CN102211275A - 制造加强弯曲金属结构的工艺以及相应结构 - Google Patents

制造加强弯曲金属结构的工艺以及相应结构 Download PDF

Info

Publication number
CN102211275A
CN102211275A CN2011100717523A CN201110071752A CN102211275A CN 102211275 A CN102211275 A CN 102211275A CN 2011100717523 A CN2011100717523 A CN 2011100717523A CN 201110071752 A CN201110071752 A CN 201110071752A CN 102211275 A CN102211275 A CN 102211275A
Authority
CN
China
Prior art keywords
production technology
technology
aforementioned
thermoforming
sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011100717523A
Other languages
English (en)
Inventor
E·布歇
A-L·拉弗利
S·范德维恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Operations SAS
Original Assignee
Airbus Operations SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Operations SAS filed Critical Airbus Operations SAS
Publication of CN102211275A publication Critical patent/CN102211275A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/92—Making other particular articles other parts for aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/002—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/005—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00 characterized by the material of the blank or the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D47/00—Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/10—Manufacturing or assembling aircraft, e.g. jigs therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/01—Aircraft parts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及制造加强弯曲金属结构的工艺以及相应结构。具体地，本发明涉及制造加强弯曲金属结构的工艺，所述金属结构由含钪铝合金的大规格或板规格片制成。所述工艺包括组合的成型步骤(200)和机加工步骤(300)，成型步骤(200)产生一个或多个结构弯曲，机加工步骤(300)产生用于加强所述结构的肋网。表面加工步骤(400)能够完成在前的步骤。这样的工艺使其能够简单且快速地获得具有良好机械性能的单体金属结构。其应用于飞机配件的加强弯曲金属结构的制造。

