ES2235250T3 - La formacion superplastica de un elemento de estructura. - Google Patents
La formacion superplastica de un elemento de estructura.Info
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Abstract
SE DESCRIBE UN PROCEDIMIENTO PARA CONFORMAR UNA ESTRUCTURA HUECA, CON UNA FORMA PREDETERMINADA, A PARTIR DE UNA LAMINA DE MATERIAL SUPERPLASTICO. LA LAMINA SE DISPONE INICIALMENTE EN UNA CONFIGURACION DE PRE-MOLDE (10). EN LA CONFIGURACION DEL PRE-MOLDE (10) SE COLOCA UN TUBO DE ADMISION DE LIQUIDO REUTILIZABLE, PARA DEFINIR UN ORIFICIO EN COMUNICACION DE FLUIDO CON LA PARTE INTERIOR DE LA CONFIGURACION (10). EL PRE-MOLDE (10) SE DISPONE EN UN TROQUEL DE CONTENCION, QUE DEFINE UNA CAVIDAD CON LA FORMA PREDETERMINADA DESEADA. SE APLICA FUERZA AL TROQUEL DE CONTENCION PARA SELLAR TEMPORALMENTE LOS BORDES DE LA CONFIGURACION DEL PREMOLDE SIN EL USO DE SOLDADURA NI UNION POR DIFUSION. UNA VEZ SELLADOS SUS BORDES, LA CONFIGURACION DEL PRE-MOLDE SE CONVIERTE EN UNA ENVOLTURA ESTANCA A LOS GASES CAPAZ DE MANTENER EL FLUIDO QUE SE INTRODUZCA A TRAVES DEL TUBO DE ENTRADA DE FLUIDO. EL FLUIDO SE ALIMENTA A TRAVES DEL TUBO PARA APLICAR A PRESION INTERNA A LA CONFIGURACION DEL PRE-MOLDE ESTANCA A LOS GASES EN CONDICIONES SUPERPLASTICAS, MIENTRAS SE SIGUE MANTENIENDO EN EL TROQUEL DE CONTENCION.
Description
La formación superplástica de un elemento de
estructura.
La presente invención se refiere en general a
estructuras huecas y métodos asociados para formar tales estructuras
y, más en concreto, a un método y un dispositivo para formar una
estructura hueca como se define en el preámbulo de las
reivindicaciones 1 y 25, respectivamente.
Desde hace mucho tiempo se desea fabricar varios
componentes de fuselaje, tal como canards, winglets, o alas, como
cuerpos huecos. Los beneficios de usar cuerpos huecos para estos
componentes de fuselaje incluyen una reducción sustancial del peso,
que da lugar a una mejor eficiencia de combustible y mayor
rendimiento.
En varias aplicaciones, un componente de
fuselaje, tal como el borde delantero o punta del ala de un avión,
tiene que tener una forma que, si se hiciese usando técnicas de
fabricación convencionales, requeriría múltiples procedimientos de
fabricación y montaje de piezas. Por ejemplo, tal estructura de
sección aerodinámica utilizada típicamente como un componente en la
fabricación de alas de avión es una vaina de sección aerodinámica
hueca que tiene un borde delantero complejo, curvado y una sección
trasera abierta. Esta estructura de sección aerodinámica se fabrica
convencionalmente de varias piezas, que se montan, unen con una
sección de punta de ala y una sección de borde trasero, y después se
introduce parcialmente y une al fuselaje del avión para formar el
ala de avión.
Convencionalmente, estas estructuras huecas de
sección aerodinámica se han construido usando una acumulación
sistemática de múltiples conjuntos de subcomponentes. Los conjuntos
de hojas individuales formaban una mezcla de formas de producto.
Estas formas incluían, por ejemplo, hojas extruidas, forjadas,
fundidas o conformadas, que después se fijaban mecánicamente y unían
a los otros conjuntos de subcomponentes para fabricar la estructura
de sección aerodinámica. A nivel de piezas, las piezas individuas
requerían procesado mediante la etapa de fabricación, después se
fijaban con estructuras de acoplamiento durante la etapa de montaje
de la operación de fabricación.
