DE102009010404A1

DE102009010404A1 - Method for producing a hybrid component and hybrid component

Info

Publication number: DE102009010404A1
Application number: DE102009010404A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kaufmann; Claus Kückens; Christian Sefrin; Andreas Sprenger
Original assignee: PFW Aerospace GmbH
Current assignee: PFW Aerospace GmbH
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-09-09
Also published as: WO2010097221A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hybridbauteilen sowie auf Hybridbauteile (10, 50, 54, 58) mit einem ersten Teil (12) aus Titan oder einer Titanlegierung und einem mindestens einen weiteren zweiten Teil (14, 16) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder eines plattenförmigen Bauteils (76), welches aus Einzelsegmenten (88) gefügt ist. Die mindestens zwei Teile (12, 14, 16) werden über ein thermomechanisches Fügeverfahren miteinander verbunden. Gemäß einem ersten Verfahrensschritt werden das erste Teil (12) und das mindestens eine weitere zweite Teil (14, 16, 40, 54, 64) oder die Einzelsegmente (88) durch Rührreibschweißen (FSW) oder durch Reibschweißen (FW) miteinander gefügt. Das stoffschlüssige Verbinden des ersten Teils (12) mit dem mindestens einen weiteren zweiten Teil (14, 16, 40, 54, 64) erfolgt bei einer Prozesstemperatur < Tdes niedriger schmelzenden Werkstoffes oder der niedriger schmelzenden Werkstofflegierung. Das Fügen erfolgt durch eine intensive plastische Verformung der Werkstoffe bzw. der Werkstofflegierungen des ersten Teils (12) und des mindestens einen weiteren Teils (14, 16, 40, 54, 64) oder der Einzelsegmente (88) in plastifiziertem Werkstoffzustand.The invention relates to a method for producing hybrid components as well as hybrid components (10, 50, 54, 58) with a first part (12) made of titanium or a titanium alloy and at least one further second part (14, 16) made of aluminum or an aluminum alloy or a plate-shaped component (76) which is joined by individual segments (88). The at least two parts (12, 14, 16) are connected to each other via a thermomechanical joining process. According to a first method step, the first part (12) and the at least one further second part (14, 16, 40, 54, 64) or the individual segments (88) are joined together by friction stir welding (FSW) or by friction welding (FW). The integral connection of the first part (12) with the at least one further second part (14, 16, 40, 54, 64) takes place at a process temperature <T of the lower-melting material or the lower-melting material alloy. The joining takes place by an intensive plastic deformation of the materials or the material alloys of the first part (12) and the at least one further part (14, 16, 40, 54, 64) or the individual segments (88) in a plasticized material state.

Description

Stand der TechnikState of the art

DE 103 60 807 B4 bezieht sich auf eine Sitzschiene. Die Sitzschiene dient der Befestigung von Sitzen in Verkehrsflugzeugen und besteht aus einem oberen Profilelement für die Befestigung der Sitze und einem unteren, mit diesem verbundenen Trägerelement. Die beiden Elemente sind aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt. Das Profilelement besteht aus einer Titanlegierung, während das Trägerelement aus einer Aluminiumlegierung besteht. Die beiden Elemente sind über eine durch thermisches Fügen erzeugte Stoßnaht miteinander verbunden. Die beiden Elemente werden durch thermisches Fügen mittels Laser miteinander verbunden. DE 103 60 807 B4 refers to a seat rail. The seat rail is used to attach seats in commercial aircraft and consists of an upper profile element for securing the seats and a lower, associated with this support element. The two elements are made of different materials. The profile element consists of a titanium alloy, while the support element consists of an aluminum alloy. The two elements are connected to one another via a butt seam produced by thermal joining. The two elements are connected to each other by thermal joining by means of laser.

DE 103 60 809 A1 bezieht sich ebenfalls auf eine Sitzschiene. Diese dient der Befestigung von Sitzen in Verkehrsflugzeugen und umfasst ein oberes Profilelement und ein mit diesem verbundenes Trägerelement, wobei diese beiden Elemente aus wenigstens zwei unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind. Die beiden Elemente sind durch eine homogene, metallurgische Verbindungen miteinander verbunden. Das Profilelement besteht aus einer Titanlegierung, das Trägerelement aus einer Aluminiumlegierung. DE 103 60 809 A1 also refers to a seat rail. This serves for the attachment of seats in commercial aircraft and comprises an upper profile element and a support element connected thereto, wherein these two elements are made of at least two different materials. The two elements are connected by a homogeneous, metallurgical connections. The profile element consists of a titanium alloy, the support element of an aluminum alloy.

DE 10 2004 026 228 B4 bezieht sich auf ein Titan-Aluminiumverbundbauteil. Ein erster Bereich eines Bauteils besteht aus einem Titanwerkstoff, ein zweiter Bereich aus einem Aluminiumwerkstoff. Der erste Bereich und der zweite Bereich des Bauteils sind stoffschlüssig miteinander verbunden. Der erste und der zweite Bereich sind durch einen im Aluminiumwerkstoff des zweiten Bereiches ablaufenden Tiefschweißprozess oder einen Wärmeleitungsschweißprozess in Kombination mit einem durch einen Wärmefluss von Aluminiumwerkstoff hin zum Titanwerkstoff ausgelösten Diffusionsprozess stoffschlüssig miteinander verbunden. Gleiches gilt für EP 1 600 246 B1 , die sich ebenfalls auf eine Titan-Aluminium-Sitzschiene bezieht. DE 10 2004 026 228 B4 refers to a titanium-aluminum composite component. A first region of a component consists of a titanium material, a second region of an aluminum material. The first region and the second region of the component are materially connected to one another. The first and the second region are integrally connected to one another by a deep-welding process taking place in the aluminum material of the second region or a heat conduction welding process in combination with a diffusion process triggered by a heat flow of aluminum material towards the titanium material. The same applies to EP 1 600 246 B1 , which also refers to a titanium-aluminum seat rail.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fügeverfahren anzugeben, mit welchem sich ohne Überschreitung der Schmelztemperatur zwei unterschiedliche metallische Werkstoffe, oder Legierungen metallischer Werkstoffe, stoffschlüssig miteinander fügen lassen.Of the present invention is based on the object, a joining method specify with which without exceeding the melting temperature two different metallic materials, or metallic alloys Allow materials to be bonded together.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, Werkstücke, die aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen oder unterschiedlichen metallischen Werkstofflegierungen bestehen, durch einen Warmumformprozess stoffschlüssig miteinander zu verbinden, wobei gewährleistet ist, dass dieser Warmumformprozess unterhalb der Schmelztemperatur der metallischen Werkstoffe bzw. der Legierungen metallischer Werkstoffe abläuft. Der Warmumformprozess, zum Beispiel das dem Pressschweißen zuzurechnende Reibschweißen, insbesondere das Rührreibschweißen (FSW Friction Stir Welding), verläuft bei einer Prozesstemperatur, die unterhalb der Temperatur T_liquid des niedriger schmelzenden Fügewerkstoffes liegt, so dass die für dieses Fügeverfahren eingesetzten Werkstoffe nicht aufgeschmolzen werden. Bei dem Warmumformprozess, bei dem es sich insbesondere um das Rührreibschweißen handelt, erfolgt eine intensive, lokal begrenzte plastische Verformung, die verbindungsbildend wirkt, wobei im Gegensatz zu Schmelzschweißverfahren die Verbindung der beiden miteinander zu fügenden Bauteile bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes von Metalllegierungen erfolgt, so dass nachteilige Gefügeveränderungen beim Erstarren der Schmelze vermieden werden können. Dadurch können auch sehr feste Aluminiumlegierungen, wie sie in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz kommen, ohne Einsatz von Zusatzwerkstoffen und ohne große Festigkeitsverluste verarbeitet werden. Durch die Fügbarkeit unterschiedlicher Aluminium- und Magnesiumlegierungen ergibt sich weiterhin ein breites Spektrum neuer Produktmöglichkeiten.According to the invention, it is proposed that workpieces consisting of different metallic materials or different metallic material alloys be materially bonded to one another by a hot forming process, whereby it is ensured that this hot forming process proceeds below the melting temperature of the metallic materials or the alloys of metallic materials. The hot forming process, for example friction welding attributable to pressure welding, in particular friction stir welding, proceeds at a process temperature which is below the temperature T _{liquid of} the lower melting joining material, so that the materials used for this joining process are not melted. In the hot forming process, which is in particular friction stir welding, intensive, locally limited plastic deformation takes place, which, in contrast to fusion welding processes, bonds the two components to be joined at temperatures below the melting point of metal alloys that adverse microstructural changes during solidification of the melt can be avoided. As a result, even very strong aluminum alloys, such as those used in aerospace applications, can be processed without the use of additional materials and without great loss of strength. The availability of different aluminum and magnesium alloys continues to result in a broad spectrum of new product options.