Description

制造加强弯曲金属结构的工艺以及相应结构
技术领域
本发明涉及制造加强或硬化的弯曲金属结构的工艺，还涉及通过进行该工艺而制成的结构。所述结构所谓被硬化或加强是由于它具有用于加强以防结构变形的肋(也被称作“加固件”)。
背景技术
通常在以下的描述中，术语“薄片”表示厚度小于12.7mm的片，厚度在12.7和40mm之间的片称为“大规格”，厚度大于40mm的片称为“板规格”。
传统地，这种类型的结构是通过将铝合金形成的基体薄片进行轧制、在高温下熔融，继而硬化、牵拉并且老化或回火而制成。这一系列的处理允许片具有适于目标结构形态的曲率半径。然后片和加固件/加强件通过铆接组装而形成最终结构。因此，例如对于起落架箱(landing gear case)，片组装成铆接在一起的加强配件。通过对薄片的机械、化学或电化学加工，材料被从表面除去从而允许结构具有所需的表面状态。加强件也通过铆接加入从而将片加固为一个整体。
因此，使得目标结构的尺寸需要将基体薄片进行组合并对这些片进行加强。
当前的解决方案具有许多缺点：涉及组装、铆接和加强件附接操作的长持续时间的大量制造周期，并且产生了较高的制造成本。此外，这种组装途径对于结构的设计和改造的自由度是不利的。
而且，该途径在于由大规格片制造结构，所述片由一般基于Al-Zn(AA7XXX)或Al-Cu(AA2XXX)使用的合金制成，其导致产生的产品在热成型之后具有降低的机械性能。这个原因是高温会破坏片的微观结构，反映为有限的机械性能，例如在抗拉强度、弹性极限、疲劳强度或抵抗外界压力方面。另一方面，在这些部件的冷成型过程中，产生了大的内应力，而这些应力不会或很难被再吸收。
发明内容
本发明涉及制造具有足够机械性能从而能够承受外界冲击和压力的整体金属结构。
为此，本发明提出由含钪铝合金的大规格或板规格片制造这种类型的结构。明显地发现，通过保存微观结构并同时避免产生大的残余应力，由这种合金形成的大规格或板规格片能够经受高曲率半径的成形而同时保持满意的机械性能。
更具体地，本发明的一个主题是以单体形式制造具有单轴或双轴弯曲的加强金属结构，其称作整体结构。该工艺包括，机加工含钪铝合金材料的大规格或板规格片，例如通过轧制或用于使这种材料成型为所述片的任何其他工艺，还包括所述片的成型和机加工的组合步骤，所述成型步骤产生了弯曲(一个或多个)，机加工步骤产生了加强肋网。
在这些条件下，不再需要组装若干基体片，因为单体形式构成了整体结构。
根据特定的实施例：
-机加工步骤在成型步骤之后进行；
-机加工步骤在成型步骤之前；
-机加工步骤是3D(三维)和5轴机加工；
-成型为热成型；
-热成型是以加热到与片相同温度的冲压和压膜工具而成形，此工具可能为空心的和/或由陶瓷材料制成的从而最小化其热导率并避免热损失；
-模具和待成型片之间的热接触通过在模具边缘上的突起(dimpling)而最小化；
-通过预热模子和/或冲头还可最小化热交换；
-热成型是在325至350℃之间的温度下通过将冲压工具压到模具上一可变时间而进行，该可变时间例如可高达24小时，然后由蠕变产生变形；
-通过收回压膜工具，随后是在户外或在适合的室中获得的缓慢冷却，完成了热成型，从而促进缓和内应力并使其残余最小化；
-所述铝合金是一种Al-Mg-Sc(铝，镁，钪)合金，其中镁和钪的比例分另小于8％和0.5％；
-该工艺可通过修整的表面加工步骤而完成。
本发明还涉及经由上述工艺产生的加强弯曲金属结构，尤其用于制造飞机配件，具体为起落架箱、气密底板(位于前端)，飞机驾驶舱和飞机紧急出口。
附图说明
通过结合附图，阅读下面的描述，本发明的其他数据和优点将会浮现，所述附图分别表示：
-图1是根据本发明工艺的两个实施例的主要步骤的概括图；
-图2是用于气密飞机底板的根据本发明板规格片的热成型的实施例子的示意性截面半视图；
-图3是用于起落架箱的根据本发明的板规格片的3D(三维)--5轴机加工的实施例子的示意性截面视图；以及
