CN100448564C - 用于旋转成形的心轴和旋转成形产品的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

用于旋转成形的心轴和旋转成形产品的制造方法

技术领域

本发明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，本发明涉及一种可适用于多种结构的单根心轴。

背景技术

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。

发明内容

根据本发明第一方面，提供了一种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，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，此时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。

优选地，所述第一心轴部分可拆卸地安装在背板上。

优选地，所述背板包括通孔，第一和第二心轴部分及心轴隔片利用穿过通孔的至少一个螺栓和一个暗销定位在背板上。

优选地，所述第一心轴部分限定了与第二心轴部分的形状不同的形状。

优选地，所述心轴的第一构造和第二构造限定了非同心的形状。

优选地，所述第一心轴部分和第二心轴部分均限定了一个半圆形状，而所述旋转成形轮廓表面限定了一个凸出弧面。

优选地，所述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。

优选地，所述第一和第二心轴部分的半圆形状限定了一内径曲率和一外径曲率，且其中心轴隔片限定了具有内径曲率的内缘及具有外径曲率的外缘。

优选地，所述第一和第二心轴部分的半圆形状限定了一内径曲率和一外径曲率，且其中心轴隔片限定了一线性内缘和一线性外缘。

优选地，所述背板限定了一平坦的表面。

根据本发明另一方面，提供了一种旋转成形产品的制造方法，该方法包括如下步骤：

相对于一个第二心轴部分来移动一个第一心轴部分而将心轴从第一构造转变为第二构造，其中所述第一构造限定了一个连续的旋转成形轮廓表面，以及第二构造限定了一种旋转成形轮廓表面且在所述第一心轴部分和第二心轴部分之间限定了一个心轴间隙；

将具有旋转成形轮廓表面的至少一个隔片插入心轴间隙中，以形成一个完整的第二连续旋转成形轮廓表面；

将片材与心轴可操作地连接；和

将所述片材旋转成形为旋转成形产品。

优选地，该方法还包括如下步骤：即在将片材可操作地连接到心轴上之前，将至少两个金属片焊接在一起以形成所述片材。

优选地，所述焊接步骤包括搅拌摩擦焊处理步骤，以便沿着搅拌摩擦焊缝将金属片结合在一起。

优选地，所述的可操作地连接步骤包括在旋转成形之前将焊接金属片材料定位在心轴上，从而搅拌摩擦焊缝布置在心轴隔片上。

优选地，该方法还包括如下步骤：沿着搅拌摩擦焊缝对旋转成形的产品进行修整以除去搅拌摩擦焊缝。

优选地，该方法还包括如下步骤：沿着搅拌摩擦焊缝对旋转成形的产品进行修整以除去搅拌摩擦焊缝及焊接片材的受热区。

优选地，该方法还包括如下步骤：在将片材可操作地连接到心轴之前对心轴进行平衡。

本发明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。本发明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，而本发明的另一个实施例包括具有直缘的一个心轴隔片。

本发明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。

本发明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。

本发明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，本发明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，本发明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发明进行描述，附图不必按比例画出，其中：

图1所示为根据本发明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起的两个金属片在进行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10所示为通过搅拌摩擦焊接处理而结合在一起的两个金属片在金属片进行旋转成形后的俯视图，图中显示了心轴的成品，该心轴具有形状不同的心轴部分，图中还显示了对所形成的金属片进行修整所沿的线；

图11所示为图8或图9中的金属片的多余材料在修整和清除之后所得到的最终材料的透视图。

具体实施方式

下面将参考附图而对本发明作更详细的描述，附图中显示本发明的一些实施例，而不是所有实施例。事实上，本发明可以多种不同的方式实现且不应受到本申请中所给出的实施例的限制；另外，提供的这些实施例以使所公开的内容能够满足应用中的合理需求。在附图中，相同的标识符号指示同样的部件。

图1-4显示了根据本发明一个实施例的一个心轴10。如图5所示，所显示实施例的心轴10用于飞机引擎入口唇缘包层(nacelle inlet lip skip)12的旋转成形。该飞机引擎入口唇缘包层12安装在喷气发动机14(例如飞机引擎)的前缘上，从而在正常的操作中将空气引入喷气发动机16或使空气环绕喷气发动机16。飞机引擎入口唇缘包层12是一个弯曲的金属片环，该金属片环在心轴(如图1中的心轴10)上旋转成形，然后，在组装到喷气发动机壳体14上之前切为两个部分环。本发明的心轴10可被用于任何旋转形成的部分的旋转成形而不限于飞机引擎入口唇缘包层12的旋转成形。