Die Vorteile des Rührreibschweißens liegen darin, dass – wie obenstehend erwähnt – das Prozesstemperaturniveau unterhalb der Temperatur T_liquid des niedriger schmelzenden Fügewerkstoffes der beiden miteinander zu fügenden Komponenten verbleibt und dass hohe statische und dynamische Nahtfestigkeiten erreicht werden können. Bei dem Warmumformprozess, insbesondere dem Rührreibschweißen, treten, da ein Schmelzfluss vermieden wird, keine Spritzer sowie kein Rauch auf. Des Weiteren zeichnet sich der Warmumformprozess, insbesondere das Rührreibschweißen, durch einen geringeren Energieverbrauch und einen sehr geringen Verzug der miteinander zu fügenden metallischen Werkstoffe in Bezug zueinander aus. Es wird kein Zusatzwerkstoff, wie zum Beispiel ein ansonsten in Schweißverfahren eingesetzter Draht, zur Bildung von Schweißnähten eingesetzt. Die Nahtvorbereitung ist äußerst einfach, so dass sich das Rührreibschweißen sehr leicht automatisieren lässt.The advantages of friction stir welding are that, as mentioned above, the process temperature level remains below the temperature T _{liquid of} the lower melting joining material of the two components to be joined and that high static and dynamic seam strengths can be achieved. In the hot forming process, in particular friction stir welding, since no melt flow is avoided, there are no splashes or smoke. Furthermore, the hot forming process, in particular the friction stir welding, is characterized by a lower energy consumption and a very low distortion of the metallic materials to be joined together in relation to each other. There is no filler material, such as a wire otherwise used in welding, used to form welds. The seam preparation is extremely simple, so that the friction stir welding can be automated very easily.

Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Rührreibschweißen können Sonderwerkstoffe und Mischverbindungen verarbeitet werden, die nur schwierig oder eingeschränkt durch Schmelzschweißen herzustellen sind. Beispiele dafür sind hochfeste Aluminium-Stahl- oder Titan-Stahl-Verbindungen oder MMC-Werkstoffe (MMC = Metal Matrix Composites), Leichtbauteile mit PMAl-Werkstoffen.With the friction stir welding proposed according to the invention can process special materials and mixed compounds which are difficult or limited by fusion welding are to produce. Examples include high-strength aluminum-steel or titanium-steel compounds or MMC materials (MMC = Metal Matrix Composites), lightweight components with PMAl materials.

Bei dem Warmumformprozess wird durch Relativbewegung Wärme erzeugt, die die plastische Verformung der Fügeteilwerkstoffe der beiden miteinander zu fügenden Bauteile erleichtert. Die Werkstoffe werden nicht aufgeschmolzen, sondern durch Reibung bis in den plastifizierten Zustand erhitzt. Es entsteht ein feinkörniges, hochfestes Werkstoffgefüge wie beim Schmieden. Der sich durch Materialverdrängung bildende Schweißwulst kann prozessintegriert oder extern bearbeitet werden.In the hot forming process is by Generates relative movement heat, which facilitates the plastic deformation of the joining part materials of the two components to be joined together. The materials are not melted, but heated by friction to the plasticized state. The result is a fine-grained, high-strength material structure as in forging. The weld bead forming by material displacement can be integrated into the process or externally processed.

Als Hybridbauteile werden zum Beispiel Sitzschienen gefertigt. In den Bereichen, die aggressiven Medien und daher starker Korrosion ausgesetzt sind, werden bevorzugt Titansitzschienen verbaut. Es ergibt sich ein großes Gewichtseinsparpotential, wenn diese als Hybridbauteile hergestellt werden und Titan oder dessen Legierungen nur an den Stellen eingesetzt wird, an denen Korrosion auftreten kann. Der übrige Querschnitt einer Sitzschiene – um ein Beispiel zu nennen – kann aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt werden. Sitzschienen können ein erstes schienenförmiges Bauteil, welches aus Titan gefertigt ist, umfassen, sowie entweder zwei stegförmige Seitenflächen aus Aluminium, wobei die genannten Teile über zwei Stumpfstöße miteinander gefügt werden können. Anstelle zweier Stumpfstöße kann auch ein überlappender Stoß ausgeführt werden. Anstelle von Ausführungsvarianten von Sitzschienen mit zum Beispiel zwei stegförmig ausgebildeten Bauteilen können auch einstückige Aluminiumbauteile eingesetzt werden, die lediglich einen Steg aufweisen. In Bezug auf das Bauteil, welches aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigt ist, kann dieses eine Planfläche aufweisen oder in zwei unterschiedlichen Ebenen liegende Anschlussflansche umfassen, die in unterschiedlichen Ebenen liegen können.When Hybrid components are manufactured, for example, seat rails. In the Areas exposed to aggressive media and therefore strong corrosion Titanium seat rails are preferred. It turns out a great weight saving potential, if these as hybrid components and titanium or its alloys only on the In places where corrosion can occur. The rest Cross-section of a seat rail - to give an example - can made of aluminum or an aluminum alloy. Seat rails can be a first rail-shaped Component which is made of titanium, and include either two web-shaped side surfaces made of aluminum, wherein the parts mentioned above two butt joints can be joined together. Instead of two butt joints can also run an overlapping shock become. Instead of variants of seat rails with, for example, two web-shaped components also one-piece aluminum components can be used be, which have only a bridge. In terms of the component, which is made of titanium or a titanium alloy can have this a plane surface or in two different Plane lying flanges include that in different Layers can lie.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, ein Sitzschienenelement, welches aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigt ist, in einem wannenförmigen Grundkörper einzulassen, der aus Aluminium gefertigt ist. Dieses Bauteil stützt dann das aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigte Bauteil ab. Zwischen den beiden Bauteilen wird bevorzugt eine überlappende Naht ausgeführt.Farther there is the possibility of a seat rail element which is made of titanium or a titanium alloy, in a trough-shaped body let in, which is made of aluminum. This component supports then the component made of titanium or a titanium alloy from. Between the two components is preferably an overlapping Seam executed.

Neben Sitzschienen können auch Hybridbauteile als Träger, aufgebaut aus einem Titan oder einem eine Titanlegierung enthaltenden Bauteil und aus einem oder mehreren Bauteilen aus Aluminiumlegierungen, hergestellt werden. Diese können zum Beispiel den Querschnitt eines Doppel-T-Trägers haben, wobei das aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigte Bauteil in dem aggressiven Medien ausgesetzten Bereich des Hybridbauteils eingesetzt wird.Next Seat rails can also be hybrid components as a carrier, constructed of a titanium or a titanium alloy containing Component and one or more components of aluminum alloys, getting produced. These can, for example, the cross section have a double-T-carrier, wherein the titanium or a titanium alloy manufactured component in the aggressive media exposed area of the hybrid component is used.