-图4a至4d示出了根据本发明通过实施所述工艺的弯曲和加强的金属结构的例子的透视图。
具体实施方式
参照图1，根据本发明的工艺的第一步骤100包括轧制原始形状，该原始形状由大规划片(大于12.7mm厚)，或者甚至是板规格片(例如40至250mm之间厚)制成，并且由基于Al-Mg-Sc的合金形成，在例子中，基于Al-Mg-Sc的合金包括0.025％的钪。镁和钪的比例分别保持小于8％和0.5％，优选地分别在2％至7％之间和0.01％至0.45％之间，甚至更优选的在3-6％和0.015-0.4％的范围内。这种合金在专利EP 1682688中公开。
在图1所示的优选实施例中，第一制备步骤包括热成型(步骤200)由Al-Mg-Sc合金制成的原始形状，由此形成待制造结构的骨架。
图2的截面示意图更具体地表示了根据本发明的用于制造起落架箱的板规格片的热成型的实施例子。70mm厚的轧制片2被放置在公冲头4和模具6之间。工具由陶瓷制成来使其热导率最小化从而减小能量损失。工具被预加热至成型温度，即至大约330-340℃。模具6在其边缘6b上具有突起(dimple)6c，该突起6c限制片和模具之间的热接触。可替换地，也可以插入隔离垫。
成型然后包括以适当的力抵靠互补形状的模具6运动冲头4。那么冲头在片2上施加压力。在这种压力和温度的组合作用下，片2以凸构造开始变形并且匹配其外表面22上的模具6的形状以及其内表面24上的冲头4的互补形状，所述内、外表面基本上平行。
然后，片2被快速从成型工具移走。片2的相对自由边缘在成型后通过焊接条的插入而保持等距离，从而在冷却过程中保持结构的形状。该冷却是在户外中的缓慢冷却，从而通过缓慢缓和来使残余应力最小化。在一个变体中，冷却可在适合缓慢冷却的室中进行。
在该冷却之后——并且再次参照图1，在成型步骤中弯曲的结构上进行机加工(步骤300)，尤其是采用5轴工具进行三维铣削。这样的步骤使得能够在70mm厚度E的片2中形成加强肋35，如图3所示，尤其是形成“等网格”型的三角网的肋。为了进行高质量的三维机加工循环，在5轴铣削机器10的控制面板上有利地进行程序设计。
本发明的优点之一在于其能够减少步骤的冗余，所述步骤为片折叠的矫直和/或压制，步骤或者是弯曲的轧制。根据本发明工艺获得的片原则上在热成型之后被直接进行尺寸加工，并且设想的机加工不应改变此状态。机加工300之后可选择地跟随(如果需要的话)表面加工步骤400(参见图1)，表面加工步骤400通过修整从而获得目标结构的特定表面特征。矫直的步骤以及通过压制、通过喷丸、或通过任意其他成形装置的成形步骤可在例外情况下被想到。
图4a中的结构——根据本发明制成的起落架箱30在箱的侧壁36上具有“等网格”肋35a并在箱的顶38上具有肋35b，其平行于箱的对称平面Ps。其他结构性肋35c形成平行于入口31和出口33拱形结构并垂直于对称平面Ps的拱形结构。
加强、弯曲单体结构的其他例子分别在图4b至4d中示出：
-气密底板40(飞机前端)，其具有沿着两个正交平面P1和P2双轴双重弯曲，并具有沿着这两个正交平面的平行肋41和42；
-飞机驾驶舱50，其具有单轴弯曲的肋51，所述肋51基本上平行于飞机驾驶舱50的对称平面Ps；
-具有双重弯曲的门框60，所述门框60具有肋61和62，分别地，肋61平行于双重弯曲中的一个，肋62平行于双重弯曲中的另一个，所述门框60还具有对角线肋63。
可替换地，在另一实施例中，图1的机加工步骤300(包括机加工第一步骤100得到的轧制的原始形状)在成型步骤200之前。
进行机加工和成型的条件适于以下顺序：其中这些操作一个紧随着另一个，尤其是成型之后的冷却条件以及当片已经被机加工时成型工具的冷却条件。
本发明不限于描述和示出的生产例子。例如，根据更大或更小的尺寸、将要得到的肋网密度或曲率半径标准，进行适于待制成结构的任意类型的成型和机加工是可行的。此外，本发明不限于航空领域，并且可应用到任意领域，例如，应用到船运或陆运领域，或者应用到建筑领域。

