CN103596707A - 制造金属零件的挤压方法、实施该方法的挤压工具和由此制造的起落架杆 - Google Patents

制造金属零件的挤压方法、实施该方法的挤压工具和由此制造的起落架杆 Download PDF

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Abstract

一种用于制造诸如起落架的金属零件（1）的热挤压工艺和工具，该金属零件在低温时具有200MPa以上的流动应力且包括管部（2），该管部的两个端部之一通过复合形状（3）被延伸，所述工艺包括：在加热且将坯料（11）高温转移至挤压机（6）后，使用第一芯棒（4）以制造所述复合形状（3）的至少一个直接挤压步骤；以及，利用第二芯棒（5）替换所述第一芯棒（4）的至少一个间接挤压步骤，所述第二芯棒在与所述第一芯棒（4）相同的方向上且以与所述第一芯棒（4）相同的方式在同一挤压工具（6）中移动，以制造所述零件（1）的整个管部（2）。

Description

制造金属零件的挤压方法、实施该方法的挤压工具和由此制造的起落架杆
技术领域
本发明涉及冶金领域，尤其涉及用于制造包括管部且具有复合形状的金属部件的热挤压方法，该热挤压方法主要用于航空用途，诸如，飞机起落架杆。
背景技术
通常，起落架杆包括两个部分：称作筒管的管部以及延伸该筒管的未露出端的叉架。筒管穿入起落架的主体部分（被称作护箱）内且与其形成滑动连接，具体构成悬浮阻尼系统。出于该原因，起落架杆也被称作滑杆。（至少两个）轮的轴通过枢转链节与叉架连接。叉架具有复合的形状，特别是其包括一个或多个径向的和/或轴向的突起（延伸部）。
这种类型的部件需要适合于使用的高的机械性能（比强度、韧性、抗疲劳性等），其一般由通过冲压、锻造、轧制和/或挤压难于变冷的材料制成。构成这些部件的材料例如为流阻（流动应力）大于或等于200MPa的钛合金或钢。
已知使用多个连续的热转换和机械加工步骤制造这种类型的部件，即，尤其是：
-至少一个锻造步骤以形成锻造的桩，
-至少两个冲压步骤以制造叉架的复合形状和筒管的外部；
-多个中间加热步骤；
-然后，对筒管进行至少一次非露出穿孔以使该筒管具有管状形状，接着进行抛光钻孔，以制造筒管的内芯。
该系列步骤时间长、费用高，且需要在上述不同步骤之间数次处理部件，并且在每次处理时存在损坏该部件的风险。
此外，用于制造筒管的非露出穿孔的机械加工操作具有两个主要的缺陷：
-该操作导致部件中的大量机械加工压力，故该部件可变形或者损坏；以及
-该操作还形成大量的材料损耗；由于该材料以碎屑的形式存在，故该方法难于开发，由于该材料是昂贵的特别是对于钛合金而言，这更为不利。
另外，由于在不同的锻造和冲压步骤期间零件的巨大体积（一般尺寸为直径约400mm且长度约2500mm），因此难于监控在最终穿孔前零件的冶金坚固性。实际上，尤其该巨大体积，通常用于这种类型的零件的非破坏性检测，例如超声波检测，不可能有效地检测尤其该零件的尺寸引起的零件可能包含的全部缺陷，该零件的尺寸可产生超声波相对不能达到的某些区域。
已知通过在管的未露出端反向挤压（即通过挤压操作，在该挤压操作中，毛坯的未变形部分相对于容纳该毛坯的容器不动，或者变形的部分沿着与冲头移动方向相反的方向流动）来一体制造具有轴向延伸、从而具有类似于起落架杆形态的管状形状（参见文献GB-A-1459641）。然而，这些方法通常仅仅用于易于冷变形的材料（在低温下流阻小于200MPa）以及具有基本上圆柱状的外部形状的旋转部件，其不包括具有所谓的“复合”形状的部分，即诸如突起的部分，其中，对于具有基本上圆柱外形的旋转部分，其不包括所谓的“复合”形状的部分，即诸如突起的部分，其中，主体区域基本上径向延伸超出部件的管部的外周。