Neben Trägern lassen sich Rollenbahnen auch als Hybridbauteile ausgebildet werden, wobei insbesondere die Rollenbahnböden aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigt werden und die beiden die Rollenbahn seitlich begrenzenden wandförmigen Stege aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. In diesen sind dann die Rollen bzw. die PDU's und eventuelle Verriegelungselemente befestigt.Next Carriers can also roller conveyors as hybrid components be formed, in particular the roller conveyor floors made of titanium or a titanium alloy and the two are the Roller track laterally limiting wall-shaped webs Aluminum or an aluminum alloy. In these are then the Rollers or the PDUs and any locking elements attached.

Schließlich besteht die Möglichkeit, Hybridbauteile als gebogene doppelwandige Rohre, zum Beispiel als Treibstoffrohre, auszubilden. Bei gerade verlaufenden Abschnitten von Treibstoffrohren ist typischerweise die Außenhülle aus Aluminium gefertigt. Die aus Aluminium gefertigte Außenhülle wird über das Innenrohr geschoben, welches aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigt ist. Zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr besteht kein metallischer Kontakt, da Kunststoffabstandselemente eingesetzt werden, die die beiden Bauteile auseinander halten.After all there is the possibility of hybrid components as curved double-walled Form pipes, for example as fuel pipes. At straight Portions of fuel pipes are typically the outer shell made of aluminum. The outer shell made of aluminum is pushed over the inner tube, which is made of titanium or a titanium alloy is made. Between the outer tube and the inner tube is no metallic contact, since plastic spacers are used, which keep the two components apart.

Bei gebogenen doppelwandigen Rohren werden geschweißte Flansche eingesetzt. Hier kommt es zu einem metallischen Kontakt zwischen Innen- und Außenrohren, so dass beim bisherigen herkömmlichen Schweißen Titan auch für das Außenrohr eingesetzt werden muss. Beim Rührreibschweißen (FSW) hingegen können die Außenhüllen doppelwandiger, gebogener Rohre auch aus Aluminium beschaffen sein, wobei bei Einsatz des Rührreibschweißverfahrens eine stoffschlüssige Verbindung bevorzugt über Rotationsreibschweißen zwischen dem aus Aluminium gefertigten Außenrohr und dem aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigten Innenrohr mit einem aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigten Flansch hergestellt werden kann. Der Einsatz eines Aluminium-Außenrohres bietet enorme Vorteile hinsichtlich des einzusparenden Gewichtes, insbesondere bei Luftfahrtanwendungen, da ein aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigtes Außenrohr wesentlich höheres Gewicht aufweist bei vergleichbarer Festigkeit.at bent double-walled pipes are welded flanges used. Here there is a metallic contact between interior and outer tubes, so that in the previous conventional Welding titanium also for the outer tube must be used. In friction stir welding (FSW), however, the outer shells can be double-walled, Bent pipes are also made of aluminum, wherein when in use the friction stir welding a cohesive Connection preferably via rotary friction welding between the outer tube made of aluminum and the Titanium or a titanium alloy made inner tube with a made of titanium or a titanium alloy made flange can be. The use of an aluminum outer tube offers enormous advantages in terms of weight to be saved, in particular in aerospace applications, as one made of titanium or a titanium alloy manufactured outer tube much higher weight has comparable strength.

Schließlich besteht die Möglichkeit, für strukturelle Anwendungen in Luftfahrzeugen Platten oder kombinierte Profile einzusetzen, die aus einer Vielzahl von Einzelteilen zusammengesetzt werden können. Bei solchen plattenförmigen Anordnungen kann es sich ent weder um einseitig geöffnete Platten bzw. Plattenbauteile handeln oder um Platten in Hohlkammerbauweise. Bei den einseitig geöffneten Platten bzw. Plattenbauteilen besteht die Möglichkeit, die einzelnen Komponenten im Wege des FW- oder des FSW-Verfahrens sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite stoffschlüssig miteinander zu verbinden, was eine höhere Nahtqualität und damit einer höhere Festigkeit ergibt. Bei den Hohlkammerplattenbauteilen können unterschiedlich viele Fügestellen notwendig sein. In diesem Falle erfolgt das Erzeugen einer stoffschlüssigen FW- bzw. FSW-Verbindung lediglich an der Außenseite, da die Hohlkammern des Hohlkammerbauteiles nicht mehr von der Innenseite her zugänglich sind.Finally, for structural applications in aircraft, it is possible to use plates or combined profiles which can be assembled from a large number of individual parts. In such plate-like arrangements, it may be either unilaterally open plates or plate components or plates in hollow chamber design. In the case of the plates or plate components which are open on one side, it is possible to join the individual components together by means of the FW or FSW method both on the outside and on the inside, which results in a higher seam quality and thus higher strength. With the hollow panel components, different numbers of joints may be necessary. In this case, the production of a cohesive FW or FSW connection takes place only on the outside, since the hollow chambers of the hollow chamber component no longer from the Inside accessible.

Für die plattenförmigen Bauteile – seien es einseitig geöffnete Plattenbauteile oder die in Hohlkammerbauweise ausgebildeten Plattenbauteile – wird insbesondere eine Aluminiumlegierung eingesetzt, bei der es sich um eine AlZnMg-Legierung handelt, die eine extrem hohe Festigkeit aufweist und daher sehr gut zur effizienten Gestaltung von Strukturen geeignet ist. Die genannte Legierung, erhältlich unter der Handelsbezeichnung AA 7136, oder AA 7349 oder AA 7055 weist Aluminium als Grundmaterial auf und 0,12 Massen-% Silizium, 0,15 Massen-% Eisen, einen Kupferanteil der zwischen 1,5 und 2,5 Massen-% liegt, 0,05 Massen-% Mangan, 1,8 Massen-% bis 2,5 Massen-% Magnesium, 0,05 Massen-% Chrom, 8,4 Massen-% bis 9,4 Massen-% Zink, 0,1 Massen-% Titan, 0,1 bis 0,2 Massen-% Zirkonium sowie 0,15 Massen-% andere Anteile.For the plate-shaped components - be it one-sided open plate components or in the hollow chamber design trained plate components - is in particular a Aluminum alloy used, which is an AlZnMg alloy which has an extremely high strength and therefore very well suited for the efficient design of structures. The called alloy, available under the trade name AA 7136, or AA 7349 or AA 7055 has aluminum as the base material and 0.12 mass% silicon, 0.15 mass% iron, a copper content which is between 1.5 and 2.5 mass%, 0.05 mass% manganese, 1.8 Mass% to 2.5 mass% magnesium, 0.05 mass% chromium, 8.4 mass% up to 9.4 mass% zinc, 0.1 mass% titanium, 0.1 to 0.2 mass% Zirconium and 0.15% by weight of other components.

Diese bevorzugt verwendete Aluminiumlegierung kann einerseits zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Hybridbauteile eingesetzt werden, wobei natürlich in diesem Falle lediglich das Bauteil, welches aus Aluminium gefertigt ist, aus der genannten Aluminiumlegierung besteht. Bei dem anderen Bauteil handelt es sich – wie vorstehend beschrieben – um ein Bauteil, welches aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigt ist.These Preferably used aluminum alloy can on the one hand for the production the hybrid components described above are used, wherein Of course, in this case, only the component, which made of aluminum, of said aluminum alloy consists. The other part is - like described above - to a member made of titanium or a titanium alloy is made.