Claims (13)

1.一种制造加强金属结构的工艺，所述加强金属结构以单体形式具有单轴(Ps)或双轴(P1，P2)弯曲，其特征在于，所述工艺包括使含钪铝合金材料成型为大规格片或板规格片，还包括所述片的成型(200)和机加工(300)的组合步骤，所述成型步骤(200)产生了一个或多个弯曲，所述机加工步骤(300)产生了加强肋(35，41，42，51，61，62)的网。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其中所述机加工步骤(300)在所述成型步骤(200)之后进行。
3.根据权利要求1所述的生产工艺，其中所述机加工步骤(300)在所述成型步骤(200)之前。
4.根据前述权利要求中任一项所述的生产工艺，其中所述机加工步骤(300)是三维、5轴机加工。
5.根据前述权利要求中任一项所述的生产工艺，其中所述成型(200)是热成型。
6.根据前述权利要求中任一项所述的生产工艺，其中所述热成型步骤是以加热至与所述片相同温度的冲压(4)和压膜(6)工具成形。
7.根据权利要求6所述的生产工艺，其中所述工具为空心的和/或以陶瓷材料制成。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的生产工艺，其中模具(6)和待成型片(2)之间的热接触通过在所述模具(6)的边缘(6c)的突起(6c)而最小化。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的生产工艺，其中所述热成型(200)是在325至350℃之间的温度下通过将所述冲压工具压到所述模具上而进行。
10.根据权利要求5-9中任一项所述的生产工艺，其中通过收回压膜工具(4，6)，随后是获得形状的缓慢冷却，完成了所述热成型步骤(200)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的生产工艺，其中所述铝合金是Al-Mg-Sc合金，其中镁和钪的比例分别小于8％和0.5％，优选地分别在2％至7％之间和0.01％至0.45％之间，甚至更优选地在3-6％和0.015-0.4％的范围内。
12.根据前述权利要求中任一项所述的生产工艺，其中所述工艺以表面加工步骤(400)而完成。
13.一种飞机配件的加强弯曲金属结构，其特征在于，其通过进行根据前述权利要求中任一项所述的工艺而制成。
CN2011100717523A 2010-02-23 2011-02-23 制造加强弯曲金属结构的工艺以及相应结构 Pending CN102211275A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR10/51281 2010-02-23
FR1051281A FR2956597B1 (fr) 2010-02-23 2010-02-23 Procede de realisation d'une structure metallique courbe renforcee et structure correspondante

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102211275A true CN102211275A (zh) 2011-10-12

Family

ID=43088064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100717523A Pending CN102211275A (zh) 2010-02-23 2011-02-23 制造加强弯曲金属结构的工艺以及相应结构

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110203343A1 (zh)
EP (1) EP2364794A1 (zh)
CN (1) CN102211275A (zh)
FR (1) FR2956597B1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110306081A (zh) * 2018-03-27 2019-10-08 空中客车防卫和太空有限责任公司 喷射介质、喷射部件及其制备方法和喷射部件的方法
CN113843344A (zh) * 2021-09-18 2021-12-28 中航西安飞机工业集团股份有限公司 一种含厚度突变区壁板的弦向喷丸成形方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2504282A (en) * 2012-07-24 2014-01-29 Royal Mint Ltd Method of manufacturing a coining die
EP2727665B1 (de) 2012-10-31 2018-06-06 Airbus Defence and Space GmbH Verfahren zur Herstellung eines Formbauteils und Verwendung des Verfahrens zur Herstellung eines Formbauteils
US9945258B2 (en) 2014-10-10 2018-04-17 Ford Global Technologies, Llc Sheet metal turbine housing with cellular structure reinforcement
WO2016094464A1 (en) 2014-12-09 2016-06-16 Novelis Inc. Reduced aging time of 7xxx series alloy

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002055383A2 (en) * 2000-12-12 2002-07-18 Remmele Engineering, Inc. Monolithic part and process for making the same
US20040211498A1 (en) * 2003-03-17 2004-10-28 Keidel Christian Joachim Method for producing an integrated monolithic aluminum structure and aluminum product machined from that structure
CN101642841A (zh) * 2009-08-25 2010-02-10 江苏沪宁钢机股份有限公司 一种双扭箱型弯曲构件的制作方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2702474A1 (de) * 1976-01-22 1977-07-28 Gkn Sankey Ltd Verfahren zur herstellung eines langgestreckten teils und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
GB9107207D0 (en) * 1991-04-05 1991-05-22 Tycho Technology Ltd Mechanical manipulator
US5277045A (en) * 1992-05-08 1994-01-11 Rockwell International Corp. Superplastic forming of metals at temperatures greater than 1000 degree C
US5543103A (en) * 1994-05-31 1996-08-06 Hogan; S. David Process of surface shaping
US6122824A (en) * 1995-11-01 2000-09-26 Jensen; David L. Method for manufacturing fluid compression/compressor rotor
DE10007995C2 (de) * 2000-02-22 2002-03-07 Airbus Gmbh Strukturbauteil, insbesondere für ein Flugzeug und Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils
US20020150498A1 (en) * 2001-01-31 2002-10-17 Chakrabarti Dhruba J. Aluminum alloy having superior strength-toughness combinations in thick gauges
DE10352932B4 (de) * 2003-11-11 2007-05-24 Eads Deutschland Gmbh Aluminium-Gusslegierung
DE102004058013B8 (de) * 2004-12-01 2006-11-09 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Tragwerkstruktur mit einem integral profilartigen Versteifungselement für ein Flugzeug
US7621201B2 (en) * 2008-03-05 2009-11-24 Gm Global Technology Operations, Inc. Hot forming tools for aluminum and magnesium sheets