图1中的心轴10包括背板20，该背板20包括一个通常平坦的表面22。心轴10还包括第一心轴部分24和第二心轴部分26，所述两个心轴部分可拆卸地安装在背板20的通常为平坦的表面22上。在本发明的其他实施例中可包括有其他心轴部分，所述心轴可包括固定安装在背板20上一个或多个心轴部分。在一个实施例中，一个心轴部分可拆卸地安装而另一个心轴部分固定安装，在心轴10上可添加平衡件，以使心轴平衡旋转。这种平衡重物也可应用在可拆卸地安装有多个心轴部分的心轴中。

所示实施例的背板20为标称圆形，且心轴部分24、26也为标称圆形。本发明的其他实施例可包括进行旋转成形所用的背板20和任何几何形状的心轴部分24、26。由心轴部分24、26的几何形状所产生的旋转成形形状的例子包括但不限于椭圆形、长方形及非同心的形状。所示实施例的心轴部分24、26利用背板中的通孔28安装在背板20上，如图2所示，利用暗销27和/或螺栓29穿过通孔28而将心轴部分销接或栓接到背板上，所述暗销和/或螺栓包含在心轴部分中。通孔28在背板20中的位置可使心轴部分24、26在多个相对位置中安装到背板上。其他实施例中的心轴部分24、26可通过其他紧固件紧固到背板20上，或通过其他方式而可移动地安装在背板20上，例如，通过使螺栓穿过背板中的槽而将心轴部分滑动地安装在背板上。为调整心轴10的构造而将心轴部分24、26移动至不同的相对位置，从而改变旋转成形表面的形状，金属片在所述旋转成形表面上被旋转成形。

所示实施例的心轴部分24、26在与背板20相反的心轴部分的一个表面上限定了一个旋转成形轮廓表面30。所示心轴10的轮廓表面30是一个凸出弧面；但是，心轴的其他实施例可包括进行旋转成形所用任何可能的几何形状。心轴部分24、26还包括一个分离面32，如图1和图2所示，分离面32处于轮廓表面30的各个终端边缘处。所示心轴10的分离面32通常与背板20相垂直且与轮廓表面30相垂直；但是，分离面的其他实施例也可相对于背板或轮廓表面成任一角度。每个心轴部分24或26的分离面32与相邻心轴部分的分离面相一致，如图3所示，在分离面相接触时，所述分离面与相邻心轴部分的分离面相配合。这样，如图3所示，在装配心轴10以使所述心轴部分24、26相邻接时，所述心轴就限定了一个具有一定尺寸的旋转成形轮廓表面30。

如图1所示，当将心轴部分24、26可拆卸地安装到背板上时以使所述分离面相互不邻接时，心轴部分相互间隔而限定了一个心轴间隙34，至少一个心轴隔片36可插入所述心轴间隙34中。如图2所示，利用暗销27和/或螺栓29或其他类似紧固方法将心轴隔片36可拆卸地安装在背板20上。如图6或图7所示，心轴隔片36包括一个旋转成形轮廓表面30，该旋转成形表面与心轴部分的轮廓表面相对应。因此心轴隔片36的旋转成形轮廓表面30可与心轴部分24、26的旋转成形轮廓表面一致，或者可在心轴部分的轮廓表面之间提供所需的过渡。该心轴隔片36还包括两个心轴部分接合表面38，所述心轴部分接合表面38处于隔片的轮廓表面30的终端边缘处。心轴隔片36的每个心轴部分接合表面38与相邻心轴部分24或26的分离面32相一致，且在心轴隔片插入心轴间隙34中时，所述接合表面38与相邻心轴部分24或26的分离面32相接合。可将一个以上的心轴隔片36插入心轴间隙34中，在这种情况下，心轴部分接合表面38与相邻的心轴隔片的结合表面相接合，或与相邻心轴部分24或26的分离面32相配合。这样，如图4所示，在组装心轴10以使心轴部分相互间隔从而限定一个心轴间隙34、且心轴隔片36占据所述心轴间隙时，所述心轴就限定了具有第二尺寸的一个旋转成形轮廓表面30。

心轴隔片36可允许心轴10从如图3所示的第一构造转换为如图4所示的第二构造以限定至少两种不同的连续旋转成形形状。图3所示的第一构造限定了由心轴部分24、26的旋转成形轮廓表面所产生的一种连续旋转成形形状。为将心轴10转换为图4所示的第二构造，则相对于另一心轴部分而移动第二心轴部分26和/或第一心轴部分24且将心轴隔片36插入心轴间隙34中。图4所示的第二构造通过心轴部分24、26和心轴隔片36的旋转成形轮廓表面30而限定了一种连续的旋转成形形状。通过移动心轴部分24和/或26、添加额外心轴部分、添加额外心轴隔片36或将前述方式进行任意组合则可形成其他构造。