Con la introducción de nuevos sistemas de
materiales en diseño de fuselajes, los métodos eficientes de
fabricar e integrar subconjuntos hechos de materiales diferentes,
tal como elementos metálicos, no metálicos y de matriz, han llegado
a ser cada vez más importantes, por ejemplo, para mejorar el peso,
costo, y esperanza de vida de la estructura de avión resultante. Un
deseo continuo de los expertos en la materia es desarrollar
estructuras y métodos para formar tales estructuras para reducir
considerablemente el número total de estructuras y pasos requeridos
para el conjunto final.
Muchos de los métodos desarrollados para fabricar
estructuras huecas de sección aerodinámica utilizan técnicas de
formación superplásticas ("SPF"), técnicas que se basan en la
capacidad de algunos materiales, tal como las aleaciones de titanio,
de desarrollar alargamiento a la tracción insólitamente alto con una
tendencia mínima hacia la estricción cuando se someten a condiciones
coordinadas de
tiempo-temperatura-esfuerzo dentro
de un rango limitado. Esta característica se ha conocido en la
técnica y usado al producir una amplia variedad de estructuras
metálicas resistentes y ligeras.
Un método de la técnica anterior implica formar
una estructura celular cerrada de dos o más capas separadas de
material de hoja. Las dos o más capas se unen a lo largo de
respectivas porciones de borde (por ejemplo, por soldadura o unión
por difusión) para formar un conjunto de envuelta inflable. Este
conjunto inflable se forma después superplásticamente para producir
una pieza estructural integral que tiene una forma
predeterminada.
Es conocido insertar uno o varios tubos de
entrada entre las hojas que incluyen un conjunto de envuelta para
suministrar gas a presión al interior del conjunto de envuelta para
formar el conjunto en la forma deseada usando formación
suplerplástica. En primer lugar, se coloca el tubo de suministro de
gas y después se sella el conjunto de envuelta alrededor de su
periferia para formar una estructura estanca a los gases. Este
sellado requiere típicamente mucha mano de obra y métodos caros, tal
como soldadura de costura, soldadura de penetración parcial, o unión
por difusión usando calor y presión.
También se conoce formar una sección aerodinámica
usando una sola hoja. La única hoja se forma en una estructura
intercalada plegada y se sella a lo largo de su periferia con una
soldadura continua para formar una envuelta expansible. Esta
estructura de envuelta se coloca en una estructura limitadora, tal
como una matriz de contención, y se inyecta un gas a la porción
interior de la estructura de envuelta bajo condiciones
superplásticas para formar o expandir la única hoja. Tal expansión
se pueden producir en dos direcciones opuestas. Así, aplicando
presión interna y temperatura apropiadas a la estructura de
envuelta, la envuelta se puede expandir a la configuración de matriz
circundante, produciendo por ello la parte estructural deseada.
Dichas técnicas de la técnica anterior tienen
desventajas considerables además de las mencionadas anteriormente.
Por ejemplo, requieren soldar o unir por difusión la periferia del
conjunto de hoja antes de la formación suplerplástica y después
cortar las zonas soldadas alrededor de la periferia del conjunto
expandido para formar la estructura de vaina. Tal extracción
requiere mucha mano de obra y es ineficiente. La costura soldada se
debe quitar de manera que uno o varios elementos internos (por
ejemplo, elementos internos de refuerzo) se puedan poner fácilmente
en posición. Por ejemplo, si la costura soldada no se quita, por
ejemplo, del borde trasero, será imposible separar suficientemente
las dos caras principales del conjunto expandido para poder colocar
un elemento
interno.
interno.
Además, con técnicas de la técnica anterior
existe el riesgo de que el único o los varios tubos de entrada que
se colocan para suministrar el gas al interior de la envuelta
expansible o conjunto de hoja, se cierre y quede inoperativo al
mismo tiempo que se suelda el conjunto intercalado. Los tubos de
entrada se desechan típicamente después de cada uso, lo que aumenta
los costos.