这种类型的方法不适于制造仅可热变形的零件，另外零件包括一个或多个复合形状。事实上，对于这些方法，尽管GB-A-1459641的零件的形状（其不是起落架零件，而是液压缸）相对简单，但是仍需要多个挤压步骤。由这种类型的方法开始，由于待制造的零件在该方法期间会冷却，增添复合形状会涉及多个附加的与热变形兼容的挤压步骤，从而防止最后的挤压步骤的性能。
因此，该问题的一个显而易见的解决方案为在需要加热的挤压步骤之间实施多个中间加热，但是这些再加热使该方法变得复杂，这会大幅降低生产率和经济效益。
此外，在这种类型的在冲头侧将挤压的零件从模具中移出的已知方法中，例如与冲头相对地制造包含复合形状的零件会需要对工具进行不明显的改变，这仍不可以将零件移出到工具外。
另外，更难于实现通过挤压制造复合形状，这是因为在该情况下零件的材料比形成圆柱型形状更不易于填充模具中的对应空腔。在现有技术中不可以弥补该缺陷。
因此，现今，需要使制造起落架杆、以及具有类似形状和巨大体积的零件的方法简化且可靠，该起落架杆和零件由在低温下难于变形的诸如钢或合金（尤其钛合金）的材料制成，该材料的流动应力在低温下大于200MPa，且一般仅可热变形。
发明内容
因此，本发明的目的为提出一种用于制造包含管部的金属零件的方法，该管部的两端之一以先前解释的含义通过所谓“复合”形状延伸，这满足该需求且对上述缺陷提供了一种解决方案。
为此，本发明涉及一种用于制造包含管部的金属零件的热挤压方法，该管部的两端之一通过复合形状被延伸，所述方法包括：
-预先步骤，用于加热将要制成所述零件的毛坯，以减少其应变强度；和
-热转移步骤，用于将所述毛坯转移至压制挤压工具内，该工具包括包含空腔的模具，该空腔内安置有毛坯，且该空腔的形状对应于在挤压后待得到的零件的外部形状；
其特征在于，所述金属在低温下具有大于或等于200MPa的流动应力，所述复合形状通过直接挤压制成且所述管部通过反向挤压制成，且特征在于，该方法包括以下连续的步骤：
-使用第一冲头的至少一个直接挤压步骤，以制造复合形状从而获得半成品零件；
-在挤压工具上利用第二冲头替换第一冲头的步骤，该第二冲头在与第一冲头相同的方向上且以与第一冲头相同的方式移动；
-在所述挤压工具（6）上的至少一个反向挤压步骤以制造零件的整个管部；和
-将挤压的零件移到挤压工具外的步骤。
复合形状可是非轴对称的。
通过复合形状延伸的管部的端部可以是未露出的，且该复合形状具有径向延伸超出该管部的外周边的主体区。
反向挤压步骤可在直接挤压步骤之后，而无需中间加热半成品零件。
在模具中形成且容纳毛坯的空腔可具有整体圆柱状的且具有钻孔部的未露出形状，以及冲头被设计成能够在空腔的钻孔部中移动。
第一冲头可具有适应于空腔的钻孔部的内径的外径，以避免在直接挤压步骤期间材料的反向流动。
第二冲头可具有小于第一冲头直径的直径，以允许围绕第二冲头反向挤压材料。
圆柱状套筒可被紧固在第二冲头的周围，所述圆柱状套筒具有适应于空腔的钻孔部的内径的外径，所述圆柱状套筒和第二冲头限定用于形成零件的管部的环状区。
可在挤压期间加热模具。
挤压的零件可由钛合金制成。
挤压的零件可由TI10-2-3合金或Ti-5-5-5-3合金制成。
零件可为起落架杆，在毛坯的预先加热步骤期间，使所述毛坯达到700℃和合金的β转变温度之间的温度，其中所述温度被维持至少2小时。
所述零件的管部的直径可在350mm和500mm之间，所述温度被维持至少4小时。
在第一挤压步骤期间，第一冲头的加工速度小于或等于20mm/s，优选小于或等于15mm/s，在第二步骤期间，第二冲头的加工速度小于或等于30mm/s，优选小于或等于20mm/s。
挤压的零件可由钢制成。
挤压的零件可由NC40SW钢制成。
零件可为起落架杆，其中在毛坯的预先加热步骤期间，使毛坯达到在950℃和1250℃之间的温度，且加热温度维持至少2小时。
在第一挤压步骤期间，第一冲头的加工速度小于或等于40mm/s，在第二步骤期间，第二冲头的加工速度小于或等于60mm/s。
