DE10027542B4 - Method for producing a helicopter structural connection part for increasing the strength without subsequent heat treatment - Google Patents

Method for producing a helicopter structural connection part for increasing the strength without subsequent heat treatment Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Hubschrauber-Strukturverbindungsteils in Form eines federnden Metallbalgs (2), ohne nachträgliche Wärmebehandlung, mit folgenden Schritten:
– Formen eines metallischen Bleches zu einem zylindrischen Rohr (1) mit einer Naht,
– Längsverschweißen der Naht des zylindrischen Rohres (1),
– Umformen des zylindrischen Rohres (1) zu einem Metallbalg (2), wobei Innenkrempen (20) und Außenkrempen (21) gebildet werden, und
– Kugelstrahlen des umgeformten Metallbalgs (1) mindest in einem Bereich (A) der Innenkrempen (20).Method for producing a helicopter structural connecting part in the form of a resilient metal bellows (2), without subsequent heat treatment, comprising the following steps:
Forming a metal sheet into a cylindrical tube (1) with a seam,
Longitudinal welding of the seam of the cylindrical tube (1),
- Forming the cylindrical tube (1) to a metal bellows (2), said inner rim (20) and outer rim (21) are formed, and
- Shot peening of the deformed metal bellows (1) at least in a region (A) of the inner brims (20).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hubschrauber-Strukturverbindungsteils mit einer Steigerung der Festigkeit eines Metallbalges ohne nachträgliche Wärmebehandlung, wobei der Metallbalg gefertigt wird durch

  • – Formen eines metallischen Bleches zu einem zylindrischen Rohr mit einer Naht,
  • – Längsverschweißen der Naht des zylindrischen Rohres,
  • – Umformen des zylindrischen Rohres zu einem Metallbalg, wobei Innen- und Außenkrempen gebildet werden
und der Metallbalg als Federmittel bei Strukturverbindungen im Hubschrauberbau eingesetzt wird.The invention relates to a method for producing a helicopter structural connection part with an increase in the strength of a metal bellows without subsequent heat treatment, wherein the metal bellows is made by
  • Forming a metal sheet into a cylindrical pipe with a seam,
  • Longitudinal welding of the seam of the cylindrical tube,
  • - Forming the cylindrical tube to a metal bellows, wherein inner and outer brims are formed
and the metal bellows is used as spring means in structural joints in helicopter construction.

Im Hubschrauberbau werden seit langem Metallbälge eingesetzt. Der Balg ist wulstförmig entlang seiner Höhe ausgebildet, besitzt einen zylindrischen Querschnitt und besteht aus Metall. Der Metallbalg wird als ein Federmittel bei Strukturverbindungen am Hubschrauber eingesetzt. Eine solche Strukturverbindung ist beispielsweise die Verbindung des Getriebeblockes vom Hauptrotor mit dem Deckenboden der Hubschrauberzelle. Der Metallbalg ist dort als Schwingungsisolator eingesetzt.in the Helicopter construction has long been used metal bellows. The bellows is bulbous along its height formed, has a cylindrical cross section and consists made of metal. The metal bellows is used as a spring means in structural joints used on the helicopter. Such a structural connection is for example the connection of the gearbox block from the main rotor to the ceiling floor the helicopter cell. The metal bellows is there as a vibration isolator used.

Andere Anwendungen ergeben sich im Strukturaufbau der Hubschrauberzelle. Gegenüber einer Spiralfeder hat der Metallbalg nicht nur den Vorteil einer Leichtbauweise, eines geringen Einbauvolumens bei annähernd ähnlichen physikalischen Parametern, sondern er ermöglicht als Federmittel auch einen gleichzeitigen Einsatz als Abdichtmittel gegenüber einem gasförmigen oder hydraulischen Medium.Other Applications arise in the structural design of the helicopter cell. Opposite one Spiral spring, the metal bellows not only has the advantage of a lightweight construction, a low installation volume with approximately similar physical parameters, but he allows as a spring means also a simultaneous use as a sealant across from a gaseous one or hydraulic medium.

