CN110891707A - 摩擦成型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过将成型载荷施加到抵靠在心轴上的材料的毛坯(13)来使组件(1)成型的方法，其中，所述心轴(9)限定了待成型的所述组件(1)的形状，并且作为局部力和局部摩擦加热的组合而施加成型载荷(15)。

Description

摩擦成型

技术领域

本发明主要但非排它地涉及一种用于形成飞行器的前缘组件的制造技术。航空航天领域中的术语“前缘”指的是面向行进方向的表面，即高速空气直接与前缘接触。前缘可能存在于例如机翼、叶片、位于燃气涡轮发动机的进气口处的引擎机舱上的唇口蒙皮上，等等。

背景技术

前缘必须经过精心设计，以适应各种热载荷和结构载荷。重要的是，前缘还必须被设计为适应极端环境条件(诸如可能引起腐蚀或磨损的冰和雨)。此外，前缘必须被设计成适应意外碰撞，例如，由于鸟击引起的碰撞或其它与前缘的意外碰撞。

由于需要平滑的弯曲几何形状来提供气流能够在正常飞行中流过的平滑表面，因此前缘的空气动力学轮廓或形状(诸如引擎机舱进气唇口蒙皮)使得制造工艺复杂化。

图1示出了示例性前缘组件，即发动机机舱。燃气涡轮发动机1被包含在本领域中称为引擎机舱的外部结构内。引擎机舱在其最前部限定有进入到结构(和发动机)中的进气口。进气口2通常为圆形，并具有光滑的前缘表面。图2示出了进气口2的横截面，并且示出了引擎机舱的曲率。应认识到，引擎机舱需要平滑的前缘表面，以将空气分开并引导到发动机中，并且也沿着发动机壳体的外部引导(如由图2中所示的箭头所示)。

为了形成具有图1和2中所示轮廓的前缘组件，使用了一种常见的成型工艺，即所谓的“旋压成型”。这涉及较大的旋转心轴，由金属制成的盘被挤压到旋转心轴上，以形成引擎机舱的最终形状。如图3中所示。

参考图3，提供了限定引擎机舱(或其它前缘)轮廓的可旋转心轴4。由金属制成的盘5被联接到心轴的端部，以与其一起旋转。当心轴4和盘5旋转时，辊子6挤压所述盘，从而将材料逐渐挤压到心轴表面上(如由虚线轮廓A、B和C所示)。辊子6绕心轴移动，并将力施加在材料上，直到材料与心轴的外表面对齐为止，从而形成引擎机舱形状。如图所示，并且如上所述，能够将壁厚T1控制在规定公差内，以便提供前缘所需的强度。

由于材料在失效之前能够承受的应力和应变方面具有成形性极限，因此某些应用需要在通过辊子6使材料成型时对材料加热。这通常借助于来自喷气炬8的火焰来进行，该火焰直接作用在通过辊子6成型的材料上。

以这种方式形成前缘造成材料在多个方向上发生应变。尽管这会导致厚度变化，但该变化被控制在指定公差内。

如上所述，在成型期间加热材料有利地改善了成形性，并允许便于形成形状。然而，以这种方式加热的应用并不总是精确的，并且可能引起热分布变化，即在成型工艺期间，材料的加热不足或过度加热。这可能降低材料品质，从而导致强度和疲劳寿命降低。材料在成型工艺期间也容易断裂，从而生成废物或废料。此外，还存在与明火使用和所需易燃燃料相关联的健康和安全问题。

本发明人已经确定了一种使用非传统制造方法进行前缘制造的全新方法。

发明内容

本发明的各方面在所附权利要求书中描述。

从本文所述的发明的第一方面来看，提供了一种使组件成型的方法，该方法包括将成型载荷施加到抵靠心轴的材料毛坯上，所述心轴限定了待成型的组件的形状，其中，成型载荷作为局部力和局部摩擦加热的组合而被施加。