本发明还涉及一种用于实施前述方法的挤压工具，其特征在于所述挤压工具包括模具，该模具由至少两个部分构成，所述至少两个部分由位于复合形状的水平面上的接合面所隔开，使得当模具的这两个部分拆开时，可将挤压的零件移到挤压工具外，并且该挤压工具包括两个冲头，第一冲头可通过对毛坯直接挤压作用而制造所述复合形状，且第二冲头可通过反向挤压操作制造整个所述管部。
该挤压工具可包括加热装置。
该加热装置可为感应加热装置。
该挤压工具可包括被紧固在第二冲头周围的圆柱状套筒，所述圆柱状套筒具有与所述模具的内孔的内径相适应的外径，所述圆柱状套筒和所述第二冲头限定用于成形零件的管部的环状凹槽。
本发明还涉及由钛合金或高强度钢制成的起落架杆，其特征在于，所述起落架杆通过实施前述方法得到、且包括形成起落架杆的筒管的管部和形成起落架杆的叉架的复合形状。
该起落架杆可由Ti-10-2-3钛合金、Ti5-5-5-3钛合金或者NC40SW钢制成。
可以理解到，根据本发明的热挤压方法包括以下连续的步骤：
-预先加热零件以降低其应变强度的步骤；
-将加热的零件转移到压制挤压工具中，所述工具包括包含空腔的模具，待挤压的零件置于该空腔中，所述空腔的形状对应于在挤压后待获得的零件的外部形状；
-至少一个直接挤压步骤，其使用第一冲头以仅制造定位在零件的两端之一的复合形状；
-在挤压工具上利用第二冲头替选第一冲头的步骤，所述第二冲头安装在与第一冲头预先所占据的位置共轴的位置上，使得所述第二冲头可在与第一冲头相同的方向上且以与第一冲头相同的方式移动；
-反向挤压步骤，其使用第二冲头以制造零件的整个管部；和
-将挤压的零件移到挤压工具外的步骤。
在本发明的情况下，“复合形状”指主体区径向延伸超过管部的外周的零件形状。
零件可不完全是回转体。尤其在对于起落架杆的情况下，具有复合形状的叉架是非轴对称的且包括径向/轴向突起。
该成形还可包括多于两个挤压步骤，每一步骤利用不同冲头完成。
因此，在初始加热后，挤压方法可采用单个模具以及至少两个不同的冲头由一块原材料（材料毛坯）制造零件，而不必在两次挤压步骤之间将该零件从一个工具移动至另一工具，该零件具有管部以及在管部的未露出端处的复合形状。
因此，利用简单的连续步骤，可从一般在低温下通过冲压、锻造、滚压和/或挤压难于变形的材料（诸如钢或合金，尤其钛合金）来制造具有复合形状的零件，该材料在低温下具有大于或等于200MPa的流动应力，尤其是用于航空应用的材料。
本发明与已知的例如在文献FR-A-1573666、DE-A-1929147、US-A-2006/016077和US-A-2006/0016237中所描述的用于制造具有通过复合形状被延伸的管部的部件的工艺的不同之处同时在于：
-在两个步骤中进行挤压，而不是在前两篇引用的文献中的一次挤压；
-并且，第一挤压步骤仅仅致力于形成复合形状，整个管部在第二步骤中被成形，然而在后两篇引用的文献中，在第一挤压步骤期间开始管部的成形。
有利地，这些特征允许处理难于成形的金属以得到大尺寸的部件，这些金属在低温下具有大于或等于200MPa的流动应力。利用在所述文献中描述的工艺是不可能的。
使用根据本发明的方法制造的零件可是巨大的，例如起落架杆。这些起落架杆可具有直径大于400mm且长达2500mm或更长尺寸的杆。
此外，起落架杆的中心孔在反向挤压步骤中直接制成，这避免了必须稍后通过除去材料来穿透零件，穿透零件对于该零件是限制性的且存在损坏该零件的风险。
在已经制造后，零件进行常规的非破坏性检测。
有利地，根据本发明，反向挤压步骤在直接挤压步骤之后，即，没有零件的中间重新加热。这是可能的，因为在不同的挤压步骤期间，零件不用从一个工具移动至另一工具。因此，在整个加工过程中可保持足够高的温度以使材料在挤压步骤期间易于变形。
待挤压的材料流动形成复合形状比通过反向挤压形成管状形状更为困难。这是在本发明的第一替选方案中在通过反向挤压制成管部之前，通过直接挤压制成复合形状的原因。