So ein Metallbalg wird nach den folgenden, prinzipiellen Schritten

  • – Formen eines Bleches zu einem zylindrischen Rohr,
  • – Längsverschweißen der Naht des zylindrischen Rohres,
  • – Umformen des zylindrischen Rohres zu einem Metallbalg,
hergestellt. Ausgehend von der Innenseite des zylindrischen Rohres werden beabstandet, ringförmige Rillen radial nach außen geformt. Auf der Außenseite des Rohres erscheinen durch die Umformung beabstandete, wulstförmige Ringe. Auf der Außenseite des Rohres werden diese wulstförmigen Ringe als Außenkrempen bezeichnet. Axial versetzt dazu befinden sich die Innenkrempen auf der Innenseite des Rohres. Zerspannungsverfahren werden nicht eingesetzt. Dieser Metallbalg wird ohne eine nachträgliche Wärmebehandlung hergestellt.Such a metal bellows will follow the following basic steps
  • Forming a sheet into a cylindrical tube,
  • Longitudinal welding of the seam of the cylindrical tube,
  • Forming the cylindrical tube into a metal bellows,
produced. Starting from the inside of the cylindrical tube, annular grooves are formed radially outward. On the outside of the tube appear by the deformation spaced, bead-shaped rings. On the outside of the tube, these bead-shaped rings are called Außenkrempen. Axially offset to the inner brims are on the inside of the tube. Cutting processes are not used. This metal bellows is manufactured without a subsequent heat treatment.

Im Hubschrauberbau hat sich gezeigt, daß ein solcher Metallbalg nicht die maximal mögliche Lebensdauer bei hohen Lastwechseln erreicht. Vorab der maximal möglichen Lebensdauer kommt es häufig zu einem Versagen, d. h. bevorzugt zu einem Bruch entlang der Innenkrempe. Diese Feststellung trifft auch zu für galvanisch hergestellte Metallbälge. Diesen Nachteil versuchte man bisher dadurch auszugleichen, daß Änderungen in der Dimensionierung des Materials (wie z. B. Erhöhung der Wandstärke, Mehrwandigkeit, Faltenbreite) vorgenommen werden.in the Helicopter construction has been shown that such a metal bellows are not the maximum possible Lifetime at high load changes achieved. Advance of the maximum possible Lifespan comes often to a failure, d. H. preferred to break along the inner brim. This statement also applies to electroplated metal bellows. this Disadvantage you tried so far compensate by making changes in the dimensioning of the material (such as increasing the Wall thickness, multiwall, Fold width) are made.

Die dynamische Festigkeit des Werkstoffs vom Metallbalg ist somit nach dem Umformen nicht überall entlang seines Querschnitts gleich. Durch das galvanische Abscheiden von Nickel können Eigenspannungen, die die dynamische Fertigkeit des Metallbalges steigern, nur sehr begrenzt eingebracht werden.The dynamic strength of the material of the metal bellows is thus after not reshaping everywhere same way along its cross section. By the galvanic deposition of nickel can Residual stress, which is the dynamic skill of the metal bellows increase, be introduced only very limited.

Die DE 195 06 076 A1 offenbart einen Metallbalg als Bauteil aus dem Rohrleitungsbau, der Kabeltechnik oder der Hochfrequenztechnik. Zur Herstellung des Metallbalgs mit dem Ziel, eine glättere Innenfläche des Metallbalgs zu erzielen wird ein Blech zu einem zylindrischen Rohr geformt, wobei die Naht längs verschweißt wird. Das Rohr wird dann zu einem Metallbalg umgeformt.The DE 195 06 076 A1 discloses a metal bellows as a component from pipeline construction, cable technology or high-frequency technology. To produce the metal bellows with the aim of achieving a smoother inner surface of the metal bellows, a sheet is formed into a cylindrical tube, wherein the seam is longitudinally welded. The tube is then formed into a metal bellows.