Por consiguiente, hay una necesidad continua de
un método que se pueda usar para crear componentes estructurales
grandes con reducidos costos de fabricación y montaje, reducido
número de piezas (es decir, menos piezas), y reducido número de
sujetadores, método que da lugar a un componente estructural que
tiene una estructura general menos compleja. Tal método podría usar
deseablemente una sola hoja que se forme superplásticamente en dos
direcciones opuestas, sin necesidad de soldar o unir por difusión
los bordes de la hoja. Deseablemente, al hacer una estructura de
sección aerodinámica, tal método eliminaría la necesidad de soldar
las estructuras de borde delantero y/o trasero o en líneas centrales
aerodinámicas, dando lugar así a una estructura de sección
aerodinámica que tiene un borde delantero continuo. La eliminación
de soldadura o unión por difusión también permitiría el método de
trabajar con una variedad más amplia de materiales, tal como
aluminio. También sería deseable poder formar estructuras de una
hoja sin la preparación especial de la hoja que ahora es necesaria
para que la hoja pueda recibir y sujetar los tubos de entrada de
gas.
El Documento US 5384959, que describe los objetos
del preámbulo de la reivindicación 1 y la reivindicación 25,
describe una pala de ventilador de núcleo hueco para un motor de
turbina de gas, que tiene un borde delantero continuo, fabricada
usando un proceso de formación superplástica/unión por difusión de
cuatro hojas que da lugar a una estructura de costo razonable y
ligero, pero resistente. A los lados opuestos de la hoja de cara se
unen hojas centrales primera y segunda, entre las que está el núcleo
hueco. Para fabricar la pala, se introduce un conjunto de hoja
central dentro de la hoja de cara preparada, formando por ello un
conjunto Ti-Pack (paquete de titanio) que tiene una
pluralidad de celdas estancas a la presión. El
Ti-Pack se introduce en una cavidad dentro de una
matriz, después de lo que la pala de rotor, que tiene
características de diseño predeterminadas, se forma
superplásticamente calentando la matriz y presionizando
selectivamente la pluralidad de
celdas.
celdas.
El Documento US 5448829 describe un tubo de
inyección de gas de titanio situado dentro de un agujero escariado
en las mitades de pala que se han de unir y formar. Se coloca un
manguito interno de acero inoxidable en el agujero escariado dentro
del tubo de titanio para resistir las fuerzas de unión. Se coloca un
manguito externo de acero inoxidable alrededor del tubo para
resistir las fuerzas de presión del gas.
El Documento US 5457884 describe una pluralidad
de piezas que se montan en una pila. Dos piezas se maquinan en una
superficie en posiciones predeterminadas de los bordes de las
piezas. Las piezas se apilan de manera que las superficies
maquinadas de las piezas miren una en dirección contraria a la otra.
Dos piezas están provistas de un material de parada en una de sus
superficies para evitar la unión por difusión en posiciones
predeterminadas. Los bordes de las piezas se sueldan conjuntamente y
se suelda un tubo a la pila para interconectar con el material de
parada para formar un conjunto sellado. Las piezas se unen
conjuntamente por difusión. Se calienta la estructura integral
formada y los extremos opuestos de la estructura integral en una
forma predeterminada. La estructura integral se calienta y las
porciones maquinadas en las piezas se forjan isotérmicamente y a
continuación la estructura trenzada integral es presionizada
internamente para formar superplásticamente una pieza para producir
un artículo, por ejemplo una pala de ventilador.
La presente invención proporciona un método como
el definido en la reivindicación 1 para formar una estructura hueca
que tiene un primer borde continuo y una forma predeterminada de una
configuración de preforma que tiene un primer borde continuo, una
cara superior, y una cara inferior, teniendo cada una de dichas
caras superior e inferior una porción de borde abierto, siendo la
configuración de preforma de un material capaz de formarse bajo
condiciones de formación superplástica a la forma predeterminada,
incluyendo dicho método los pasos de:
(a) disponer la configuración de preforma en una
matriz de contención incluyendo una primera sección y una segunda
sección que definen conjuntamente una cavidad que tiene
sustancialmente la forma predeterminada;
(b) aplicar fuerza de cierre a las dos secciones
de la matriz de contención para juntar las dos secciones de matriz
para atrapar las porciones de borde de la configuración de preforma
entremedio y mantener las porciones de borde fuertemente una contra
otra para sellar temporalmente conjuntamente las porciones de borde
para hacer la configuración de preforma sustancialmente estanca a
los gases, configuración de preforma sustancialmente estanca a los
gases que constituye un conjunto de paquete que tiene un interior y
un exterior; y
(c) aumentar la presión dentro del conjunto de
paquete con respecto a la presión fuera del conjunto de paquete bajo
condiciones de formación superplástica de manera que al menos alguna
porción del conjunto de paquete se expanda superplásticamente
conformándose a la cavidad de la matriz de contención y por lo tanto
forme una estructura hueca que tiene la forma predeterminada;
donde
- dicho método incluye además colocar un tubo de entrada de fluido entre las caras superior e inferior de la configuración de preforma de manera que antes del paso (c) haya un orificio de entrada de fluido en comunicación de fluido con el interior del conjunto de paquete; caracterizado porque
- al menos una sección de la matriz de contención incluye además un rebaje para recibir y retener el tubo de entrada de fluido.