如果冲头必须穿透零件，则存在零件的端部变形或者撕裂材料的风险。这是通过复合形状延伸的管部的端部优选是未露出的原因。对于用于飞机应用的起落架杆，还优选具有更易于保持液压密封的未露出筒管。如果必要，则该端部可通过简单机械加工稍后被穿透。
在模具中形成且容纳待挤压的零件的空腔具有大致圆柱状且未露出的形状，该空腔具有钻孔部。第一冲头和第二冲头被安装成能够在空腔的孔中滑动。
第二冲头具有比第一冲头小的直径，以允许围绕第二冲头反向挤压材料。
第一冲头具有在其发挥功能范围内适应于模具的空腔的孔的外径，以避免在直接挤压步骤期间材料的反向流动。因此，可受益于压力机的最大力以制造复合形状。
在本发明的第一替选方案中，挤压的零件由钛合金制成，优选Ti10-2-3（Ti、10%V、2%Fe和3%Al）或者Ti5-5-5-3（Ti、5%Al、5%V、5%Mo和3%Cr）。
在预先的加热步骤期间，使由钛合金制成的零件达到700℃和钛合金的β转变温度之间的温度（对于Ti10-2-3大约800℃且对于Ti5-5-5-3大约850℃）。根据零件的体积大小，维持加热温度至少2小时，例如对于直径在400mm和500mm之间的零件持续时间在4小时和6小时之间，以确定在整个零件中得到均匀的温度。
在第二实施方式中，挤压的零件由高强度钢、优选NC40SW钢（40NiSiCrMo7）制成。NC40SW钢具有额定的组成，以重量百分比计，通常基本上包括：
-碳：0.4%；
-镍：1.8%；
-硅：1.6%；
-铬：0.85%；
-钼：0.4%；
余量为铁以及生产产生的杂质。
在预先的加热步骤期间，使钢零件达到在900℃和1250℃之间的温度以降低材料的流动应力并且允许由热挤压引起的材料的变形。优选地，测定加热温度，使得在挤压期间材料的流动应力小于200MPa、优选小于150MPa。根据零件的体积大小，加热温度被维持至少2小时，例如对于直径在350mm和500mm之间的零件持续时间在4小时和6小时之间，以保证在整个零件中温度是均匀的。
本发明还基于一种用于实施上述方法的工具。模具包括被接合面隔开的至少两个元件，该接合面位于工具的形成复合形状的部分处，使得当两个元件被拆开时，可将挤压的零件移到挤压工具外。与现有技术相反，将挤压的零件移到挤压工具外不需要在冲头侧完成，这对于具有复合形状的零件是不可能的。
由于根据本发明的方法和装置，尤其能够从钛合金或适当选择的高强度钢来制造起落架装置，起落架装置包括构成杆的筒管的管部以及构成杆的叉架的复合形状。
对于由钛合金（例如Ti10-2-3）制成的起落架杆，在直接挤压中第一冲头的额定加工速度小于或等于20mm/s、优选小于或等于15mm/s，而在反向挤压中第二冲头的额定加工速度小于或等于30mm/s、优选小于或等于20mm/s。
对于由高强度钢（例如NC40SW）制成的起落架杆，第一冲头的额定加工速度优选小于或等于40mm/s，且第二冲头的额定加工速度优选小于或等于60mm/s。
通常，对于第二冲头，由于获得待施加的管状形状比使用第一冲头获得复合形状更容易，故可采用高于第一冲头速度的第二冲头5的速度进行加工。
冲头的加工速度优选在冲头行程结束时减小，这对应于模具的空腔中的材料填充的结束。这样，确保了空腔的更好填充。
附图说明
参照下面的附图，通过阅读下面的说明，将更好地理解本发明：
-图1示出可根据本发明制造的起落架杆的一个实施例；
-图2至图6示出根据本发明的方法的第一替选方案的连续步骤，其可以制造出图1的零件；和
-图7至图11示出根据本发明的方法的第二替选方案的连续步骤，其可以制造出图1的零件。
具体实施方式
图1示出在实施根据本发明的方法后获得的起落架杆1的透视图和局部剖面图。杆1包括以局部剖面图示出的构成筒管的管部2，以及构成叉架的复合部分3。在该实施例中，管部是未露出的。
图2至图6为示出挤压工具以及用于制造在图1示出的起落架杆1的根据本发明的方法的第一替选方案的不同步骤的剖面图。
