DE3104919A1

DE3104919A1 - Verfahren zur herstellung von metallgegenstaenden

Info

Publication number: DE3104919A1
Application number: DE19813104919
Authority: DE
Inventors: Martin Henry Mansbridge; John Norton; Dennis John Payne; Sidney John Bristol Swadling
Original assignee: British Aerospace PLC
Current assignee: BAE Systems PLC
Priority date: 1980-02-15
Filing date: 1981-02-11
Publication date: 1981-12-17
Also published as: DE3104919C2; FR2477933B1; US4422569A; FR2477933A1; JPS56131022A

Description

Pateniarrwälte - Dipl.-lng. Curt Wallach

Dipl.-lng. Günther Koch

3104919 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 11. Februar I98I

Unser Zeichen: \<j 137 _ K/Ja

ANMELDER: British Aerospace Public Limited Company

100 Pall Mall
London, SWlY 5HR/England

GEGENSTAND: Verfahren zur Herstellung von Metallgegenständen

PRIORITÄT: Großbritannien

15.Februar I98O
No.8OO5255

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Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von Metallgegenständen, die aus einem ersten und einem zweiten Blech aus superplastisch deformierbarem und verschweißbarem Metall bestehen.

Gemäß der Erfindung wird das Verfahren in der Weise durchgeführt, daß zwei Bleche aus superplastisch deformierbarem Metall im Abstand zueinander angeordnet werden, daß diese Bleche dann auf eine Temperatur gebracht werden, bei der eine superplastische Deformation stattfinden kann und daß dann durch Gasdruck die Bleche unter Belassung von Abstandshaltern an gewissen Stellen gegeneinander gedrückt werden und daß dann diese Abschnitte miteinander verbunden werden.

Vorzugsweise bestehen die Bleche aus einem Metall, welches durch Diffusionsschweißen verbunden werden kann und die Bleche werden auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Diffusionsverschweißung stattfinden kann, so daß die Diffusionsverschweißung an $enen Stellen erfolgen kann, an denen sich die Bleche berühren.

Es hat sich gezeigt, daß jene Abschnitte, die einander berühren und durch Diffusionsverschweißung miteinander verbunden sind, zweckmäßigerweise einen Steg bilden, der die doppelte Dicke der Bleche besitzt und im gleichen Abstand von den durch die Abstandshalter distanziert gehaltenen Stellen im wesentlichen flach verläuft.

Wenn Metallgegenstände hergestellt werden sollen, die einen Verstärkungsrahmen aus durch Diffusionsschweißung verbindbarem Material aufweisen, der zwischen dem ersten und dem zweiten Blech aus superplastisch deformierbarem und

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durch Diffusionsverschweißung verbindbarem Material besteht, dann wird das Herstellungsverfahren in der Weise durchgeführt, daß die Verstärkungskörper zwischen die beiden Bleche gelegt werden, um einen Aufbau zu schaffen, bei dem erste Bereiche der beiden Bleche gegenüberliegende Bereiche des Verstärkungskörpers berühren, daß der Aufbau auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei der eine superplastische Deformation und eine Diffusionsverschweißung stattfinden kann, daß die beiden Bleche derart gegen den Verstärkungskörper gedrückt werden, daß ihre ersten Bereiche durch Diffusionsverschweißung damit verbunden werden, daß die Bleche superplastisch aufeinanderzu durch einen Gasdruck verformt werden, derart, daß zweite Bereiche der Bleche benachbart zu den ersten Bereichen gegen den Verstärkungskörper gedrückt werden, und daß dritte Bereiche benachbart zu den zweiten Bereichen gegeneinander gedrückt werden und daß die zweiten Bereiche durch Diffusionsverschweißung mit dem Verstärkungskörper und die dritten Bereiche eines jeden Bleches miteinander verschweigt werden.

Vorzugsweise besitzt der Verstärkungskörper die Gestalt eines Rahmens oder eines Gitters.

Die Erfindung ist nicht auf die Herstellung von Metallgegenständen beschränkt, diezwei Metallbleche aufweisen, welche beide superplastisch deformierbar und durch Diffusionsverschweißen verbindbar sind. Gewisse Metalle^ die superplastisch deformierbar sind, können nicht durch Diffusionsverschweißung verbunden werden, wie z.B. Aluminium. Pur derartige Metalle können andere Verbindungen Verwendung finden.

Beispiele möglicher Verbindungen sind Hartverlöten, eutektische Verbindungen, eine Flussigphasenverbindung oder die Anwendung chemischer Klebemittel oder mechanische Festlegemittel. Bei Anwendungsfällen, bei denen ein Verbindungsmetall benutzt wird,

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um dieVerbindung herzustellen, kann dieses Metall mit dem Blech verbunden werden, und zwar beispielsweise durch Überziehen, durch Aufbringen einer Folie, durch elektrolytische Plattierung, durch Dampfablagerung, durch Ionenplattierung, durch Ionensputtering, durch Metallsprühen oder durch Plasmasprühen. Das Verbindungsmetall eine Aluminiumlegierung sein.

Wenn ein chemisches Klebemittel benutzt wird, kann dies ein bei hohen Temperaturen aushärtendes Kunstharz, beispielsweise ein Polyimidklebemittel sein.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung von Bestandteilen eines unverformten Feldes,

Fig. 2 eine der Figur 1 entsprechende Ansicht eines fertiggeformten KLdes,

Fig. j5 eine entsprechende perspektivische Ansicht eines fertiggeformten Bauteils,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines größeren Abschnitts des Bauteils mit mehreren Feldern.