因而，提供了一种非传统工艺，其中，在坯料的不连续部分处同时施加力和热量，其中，利用施加成型载荷的刀具与坯料本身之间的摩擦来进行加热。

术语“局部”是指一次将力和热施加到毛坯表面的一部分，即，根据本发明的方法和设备，对毛坯的表面进行增量处理，不是进行单次喷丸工艺。该方法被应用于毛坯表面，从而使毛坯逐渐朝向和抵靠心轴表面偏压，直到毛坯符合心轴的轮廓或形状为止(下面更详细地描述)。

可以预期的是，在施加载荷的点处使用摩擦产生热会对坯料造成损坏，从而导致组件质量不合格。然而，发明人已经确定，通过使用摩擦产生热，同时施加成型载荷或力能够提供令人惊讶的显著优点。对于前缘组件等而言尤其如此，而且在许多其它应用中具有优势。

在传统的冷成型技术中，应变和变形被引入到材料中。另外，由于冷加工，位错密度增加。相反，根据本发明，与主动地破坏/剪切微观结构不同，其中旋转刀具具有以本文讨论的方式细化晶粒尺寸并改善材料性能的有利效果。

在载荷承载刀具和坯料之间使用摩擦产生了高度局部且精确的加热，同时施加力以使毛坯朝向心轴变形或在心轴上变形。

本文中使用的术语“毛坯”是指将在心轴上变形以产生期望的组件形状的材料(金属)。例如，毛坯可以是例如由金属(诸如铝)制成的圆盘或金属盘，其将在心轴上形成为引擎机舱形状。

心轴可设有诸如穿过毛坯的一部分的固定螺栓这样的固定件，以在成型工艺进行时将毛坯固定到心轴。这确保了能够精确地形成期望形状。因而，在心轴在成型工艺期间旋转的布置中，心轴和毛坯一起、即作为一个整体而旋转或移动。

如上所述，在毛坯表面的相同部分处同时施加和生成局部力和局部摩擦。这防止了传统制造工艺的情况下可能发生的、毛坯的多个部分的加热不足或过度加热。另外，本方法防止了在对何处进行加热的控制极为有限的传统制造工艺期间可能发生的、对坯料的重复加热。

该工艺允许在同一点处精确控制力和热。该工艺例如可以使用计算机数控机械臂等来实现。

有利地，该方法可以分阶段执行，例如，可以对毛坯进行处理，以便在一系列阶段中朝向心轴移动。可以沿心轴和/或绕心轴施加力和摩擦加热，以使任何引发的应力最小化，并控制毛坯的壁厚，并防止可能引起壁厚减小的材料过量应变。

毛坯和心轴可以移动，并且施加力和热的成型头可以固定。替代地，成型头可以相对于保持固定的心轴和毛坯移动。有利地，施加热和力的心轴/毛坯和成型头二者都可以相对于彼此移动，以允许精确地形成复杂形状。例如，心轴可以被布置成旋转，并且成型头被布置成相对于毛坯表面往复运动。成型头可以被安装在多轴机械臂上，从而允许形成非常复杂的几何形状。

由成型头施加的摩擦加热可以以多种方式施加，即在成型头的远端部分与毛坯的表面之间的摩擦。

例如，成型头可以被布置成旋转，使得头的旋转表面接触毛坯的表面，从而产生摩擦和热。例如，头可以包括轮或盘，该轮或盘旋转并连续地与毛坯的表面接合，从而当两个表面相互作用时产生连续的摩擦和热。成型头可以被布置成以圆形“轨道”轮廓在毛坯表面上移动；表面之间的接触产生所需的摩擦和热。

替代地，可以使用诸如在搅拌摩擦工艺(如搅拌摩擦焊)中使用的穿透头。在这里，头的远端是“探头”或“销”，其高速旋转，并且被偏压或被压在表面上。探头产生摩擦和热，并使材料塑化。施加到探头上的力使得探头穿透到软化的塑化材料中。探头可以有利地被肩部在周向上围绕，该肩部在探头穿透到软化的材料中时与毛坯的表面相接触。然后，肩部有利地进一步将载荷施加到比探头更大的区域，这使得毛坯朝向心轴移位。因而，施加到成型头的力首先引起材料的塑化，并且还使得毛坯朝向心轴移位。实际上，由此实现了局部位移和塑化。