Des Weiteren kann die oben genannte spezifizierte AlZnMg-Legierung zum Fügen von strukturbildenden plattenförmigen Bauteilen aus mehreren Einzelsegmenten eingesetzt werden, wobei zum Beispiel der Boden eines Frachtraums eines Luftfahrzeuges oder eines Passagierraumes oder eines Passagierdecks eines Luftfahrzeuges aus AlZnMg-gefertigten Segmenten an Stumpfnähten mittels des Rührreibschweißens, sei es von außen oder sei es von innen und außen, abhängig von der Bauart, gefertigt werden kann.Of Further, the above specified AlZnMg alloy may be used for Joining structure-forming plate-shaped components be used from several individual segments, for example the floor of a cargo hold of an aircraft or passenger compartment or a passenger deck of an aircraft made from AlZnMg Segments at butt welds by means of friction stir welding, whether from the outside or inside and outside, depending on the type, can be manufactured.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.Based In the drawings, the invention will be described below in more detail.

Es zeigt:It shows:

1 eine Sitzschiene, ausgebildet als Aluminium-Titanhybridbauteil mit einer Planfläche im aus Titan gefertigten Teil, 1 a seat rail, designed as an aluminum-titanium hybrid component with a plane surface in the titanium-made part,

2 eine weitere Ausführungsvariante einer als Aluminium-Titanhybrid ausgebildeten Sitzschiene mit überlappender Naht, 2 a further embodiment of a designed as an aluminum-titanium hybrid seat rail with overlapping seam,

3 eine Ausgestaltungsvariante einer Sitzschiene als Aluminium-Titanhybridbauteil, wobei im aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigten Bauteil Anschlussflansche in unterschiedlichen Ebenen liegend ausgebildet sind, 3 an embodiment variant of a seat rail as an aluminum-titanium hybrid component, in which made of titanium or a titanium alloy component connecting flanges are formed lying in different planes,

4 eine weitere Ausführungsvariante einer Sitzschiene als Aluminium-Titanhybridbauteil mit in ein wannenförmiges Bauteil eingelassenem Titan-Bauteil, 4 a further embodiment of a seat rail as aluminum-titanium hybrid component with embedded in a trough-shaped component titanium component,

5 einen in Doppel-T-Form ausgebildeten Träger als Hybridbauteil aus Titan und Aluminium, 5 a carrier formed in double T-shape as a hybrid component of titanium and aluminum,

6 eine Rollenbahn, ausgebildet als Aluminium-Titanhybridbauteil mit aus Titanmaterial gefertigtem Bodenteil mit aus Aluminium hergestellten Seitenwänden, 6 a roller track, designed as an aluminum-titanium hybrid component with a bottom part made of titanium material with side walls made of aluminum,

7 eine Ausführungsvariante eines als Hybridbauteil gefertigten doppelwandigen Rohres, bei dem das Außenrohr aus Aluminium, Innenrohr und Anschlussflansch aus Titan gefertigt sind, 7 a variant of a manufactured as a hybrid component double-walled tube, wherein the outer tube made of aluminum, inner tube and flange are made of titanium,

8 eine Ausführungsvariante einer Bodenplatte und eines Bodenplattenbauteils mit einseitig geöffneten Kammern und 8th an embodiment of a bottom plate and a bottom plate member with one-sided open chambers and

9 eine Ausführungsvariante eines aus Aluminium gefertigten Hohlkammerplattenbauteiles, bei dem die einzelnen Hohlkammern voneinander getrennt sind. 9 a variant of a made of aluminum hollow chamber plate component, in which the individual hollow chambers are separated from each other.

Ausführungsvariantenvariants

Die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsvarianten von Bauteilen, die mit dem Rührreibschweißverfahren (FSW) oder dem Reibschweißverfahren (FW) gefügt werden, sind Bauteile, die eine sehr hohe Festigkeit aufweisen bei geringst möglichem Gewicht.The following description of embodiments of Components, which with the friction stir welding process (FSW) or friction welding (FW) are components that have a very high strength at lowest possible weight.

Nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf Bauteile, die sowohl aus Aluminium als auch aus Titan gefertigt werden, wobei ausdrücklich Aluminiumlegierungen und Titanlegierungen eingeschlossen sind. Eine besonders geeignete Aluminiumlegierung ist unter den Handelsbezeichnungen AA7136, AA7349 und AA7055 bekannt, eine weitere Handelsbezeichnung einer geeigneten Aluminiumlegierung lautet AA7050.subsequent Description refers to components that are both aluminum as well as made of titanium, where expressly Aluminum alloys and titanium alloys are included. A Particularly suitable aluminum alloy is under the trade names AA7136, AA7349 and AA7055, another trade name a suitable aluminum alloy is AA7050.

Der Darstellung gemäß 1 ist eine erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Hybridbauteiles, ausgebildet aus Aluminium-Titanhybridbauteil, zu entnehmen.The representation according to 1 is a first embodiment of an inventively proposed hybrid component formed of aluminum-titanium hybrid component, refer.

Ein Hybridbauteil 10 – hier als Sitzschiene ausgebildet – umfasst einen ersten Teil 12, der aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigt ist. Entlang von Nähten 18, die in der Ausführungsvariante gemäß 1 als Stumpf-Stöße 20 bzw. 22 ausgebildet sind, sind mit dem aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigten ersten Teil 12 ein weiterer, zweiter Teil 12 und ein dritter Teil 16 stoffschlüssig verbunden. Der zweite Teil 14 und der dritte Teil 16 – die Stegseiten der Sitzschiene – werden aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wie obenstehend aufgeführt, gefertigt. Der erste Teil 12 des Hybridbauteiles 10 gemäß der Darstellung in 1 umfasst eine Planfläche 26, die von einer sich in die Zeichenebene erstreckenden, schienenförmigen Ausnehmung 24 zur Befestigung von Passagiersitzen oder dergleichen dient. Das zweite Teil 14 und das dritte Teil 16, beide aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, umfassen an ihrer Außenseite eine Verrippung 28.A hybrid component 10 - Designed here as a seat rail - includes a first part 12 made of titanium or a titanium alloy. Along the seams 18 , in the embodiment according to 1 as butt joints 20 respectively. 22 are formed with the titanium or a titanium alloy finished first part 12 another, second part 12 and a third part 16 cohesively connected. The second part 14 and the third part 16 - The web sides of the seat rail - are made of aluminum or an aluminum alloy, as listed above. The first part 12 of the hybrid component 10 as shown in 1 includes a plane surface 26 from a rail-shaped recess extending into the plane of the drawing 24 for attachment of passenger seats or the like is used. The second part 14 and the third part 16 Both made of aluminum or an aluminum alloy, ribbed on its outside 28 ,

Bevorzugt wird der erste Teil 12 aus Ti oder einer Ti-Legierung des Hybridbauteils 10 in dem Bereich befestigt, in dem mit verstärkter Korrosion oder Medienbeaufschlagung zu rechnen ist. Der zweite Teil 14 und gegebenenfalls ein dritter Teil 16 des Hybridbauteils 10 sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt, wodurch sich eine hohe Gewichtseinsparung bei gleicher Festigkeit erreichen lässt. Der Stumpfstoß 20 und der Stumpfstoß 22 werden zum stoffschlüssigen Fügen des ersten Teils 12 mit dem zweiten und dem dritten Teil 14 bzw. 16 bevorzugt im Wege des Rührreibschweißens (FSW) oder auch im Wege des Reibschweißens (FW) erzeugt.The first part is preferred 12 Ti or a Ti alloy of the hybrid component 10 fixed in the area in which increased corrosion or media exposure is expected. The second part 14 and possibly a third part 16 of the hybrid component 10 are made of aluminum or an aluminum alloy, which can achieve a high weight saving with the same strength. The butt joint 20 and the butt joint 22 be used for material joining of the first part 12 with the second and the third part 14 respectively. 16 preferably produced in the way of friction stir welding (FSW) or in the way of friction welding (FW).

