[發(fā)明專利]用于超塑性成形具有單片附接構(gòu)件的多層結(jié)構(gòu)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710658884.3
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107790540B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·R·馬特森;D·S·南森;L·C·弗斯;G·A·福爾茨
• 申請（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號: B21D26/021
• 分類號: B21D26/021;B21D26/055;B21D47/04
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 張全信;尚曉芹

本發(fā)明的名稱是用于超塑性成形具有單片附接構(gòu)件的多層結(jié)構(gòu)的方法。一種由具有邊緣的前體板形成多層結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟：連接附接構(gòu)件至前體板，使得附接構(gòu)件的邊緣與前體板的邊緣對齊，和施加熱和氣壓以使前體板膨脹。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及多層結(jié)構(gòu)的超塑性成形，和更具體地涉及將單片附接構(gòu)件并入這種多層結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

多層結(jié)構(gòu)通常由夾在兩個面板之間的芯層形成。多層結(jié)構(gòu)的芯層限定大量的空氣/孔隙空間，并且具有基本上大于相鄰面板的橫截面厚度的有效橫截面厚度。因此，多層結(jié)構(gòu)在相對低的重量下通常具有相對高的強(qiáng)度和剛度。因此，多層結(jié)構(gòu)被用于各種航空航天應(yīng)用中。

超塑性成形是用于制造多層結(jié)構(gòu)——比如膨脹的兩片式板(無芯層)和膨脹的三片式板(芯層位于兩個面板之間)，其可用作傳統(tǒng)的蜂窩多層結(jié)構(gòu)的替代物——的已知技術(shù)。超塑性成形是在升高的溫度下，利用某些材料——比如鈦合金、鋁合金和鎳合金——的超塑性的金屬成形過程。當(dāng)這種材料被加熱至超塑性狀態(tài)時，它們變得柔韌并且可以抵靠模具膨脹(例如，通過氣壓)以實(shí)現(xiàn)期望的形狀。在膨脹期間，材料可經(jīng)歷數(shù)倍的延伸。

雖然多層結(jié)構(gòu)中的空氣/孔隙空間有利地降低密度(增加體積)，但是其呈現(xiàn)了當(dāng)多層結(jié)構(gòu)必須被連接至另一結(jié)構(gòu)(例如，框架或另一多層結(jié)構(gòu))時的復(fù)雜性。例如，將機(jī)械緊固件，比如螺栓插入通過多層結(jié)構(gòu)并且然后擰緊至多層結(jié)構(gòu)上可引起空氣/孔隙空間的倒塌，其可損壞相關(guān)的連接。

因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在多層結(jié)構(gòu)領(lǐng)域繼續(xù)研究和開發(fā)工作。

發(fā)明內(nèi)容

在一個實(shí)施方式中，公開了一種由具有邊緣的前體板形成多層結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括以下步驟：(1)將附接構(gòu)件連接至前體板使得附接構(gòu)件的邊緣與所述前體板的邊緣對齊，和(2)施加熱和氣壓以使前體板膨脹。

在另一實(shí)施方式中，公開的用于形成多層結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟：(1)提供具有層狀結(jié)構(gòu)的前體板；(2)在前體板中形成凹槽，凹槽限定邊緣；(3)將附接構(gòu)件放置在凹槽中，使得附接構(gòu)件的邊緣與前體板的邊緣對齊，附接構(gòu)件具有單片體；(4)將附接構(gòu)件焊接至前體板；和(5)施加熱和氣壓以使前體板膨脹。

在又另一實(shí)施方式中，公開的用于形成多層結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟：(1)提供具有層狀結(jié)構(gòu)的前體板，前體板限定周界和圍繞周界延伸的邊緣；(2)將附接構(gòu)件抵靠前體板放置，使得附接構(gòu)件的邊緣與前體板的邊緣對齊，附接構(gòu)件具有單片體；(3)將附接構(gòu)件焊接至前體板；和(4)施加熱和氣壓以使前體板膨脹。

公開的用于形成多層結(jié)構(gòu)的方法的其他實(shí)施方式將從以下詳細(xì)描述、附圖和所附權(quán)利要求書變得顯而易見。

附圖說明

圖1是公開的多層結(jié)構(gòu)的一個實(shí)施方式的透視圖；

圖2是展現(xiàn)內(nèi)部特征的具有切掉部分的圖1的多層結(jié)構(gòu)的透視圖；

圖3是描述公開的用于形成多層結(jié)構(gòu)的方法的一個實(shí)施方式的流程圖；

圖4是在圖3的方法中的一個步驟期間顯示的前體板的側(cè)橫截面圖；

圖5是圖4的前體板的側(cè)橫截面圖，但是在圖3的方法中的后續(xù)步驟期間顯示；

圖6是圖5的前體板的側(cè)橫截面圖，但是在圖3的方法中的后續(xù)步驟期間顯示；

圖7是圖6的前體板的俯視圖；

圖8是根據(jù)圖3的方法中的另一步驟放置在超塑性成形裝置中的圖6的前體板的側(cè)橫截面圖；

圖9是根據(jù)圖3的方法的另一步驟的圖8的前體板和超塑性成形裝置的側(cè)橫截面圖，但是顯示前體板膨脹進(jìn)多層結(jié)構(gòu)；

圖10是根據(jù)圖3的方法中的又另一步驟的圖9的多層結(jié)構(gòu)的側(cè)橫截面圖，其具有在其中形成的孔；