在另一种布置中，成型头的远端部可以被布置成以如下方式振动，该振动使得引起摩擦，从而生成热。所述振动例如可以相对于头的远端部的伸长轴线为横向，即，远端部可以在相对于头的伸长轴线的垂直平面内振动。当远端与毛坯表面邻接时，“从一侧到另一侧”的往复移动引起随着施加力而生成的所需的摩擦和热。能够以多种方式生成振动，所述方式例如包括超声波探头。

在替代布置中，也可以通过加热与毛坯表面邻接的成型头的远端部分来生成期望的热。例如，成型头能够装配有感应线圈，该感应线圈被布置成在成型工艺期间加热成型头。

根据应用、特别是根据待成型的材料，可以方便地使用上述摩擦和加热技术中的一种或全部的组合。

有利地，选择摩擦和热以便毛坯的金属材料塑化。有利地，通过使用搅拌摩擦工艺控制施加到材料上的热，金属的晶粒结构被细化，从而导致产生包括强度、延展性和耐磨性在内的更有利的机械性能。

该设备还可以被有利地布置成将其它材料引入到在该工艺期间形成的实际材料“池”中。例如，可以引入陶瓷以改善耐磨性。也能够引入其它材料(纤维或金属)。

从另一方面来看，提供了一种通过同时将力和热以递增的方式施加到毛坯表面以将毛坯偏压到心轴或模具来制造前缘航空航天组件的方法。

从又一方面来看，提供了一种成型设备，该成型设备包括被布置成接收材料的毛坯的心轴，所述心轴具有限定待成型的组件的形状的外表面，所述设备包括成型头，该成型头被布置成在使用时将毛坯的多个部分以增量的方式朝向心轴的外表面推动，其中，成型头被构造成向毛坯表面的所述部分施加力，同时向毛坯表面的相同部分施加热。

从又另一方面来看，提供了一种前缘成型设备，该前缘成型设备包括心轴和成型头，所述成型头被布置成将材料的毛坯偏压在心轴上，其中，成型头在毛坯的外表面的一部分上施加力，同时将热施加到同一部分。

该设备可以包括成型头本身，该成型头包括搅拌摩擦处理设备。

从又另一方面来看，提供了一种加工中心，其包括如本文所述的成型设备。本发明的又一方面在于一种加工中心，其被布置成在使用时执行如本文所述的方法。

从本文所述的本发明的又一方面来看，提供了一种使组件成型的方法，该方法包括抵抗相反的偏压力向材料的毛坯施加成型载荷，该偏压力被用于限定待成型的组件的形状，其中，成型载荷作为局部力和局部摩擦加热的组合而被施加。

本发明的各方面扩展到使用本文所述的方法和设备来制造以下组件中的一个或多个组件：唇口蒙皮、机翼前缘、机翼覆盖蒙皮、机身蒙皮和引擎机舱。

附图说明

现在将参考附图、仅以举例的方式描述本发明的各方面，其中：

图1示出了燃气涡轮发动机和发动机机舱；

图2示出了图1所示发动机的发动机机舱的横截面；

图3示出了使用心轴、辊子和火焰加热器制造引擎机舱的传统制造工艺；

图4示出了根据本文所述的发明的设备；

图5A示出了成型头的一个实施例；

图5B示出了与坯料材料表面接合的成型头的横截面；

图5C示出了由成型头沿毛坯表面产生的轨迹或路径；

图6A和图6B分别示出了示例性铝材料在执行穿透工艺之前和之后的微观结构；

图7示出了生成热以塑化材料的替代手段；并且

图8A和8B示出了本发明的其它实施例。

虽然本发明易于进行各种修改和替代形式，但是在附图中通过示例的方式示出了特定实施例，并且在本文中对其进行了详细描述。然而，应理解，附图和所附的详细描述并非旨在将本发明限制为所公开的特定形式，相反，本发明涵盖落入所要求保护的发明的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代。

