制造金属基复合材料细长形嵌件的方法技术

本发明专利技术涉及制造细长型嵌件的方法，该嵌件采用CIC方法置入金属容器内，包括结合在一起的涂层纱，所述涂层纱采用金属涂覆的陶瓷纤维构成。所述方法的特征在于，其以纱束形式并排置放涂层纱，将纤维束穿过成形部件，从而横向压制而成，与此同时使其成形，从而带有预定的横截面。本发明专利技术还涉及到制造金属部件，所述金属部件装有采用CIC技术的纤维嵌件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及金属基复合材料领域，特别涉及由金属基陶瓷纤维构成的嵌件的制造方法，用于增强金属部件。
技术介绍
特别是在航空领域，人们一直以来都在优化部件强度，以降低重量，减小噪声影响区(footprint)。目前,一些部件可以使用金属基复合材料制成的嵌件,称之为CMM,这种部件还可以是整体的。这种复合材料包括金属合金基底，例如，钛合金Ti，纤维在其中延伸，例如，碳化硅陶瓷纤维。这种纤维的抗拉强度明显大于钛(通常为4000MPa，而钛则为IOOOMPa)。因此，正是纤维在吸收各种力，金属合金基底起着与部件其它部分的胶合作用，并起着保护和隔离纤维的作用，因为纤维之间彼此决不可以接触。此外，陶瓷纤维抗腐蚀，但却必须用金属来增强。在轮盘、轴、筒体、箱体、支架制造时都可以使用这些复合材料，诸如叶片这种整体件的增强等。例如，对于涡轮喷气发动机中使用的压气机轮盘，已知的增强技术是在部件中嵌入环向缠绕的涂层纤维。正如以Snecma名义提交的专利申请中所介绍的，制造金属基复合材料嵌件的一种技术依靠缠绕涂层纱的原理。所述嵌件可从多种涂层纱中获得，每种纱包括采用金属护套覆盖的陶瓷纤维。这种类型的纱以下称之为涂层纱。制造步骤包括围绕垂直于部件轴线旋转的部件缠绕一束或固定层的涂层纱。然后，将嵌件置于容器内进行热等静压处理。容器为金属部件坯材，里面加工有腔室，用来安放复合金属基材料制成的嵌件，然后再置于热等静压处理。这种处理以下称之为CIC。由此而获得的所述部件为圆形，不仅特别适合于压气机轮盘，而且适合生产圆形部件，如轴、筒体或箱体。其它机械部件要求的特性不同于圆形部件所呈现的特性。特别是，例如，连接杆的情况用在着陆系统中的连杆或发动机悬挂系统这样的结构部件，主要都是长方形状。这些部件的作用都是传递单向牵引力和/或压缩力。那么，这些部件的增强件都要求复合材料金属基制成的嵌件至少部分地呈为直线或大体直线形状。具体来讲，纤维的走向必须为各种力的方向。采用工业方式和最低成本制作这些嵌件是非常困难的。已知制造机械部件的方法包括至少一个采用复合材料金属基制成的嵌件。所述方法包括围绕环形支架缠绕一束或结合层的涂层纱来制造嵌件坯料，所述环形支架的一部分呈现直线或大体直线截面。以Snecma和Messier-Dowty名义申请的专利FR 2.919.284所介绍的方法发展了这一原理，包括在第一金属容器内使用嵌入坯料，对第一容器进行热等静压，以及随后对其机加工，目的是形成嵌件。在该嵌件制成后，制造机械部件的方法包括如下步骤:将嵌件插入第二容器内，对第二容器进行热等静压处理，和对第二容器进行机加工，从而形成所需机械部件。由此而获得的机械部件，例如，连接杆，可以沿置入其内的陶瓷纤维的方向传输单向牵引力和/或压缩力。在对嵌入坯料切割成直线嵌件之后，不是对嵌入坯料进行中间步骤的压制，而是设想，将构成坯件的环形圈进行切割，同时保持涂层纱为束状。专利申请FR2.925.896介绍了将这种纱束置入直线槽内，所述直线槽在其端部向外打开。这种解决方案存在几个缺陷，这些缺陷对实现这些作业的工业化会产生影响:涂层纱在非直线部分会丢失。这种丢失不可不引起重视，因为半成品的涂层纱在部件的整个成本中占有相当大的比例。缠绕，特别是在椭圆形状上的缠绕，会在所缠绕的嵌件上诱导应力，这会构成风险，在切割时会导致嵌件的变形。这些技术要求增加系统的数量，以保持涂层纱与切割区域相一致。此外，缠绕一层预先装配好的涂层纱的基于线圈的技术，主要针对生产带有垂直于纤维的截面的嵌件，这种截面为方形或长方形。对于某些用途来讲，期望嵌件的截面不是方形或长方形，目的是改进复合材料嵌件和部件结构其余部分之间的力的吸收。具体来讲，截面一例如，梯形或椭圆形一的增强件可以防止或至少限制刚性突然改变，从而改进过渡区的机械强度。例如，对于诸如起落架这样的长方形部件来讲，或悬挂发动机的连接杆，在其端部之间包括侧向固定件，这是一种增强件，其中，沿固定到该固定件上的部件的边缘，纤维数量较少，可以实现各种力在该固定点上的良好过渡。