图1-4中的心轴10限定了一个为标称圆形的连续旋转成形轮廓表面。心轴10包括两个半圆形的心轴部分24、26，所述心轴部分24、26沿着一个内表面42限定了一个内径曲率且沿着一个外表面44限定了一个外径曲率。因此当心轴10为图3所示的第一构造时，该心轴就限定了一个为标称圆形的形状。

图6所示的心轴隔片36和图7所示的另一个实施例的心轴隔片136分别具有内缘46或146和外缘48或148。图6中的心轴隔片36的内缘46具有与心轴部分24、26的内表面42相等的内径曲率，而心轴隔片的外缘48具有与心轴部分的外表面44相等的外径曲率。因此，在第二构造中，心轴10与图6所示的心轴隔片36相结合将限定一个为标称圆形的形状且其具有连续的弯曲内缘和外缘。图7中的心轴隔片136的内缘146限定了一个与心轴部分接合表面138相垂直的一个线性边缘，而外缘148限定了与心轴部分结合表面相垂直的一个线性边缘。这样，心轴10与心轴隔片136相接合将不会限定完整的圆形形状，这是由心轴隔片的直边缘造成的。但是，带有图7所示心轴隔片136的心轴10仍将限定为标称圆形的形状，这是因为心轴隔片的直边部分相对于心轴的总体形状来说较小。在心轴的一个实施例中，如果心轴隔片136限定了相当大的宽度，心轴10的总体连续旋转成形形状通常更象长方形而非圆形。虽然示出了两个实施例的心轴隔片，但是其他实施例的心轴隔片可为任何形状和尺寸以占据由心轴部分所限定的心轴间隙。

一旦将心轴10组装到上述构造之一中，且心轴部分24和26和/或心轴隔片36被固定安装到背板20上，该心轴就可被用于将一个金属片旋转成形为旋转成形的产品。本发明的心轴10也可将除金属片之外的原材料旋转成形。旋转成形处理通常包括将金属片或其他旋转成形的材料放置到心轴上，以使金属片与心轴可操作地相连，然后使二者一起旋转，在旋转材料片和心轴的同时，在一个相对固定的点处施加力的作用，以使当金属片材料转过所述点时产生塑性变形，从而使金属片获得轮廓表面的轮廓。在该过程完成时，将旋转成形的金属片从心轴上除去。图8显示了在旋转成形处理之后且在对片材进行修整之前的单个金属片50。虽然一些旋转成形的产品可成为单个的成品，但是其他旋转成形的产品例如飞机引擎入口唇缘包层可在旋转成形之后分为多个部件。图8中的修整线52表示将对旋转成形的单个金属片50进行修整所沿的平面。

在一些实施例中，将多个片材结合在一起而形成为将旋转成形的一个片材是有利的。例如，旋转成形可能需要具有独特尺寸的一个片材，这种片材可能比较昂贵，而可以将具有通常尺寸且价格便宜的两个或多个片材焊接在一起而形成用于旋转成形的一个片材。图9显示了在旋转成形处理之后且在对片材进行修整之前的焊接金属片54，该焊接的金属片54包括一个第一金属片56和一个第二金属片58，所述第一金属片56和第二金属片58通过搅拌摩擦焊接处理而结合在一起。图9中的修整线60、62表示对旋转成形的焊接金属片54进行修整所沿的平面。与图8所示相反，图9中的焊接金属片54在焊缝的任一侧上进行修整以除去受焊接处理所影向的焊缝和材料部分。与从图8中的单个金属片50上除去的材料相比，为对从图9中的焊接金属片54除去的附加材料进行补偿，焊接金属片包括修整之前的附加材料尺寸，这样所形成的修整后的产品基本上是相等的。

图10显示了旋转成形的焊接金属片154的另一个实施例。该焊接金属片154包括沿着焊缝166结合在一起的第一金属片156和第二金属片158。焊接金属片154在心轴上旋转成形，该心轴具有形状与第二心轴部分的形状不同的第一心轴部分。这样，所产生的第一金属片156的轮廓与第二金属片158的轮廓不同。在沿着修整线160、162修整之后，成品的上下部分具有不同的形状。图8-10分别显示了在将未旋转成形的多余材料除去之后的旋转成形金属片50、54、154。图11显示了在将图8中的单个金属片50修整之后或将图9中的焊接金属片54修整之后的一个旋转成形产品64。