应认识到，本文所述的本发明的各方面的特征能够以任何合适的组合方便且以可互换的方式使用。

具体实施方式

本发明所基于的原理是：同时执行两个工艺，以形成诸如飞行器的前缘这样的组件。一个示例为引擎机舱，其必须展现所需的强度，同时还要轻质、耐腐蚀且耐磨。

发明人已经确定，通过使用改进的搅拌摩擦工艺，与传统的成型工艺相结合，能够实现显著的优点。例如，使用搅拌摩擦工艺来调整用于成型组件的材料的晶粒结构能够大大减少传统工艺中可能发生的合金的劣化。还能够细化材料的晶粒结构，这改善了诸如强度和耐磨性这样的机械性能。

在搅拌摩擦工艺中，材料被加热，以便软化和塑化，但重要的是，材料并非被加热而熔化。防止在制造工艺期间发生熔化会大大提高材料性能。本发明的成型刀具(下文详细描述)使用由刀具和毛坯之间的摩擦所生成的热量来使材料塑化。通过施加以生成摩擦的力来使得组件同时形成为所期望的形状。成型头是可移动的，同时发生塑化，从而允许紧靠模具或心轴来形成形状。

本发明中的协同作用在于：

(a)通过材料的软化状态(作为通过摩擦加热或其它方式加热的结果)促进将毛坯形成为期望的形状。这意味着毛坯能够方便地形成为诸如发动机机舱轮廓这样的复杂形状；

(b)在本领域中已经证明，与搅拌摩擦工艺相关联的细化微观结构实际上能够增强材料的固有成形性；以及

(c)通过施加搅拌摩擦工艺同时增强了材料的多种机械性能，搅拌摩擦工艺破坏了材料在外表面处提供的微观结构，除此之外，还提供了本文所述的益处。例如，搅拌摩擦工艺产生了更为细化的微观结构，该微观结构能够引起具有改善的耐腐蚀性的更硬表面。另外，搅拌摩擦工艺能够有利地改善某些常用铝合金的耐腐蚀性。

应认识到，虽然在本文中对搅拌摩擦工艺进行了一些详细讨论，但是在成型组件时以相同方式破坏微观结构的任何工艺同样是有利的。本文的公开内容扩展到在成型期间加热毛坯的其它形式。

现在将参考图4至图6解释根据本文所述发明的任何示例加工工艺。

图4示出了根据本文所述发明的加工设备的组件。

图4所示示例是用于成型发动机机舱的前缘的旋转心轴。本发明不限于该组件，并且能够被应用于适合于本发明的摩擦成型工艺的任何组件。

心轴9被布置成借助于驱动单元(未示出)而围绕心轴本体的伸长轴线10旋转。心轴的外表面11限定了最终组件的期望形状。在心轴的相反端处设置有联接器12，其将心轴围绕伸长轴线固定在第二远端处，并且还将毛坯13固定到心轴的端部。

与心轴相邻的是多轴机械臂，根据加工程序对多轴机械臂进行CNC控制，如下所述。机械臂被布置成使成型头15相对于心轴和坯料移动。在下面详细描述成型头。

在使用时，心轴旋转，使得毛坯13和心轴一起旋转。毛坯13被示出为处于轴线11上方的一系列增量成型位置A至F中。位置F与毛坯在轴线10下方的位置相对应，在该位置，毛坯13已被偏压在心轴表面11上。这与轴线11上方的位置F相对应。

对机械臂(或在另一种布置中为传统的多轴头或并联机床)进行编程，以完成制造工艺期间的路径，从而在心轴旋转时对毛坯表面施加力。应认识到，如果机械臂(或类似物)能够在整个组件周围导航，则具有足够的可达性和可移动性，心轴可以不需要旋转。

重新参考图4中的旋转心轴，当心轴旋转时，机械臂将成型头压在毛坯表面上，以逐渐并以增量的方式将坯料从位置A移过B、C、D、E和F。

重要的是，成型头不仅提供施加到毛坯的成型载荷或力，而且同时还生成被施加到毛坯表面的热量。

将参考图5A描述结合施加载荷来生成热量的方式。

成型头15包括由主体16和探头17形成的可旋转部。所述主体限定有从探头径向延伸的肩部18。所述主体和探头沿着同一轴线布置。主体被布置成相对于将成型头联接到机械臂14的连接凸耳19旋转。可以通过诸如高速电动机这样的任何合适的手段使得旋转头旋转。