Gemäß Fig. 1 werden zwei Bleche, die durch Diffusionsbindung verbindbar sind und aus superplastisch deformierbarem Metall bestehen, auf gegenüberliegenden Seiten eines Verstärkungsrahmens 3 beispielsweise in Gestalt eines Gitters angeordnet, von dem nur ein einziger Rahmenteil in Fig. 1 ersichtlich ist, Dieser Gitterrahmen besteht aus einem durch Diffusionsverbindung festlegbaren Metall. Die Bauteile 1,2 und 3 werden in einem Formwerkzeug eingelegt, welches nicht dargestellt ist, jedoch eine bekannte Form aufweist und eine

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-χ-f.

Erhitzung auf Temperaturen ermöglicht, die eine überplastische Deformation und Diffusionsbindung ermöglicht. Außerdem kann in die Form ein inertes Druckgas von außen auf die Bleche 1 und 2 geleitet werden.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, werden die Bauteile 1,2 und j so innerhalb des Formwerkzeuges angeordnet, daß erste Bereiche A der Bleche gegenüberliegende Bereiche a des Rahmens berühren.

Dann wird das Formwerkzeug zusammen mit den Bauteilen 1,2 und 3 auf die erforderliche Temperatur erhitzt und dann werden die Bleche 1 und 2 durch eine von außenher wirkende Kraft oder einen Gasdruck gegen den Rahmen 3 gepreßt, so daß die ersten Bereiche A durch Diffusionsbindung mit den gegenüberliegenden Bereichen a verbunden werden.

Durch weitere Anwendung des Gasdruckes werden gleichzeitig die Bleche 1 und 2 nach innen verformt, d.h. sie werden, wie aus Fig. 2 ersichtlich, gegeneinander gepreßt. Es zeigt sich, daß die Bereiche B der Bleche 1 und 2 auf beiden Seiten der Bereiche A nach innen gefaltet werden und gegen die Flankenbereiche b des Rahmens 3 zur Anlage kommen und schließlich daran durch Diffusionsverschweißung befestigt werden. Es hat sich außerdem gezeigt, daß Bereiche C der Bleche 1 und 2, die auf beiden Seiten der Bereiche B liegen, aneinanderstoßen und durch Diffusion miteinander verbunden werden, wodurch Stege mit der doppelten Blechdicke gebildet werden, die in einer Ebene zu liegen kommen, die im wesentlichen parallel zu den Ebenen verläuft, in denen die Ausgangsbleche 1 und 2 ursprünglich lagen. Die Bereiche B haben im allgemeinen gleiche Längen, so daß die Stege, die durch die Bereiche C gebildet werden, flach im gleichen Abstand zu den Bereichen A liegen.

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Die fertigen Tafelfelder besitzen eine Steifigkeit und eine Gestalt, die ähnlich ist jenen Tafeln, die durch Ausarbeiten von Material aus einem massiven Block durch spanabhebende Bearbeitung,durch Elektroerosion oder durch elektrochemische Wirkung hergestellt sind.

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Leerseite

Claims

■Patentanwälte Di pi.-1 η g. C U

Dipl.-Ing. Günther Koch

3104919 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 11.Februar I98I

Unser Zeichen: ^

Patentansprüche :

f 1 )j Verfahren zur Herstellung von Metallgegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bleche (1,2) aus superplastisch deformierbarem Metall im Abstand zueinander angeordnet werden, daß diese Bleche auf einen Temperaturbereich aufgeheizt werden, in dem eine superplastische Deformation erfolgen kann und daß dann die Bleche unter Anwendung eines Gasdruckes unter Belassung von Abstandshaltern an gewissen Stellen gegeneinander gepreßt werden, bis Abschnitte der Bleche einander berühren und daß dann diese Berührungsabschnitte miteinander verbunden werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bleche (1,2) aus einem durch Diffusion verschweißbaren Metall bestehen und daß die Bleche auf einem Temperaturbereich aufgeheizt werden, in dem eine Diffusionsverschweißung erfolgen kann, so daß die Diffusionsverschweißung stattfindet, sobald die Bereiche einander berühren.
3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungsmittel auf wenigstens einen Teil einer Oberfläche oder beider Oberflächen aufgetragen wird, bevor die superplastische Deformation der Bleche stattfindet, wobei dieses Verbindungsmittel eine Verbindung zwischen den beiden Blechen ervorruft.

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4) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jene Abschnitte der Bleche (1,2), die einander berühren und verschweißt werden, einen Steg C bilden, der die doppelte Dicke eines Metallbleches besitzt und im gleichen Abstand zu den im Abstand gehaltenen Blechen liegt und im wesentlichen flach ist.
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennze ichnet, daß ein Verstärkungskörper (3) zwischen die beiden Bleche (1,2) eingefügt wird, um einen Aufbau zu schaffen, bei welchem erste Bereiche A der beiden Bleche die voneinander abgewandten Bereiche A des Verstärkungskörpers berühren, daß der Aufbau auf einen Temperaturbereich aufgeheizt wird, in dem eine superplastische Deformation stattfindet, daß die beiden Bleche gegen den Verstärkungskörper gedrückt werden, daß ihre ersten Bereiche / mit dem Verstärkungskörper verschweißt werden, daß superplastisch die beiden Bleche durch den Gasdruck gegeneinander derart verformt werden, daß zweite Bereiche B, die den jeweiligen ersten Bereichen benachbart sind, gegen die Verstärkungskörper gedrückt werden, und daß dritte Bereiche C benachbart zu den jeweiligen zweiten Bereichen so gegeneinander gedrückt werden, daß eine Verschweißung am Verstärkungskörper und in den dritten Bereichen eines jeden Bleches erfolgen kann, wodurch der Aufbau miteinander verschweißt wird.
6) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungskörper ein Rahmenwerk oder ein Gitter aufweist.

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