技术实现思路
本专利技术的目的是完善生产嵌件的技术，所述技术可降低成本，且容易实现产业化。本专利技术的另一个目标是制造技术，可生产出所需形状的嵌件，也就是说，嵌件的横截面可以不同于方形或长方形。采用CIC方法将细长形嵌件置入金属容器内，这种制造方法可以实现上述目的，包括将图层纱捆扎在一起，所述涂层纱采用金属涂层陶瓷纤维构成，其特征在于，其包括将图层纱以纱束形式并排置放的步骤，所述纱束由多层涂层纱构成，还在于将所述涂层纱束穿过成形部件，从而横向对其进行压制，与此同时，通过成形部件，使其形状具有预定的横截面，特征还在于，在成型部件的下游，用金属条带横向紧固纱束。优选地，所述纱束的形状来自未从纱线轴上展开的涂层纱。在穿过成形部件之前，纱束带有间隙空间，这是因为涂层纱的圆形截面所致。成形部件的尺寸是规定的，以便减少纱的展开和间隙空间，与此同时，赋予纱束所需形状。产业化和纱束形状的问题从而很容易地解决了。成形部件的通道横截面可以根据横向平面嵌件所要求的形状随意选择。根据一个实施例，成形部件包括至少两个旋转辊子，这两个辊子的轴线垂直于涂层纱运行方向。为了完成外形，成形部件一般包括固定在两个辊子之间的侧向支架。成形部件还可以包括多个辊子，以构成了通道横截面的外形。辊子的作用就是降低作用在涂层纱束上的摩擦，同时随该运动一起移动。根据纤维摩擦降低的程度，还可适当选择使用固定件。为此可以设计成形部件的形状，成形部件的通道横截面为多边形，其各个边为直线或曲线或其它椭圆或圆横截面。为了缓解纤维引向成形部件并随后将其保持在纱束内，一种金属板，又称之为箔，可方便地置于涂层纱束和成形部件各边至少一部分之间。涂层纱组件可以通过辊环或环来保持，这些辊环或环沿其穿过成形部件下游的嵌件来置放。这些环是由一例如一金属板来构成，形成了条带，纱束通过该条带而被紧紧包围，而且，条带端部可以在其彼此折叠之后焊接在一起。然后，将涂层纱束切割成所需长度，相当于将要置放到金属容器内的嵌件长度。为了防止嵌件端部涂层纱的扩散，造成难以操作嵌件并将其置入容器，所以明智的做法是，对穿过夹紧环的纱束锯掉，因为所获得的环的部分置放在端部，可夹紧纱束。根据本方法的一个实施例，在涂层纱结合为纱束前，涂层纱在其运行时被导向成形部件，从而形成分组件或初级纱束。这些可以是彼此重叠的纱层，从而形成所述纱束。同时从不同线轴上展开分组件涂层纱，可以形成初级纱束。例如，由此可以构成直线涂层纱层堆，采用平整并置预定数量的涂层纱直至获得预定数量的层数。更具体地说，第一层置放在支撑表面，特别是包括金属板，最后一层通过成形部件重叠。不同于层数，初级纱束可以带有任何横截面形状。根据另一个实施例，涂层纱在多个导块、管道或管子集成初级纱束，从而在成形部件的通道横截面上汇合。本专利技术所述方法为制造金属部件的方法步骤，包括置入嵌件，和在金属容器内进行热等静压处理所述组件，例如，如以Messier Dowty名义申请的专利技术专利FR2933422或FR2933423所介绍的那样。根据这种方法，-在形成容器的金属体上加工至少一个用于嵌件的腔室，-将所述嵌件置入腔室内，-将金属盖放在金属体上，以便覆盖嵌件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉恩米歇尔·帕特里克·莫里斯·弗朗切特，吉勒斯·查尔斯·卡斯米尔·克莱恩，理查德·马松，路易斯·萨拉维特，
申请(专利权)人：斯奈克玛，梅西耶布加蒂道提公司，
类型：
国别省市：