必须理解图2至图6是示意图。例如，冲头4、冲头5相对于模具6的导向和定心装置未示出。它们完全遵循对于这种类型的工具的常规设计。
例如，实施根据本发明的方法后获得的在图1中示出的起落架杆1由钛合金TI10-2-3制成。尽管这种几何形状非常接近于成品零件，然而这种几何形状是非限定性的，因为与其它构成起落架的零件装配之前一样，该零件必须按照惯例进行机械加工以消除机械加工尺寸过大且获得功能表面，并且进行热处理，以尤其实现所需的机械使用性能。然而，此后不需要重型成形操作。该零件具有大约2500mm的总长度，例如包括两个部分：
-未露出管部2，其形成杆1的筒管且其外径例如大约是386mm；和
-复合形状3，其延伸管部2的未露出端部且形成起落架的叉架。
叉架的形状被称为是“复合的”，这是因为其包括径向和轴向延伸超出管部2的外罩的突起或突起部7、8、9和10。因此，叉架3具有径向延伸超出管部2的外缘的主体区。
与管部2相关联的叉架3的该复合形状使得难以采用常规的方法和装置来制造起落架杆1。
由于在下面示例性实施方式、尤其在图2至图6以及图7至图11示出中所描述的根据本发明的方法，这样的零件1的制造相对于背景技术部分中描述的现有技术大大地简化。事实上，在初始的原形状（在图2和图3中示出材料的毛坯11，可预机械加工以使其能够插入到模具中）和在图1示出的起落架杆1的几何形状之间，已经减少了制造步骤的数量，在初期加热后零件没有从一个工具移动至另一工具，使得零件可热变形，在该零件的成形期间不需要零件的中间加热。
图2至图6示出挤压工具以及其方法的四个连续步骤。图2和图3对应于相同的挤压步骤，其中两个不同的视图偏移90°。图4至图6示出从与图3相同的角度看到的工具。挤压工具安置在具有单个模块的单向压力机的下方，该压力机对连续的冲头4、5施加作用，例如该作用力大约为15kt。
工具包括模具6和一系列两种不同的冲头4和冲头5。模具6（其具有多个部件中的具体组成将在下文描述）设有整体呈圆柱状的空腔12，该圆柱状空腔12竖向定向且在其上端12处开口以容纳待挤压的材料的毛坯11。与第二冲头5的形状相结合的空腔12的形状对应于在根据本发明的方法的最后一个挤压步骤之后待获得的起落架杆1的形状。
除了当第二冲头5设有外圆柱状套筒时（如将在本发明的第二替选实施方式中考虑（未示出））之外，空腔12的上部21被钻孔且对应于筒管2的外径。空腔12的钻孔的圆柱状部分21可引导第一冲头4，以及当其设有外圆柱状套筒时，可更有效地引导第二冲头5。
空腔12的下部22对应于起落架杆1的叉架3的复合外形。
图2和图3示出沿着偏移90°的两个视角，材料的毛坯11沿竖向位置置于挤压工具中，更具体地布置在挤压工具的模具6的空腔12中。
在示出的实施例中，由Ti10-2-3制成的毛坯11具有回转圆柱形，其直径大约380mm，且长度大约2000mm。材料的毛坯11通常来自于锻造的毛坯，或者，当毛坯必须具有较小的直径时（例如小于100mm），来自于先锻造然后滚压的毛坯。为此，在锻造后必须进行多个滚压步骤，包括在锻造后的高还原速率步骤（“初轧”）。
在毛坯11被引入到模具6之前，毛坯11已经预先在730℃的温度下的处理炉中被加热。该温度持续大约6小时，以在毛坯11的外壳和核之间获得相同的温度。该热处理的目的是为了使毛坯11的材料在挤压步骤（“热挤压步骤”）期间能够进行热变形。由Ti10-2-3制成的零件的冷变形是困难的，或者会过早损坏挤压工具。
在图2和图3中，第一挤压冲头4被预先接合在模具6的空腔12中。空腔12的上部21具有回转圆柱形，其对应于挤压后的起落架杆1的筒管2的外径。空腔12的下部22具有包括突起（即，轴向突起部和径向突起部）的复合形状。该复合形状与起落架杆的叉架3的复合形状互补。空腔12的上部21被钻孔使得第一冲头4的外径在发挥功能的范围内适应孔21。