La formación de un conjunto de paquete estanco a
los gases de esta manera elimina la necesidad del paso separado de
la técnica anterior de soldar conjuntamente los bordes del
paquete.
La presente invención proporciona además un
método de introducir un medio de gas formador en el conjunto de
paquete para formar superplásticamente la configuración de preforma,
sin soldar conjuntamente los bordes de la configuración de preforma.
Según una realización, este método incluye el paso de colocar un
tubo de entrada reutilizable entre la cara superior e inferior de la
configuración de preforma para definir un orificio de entrada de gas
en el conjunto de paquete en comunicación de fluido con su porción
interior. La temperatura de formación suplerplástica estándar y las
velocidades de deformación se utilizan durante el calentamiento del
conjunto de paquete y la presionización del paquete inyectando el
fluido al paquete para expandir superplásticamente el paquete para
llenar la matriz y formar el paquete en la forma predeterminada.
La matriz de contención utilizada en el método de
la presente invención incluye deseablemente características para
mejorar su rendimiento y utilidad. Por ejemplo, la matriz de
contención puede tener una ranura de bloqueo y sellado para mantener
el cierre consistente de la matriz y formar una junta estanca a los
gases. Los bordes de las caras superior e inferior se pueden empujar
a la ranura por el cierre de la matriz para contribuir a mantener
las dos caras en la relación fija deseada para formar el conjunto de
paquete estanco a los gases. El rebaje en al menos una sección de la
matriz de contención recibe y retiene el tubo de entrada
reutilizable de gas en la posición apropiada.
La presente invención puede utilizar un tubo de
entrada reutilizable de gas diseñado para proporcionar unos medios
para transportar gas formador al interior de la configuración de
preforma para poder formar superplásticamente la configuración de
preforma. El tubo de entrada reutilizable de gas incluye un retén o
aro de retención diseñado para cooperar con el uno o varios rebajes
de la matriz de contención para mantener el tubo de entrada de gas
en posición durante el paso de formación suplerplástica. El tubo de
entrada reutilizable de gas tiene deseablemente piezas planas de
sellado diseñadas para deformar la configuración de preforma al
cierre de la matriz de contención para garantizar una junta estanca
a los gases entre la matriz de contención, la configuración de
preforma, y el tubo de entrada de gas.
En otro aspecto, la presente invención también
proporciona un método de formar un componente estructural hueco que
incluye un revestimiento externo y un núcleo interno unido al
interior del revestimiento externo. El revestimiento externo y el
núcleo interno se pueden formar de una sola hoja. El revestimiento
externo y el núcleo interno se pueden formar simultáneamente en una
sola matriz de contención que tiene cavidades separadas para el
revestimiento y el núcleo.
Este método incluye formar dos configuraciones de
preforma iniciales, teniendo cada una una cara superior y otra
inferior, y colocar ambas configuraciones en una matriz de
contención. La matriz de contención tiene dos cavidades, que
permiten la formación simultánea del conjunto de revestimiento y el
conjunto de núcleo. Se inserta un tubo de entrada reutilizable, que
tiene un aro de retención y piezas planas de sellado, entre la cara
superior e inferior de cada configuración de preforma para definir
un orificio en comunicación de fluido con el interior de cada
configuración. Se aplica fuerza a la matriz de contención para
intercalar cada tubo de entrada reutilizable entre las caras
superior e inferior de cada configuración de preforma y formar un
conjunto de paquete ski externo y un conjunto de paquete de núcleo
interno. Se aplica presión de fluido interna a los conjuntos de
paquete mediante los tubos de entrada reutilizables junto con el
calentamiento de manera que el conjunto de paquete de revestimiento
y el conjunto de paquete de núcleo se deformen superplásticamente a
un conjunto de revestimiento y un conjunto de núcleo,
respectivamente, expandiéndose para llenar sus respectivas cavidades
de matriz. Después de acabar los conjuntos, se forma la estructura
de sección aerodinámica introduciendo el conjunto de núcleo en el
conjunto de revestimiento y uniendo los conjuntos. Este aspecto de
la presente invención proporciona la capacidad de crear una
estructura de sección aerodinámica completa, incluyendo un
revestimiento y una estructura de núcleo interno reforzada, a partir
de dos hojas de material inicial usando solamente un paso de
formación de matriz.