Im Unterschied zur Darstellung gemäß 1 sind in der Ausführungsvariante einer Sitzschiene gemäß 2 das erste Teil 12, welches aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigt ist, und das zweite Teil 14, welches aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, durch eine Naht 18 stoffschlüssig miteinander verbunden, die als überlappender Stoß 32 ausgebildet ist. Demnach umfasst die Sitzschiene 10 gemäß der Darstellung in 2 als Hybridbauteil lediglich zwei Bauteile, nämlich den ersten Teil 12 aus Titan oder einer Titanlegierung und den zweiten Teil 14 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Analog zur Ausführungsvariante gemäß 1 befindet sich an der Außenseite des zweiten Teils 14, welches aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, die Verrippung 28.In contrast to the representation according to 1 are in the embodiment of a seat rail according to 2 the first part 12 which is made of titanium or a titanium alloy, and the second part 14 , which is made of aluminum or an aluminum alloy, through a seam 18 cohesively connected to each other, as an overlapping shock 32 is trained. Accordingly, the seat rail includes 10 as shown in 2 as a hybrid component only two components, namely the first part 12 titanium or a titanium alloy and the second part 14 made of aluminum or an aluminum alloy. Analogous to the embodiment according to 1 located on the outside of the second part 14 , which is made of aluminum or an aluminum alloy, the ribbing 28 ,

Analog zur Ausbildung des ersten Teils 12 der Sitzschiene 10 gemäß 1 umfasst das in 2 dargestellte erste Teil 12 des Hybridbauteils 10 eine sich in die Zeichenebene erstreckende, längs verlaufende Ausnehmung 24, die von einer Planfläche 26 an der Oberseite des ersten Teils 12 begrenzt ist. Der Planfläche 26 gegenüberliegend befindet sich an der Unterseite des zweiten Teils 14 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, das gemäß der Ausführungsvariante in 2 einstückig ausgebildet ist, eine Aufstandsfläche 30, die ebenfalls plan ausgebildet sein kann. Anstelle einer planen Ausbildbarkeit der Aufstandsfläche 30 kann diese auch an die Struktur des Luftfahrzeuges angepasst sein, insbesondere gerundet mit Ausnehmungen versehen sein oder an die Wölbung von Krümmungen der Flugzeugkontur in geeigneter Weise adaptiert sein.Analogous to the training of the first part 12 the seat rail 10 according to 1 includes the in 2 illustrated first part 12 of the hybrid component 10 a longitudinal recess extending in the plane of the drawing 24 from a plane surface 26 at the top of the first part 12 is limited. The plane surface 26 opposite is located at the bottom of the second part 14 of aluminum or an aluminum alloy, according to the embodiment in 2 is integrally formed, a footprint 30 , which can also be designed plan. Instead of a planned trainability of the footprint 30 This can also be adapted to the structure of the aircraft, in particular be rounded with recesses provided or adapted to the curvature of curvatures of the aircraft contour in a suitable manner.

Der Darstellung gemäß 3 ist eine dritte Ausführungsvariante einer Sitzschiene ausgebildet als Aluminium-Titanhybridbauteil zu entnehmen.The representation according to 3 is a third embodiment of a seat rail formed as aluminum-titanium hybrid component refer.

Wie der Darstellung gemäß 3 zu entnehmen ist, umfasst das dort dargestellte Hybridbauteil 10 lediglich zwei Teile, nämlich das erste Teil 12 sowie das entlang einer als Stumpfstoß 20 ausgeführten Naht 18 mit diesem gefügte zweite Teil 14, welches aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. Im Unterschied zu den Ausführungsvarianten des ersten Teils 12 gemäß den 1 und 2 weist das erste Teil 12 Anschlussflansche 34, 36 auf, die in unterschiedlichen Ebenen liegen können. Die Sitzschiene 10 gemäß der Darstellung in 3 weist eine im Wesentlichen Doppel-T-förmige Gestalt auf. Im Unterschied zu den Sitzschienen gemäß den 1 und 2 weist die Sitzschiene 10 gemäß der Darstellung in 3 einen Einzelsteg 38 auf, der an seinem unteren Ende eine in der Darstellung gemäß 3 plan ausgebildete Aufstandsfläche 30 umfasst. Die Oberseiten der Anschlussflansche 34, 36 sind ebenfalls als Planflächen 26 analog zu den Sitzschienen bzw. dem ersten Teil 12 des Hybridbauteils 10 gemäß den 1 und 2 als Planflächen 26 beschaffen.As shown in the illustration 3 can be seen, includes the hybrid component shown there 10 only two parts, namely the first part 12 as well as along a butt joint 20 executed seam 18 with this second part attached 14 , which consists of aluminum or an aluminum alloy. In contrast to the variants of the first part 12 according to the 1 and 2 indicates the first part 12 flanges 34 . 36 on, which can lie in different levels. The seat rail 10 as shown in 3 has a substantially double T-shaped shape. In contrast to the seat rails according to the 1 and 2 has the seat rail 10 as shown in 3 a single bridge 38 on, at its lower end one in the illustration according to 3 Plan trained footprint 30 includes. The tops of the connecting flanges 34 . 36 are also as plane surfaces 26 analogous to the seat rails or the first part 12 of the hybrid component 10 according to the 1 and 2 as plane surfaces 26 obtain.

4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Sitzschiene, die als Aluminium-Titanhybridbauteil ausgebildet ist. 4 shows a further embodiment of a seat rail, which is designed as aluminum-titanium hybrid component.

Die Ausführungsvariante gemäß 4 ist an spezielle Einbausituationen im Luftfahrzeug angepasst und umfasst im Wesentlichen ein in Wannenform 40 ausgebildetes zweites Teil 14 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. In dieses zweite Teil 14 ist das erste Teil 12 aus Titan oder einer Titanlegierung eingelassen. Insbesondere werden die Seitenflansche des ersten Teils 12, welches aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigt wird, durch Stützflächen 42, die an der Oberseite des zweiten Teils 14 in Form einer Wanne 40 ausgebildet sind, abgestützt. Die Ausnehmung 24, welche das erste Teil 12 des Hybridbauteils 10 gemäß der Ausführungsvariante in 4 senkrecht zur Zeichenebene durchzieht, ist von Hinterschneidungen 48 begrenzt und weist an der Bodenfläche ein Podest auf.The embodiment according to 4 is adapted to special installation situations in the aircraft and essentially comprises a trough shape 40 trained second part 14 made of aluminum or an aluminum alloy. In this second part 14 is the first part 12 made of titanium or a titanium alloy. In particular, the side flanges of the first part 12 , which is made of titanium or a titanium alloy, by supporting surfaces 42 at the top of the second part 14 in the form of a tub 40 are trained, supported. The recess 24 which is the first part 12 of the hybrid component 10 in accordance with the embodiment in 4 traverses perpendicular to the plane, is of undercuts 48 limited and has a pedestal on the bottom surface.

Aus der Darstellung gemäß 4 geht hervor, dass der Boden des ersten Teils 12 aus Titan oder einer Titanlegierung als überlappender Stoß 32 mit der komplimentär ausgebildeten Fläche des als Wanne 40 ausgebildeten zweiten Teils 14, der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, stoffschlüssig gefügt ist.From the illustration according to 4 it turns out that the bottom of the first part 12 made of titanium or a titanium alloy as an overlapping shock 32 with the complimentär trained surface of the tub 40 trained second part 14 , which is made of aluminum or an aluminum alloy, is joined cohesively.

An dem in Form einer Wanne 40 ausgebildeten zweiten Teil 14 befinden sich in horizontale Richtung erstreckende Anschlussflansche, an denen Öffnungen 44 zur Befestigung des als Wanne 40 ausgebildeten zweiten Teils 14 des Hybridbauteils 10 ausgebildet sein können.At the in the form of a tub 40 trained second part 14 are located in the horizontal direction extending connecting flanges, at which openings 44 for fixing the tub 40 trained second part 14 of the hybrid component 10 can be trained.

Eine Bodenfläche des zweiten Teils 14, welches als Wanne 40 ausgebildet ist, ist in der Darstellung gemäß 4 durch Bezugszeichen 46 identifiziert.A bottom surface of the second part 14 which as a tub 40 is formed, is in the illustration according to 4 by reference numerals 46 identified.