为产生图9所示的焊接金属片54，可通过搅拌摩擦焊接或通过其他适当的处理将两个或多个单个的金属片结合在一起。在授予Thomas等人的美国专利No.5,460,317中公开了搅拌摩擦焊的处理工艺，本专利申请结合该专利所披露的内容。搅拌摩擦焊能将两个单独的材料片结合在一起，所述材料包括但不限于：铝、铝合金、钛、钛合金、钢等。也可利用搅拌摩擦焊将非金属材料如聚合体等焊接在一起。此外，被焊接的片材可包括相似材料的部件或不相似材料的部件，例如，不同的金属片，包括利用常规的熔化焊接技术不能焊接结合或结合不经济的金属。在利用常规的熔化焊接技术结合不可焊接的材料时会产生较弱的焊缝，该焊缝在焊接凝固过程中易于产生裂缝。这种材料包括铝和一些铝合金，特别是AA系列的2000型和7000型合金。利用搅拌摩擦焊则可将不可焊接的片材牢固结合在一起。搅拌摩擦焊还可被用于将可焊接的片材牢固结合到其他可焊接和不可焊接的材料上。这样，就可从广泛的金属和合金中选择形成焊接金属片例如图9中的焊接金属片54所用的材料。

图9中的焊接金属片54包括一个搅拌摩擦焊缝66。通常情况下，搅拌摩擦焊接金属片54的焊缝66的材料性能与未受搅拌摩擦焊处理的金属片的部分的材料性能有很大不同。对于某些应用来说是不希望一个片材具有不同材料性能的区域，因此，在修整步骤中沿着搅拌摩擦焊缝66对所示实施例的焊接金属片54进行修整以除去受搅拌摩擦焊处理所影响的部分金属片，例如，与焊缝相邻的受热影响区及实际焊缝。本发明的其他实施例可只对结合处66的一部分进行修整和/或对金属片上受影响的部分进行修整，或对金属片54进行修整但不将焊缝和/或受影响的部分除去，本申请列出了修整线的两个非限制性例子。

旋转成形处理对于单个金属片50来说或者对于通过搅拌摩擦焊处理或其他适当的处理结合的一个焊接金属片54来说是基本相同的。心轴10的背板20安装在一个旋转装置上，这种旋转装置的一个非限定性例子为机床，这样心轴10就可转动。所显示的心轴10的部件由工具钢制造；但是，可利用具有可承受重复旋转成形循环处理的材料性能及结构强度的任何材料。金属片50或54与心轴10可操作地连接，这样心轴和金属片一起转动。图8-10中所示的金属片为铝合金，例如2219型铝，但是可利用能产生塑性变形的任何材料例如聚合体。一旦心轴10和金属片50或54以足够高的速度进行转动，刀头就逐渐就将金属片材料推到心轴上，这样得到的金属片就可获得心轴轮廓表面30的轮廓。图8显示了单个片材在旋转成形之后所产生的金属片50，图9显示了在旋转成形之后产生的焊接金属片54。

图3所示第一构造中的心轴10被用于旋转成形图8所示的金属片50，而图4所示第二构造中的心轴被用于旋转成形图9所示的焊接金属片54。本发明的其他实施例限定了一个用于在第一构造、第二构造和其他任一种类的构造中对单个片材旋转成形的心轴。同样，一种心轴可以在第一构造、第二构造及其他任一种类的构造中旋转成形焊接金属片。焊接金属片54并不是总需要利用心轴隔片36，虽然在所示实施例中利用了心轴隔片，所述隔片用于容纳焊接金属片的额外片材，也就是说，这种额外片材对从焊接金属片上修整的受热影响区的宽度进行补偿。

图8显示了0.180”×142”×142”的铝金属片50的一个例子，图9显示了均为0.180”×72”×142”的两个铝金属片56和58的另一个例子，所述两个铝金属片沿着142”侧而被搅拌摩擦焊接在一起，从而产生一个0.180”×144”×142”的铝焊接金属片54，所述尺寸只是为了进行说明而非进行限制。使用前述尺寸是因为：相对于142”×142”正方形的0.180”厚的铝板来说，更容易得到72”宽度且0.180”厚的铝板。因此，焊接金属片54比金属片50要宽两英寸，从而成为图9所示的修整线60、62之间的被除去的额外材料。