Aus der JP 09264467 A ist das Kugelstrahlen bei gewellten Edelstahlrohren bekannt. Das dort behandelte Bauteil ist jedoch nicht in Balgform. Die Außenfläche des Bauteils wird kugelgestrahlt.From the JP 09264467 A is the shot peening in corrugated stainless steel tubes known. However, the component treated there is not in bellows form. The outer surface of the component is shot peened.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen als Federmittel zu nutzenden Metallbalg, der durch Umformen und unter Verzicht einer Wärmebehandlung hergestellt wurde, für den Hubschrauberbau so herzustellen, dass eine höhere Lebensdauer trotz hoher Lastwechsel möglich wird.task It is the object of the invention to use a metal bellows to be used as spring means. which was produced by forming and waiving a heat treatment, for the Helicopter manufacture so that a longer life despite high load changes possible becomes.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem bei der speziellen Herstellung eines Hubschrauber-Strukturverbindungsteils in Form eines Metallbalges ohne nachträgliche Wärmebehandlung bzw. eines galvanisch hergestellten Metallbalges nach dem Umformen mindestens an den Innenkrempen kugelgestrahlt wird. Um die Maßhaltigkeit des Metallbalges wiederherzustellen, kann auch an den Außenkrempen kugelgestrahlt werden.The Task is solved by by in the specific manufacture of a helicopter structural connector in the form of a metal bellows without subsequent heat treatment or a galvanic produced metal bellows after forming at least at the inner rim is shot peened. To the dimensional accuracy can restore the metal bellows, also on the outer rim be shot-blasted.

Es wurde gefunden, dass an den Innenkrempen die Werkstoffverfestigung nach dem Umformen am geringsten ist. Dort kommt es zum frühzeitigen Versagen des Metallbalges durch Bruch. Der Werkstoff des Metallbalges ist entlang seines Balgquerschnittes ungleichmäßig verfestigt. Durch das Kugelstrahlen wird in den Metallbalg ein gleichmäßiges Niveau an Druckeigenspannungen im Bereich der Innenkrempen eingebracht.It has been found that material hardening at the inner rim is the lowest after forming. There it comes to the early failure of the metal bellows by breakage. The material of the metal bellows is unevenly consolidated along its bellows cross-section. By shot peening into the metal bellows a uniform level of residual compressive stresses in the In introduced nenkrempen.

Somit wird durch das Kugelstrahlen eine höhere dynamische Festigkeit des Metallbalges erzielt. Auf diese Weise kann die Lebensdauer eines Metallbalges deutlich verlängert werden. Ein vorzeitiges Versagen entlang der Innenkrempe wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im wesentlichen vermieden. Durch das Kugelstrahlen wird ebenfalls die kerbige Oberflächenstruktur der Schweißnaht geglättet, so daß eine Reduktion der Kerbwirkung erreicht wird. Das Kugelstrahlen erweist sich als äußerst wirtschaftlich, um eine höhere dynamische Festigkeit des Metallbalges zu erzielen.Consequently The shot peening increases the dynamic strength achieved the metal bellows. In this way, the life of a Metal bellows significantly extended become. A premature failure along the inner brim will diminish the method according to the invention essentially avoided. By shot peening is also the notched surface structure the weld smoothed so that one Reduction of notch effect is achieved. The shot peening proves prove to be extremely economical, to a higher one to achieve dynamic strength of the metal bellows.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigenOne embodiment The invention is illustrated in the drawing and in the following described in more detail. Show it

1 Längsschnitt eines zylindrischen Rohres mit längsverschweißter Naht 1 Longitudinal section of a cylindrical tube with longitudinally welded seam

2 Längsschnitt eines aus einem zylindrischen Rohr geformten Metallbalges 2 Longitudinal section of a formed from a cylindrical tube metal bellows

1 zeigt schematisch das zylindrische Rohr 1. Die Länge oder der Durchmesser des zylindrischen Rohres 1 sind für das Verfahren unerheblich. 1 repräsentiert den Verfahrensschritt, der nach dem Längsverschweißen der Naht des zylindrischen Rohres 1 existiert. Die längsverschweißte Naht ist im 1 nicht dargestellt. 1 schematically shows the cylindrical tube 1 , The length or diameter of the cylindrical tube 1 are irrelevant to the process. 1 represents the process step after the longitudinal welding of the seam of the cylindrical tube 1 exist. The longitudinally welded seam is in 1 not shown.