Der Darstellung gemäß 5 geht eine weitere Ausführungsvariante eines Aluminium-Titanhybridbauteils hervor.The representation according to 5 shows a further embodiment of an aluminum-titanium hybrid component.

5 zeigt, dass ein Träger 50 eine im Wesentlichen Doppel-T-förmige Kontur aufweist. Entlang der Naht 18, hier ausgebildet als I-Stoß 20, sind das erste Teil 12, bei welchem es sich um das aus Titan oder einer Titanlegierung hergestellte Bauteil handelt, und das zweite Teil 14 mit Einzelsteg 38 und Aufstandsfläche 30 im Wege des Rührreibschweißens oder des Reibschweißverfahrens miteinander stoffschlüssig gefügt. An der Oberseite des ersten Teils 12, welches aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigt ist, verläuft die Planfläche 26; an der Unterseite des zweiten Teils 14, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt, erstreckt sich die Aufstandsfläche 30, die in der Ausführungsvariante gemäß 5 ebenfalls plan ausgebildet ist. 5 shows that a carrier 50 has a substantially double-T-shaped contour. Along the seam 18 , trained here as I push 20 , are the first part 12 which is the member made of titanium or a titanium alloy, and the second part 14 with single bridge 38 and footprint 30 by friction stir welding or Reibschweißverfahrens joined together cohesively. At the top of the first part 12 , which is made of titanium or a titanium alloy, the plane surface runs 26 ; at the bottom of the second part 14 made of aluminum or an aluminum alloy, the footprint extends 30 , in the embodiment according to 5 is also designed plan.

Aus der Darstellung gemäß 6 ergibt sich eine weitere Ausführungsmöglichkeit eines Aluminium-Hybridbauteils, hier ausgeführt als Rollenbahn.From the illustration according to 6 results in a further possibility of execution of an aluminum hybrid component, designed here as a roller conveyor.

Im Hinblick auf Faserverbundunterschalen, in denen Rollenbahnen 52 Teil der elektrischen Architektur sind, kann aufgrund der geringen Wärmedehnung und des geringen elektrochemischen Potentials Titan als Grundwerkstoff eingesetzt werden. Um Gewicht und Kosten für Rollenbahnen 52 einzusparen, kann auch hier auf Hybridbauteile zurückgegriffen werden. Weitere Vorteile liegen in der geringeren Verspannung aufgrund der geringeren Wärmedehnung von Titan sowie dem geringeren elektrochemischen Potential der Werkstoffpaarung Titan und Kohlefaser anstelle von Aluminium mit Kohlefaser.With regard to fiber composite shells, in which roller conveyors 52 Part of the electrical architecture are, because of the low thermal expansion and the low electrochemical potential titanium can be used as a base material. To weight and costs for roller conveyors 52 save on hybrid components can be used here as well. Other advantages are the lower tension due to the lower thermal expansion of titanium and the lower electrochemical potential of the material pairing titanium and carbon instead of aluminum with carbon fiber.

Der Darstellung gemäß 6 ist zu entnehmen, dass ein Rollenbahnboden 54 der Rollenbahn 52 das erste Teil 12 des Hybridbauteils 10 darstellt, während die Rollenbahnwände 56 die zweiten Bauteile bzw. das zweite und das dritte Bauteil 14, 16 darstellen, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt sind. Die Rollenbahnwände 56 sind entlang der Nähte 18 hier ebenfalls ausgeführt als Stumpfstöße 20, 22 mit entsprechenden Anschlussflächen des Rollenbahnbodens 54 durch das Rührreibschweißverfahren (FSW) oder das Reibschweißverfahren (FW) miteinander stoffschlüssig verbunden.The representation according to 6 it can be seen that a roller conveyor floor 54 the roller conveyor 52 the first part 12 of the hybrid component 10 represents while the roller conveyor walls 56 the second components or the second and the third component 14 . 16 represent, which are made of aluminum or an aluminum alloy. The roller conveyor walls 56 are along the seams 18 here also executed as butt joints 20 . 22 with corresponding contact surfaces of the roller conveyor floor 54 by the friction stir welding (FSW) or friction welding (FW) connected to each other cohesively.

7 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines Aluminium-Titanhybridbauteils, hier ausgebildet als gerader Abschnitt eines doppelwandig ausgebildeten Treibstoffrohres. 7 shows a further embodiment of an aluminum-titanium hybrid component, here formed as a straight portion of a double-walled fuel pipe.

Aus der Darstellung gemäß 7 geht hervor, dass das hier dargestellte Treibstoffrohr 58 doppelwandig ausgebildet ist. Der in 7 dargestellte Abschnitt stellt einen gerade ausgeführten Abschnitt des Treibstoffrohres 58 dar. Bei doppelwandigen, gerade verlaufenden Treibstoffrohren 58 wird typischerweise die Außenhülle, d. h. ein Außenrohr 65, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt und über ein Innenrohr 60, welches aus Titan oder einer Titanlegierung gefertigt ist, geschoben. Es tritt kein metallischer Kontakt zwischen dem Innenrohr 60 und dem Außenrohr 64 auf, da diese über bevorzugt aus Kunststoffmaterial gefertigte Abstandshalter voneinander beabstandet werden, was gerade verlaufende Abschnitte des Treibstoffrohres 58 betrifft.From the illustration according to 7 it turns out that the fuel pipe shown here 58 is formed double-walled. The in 7 The section shown represents a straight running section of the fuel pipe 58 In double-walled, straight running fuel pipes 58 is typically the outer shell, ie an outer tube 65 , made of aluminum or an aluminum alloy and an inner tube 60 , which is made of titanium or a titanium alloy, pushed. There is no metallic contact between the inner tube 60 and the outer tube 64 because they are spaced apart by spacers preferably made of plastic material, which are straight sections of the fuel tube 58 concerns.

Da bei gebogen ausgeführten Abschnitten des Treibstoffrohres 58 Flansche 70 eingesetzt werden, die mit dem doppelwandig ausgebildeten Treibstoffrohr 58 zu verschweißen sind, tritt ein metallischer Kontakt zwischen dem Innenrohr 60 und dem Außenrohr 64 auf. Würden herkömmliche Schweißprozess eingesetzt, so wäre es erforderlich, auch das Außenrohr 64 aus Titan herzustellen. Wird jedoch wie – wie in 7 angedeutet – eine stoffschlüssige Verbindung in Gestalt einer Umlaufnaht 68 durch Rührreibschweißen (FSW) bzw. Reibschweißen (FW) erzeugt, so kann das Außenrohr 64 auch im Bereich gebogener Rohrabschnitte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt werden, was eine enorme Gewichtsersparnis nach sich zieht. Die Umlaufnähte 68 des in 7 dargestellten Bauteiles werden durch Rührreibschweißen hergestellt.As with bent sections of the fuel pipe 58 flanges 70 are used, with the double-walled fuel tube 58 to be welded, a metallic contact occurs between the inner tube 60 and the outer tube 64 on. If conventional welding process were used, then it would be necessary, even the outer tube 64 made of titanium. However, like - as in 7 indicated - a cohesive connection in the form of a circulating seam 68 produced by friction stir welding (FSW) or friction welding (FW), so the outer tube 64 also in the area of bent pipe sections made of aluminum or an aluminum alloy, which results in an enormous weight saving. The circulating seams 68 of in 7 shown components are produced by friction stir welding.