图4示出通过在空腔12的孔21中移动和滑动第一冲头4的直接挤压毛坯11的步骤的端部。该直接挤压步骤可在毛坯11的端部获得与起落架杆1的叉架3的复合形状相对应的复合形状。
由于材料在第一冲头4的移动方向上流动，而不必沿着其回升，故通过直接挤压来制造叉架3的复合形状比如果通过反向挤压来制造相同的复合形状，需要较小力的过程来控制第一冲头4。
另外，相对于反向挤压来制造起落架杆1的管部2，通过直接挤压来制造起落架杆1的叉架3的复合形状使得第一冲头4施加的力分布在毛坯11的整个上表面上，不仅仅在对应于起落架杆1的管部2的开口端的环形端部上。
对于相同的压力，环形端部在其上表面会承受比实心材料的毛坯的端部更大的压力。
因此，根据本发明直接在毛坯11上施加挤压力可以比如果该挤压力被传递至另外更易碎的管部传递更大的力管部。
为了在同等压力或者甚至更小压力下使在叉架3的复合形状的制造期间的挤压力最大化，优选在管部2自身通过反向挤压形成之前通过直接挤压来制造复合形状，且这是本发明优选基于的准则之一。
在可制造叉架3的复合形状的零件的直接挤压期间，在挤压开始时冲头的移动速度可大约为15mm/s。如上文所述，在挤压结束时，该速度可逐渐减小以确保模具12的复合形状22的更好填充。
在图4中，在该阶段完成直接挤压步骤且获得半成品零件15。叉架3的复合形状被制造，且去除第一冲头4。在图5中，冲头4被第二冲头5替代。可以看出，具有在直径上比第一冲头4小的第二冲头5，被预接合在模具6的空腔12的上部21中。用于对冲头5定心的装置（未示出）确保了其纵向轴线事实上与空腔12的纵向轴线结合，如同第一冲头4的纵向轴线。
在图4和图5中示出的步骤之间，由毛坯11制成的半成品零件15没有移动，而仅将冲头4和冲头5交换。
图6对应于反向挤压步骤，其确保了起落架杆1的管部2的成形。由于通过第二冲头5在半成品零件15上所施加的力，材料沿着第二冲头5且围绕第二冲头5回升以形成起落架杆1的管部2（筒管）。因此，可以获得成品零件1，成品零件1仅需要最终精整机械加工以消除过厚并得到功能表面，以及尤其是典型的热处理以实现所需的机械性能。
在反向挤压以形成管部2期间，在挤压开始时，第二冲头5的移动速度大约为20mm/s。优选地，该速度可在挤压结束时逐渐减小。
在该反向挤压步骤期间，半成品零件15仍被热加工。出于多个原因，能够维持零件15的温度。
第一原因是：由于对于这两个挤压步骤使用同一模具6，故半成品零件15不需要从一个工具移动至另一工具。这样，不同的步骤可快速联系而无需使半成品零件15耗时冷却。
第二原因是对于每一挤压步骤，冲头4或冲头5将能量传递给毛坯11或者半成品零件15，该能量被转化成热且有助于维持待加工的金属以及模具6的温度。
另一原因来自工具的模具6的体积，其中待挤压的毛坯11、随后半成品零件15完全穿透模具6。事实上，该工具这样的体积提供了显著的热惰性，其减缓所加工的金属的冷却。
在工具的一个有利的可替选实施方式中，在挤压前、或在挤压期间，例如使用感应加热系统，可加热工具且维持在一定温度。
在未示出的最后一个步骤中，将成品零件1从工具中移出。为此，工具的模具6被装配成两个部分16、17。两个部分16和17的接合面18基本上垂直于模具6的纵向轴线且位于两个径向延伸件9、10（径向突起）处，以能够在向上回退第二冲头5以及拆卸模具6的部分16和部分17后释放成品零件1。如在图2中所示，在示出的实施例中的接合面18是不规则的且穿过复合形状3的周边的距离管2的纵向轴线最远的位置，以能够容易地从工具中移除成品零件1。
很容易理解，根据待制造的成品零件1的复杂程度以及工具的体积，装配在一起形成模具6的部分的数量可大于2。