参考图5B，其中示出了成型头15与坯料13接触。实际上，成型刀具已经穿透了材料，如下面更详细所述。

在使用时，成型头被激活，以使得主体和探头高速旋转。

探头的精确转速、入射角和所施加的力将取决于正在处理的材料以及其它因素。工艺参数的一个示例如下：

·温度必须不超过材料的熔化温度。对于铝合金，参数通常被选择为确保温度保持在500℃以下

·铝合金的典型处理条件可能为300RPM刀具转速和200mm/min进刀速度等级。精确的参数根据包括材料等级、材料厚度、刀具散热特性等一系列因素而变化。根据上述参数、零件所需的成型量以及支撑结构/刀具设计，锻造/成型力可以在数十牛顿到数千牛顿的范围内。

例如，处理温度可以高达材料的熔化温度的大约80％。

机械臂根据其程序和/或近程传感器被激活，并使得探头在旋转时缓慢地与坯料表面相接触。探头的端部与坯料之间的摩擦生成热，直到热量使得坯料在探头周围塑性流动为止。然后，机械臂施加更大的力，使得销穿透材料的表面达预定深度d。

然后，机械臂使得成型头相对于毛坯的表面旋转预定角度α。这使得肩部18与毛坯表面接合以施加载荷(该载荷引起图4中所示的A和F之间的偏压或移动)。接下来，机械臂沿着毛坯的表面在X方向上移动成型头。

图5C示出了由成型头的前进侧(在X方向上旋转)和成型头的相反的尾随侧(在Y方向上旋转)在材料中留下的痕迹。多次移动(示出为虚线)示出了根据本发明所述的、如何能够以增量的方式处理整个表面。

现在将参考图6A和图6B描述借助上述设备发生的工艺背后的冶金技术，图6A和图6B示出了在刀具穿过材料之前和之后的材料的微观结构。

旋转刀具穿过材料，经由摩擦生成热量，并在刀具的当前位置处及其附近对微观结构造成物理破坏。当刀具的“切入深度”小于材料的厚度时，通常由销在塑化材料中的引起的“搅拌”来破坏表面层。

图6A示出了所述工艺发生之前的铝毛坯。

图6B示出了所述工艺之后的同一铝毛坯。

如图6B中所示，根据本发明的处理之后的微观结构被进一步细化，并且在已处理区域中具有相对均匀的晶粒分布。

在强度、抗侵蚀性、延展性和腐蚀性能方面，该工艺都能够使得材料的机械性能发生重大变化，这在本质上有益于前缘组件。因为该工艺不会熔化材料，而只会使材料塑化并破坏微观结构，因此在很大程度上是可能的。

尽管上文已经描述了旋转穿透探头，但同样也能够使用其它形式来生成使毛坯塑化所需的热，如图7中所示。

图7示出了对材料进行摩擦加热的3种替代手段。

一个示例是轨道穿透刀具19。这是一种旋转刀具，例如被安装到机械臂上以实现本发明的工艺(如上所述)。

第二示例是振动刀具20。这种刀具可以以高速往复运动并与材料形成接触，以便实现本文所述的晶粒结构的“搅拌”。

第三示例是轨道表面刀具21，该轨道表面刀具21不像振动刀具20那样往复运动，而是绕中心轴线旋转或按轨道转动。然后能够以相同方式将摩擦和力施加到材料上。

图8A和图8B示出了本发明的另一实施例，其中能够“搅拌”或细化晶粒结构，同时施加成型载荷，以生成期望的最终形式或形状。

参考图8A，使得待处理的材料23与心轴22相接触。实际上在图8A中示出了两种替代布置。

第一种方法是同时使用摩擦头24和成型头25的组合。借助于摩擦头24实现颗粒结构的搅拌，并且颗粒结构的搅拌造成颗粒结构的细化，如上文参考其它实施例所述。同时，成型头25在箭头的方向上施加载荷，以将材料23偏压在心轴上。摩擦头的加热作用使得材料变软，从而在从载荷头施加载荷时使得材料朝向心轴变形。摩擦头和成型头的间距允许实现更大的弯矩。