In der Darstellung gemäß 7 ist der Flansch mit Bezugszeichen 70 bezeichnet, der entlang einer Umlaufnut 68 mit dem Außenrohr 64, was in diesem Falle den zweiten Teil 14 des Hybridbauteils 10 darstellt, stoffschlüssig verbunden ist. Zwischen einer Mantelfläche 62 des Innenrohres 60 und der Mantelfläche 66 des Außenrohres 64 verbleibt ein Freiraum.In the illustration according to 7 is the flange with reference numerals 70 designated along a circumferential groove 68 with the outer tube 64 , which in this case is the second part 14 of the hybrid component 10 represents, is materially connected. Between a lateral surface 62 of the inner tube 60 and the lateral surface 66 of the outer tube 64 there remains a free space.

Wenngleich in der Darstellung gemäß 7 ein doppelwandig ausgebildetes Treibstoffrohr 58 dargestellt ist, kann dieses doppelwandig ausgebildete Rohr auch zum Führen eines anderen Mediums, so zum Beispiel einer Hydraulikflüssigkeit oder Trinkwasser, eingesetzt werden. Die Bauteile gemäß der 1–7 stellen Hybridbauteile dar, während die 8 und 9 Bauteile zeigen, die aus Aluminium und dessen Legierungen gefertigt werden.Although in the illustration according to 7 a double-walled fuel tube 58 is shown, this double-walled tube can also be used to guide another medium, such as a hydraulic fluid or drinking water. The components according to the 1 - 7 represent hybrid components, while the 8th and 9 Show components that are made of aluminum and its alloys.

In den Darstellungen gemäß den 8 und 9 sind Ausführungsvarianten von Bauteilen zu entnehmen, die im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind.In the representations according to the 8th and 9 Variants of components are shown, which are formed substantially plate-shaped.

Bei den in den 8 und 9 dargestellten Ausführungsformen handelt es sich um im Wege des Rührreibschweißens miteinander zu verbindende Bauteile, die aus Einzelsegmenten 88 zu größeren plattenförmigen Einheiten 76 bzw. 80 gefügt werden. Die plattenförmigen Einheiten bzw. Strukturbauteile gemäß den 8 und 9 werden ebenfalls je nach Zugänglichkeit ein- oder beidseitig Schweißnähten miteinander verbunden, die im Wege des Rührreibschweißens (FSW) hergestellt werden.In the in the 8th and 9 Embodiments shown are to be connected by way of friction stir welding together components consisting of individual segments 88 to larger plate-shaped units 76 respectively. 80 be joined. The plate-shaped units or structural components according to the 8th and 9 Depending on accessibility, welding seams are also connected to one or both sides, which are produced by friction stir welding (FSW).

So zeigt 8 ein als Aluminium-Bauteil 10 gefertigtes Plattenbauteil 76, welche als Stumpfstöße 20 ausgeführte Schweißnähte aufweist und aus einzelnen Segmenten 88 gefügt ist. An einer Außenseite 84 liegend, weist das Plattenbauteil 76 die Planfläche 26 im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Sitzschienen, die bereits mehrfach beschrieben worden ist, auf. Bei dem Plattenbauteil 76 werden durch die einzelnen Stege 38 einseitig geöffnete Kammern 78 gebildet. Die einseitig geöffneten Kammern 78 ermöglichen es in vorteilhafter Weise, die Stumpfstöße 20 qualitativ hochwertig sowohl auf der Außenseite 84 als auch auf der Innenseite 86 des Plattenbauteils 76 im Wege des Rührreibschweißverfahrens (FSW) zu erzeugen. Dadurch kann eine sehr hohe Nahtqualität im Bereich der Stumpfstöße 20 in Bezug auf das einseitig geöffnete Kammern 78 aufweisende, plattenförmige Bauteil 76 erreicht werden.So shows 8th as an aluminum component 10 manufactured panel component 76 , which as butt joints 20 executed welded seams and of individual segments 88 is added. On an outside 84 lying, the plate component points 76 the plane surface 26 in connection with the seat rails described above, which has already been described several times on. In the plate component 76 be through the individual bars 38 one-sided open chambers 78 educated. The one-sided open chambers 78 allow it in an advantageous way, the butt joints 20 high quality both on the outside 84 as well as on the inside 86 of the plate component 76 produced by friction stir welding (FSW). This allows a very high seam quality in the area of butt joints 20 in relation to the unilaterally opened chambers 78 having, plate-shaped component 76 be achieved.

Der Darstellung gemäß 9 ist eine weitere Ausführungsvariante eines Plattenbauteils als Aluminium-Bauteil dargestellt.The representation according to 9 is a further embodiment of a plate member shown as an aluminum component.

Im Unterschied zur Darstellung gemäß 8 handelt es sich bei dem in 9 dargestellten Hybridbauteil 10 um ein Hohlkammerplattenbauteil 80. Dieses weist abgeschlossene Hohlkammern 82 auf, die nach dem Fügen verschlossen sind. An der Oberseite, d. h. der Außenseite 84 zuweisend, umfasst das Hohlraumplattenbauteil 80 das erste Teil 12, gefertigt aus Titan oder einer Titanlegierung, während aus Gewichtsgründen der untenliegende Teil, d. h. der zweite Teil 14 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist. Durch die Ausführung des Hybridbauteils 10 als Hohlraumplattenbauteil 80 kann durch Verwendung des zweiten Teils 14 als vorgefertigtes extrudiertes Strangprofil eine erhebliche Gewichtsreduktion erreicht werden, verglichen mit der Ausführungsmöglichkeit des Hohlraumplattenbauteils 80 als ein Teil aus Titan. Die Festigkeit des Hohlraumplattenbauteils 80 gemäß der Querschnittsdarstellung in 9 ist vergleichbar einem einzelnen Bauteil und steht diesem nicht nach. Im Unterschied zur in 8 dargestellten Ausführungsvariante sind die I-Stöße 20 bzw. 22 lediglich von der Außenseite 84 des Hohlraumplattenbauteils 80 her zugänglich. Dies findet seine Ursache darin, dass nach einem Fügen der Teile 12 und 14 die Hohlräume 82 nicht mehr von der Innenseite her zugänglich sind, so dass die I-Stöße 20, 22 nicht mehr von der Innenseite 86 der Hohlräume 82 her bearbeitbar sind, insbesondere die Nähte 18, ausgeführt als I-Stöße 20, 22, von der Innenseite her nicht mehr bearbeitet werden können.In contrast to the representation according to 8th is it in the 9 shown hybrid component 10 around a hollow chamber plate component 80 , This has completed hollow chambers 82 on, which are closed after joining. At the top, ie the outside 84 assigning, the cavity plate component comprises 80 the first part 12 made of titanium or a titanium alloy, while for weight reasons, the underlying part, ie the second part 14 made of aluminum or an aluminum alloy. By the execution of the hybrid component 10 as a cavity plate component 80 can by using the second part 14 as a prefabricated extruded extruded profile a significant weight reduction can be achieved, compared with the possibility of execution of the cavity plate component 80 as a part of titanium. The strength of the cavity plate component 80 according to the cross-sectional view in FIG 9 is similar to a single component and does not match this. Unlike in 8th illustrated embodiment are the I-joints 20 respectively. 22 only from the outside 84 the cavity plate component 80 accessible. This finds its cause in that after a joining of the parts 12 and 14 the cavities 82 no longer accessible from the inside, so the I bumps 20 . 22 no longer from the inside 86 the cavities 82 can be machined, in particular the seams 18 , designed as I-joints 20 . 22 , can not be edited from the inside.