Otro aspecto de la presente invención proporciona
un dispositivo como el definido en la reivindicación 25 para formar
una estructura hueca que tiene un primer borde continuo y una forma
predeterminada de una configuración de preforma que tiene una cara
superior, y una cara inferior, teniendo cada una de dichas caras
superior e inferior una porción de borde abierto, siendo la
configuración de preforma de un material capaz de formarse bajo
condiciones de formación superplástica a la forma predeterminada,
incluyendo dicho dispositivo:
a. un tubo de entrada de fluido adaptado para
colocarse entre las caras superior e inferior de la configuración de
preforma; y
b. una matriz de contención incluyendo:
- (1)
- una primera sección y una segunda sección que definen conjuntamente una primera cavidad que tiene sustancialmente la forma predeterminada, estando adaptadas dichas secciones primera y segunda para ser empujadas conjuntamente a presión para atrapar entremedio las porciones de borde de la configuración de preforma y sujetar fuertemente las porciones de borde una contra otra para sellar temporalmente las porciones de borde conjuntamente para hacer la configuración de preforma sustancialmente estanca a los gases; caracterizado porque dicha matriz de contención incluye además:
- (2)
- un rebaje situado en al menos una sección de la matriz de contención para recibir y retener el tubo de entrada de fluido; y
- (3)
- medios de sellado para ayudar a mantener una junta estanca a los gases en la configuración de preforma.
Así, se puede formar una estructura de sección
aerodinámica sin soldar por separado la periferia de la estructura
antes de o durante la formación.
En una realización, el tubo de entrada de fluido
es reutilizable y la matriz de contención tiene un cordón de bloqueo
y ranura de sellado para mantener una junta estanca a los gases. El
tubo de entrada reutilizable de gas se introduce en el rebaje de la
matriz de contención y es capaz de mantener el interior del conjunto
de paquete en comunicación de fluido con una fuente de fluido a
presión.
Para facilitar la explicación adicional de la
invención, se ofrecen los dibujos siguientes en los que:
La figura 1 es una vista en planta de una sola
hoja que ha sido formada en una configuración de preforma
inicial.
La figura 2 es una vista en sección transversal
de la configuración de preforma de la figura 1, tomada a lo largo de
la línea 2-2 de la figura 1.
La figura 3 muestra el tubo de entrada
reutilizable de gas introducido en la configuración de preforma.
La figura 4 es una vista en sección transversal
que muestra la configuración de preforma situada en una matriz de
contención antes de cerrar completamente la matriz.
La figura 5 es una vista en perspectiva
fragmentaria de una sección de la matriz de contención mostrando el
rebaje para el tubo de entrada de fluido.
La figura 6 es una vista en alzado de una
realización del tubo de entrada de gas reutilizable.
La figura 7 es una vista plana que representa la
configuración de preforma (con el tubo de entrada de gas en
posición) en la sección inferior de la matriz de contención antes de
cerrar la matriz.
La figura 8 es una vista en sección transversal
que muestra el conjunto de paquete inflado dispuesto en la matriz de
contención después del proceso de formación superplástica.
La figura 9 es una vista en sección transversal
de una estructura de sección aerodinámica hueca formada después de
haberse sacado de la matriz.
La figura 10 es una vista en sección transversal
de otra realización que ilustra la configuración de revestimiento de
preforma y la configuración de núcleo de preforma dispuestas en
diferentes cavidades de la misma matriz de contención antes de la
formación superplástica.