在图7至图11中所示出的第二可替选实施方式中，第二冲头5设有与冲头5同心的外圆柱状套筒19。圆柱状套筒19被紧固在第二冲头5的周围，因此与冲头5的中央部分形成环状凹槽20，在该环状凹槽20中半成品零件15在反向挤压期间流动以形成起落架杆1的管部2。通过修改套筒19的内径以及第二冲头5的中央部分的直径，可形成不同的直径的管2，从而制造不同的起落架杆1，这些都仅需修改第二冲头5。另外，圆柱状套筒19的另一优势在于：如同第一冲头4一样，由于套筒的外径适应于模具6的内钻孔12，故当圆柱状套筒19在模具6内移动时能够更有效地引导第二冲头5。
在图7至图11示出的实施例中，杆1具有与图1至图6的实施例中的杆1不同的形状，这解释了在图7至图11中接合面18是规则的原因。
有利地，为了防止半成品零件15在不同的挤压操作之间冷却，在将毛坯11置于模具6内之前，例如通过在工具外或一体形成到工具内的感应加热系统，对工具的模具6加热，和/或在成形期间保热。

Claims (24)

1.一种用于制造包含管部（2）的金属零件（1）的热挤压方法，所述管部（2）的两个端部之一由复合形状（3）延伸，所述方法包括：
-预先步骤，用于加热将要制成所述零件的毛坯（11），以减少其应变强度；和
-热转移步骤，用于将所述毛坯（11）移入压制挤压工具（6），所述工具包括包含空腔（12）的模具（16、17），在所述空腔内安置有所述毛坯（11），且所述空腔的形状基本对应于在挤压后得到的所述零件（1）的外部形状；
其特征在于，所述金属在低温下具有大于或等于200MPa的流动应力，所述复合形状（3）通过直接挤压制成且所述管部（2）通过反向挤压制成，且特征在于，所述方法包括以下连续的步骤：
-至少一个直接挤压步骤，使用第一冲头（4）制造所述复合形状（3）从而获得半成品零件（15）；
-在所述挤压工具（6）上利用第二冲头（5）替换所述第一冲头（4）的步骤，所述第二冲头（5）在与所述第一冲头（4）相同的方向上且以与所述第一冲头（4）相同的方式移动；
-在所述挤压工具（6）上制造所述零件（1）的整个管部（2）的至少一个反向挤压步骤；和
-将所挤压的零件（1）移到所述挤压工具（6）外的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合形状（3）是非轴对称的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过所述复合形状（3）所延伸的所述管部（2）的端部是未露出的，且所述复合形状（3）具有径向延伸超出所述管部（2）的外周的主体区。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述反向挤压步骤在直接挤压步骤之后，而无需中间加热半成品零件（15）。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述模具（16、17）形成且容纳所述毛坯（11）的空腔（12）具有整体圆柱状和带有钻孔部的未露出的形状，所述冲头（4、5）被设计成能够在所述空腔（12）的钻孔部中移动。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一冲头（4）的外径适应于所述空腔（12）的钻孔部的内径，以避免在直接挤压步骤期间材料的反向流动。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二冲头（5）的直径小于所述第一冲头（4）直径，以允许围绕所述第二冲头（5）反向挤压所述材料。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，圆柱状套筒（19）被紧固在所述第二冲头（5）的周围，所述圆柱状套筒（19）的外径适应于所述空腔（12）的钻孔部的内径，所述圆柱状套筒（19）和所述第二冲头（5）限定用于形成所述零件的管部（2）的环状区（20）。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在挤压期间加热所述模具（16、17）。