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002055383A2 (en) * 2000-12-12 2002-07-18 Remmele Engineering, Inc. Monolithic part and process for making the same
US20040101655A1 (en) * 2000-12-12 2004-05-27 Bryans Philip R. Monolithic part and process for making the same
US20040211498A1 (en) * 2003-03-17 2004-10-28 Keidel Christian Joachim Method for producing an integrated monolithic aluminum structure and aluminum product machined from that structure
CN101642841A (zh) * 2009-08-25 2010-02-10 江苏沪宁钢机股份有限公司 一种双扭箱型弯曲构件的制作方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110306081A (zh) * 2018-03-27 2019-10-08 空中客车防卫和太空有限责任公司 喷射介质、喷射部件及其制备方法和喷射部件的方法
CN113843344A (zh) * 2021-09-18 2021-12-28 中航西安飞机工业集团股份有限公司 一种含厚度突变区壁板的弦向喷丸成形方法
CN113843344B (zh) * 2021-09-18 2023-06-23 中航西安飞机工业集团股份有限公司 一种含厚度突变区壁板的弦向喷丸成形方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2364794A1 (fr) 2011-09-14
FR2956597B1 (fr) 2012-03-16
FR2956597A1 (fr) 2011-08-26
US20110203343A1 (en) 2011-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102211275A (zh) 制造加强弯曲金属结构的工艺以及相应结构
JP5161432B2 (ja) 複合材料製構造部材の成形方法
JP5281519B2 (ja) プレス成形方法
JP2011045905A5 (zh)
JP2006272413A (ja) 湾曲状チャンネル部材の成形方法
JP5199805B2 (ja) ダイクエンチ加工製品とその製造方法及び製造装置
CN113305509B (zh) 一种钛合金空心夹层结构的制备方法
KR101443990B1 (ko) 굽힘 부재 및 그 제조 방법
CN111434418A (zh) 用于生产蠕变时效成形的飞机构件的方法
CN105397423A (zh) 带内筋及复杂型腔的大型薄壁蒙皮的制造方法
TW201302342A (zh) 鍛造材的製造方法
JP6361902B2 (ja) プレス成形方法およびプレス成形部品の製造方法
JP4354463B2 (ja) 複合材を用いた構造部材の成形方法及び複合材料を用いた構造部材
JP3856094B2 (ja) 圧縮力付与装置および圧縮力付与方法
KR102083108B1 (ko) 프레스 성형품의 제조 방법
JP4448823B2 (ja) 複合材料からサンドイッチパネルコアを製造するための方法
JP2014166645A (ja) 金属製構造材の製造方法
CN108724817B (zh) 一种热塑性复合材料金属夹层板制品的智能制造方法
CN109501314A (zh) 一种新能源电池复合材料上壳体用smc片材制作方法
JP5293945B2 (ja) 熱硬化性樹脂成形品およびその製造方法
WO2019031248A1 (ja) プレス成形品の製造方法
JP2010274293A (ja) ゴルフクラブヘッドの鍛造方法及びそのための金型
JP6176429B1 (ja) プレス成形品の製造方法
US20160318262A1 (en) Process for producing a plastic part having a foam core
EP4108431A1 (en) A method for producing a thermoplastic composite component

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C05 Deemed withdrawal (patent law before 1993)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111012