La figura 11 es una vista en sección transversal
que muestra el conjunto de paquete de revestimiento inflado y el
conjunto de núcleo inflado dispuesto en la matriz de contención
después de la formación suplerplástica.
Y la figura 12 es una vista en sección
transversal que muestra la estructura de núcleo de la figura 11
introducida en la estructura de revestimiento de la figura 11
después de haberse sacado de la matriz de contención.
Dichos dibujos tienen fines ilustrativos
solamente y no se utilizarían para limitar indebidamente el alcance
de las reivindicaciones.
Las figuras 1 y 2 muestran una sola hoja que se
ha plegado sobre si misma y se ha de utilizar en el método de esta
invención para fabricar una estructura de sección aerodinámica
hueca. La única hoja tiene propiedades superplásticas, es decir, el
material de hoja exhibe la característica de alargamiento a la
tracción insólitamente alto con mínima estricción cuando se deforma
dentro de un rango limitado de temperatura y rango de velocidades de
deformación. Como es conocido por los expertos en la materia, varios
materiales exhiben propiedades superplásticas, tales como titanio,
aleaciones de titanio, aluminio, acero inoxidable, termoplásticos, y
compuestos de matriz de metal. Esta invención es útil con todos los
materiales superplásticos, solos o en combinación (por ejemplo, con
hojas superpuestas de los mismos o diferentes materiales
superplásticos). El rango de temperatura superplástica varía
dependiendo del material específico usado. Por ejemplo, las
aleaciones de titanio exhiben en general propiedades superplásticas
a temperaturas de entre aproximadamente 1500ºF (815ºC) y
aproximadamente 1800ºF (982ºC). El aluminio exhibe en general
propiedades superplásticas para temperaturas de entre
aproximadamente 800ºF (427ºC) y aproximadamente 1000ºF (538ºC). La
velocidad de deformación preferida también varía dependiendo del
material específico usado.
La única hoja se forma a una configuración de
preforma inicial 10, que se configura a garantizar que el final
estructura de sección aerodinámica hueca tiene la forma deseada y
grosor después del paso de formación suplerplástica.
La única hoja se forma a partir de una
configuración plana en su configuración inicial de preforma usando
métodos convencionales tal como laminado o plegado. El grosor de la
hoja será típicamente de 0,508 a 5,08 mm (0,020 a 0,200 pulgadas) y
el tamaño de 15,24 x 30,48 a 121,9 x 243,8 cm (6 x 12 a 48 x 96
pulgadas) antes de la formación.
La configuración de la preforma tendrá
generalmente la forma de una vaina que tiene un borde delantero
suave, continuo y una sección trasera abierta no unida. La
configuración de preforma 10 tiene una cara superior 12 y una cara
inferior 14, teniendo cada una porciones de borde 16. El número de
referencia 18 indica el borde delantero plegado donde se unen la
cara superior 12 y la cara inferior 14. La porción de borde de una
cara consta de todos los bordes periféricos de la cara distintos del
borde plegado (por ejemplo, distintos del borde plegado 18). Así,
para una hoja rectangular plegada por la mitad longitudinalmente, la
porción de borde constaría de los tres bordes que no son el borde
plegado.
Con referencia a la figura 3, se ha previsto unos
medios para dirigir gases de formación al interior de la
configuración de preforma 10. Estos medios incluyen un tubo de
entrada de gas 50, del que parte está dispuesta entre la cara
superior 12 y la cara inferior 14 de la configuración de preforma 10
para realizar comunicación de fluido entre la fuente de gas a
presión (no representada) y el interior de la configuración de
preforma 10. Se aplica presión de gas al interior de la
configuración de preforma 10 durante el paso de formación
suplerplástica.
Con referencia ahora a las figuras 4 y 5, la
configuración de preforma 10, con el tubo de entrada de gas en
posición, se coloca en una matriz de contención 20, tal como una
herramienta conformadora u otra estructura limitadora. La matriz de
contención 20 define una cavidad 22 diseñada de manera que coincida
con la forma de diseño final deseada de la estructura de sección
aerodinámica hueca. Por ejemplo, la forma predeterminada puede tener
una curva compuesta y puede definir, por ejemplo, la forma
predeterminada de un borde delantero de un ala de avión. El tamaño y
la forma de la parte estructural resultante se limitan por las
dimensiones de la matriz de contención 20 y la materia prima de hoja
usada.