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所挤压的零件（1）由钛合金制成。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述挤压的零件（1）由TI10-2-3合金或Ti-5-5-5-3合金制成。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述零件（1）为起落架杆，在毛坯（11）的预先加热步骤期间，使所述毛坯（11）达到700℃和合金的β转变温度之间的温度，其中所述温度被维持至少2小时。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述零件（1）的管部（2）的直径在350mm和500mm之间，所述温度被维持至少4小时。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在所述第一挤压步骤期间，所述第一冲头（4）的加工速度小于或等于20mm/s，优选小于或等于15mm/s，并且在所述第二步骤期间，所述第二冲头（5）的加工速度小于或等于30mm/s，优选小于或等于20mm/s。
15.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述挤压的零件（1）由钢制成。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述挤压的零件（1）由NC40SW钢制成。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述零件（1）为起落架杆，在毛坯（11）的预先加热步骤期间，使所述毛坯（11）达到在950℃和1250℃之间的温度，且加热温度被维持至少2小时。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在所述第一挤压步骤期间，所述第一冲头的加工速度小于或等于40mm/s，在所述第二步骤期间，所述第二冲头的加工速度小于或等于60mm/s。
19.一种用于实施前述方法的挤压工具（6），其特征在于，所述挤压工具（6）包括模具，所述模具由至少两个部分（16、17）构成，所述至少两个部分由位于复合形状（3）的水平面上的接合面（18）所隔开，使得当所述模具的两个部分（16、17）拆开时，能够将挤压的所述零件（1）移出所述挤压工具（6），所述挤压工具（6）包括两个冲头（4、5），所述第一冲头（4）能够通过对所述毛坯（11）直接挤压作用而制造所述复合形状，且第二冲头能够通过反向挤压操作制造整个所述管部（2）。
20.根据权利要求19所述的挤压工具（6），其特征在于，所述挤压工具（6）包括加热装置。
21.根据权利要求20所述的挤压工具（6），其特征在于，所述加热装置为感应加热装置。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的挤压工具（6），其特征在于，所述挤压工具包括被紧固在第二冲头（5）周围的圆柱状套筒（19），所述圆柱状套筒具有与模具（12）的内孔的内径相适应的外径，所述圆柱状套筒（19）和所述第二冲头（5）限定用于成形所述零件（1）的管部（2）的环状凹槽（20）。
23.一种由钛合金或高强度钢制成的起落架杆（1），其特征在于，所述起落架杆通过实施权利要求1至18中任一项所述的方法得到，且所述起落架杆包括形成所述起落架杆（1）的筒管的管部（2）和形成所述起落架杆的叉架的复合形状（3）。
24.根据权利要求23所述的起落架杆（1），其特征在于，所述起落架杆由Ti-10-2-3钛合金、Ti5-5-5-3钛合金或者NC40SW钢制成。
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