有利地，以这种方式分别施加搅拌摩擦工艺和成型载荷意味着，能够与载荷分开地改变晶粒结构，即，并非所有材料都需要通过搅拌摩擦工艺进行处理，同时允许使材料与心轴相接触，从而形成期望形状。图8A也示出了组合的摩擦头和载荷头26，其中搅拌摩擦工艺和载荷是在同一点处施加。同样地，载荷使得材料被朝向心轴偏压，以与由搅拌工艺提供的晶粒细化组合而形成期望形状。

图8B示出了又一实施例，其使用了改进的双侧搅拌摩擦焊头。双侧头包括两个组件27A、27B，其被联接在一起并穿过材料23。这两个组件同轴，并且被布置成能够旋转。这两个组件被联接到旋转头，该旋转头使组件27A、27B旋转，并生成上文参考其它实施例所述的摩擦。在这种布置中，使得两个组件旋转，并以与上述相同的方式(例如，借助于类似的机械臂)穿过材料移动。头部也可被布置成提供能够用于使材料变形的载荷力29。如图所示，通过将材料的一部分固位在虎钳30等中，摩擦成型头28(包括两个组件27A和27B)能够被用于细化晶粒结构，同时使材料变形为期望形状。头部可以与心轴(未示出)结合使用，或者也可以不与心轴结合使用(如图8B中所示)。

在其它示例中，执行搅拌摩擦工艺的摩擦头24可以位于第一位置处，而加载(或偏压)头/刀具可位于第二位置处。该加载刀具可以通过例如局部点加载、冲压或拉伸类型的操作(但不限于此)成型材料23。第二位置可以在第一位置的远端或远处。

因而，摩擦头24和偏压头可以相对于所成型的材料位于不同的位置。因而，在一些示例中，可以不使用心轴，而是由与搅拌摩擦成型头分开的固定或可移动头提供偏压力，即，使用摩擦刀具将塑化/成型解耦以在一个位置进行塑化，并且使用不同刀具通过从不同位置开始的局部点加载、冲压或拉伸类型的操作而成型。

此外，可以利用不同于搅拌摩擦刀具的其它振动/旋转刀具来施加热摩擦(没有心轴)。再者，在板的两侧上施加“自身反作用”力的双侧刀具可以与包括FSW设备的“钳”的一面以及提供偏压力的相对的“钳”一起使用。

这些替代布置(无心轴)可以提供许多优点，包括(但不限于)：无心轴成本，适应性更强的工艺，更多的优化潜力以及成型更大组件的选项。

本文中涉及包括心轴的方法和设备的讨论同样适用于心轴由局部或远程偏压力代替的布置和方法。

根据这种实施例(可以与本文所述的其它实施例结合使用)，搅拌摩擦头被用于软化或塑化材料，使得材料可以开始流动和弯曲，即改变形状。然后仅需施加少量力即可将材料的形状改变为所需的轮廓。更具体地，通过使用搅拌摩擦焊头使材料塑化，不必在心轴上施加力以产生所期望的轮廓或形状。这可以有利地允许成型大型组件而无需大而昂贵的心轴。因而，可以使用本文所述的设备和方法来成型具有较大表面积的组件。

应认识到，实现能够使晶粒细化的摩擦和变形的实施例的不同方面可以以任何合适的布置组合在一起。

在又一实施例和方面中，本文所述的设备可以被附加地或替代地构造成包括传统的加工刀具功能性，实际上是配备机床功能的摩擦成型机。

例如，该设备可以设有加工/研磨或抛光功能(或其它精加工)。因而，可以提供一种设备，该设备针对成型进行了优化，但是另外还使得能够制造出更大范围的产品或更高品质的零件；这种设备可以是定制的摩擦成型机。

Claims (31)