2 zeigt schematisiert im Längsschnitt einen Metallbalg 2, wie er durch Umformen erzeugt wurde, wobei keine nachträgliche Wärmebehandlung erfolgte. Es sind Innenkrempen 20 und Außenkrempen 21 erkennbar. Im vorliegenden Beispiel besitzt der Metallbalg 2 einen Durchmesser wie er für das Rohr 1 aus 1 charakteristisch war. Der Metallbalg wurde durch „nach-außen-formen” erzeugt. Somit ist jeweils eine Wulst 23 erkennbar, die sich radial um die Längsachse L in einer Ebene erstreckt. Jede Wulst 23 bildet eine Außenkrempe 21. Zwischen zwei Außenkrempen 21 ist eine Innenkrempe 20. Ein Kugelstrahlen findet mindestens an den Innenkrempen 20 statt. Dadurch erfolgt eine deutliche Verfestigung des Werkstoffes im Bereich der Innenkrempen. Der Bereich A der Innenkrempe 20 befindet sich beidseits der Innenkrempe 20. Der Bereich A ist bei jeder Innenkrempe 20 zu kugelstrahlen. 2 shows schematically in longitudinal section a metal bellows 2 as produced by forming, with no subsequent heat treatment. They are inner brims 20 and outer brims 21 recognizable. In the present example has the metal bellows 2 a diameter like that for the pipe 1 out 1 was characteristic. The metal bellows was created by "outward shaping". Thus, each is a bead 23 recognizable, which extends radially about the longitudinal axis L in a plane. Every bead 23 forms an outer brim 21 , Between two outer brims 21 is an inner brim 20 , Shot blasting takes place at least at the inner brim 20 instead of. This results in a significant hardening of the material in the region of the inner brims. The area A of the inner brim 20 located on both sides of the inner brim 20 , The area A is at each inner brim 20 to shotblast.

Claims (2)

Verfahren zur Herstellung eines Hubschrauber-Strukturverbindungsteils in Form eines federnden Metallbalgs (2), ohne nachträgliche Wärmebehandlung, mit folgenden Schritten: – Formen eines metallischen Bleches zu einem zylindrischen Rohr (1) mit einer Naht, – Längsverschweißen der Naht des zylindrischen Rohres (1), – Umformen des zylindrischen Rohres (1) zu einem Metallbalg (2), wobei Innenkrempen (20) und Außenkrempen (21) gebildet werden, und – Kugelstrahlen des umgeformten Metallbalgs (1) mindest in einem Bereich (A) der Innenkrempen (20).Method for producing a helicopter structural connection part in the form of a resilient metal bellows ( 2 ), without subsequent heat treatment, comprising the following steps: - forming a metallic sheet into a cylindrical tube ( 1 ) with a seam, - longitudinal welding of the seam of the cylindrical tube ( 1 ), - forming the cylindrical tube ( 1 ) to a metal bellows ( 2 ), with inner brims ( 20 ) and outer brims ( 21 ), and - shot peening the deformed metal bellows ( 1 ) at least in a region (A) of the inner brims ( 20 ). Verfahren zur Herstellung eines Hubschrauber-Strukturverbindungsteils in Form eines federnden Metallbalgs (2), ohne nachträgliche Wärmebehandlung, mit folgenden Schritten: – galvanisches Herstellen eines Metallbalgs (2) mit Innenkrempen (20) und Außenkrempen (21), und – Kugelstrahlen des so geformten Metallbalgs (1) mindestens in einem Bereich (a) der Innenkrempen (20).Method for producing a helicopter structural connection part in the form of a resilient metal bellows ( 2 ), without subsequent heat treatment, comprising the following steps: - galvanically producing a metal bellows ( 2 ) with inner brims ( 20 ) and outer brims ( 21 ), and - shot peening of the metal bellows thus formed ( 1 ) at least in a region (a) of the inner brims ( 20 ).
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