Die in den 8 und 9 dargestellten Ausführungsvarianten werden bevorzugt aus der obenstehend skizzierten, bevorzugt eingesetzten AlZnMg-Legierung gefertigt. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Es können selbstverständlich auch andere Aluminiumlegierungen eingesetzt werden, die im Wege des Rührreibschweißprozesses stoffschlüssig miteinander gefügt werden können.The in the 8th and 9 illustrated embodiments are preferably made of the above sketched, preferably used AlZnMg alloy. However, this is not mandatory. Of course, it is also possible to use other aluminum alloys which can be joined to one another by means of the friction stir welding process.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten von Hybridbauteilen wird das Bauteil, welches aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, bevorzugt aus der AlZnMg-Legierung mit der Handelsbezeichnung AA 7136, AA 7349 oder AA 7055 gefertigt. Diese Aluminiumlegierung zeichnet sich durch das Grundmaterial Aluminium aus sowie einen Siliziummassenprozentanteil von maximal 0,12%, der Anteil von Eisen beträgt maximal 0,15 Massen-%, der von Kupfer liegt zwischen 1,9 Massen-% und 2,5 Massen-%, der von Mangan bei 0,05 Massen-%, der von Magnesium zwischen 1,8 Massen-% und 2,5 Massen-%, der von Chrom bei 0,05 Massen-%, der von Zink zwischen 8,4 Massen-% und 9,4 Massen-%, der von Titan bei 0,1 Massen-%, der von Zirkonium zwischen 0,1 und 0,2 Massen-% und die anderen Bestandteile bei maximal 0,15 Massen-%.at the above-described embodiments of hybrid components becomes the component, which is made of an aluminum alloy is, preferably from the AlZnMg alloy with the trade name AA 7136, AA 7349 or AA 7055 manufactured. This aluminum alloy Characterized by the base material aluminum and a silicon mass percentage of maximum 0.12%, the proportion of iron is maximum 0.15 mass%, that of copper is between 1.9 mass% and 2.5 Mass%, that of manganese at 0.05 mass%, that of magnesium between 1.8 mass% and 2.5 mass%, that of chromium at 0.05 mass%, that of zinc between 8.4 mass% and 9.4 mass%, that of titanium at 0.1% by mass, that of zirconium between 0.1 and 0.2% by mass and the other ingredients at a maximum of 0.15 mass%.

1010: Hybridbauteilhybrid component
1212: erstes Teil (Ti oder Ti-Leg)first Part (Ti or Ti-Leg)
1414: zweites Teil (Al oder Al-Leg)second Part (Al or Al-Leg)
1616: drittes Teil (Al oder Al-Leg)third Part (Al or Al-Leg)
1818: Nahtseam
2020: erster I-Stoßfirst I shock
2222: zweiter I-Stoßsecond I shock
2424: Ausnehmungrecess
2626: Planflächeplane surface
2828: Verrippungribbing
3030: Aufstandsflächefootprint
3232: Überlappender StoßOverlapping shock
3434: obenliegender Anschluss-flanschoverhead Connection flange
3636: untenliegender Anschluss-flanschlower side Connection flange
3838: EinzelstegSingle bridge
4040: Wannetub
4242: Stützflächesupport surface
4444: Öffnungopening
4646: Bodenflächefloor area
4848: Hinterschneidungundercut
5050: Träger (Doppel-T)carrier (Double)
5252: Rollenbahnroller conveyor
5454: RollenbahnbodenRoller conveyor floor
5656: RollenbahnwandRoller conveyor wall
5858: Treibstoffrohrfuel pipe
6060: Innenrohrinner tube
6262: Mantelfläche Innenrohrlateral surface inner tube
6464: Außenrohrouter tube
6666: Mantelfläche Außenrohrlateral surface outer tube
6868: Umlaufnahtcircumferential seam
7070: Flanschflange
7474: Symmetrieachseaxis of symmetry
7676: Plattenbauteilplate member
7878: einseitig geöffnete Kammerone-sided opened chamber
8080: Hohlraum-PlattenbauteilCavity plate member
8282: Hohlkammerhollow
8484: Außenseiteoutside
8686: Innenseiteinside
8888: EinzelsegmentSingle segment

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10360807 B4 [0001]
- DE 10360809 A1 [0002]
- DE 102004026228 B4 [0003]
- EP 1600246 B1 [0003]

Claims

Method for producing a hybrid component ( 10 . 50 . 54 . 58 ) with a first part ( 12 ) of titanium or a titanium alloy and at least one further second part ( 14 . 16 ) made of aluminum or an aluminum alloy, or a plate-shaped component ( 76 ), which consists of individual segments ( 88 ), the at least two parts ( 12 ; 14 . 16 ) or the individual segments ( 88 ) are connected to one another via a thermomechanical joining process, with the following method steps: a) the first part ( 12 ) and the at least one further second part ( 14 . 16 . 40 . 54 . 64 ) or individual segments ( 88 ) are joined together by friction welding (FW) or friction stir welding (FSW), b) the process step a) is carried out at a process temperature <T _{liquid of} the lower-melting joining material or the lower-melting joining material alloy, c) during the process step a) takes place plastic deformation of the materials or of the material alloys of the first part ( 12 ) and the at least one further, second part ( 14 . 16 . 40 . 54 . 62 ) or the. Individual segments ( 88 ) in plasticized material state.

Process according to claim 1, characterized characterized in that the joining of the materials according to method step c) at a temperature between 350 ° C and 600 ° C he follows.

A method according to claim 1, characterized in that the process temperature during the cohesive joining below a temperature T _{liquid of} the lower melting material or the lower melting material alloy.

Hybrid component manufactured according to the method according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is a seat rail, with a first part ( 12 ) of titanium or a titanium alloy, and at least one further, second part ( 14 . 16 ) of aluminum or an aluminum alloy, wherein the at least two parts are joined together by means of the friction stir welding process (FSW) or the friction welding process (FW).

Hybrid component according to claim 4, characterized in that the first part ( 12 ) of titanium or a titanium alloy a plane surface ( 26 ) with a rail-shaped through the first part ( 12 ) extending recess ( 24 ), and with connecting flanges ( 34 . 36 ) lying in one and the same horizontal plane or in different planes extending in the horizontal direction.

Hybrid component according to claim 4, characterized in that the first part ( 12 ) made of titanium or a titanium alloy in a tub shape ( 40 ) second part ( 14 ) made of aluminum or an aluminum alloy and supported by this.

Hybrid component, produced according to the method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that this as a T-shaped or double-T-shaped carrier ( 50 ) is executed.

Hybrid component, produced according to the method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that this a roller conveyor ( 52 ), whose roller conveyor floor ( 54 ) made of titanium or a titanium alloy and whose roller conveyor walls ( 14 . 56 ) are made of aluminum or an aluminum alloy, wherein the roller conveyor bottom ( 54 ) with the roller conveyor walls ( 56 ) along seams ( 18 ), in particular performs as butt joints ( 20 . 22 ) are joined together in a material-locking manner, in particular by means of the friction stir welding process (FSW) or the friction welding process (FW).

Hybrid component, produced according to the method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that this as a double-walled tube ( 58 ), in particular as a bent double-walled tube ( 58 ) is executed.

Hybrid component according to claim 9, characterized in that this is made of aluminum or an aluminum alloy outer tube ( 64 ) and an inner tube extending coaxially therewith ( 60 ) and a flange ( 70 ) of titanium or a titanium alloy.

Hybrid component according to claim 10, characterized in that the flange ( 70 ) made of titanium or a titanium alloy along a circulating seam ( 68 ) with the outer tube ( 64 ) is made of aluminum or an aluminum alloy and the circulating seam ( 68 ) is produced by friction stir welding (FSW) or friction welding (FW).

Plate component ( 76 ), produced according to the method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that this a bottom plate ( 76 . 80 ), which consists of individual segments ( 88 ) is made of an AlZnMg alloy.

Plate component ( 76 ) according to claim 12, characterized in that the bottom plate ( 76 ), which is open on one side, from an inside ( 86 ) accessible chambers ( 78 ) or a cavity plate component ( 80 ) hollow chambers ( 82 ).

Plate component ( 76 ), made according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the individual segments ( 88 ) or that at least one further second part ( 14 . 16 ) is made of aluminum or an aluminum alloy, which is in particular an aluminum alloy under the trade designation AA 7163, AA 7349 or AA 7055.