图8所示的金属片50包括一条修整线52，在除去在旋转成形过程中没有成形的部分片材之前或之后、沿着该修整线对旋转成形的片材进行切割。图9所示的焊接金属片54包括两条修整线60和62，在除去在旋转成形过程中没有成形的部分焊接金属片之前或之后、沿着所述修整线对旋转成形的焊接金属片进行切割。当沿着上修整线60和下修整线62对焊接金属片进行修整时，去除焊接金属片54的搅拌摩擦焊缝66。

图11显示了在经过修整而将金属片50上的过量材料除去之后所产生的一个旋转成形的产品64。图11还显示了在经过修整而将焊接金属片54上的过量材料除去之后所产生的旋转成形的产品64。因此，单个金属片50的成品和焊接金属片54的成品基本相同，这样旋转成形的产品64具有基本相同的尺寸和材料性能。图9所示的焊接金属片54的修整是沿着修整线60、62将搅拌摩擦焊缝66及受搅拌摩擦焊接处理影响的焊接金属片材料除去。这种修整也减小了焊接金属片54的尺寸，这样所产生的旋转成形产品64的尺寸基本等于由单个金属片50所产生的旋转成形产品的尺寸。因此，单个心轴10即可适用于第一构造和第二构造而可分别对单个金属片50和焊接金属片54进行旋转成形，且在修整之后产生基本相同的成品。本发明的其他实施例可利用单个金属片或焊接金属片产生具有不同形状、尺寸和材料性能的旋转成形产品64。

借鉴前述内容和相应附图所给出的启示，本领域的相关技术人员可对上文列出的本发明的实施例进行多种变更。因此，应认识到本发明并不仅限于本申请所披露的具体实施例，对所述实施例所作的变更及其他实施例将落在本发明的范围内。虽然本申请中使用了特殊的术语，但这些术语只具有常规的且描述性的意义，而非用于限制的目的。

Claims (17)

1.一种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，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，此时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。

2.根据权利要求1所述的心轴，其特征在于：所述第一心轴部分可拆卸地安装在背板上。

3.根据权利要求2所述的心轴，其特征在于：所述背板包括通孔，第一和第二心轴部分及心轴隔片利用穿过通孔的至少一个螺栓和一个暗销定位在背板上。

4.根据权利要求1所述的心轴，其特征在于：所述第一心轴部分限定了与第二心轴部分的形状不同的形状。

5.根据权利要求4所述的心轴，其特征在于：所述心轴的第一构造和第二构造限定了非同心的形状。

6.根据权利要求1所述的心轴，其特征在于：所述第一心轴部分和第二心轴部分均限定了一个半圆形状，而所述旋转成形轮廓表面限定了一个凸出弧面。

7.根据权利要求6所述的心轴，其特征在于：所述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。

8.根据权利要求6所述的心轴，其特征在于：所述第一和第二心轴部分的半圆形状限定了一内径曲率和一外径曲率，且其中心轴隔片限定了具有内径曲率的内缘及具有外径曲率的外缘。

9.根据权利要求6所述的心轴，其特征在于：所述第一和第二心轴部分的半圆形状限定了一内径曲率和一外径曲率，且其中心轴隔片限定了一线性内缘和一线性外缘。

10.根据权利要求1所述的心轴，其特征在于：所述背板限定了一平坦的表面。

11.一种旋转成形产品的制造方法，该方法包括如下步骤：

相对于一个第二心轴部分来移动一个第一心轴部分而将心轴从第一构造转变为第二构造，其中所述第一构造限定了一个连续的旋转成形轮廓表面，以及第二构造限定了一种旋转成形轮廓表面且在所述第一心轴部分和第二心轴部分之间限定了一个心轴间隙；

将具有旋转成形轮廓表面的至少一个心轴隔片插入心轴间隙中，以形成一个完整的第二连续旋转成形轮廓表面；

将片材与心轴可操作地连接；和

将所述片材旋转成形为旋转成形产品。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：即在将片材可操作地连接到心轴上之前，将至少两个金属片焊接在一起以形成所述片材。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述焊接步骤包括搅拌摩擦焊处理步骤，以便沿着搅拌摩擦焊缝将金属片结合在一起。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的可操作地连接步骤包括在旋转成形之前将焊接金属片材料定位在心轴上，从而搅拌摩擦焊缝布置在心轴隔片上。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：沿着搅拌摩擦焊缝对旋转成形的产品进行修整以除去搅拌摩擦焊缝。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：沿着搅拌摩擦焊缝对旋转成形的产品进行修整以除去搅拌摩擦焊缝及焊接片材的受热区。

17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：在将片材可操作地连接到心轴之前对心轴进行平衡。

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