1.一种使组件成型的方法，所述方法包括将成型载荷施加到抵靠心轴的材料的毛坯上，所述心轴限定了待成型的所述组件的形状，其中，所述成型载荷作为局部力和局部摩擦加热的组合而被施加。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述坯料的一部分被连接到所述心轴，使得所述坯料和所述心轴作为一体而旋转或移动。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述局部力和局部摩擦被同时施加到所述毛坯的表面的一部分。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述毛坯/心轴和所述局部力/局部摩擦相对于彼此移动，直到所述坯料的毛坯已经与所述心轴的外表面相接触。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述毛坯/心轴相对于所述局部力/摩擦移动。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述局部力/摩擦相对于所述坯料/心轴移动。

7.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述毛坯/心轴被布置成旋转，并且所述局部力/摩擦被布置成沿着所述毛坯的表面同时移动。

8.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述局部力/摩擦被施加到所述坯料的表面的增量部分。

9.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，通过可旋转头来施加所述局部力和摩擦，所述可旋转头包括远端部，所述远端部被布置成向所述毛坯表面施加力。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述可旋转头是搅拌摩擦焊设备。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述可旋转头为可旋转轮或盘的形式，其被布置成在使用时偏压所述毛坯表面并在所述坯料表面上旋转。

12.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中，由包括远端部的振动头来施加所述局部力/摩擦，所述远端部被布置成向所述毛坯表面施加力，并且还被布置成在垂直于所述远端部的伸长轴线的平面内振动。

13.一种根据上述权利要求中的任一项形成前缘空气动力学组件的方法。

14.一种成型设备，所述成型设备包括被布置成接收材料的毛坯的心轴，所述心轴具有限定待成型的组件的形状的外表面，所述设备包括成型头，所述成型头被布置成在使用时将所述毛坯的多个部分以增量的方式朝向所述心轴的所述外表面推动，其中，所述成型头被构造成向所述毛坯表面的所述部分施加力，同时将热量施加到所述坯料表面的相同部分。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述心轴设置有联接器，所述联接器被布置成将所述毛坯的一部分联接到所述心轴，使得所述毛坯和心轴作为一体旋转或移动。

16.根据权利要求14或15所述的设备，其中，所述心轴被布置成相对于所述成型头移动。

17.根据权利要求14或15所述的设备，其中，所述成型头被布置成相对于所述心轴移动。

18.根据权利要求14至17中的任一项所述的设备，其中，所述心轴被布置成旋转，并且所述成型头被布置成沿着所述坯料的表面同时移动。

19.根据权利要求14至18中的任一项所述的设备，其中，所述成型头包括远端部，所述远端部被布置成将所述力施加到所述坯料表面。

20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述远端部还被布置成当与所述毛坯表面相接触时旋转。

21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述成型头是搅拌摩擦处理设备。

22.根据权利要求14至18中的任一项所述的设备，其中，所述成型头是可旋转的轮或盘，其被布置成在使用时偏压所述毛坯表面并在所述毛坯表面上旋转。

23.根据权利要求14至18中的任一项所述的设备，其中，所述成型头包括远端部，所述远端部被布置成将力施加到所述坯料表面，并且还被布置成在与所述远端部的伸长轴线相垂直的平面内振动。

24.一种前缘成型设备，所述前缘成型设备包括心轴和成型头，所述成型头被布置成将材料的毛坯偏压在所述心轴上，其中，所述成型头在所述毛坯的外表面的一部分上施加力，同时将热量施加到同一部分。

25.根据权利要求24所述的前缘成型设备，其中，通过由所述成型头和毛坯的相对移动所引起的摩擦来施加所述热量。

26.根据权利要求24或25所述的前缘成型设备，其中，所述成型头包括搅拌摩擦处理设备。

27.一种包括根据权利要求14至27中的任一项所述设备的加工中心。

28.一种加工中心，所述加工中心被布置成在使用时执行根据权利要求1至13中的任一项所述的方法。

29.一种根据权利要求1至13中的任一项所述的设备，其中，所述设备替代地或另外地被构造成接收加工刀具，以向工件提供加工操作。

30.根据权利要求29所述的设备，其中，所述加工操作选自加工/磨削或抛光。

31.一种使组件成型的方法，所述方法包括抵抗相反的偏压力来向材料的毛坯施加成型载荷，所述偏压力被用于限定待成型的所述组件的形状，其中，所述成型载荷作为局部力和局部摩擦加热的组合而被施加。

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