所沿的线；图9所示为通过搅拌摩擦焊接处理而结合在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于旋转成形的心轴，包括：背板；安装在背板上的第一心轴部分，该第一心轴部分限定了一个旋转成形轮廓表面；可拆卸地安装在背板上的第二心轴部分，该第二心轴部分限定了一个旋转成形轮廓表面，这样第二心轴部分可相对于第一心轴部分 而在至少两个不同位置处安装在背板上，其中，当将第二心轴部分安装在背板上时就限定了第一构造，这样第一心轴部分和第二心轴部分相邻接，以及当使第一心轴部分和第二心轴部分相互间隔而限定一个心轴间隙时就限定了第二构造；至少一个心轴隔片，该隔片 限定了一个旋转成形轮廓表面，其中：该心轴隔片可拆卸地安装在背板上，所述心轴隔片构造成和设置成这样：即当第二构造中的第一和第二心轴部分相互隔开时占据所述心轴间隙，这样该心轴适于限定至少两个不同的连续旋转成形形状。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗尼G肯德尔，德怀特A伯福德，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]