La matriz de contención 20 tiene preferiblemente
una sección superior 24 y una sección inferior 26, que son capaces
de juntarse bajo fuerza tal como, por ejemplo, una prensa
hidráulica. Las superficies interiores de las secciones superior 24
e inferior 26 de la matriz de contención 20 pueden ser simples o
complejas y pueden ser las mismas o diferentes. El componente
estructural resultante puede tener cualquier geometría simple o
compleja que se pueda formar usando formación suplerplástica en dos
direcciones contrarias usando una sola matriz de contención.
La matriz de contención 20 contiene una
estructura de cordón de bloqueo y ranura de sellado, que atraviesa
casi la circunferencia completa de la matriz de contención como se
explica a continuación. Esta estructura contribuye a mantener una
junta estanca a los gases cuando la matriz de contención 20 está
cerrada. La estructura de bloqueo y ranura de sellado incluye un
cordón de bloqueo 28 en una sección 24 de la matriz de contención 20
y una ranura de sellado y acoplamiento alineada 30 en la otra
sección 26. La sección de la matriz puede tener el cordón o la
ranura. Cuando la matriz de contención 20 con la configuración de
preforma 10 se cierra en posición, el cordón de bloqueo 28, entra y
acopla con la ranura de sellado 30, sellando por ello conjuntamente
la cara superior 12 y la cara inferior 14 de la configuración de
preforma 10 sin necesidad de soldadura, unión por difusión, u otros
métodos de adhesión. El cordón de bloqueo 28 y la ranura de sellado
30 pueden tener cualquier tamaño y forma a condición de que, cuando
se cierren la matriz superior e inferior, se forma una junta estanca
a los gases. Típicamente, el cordón 28 tendrá una sección
transversal rectangular de aproximadamente 0,10 mm (0,004 pulgada)
de alto y 7,62 mm (0,30 pulgada) de ancho. El cordón también puede
incluir dos perlas en paralelo o tener forma de U o W.
La matriz de contención 20 también puede incluir
pasadores herramienta 23 y ranuras de acoplamiento correspondientes
25 para contribuir a alinear las secciones superior 24 e inferior 26
de la matriz de contención 20 durante el cierre. Preferiblemente,
los pasadores herramienta 23 tienen aproximadamente 6,35 mm (1/4
pulgada) de alto y están situados en la sección superior 24 o
sección inferior 26 de la matriz de contención 20. Las ranuras de
acoplamiento 25 están situadas en la sección de matriz
correspondiente y se configuran para recibir los pasadores
herramienta 23 al cierre de la matriz.
La matriz de contención deberá ser
suficientemente grande para mantener dicha porción de la
configuración de preforma 10 que se deformará superplásticamente
para formar la estructura final. Deseablemente, la configuración de
preforma 10 será suficientemente grande para que las porciones de
borde 16 de las caras superior e inferior 12 y 14 se extiendan hacia
las periferias de las matrices más allá del cordón y ranura de la
junta estanca. Así, cuando se cierra la matriz de contención 20 (es
decir, se juntan las secciones superior e inferior), el cordón de
bloqueo 28 entra en la ranura de sellado 30 y las porciones de borde
16 de cada cara de la configuración de preforma 10 son atrapadas
entre el cordón de bloqueo y la ranura de sellado, sujetando por
ello las respectivas porciones de borde 16 de la configuración de
preforma 10 en una relación fija y sellándolas conjuntamente. Así,
la estructura estará cerrada a los fluidos en todos los lados (a
excepción del tubo de entrada de gas) y puede contener y por ello
empujarse para expandirla por gas a presión.
En la figura 5, la sección inferior 26 de la
matriz de contención 20 tiene un rebaje 40 para colocar, sujetar, y
retener el tubo de entrada de gas, que está en comunicación de
fluido con la porción interna de la configuración de preforma. La
sección superior 24 de la matriz 20 tiene un rebaje especular.
Alternativamente, el rebaje 40 puede estar situado solamente en una
sección (la sección superior 24 o sección inferior 26) de la matriz
de contención 20. Independientemente de dónde esté situado el rebaje
o los rebajes, se debe formar una junta estanca a los fluidos cuando
se cierra la matriz. El tubo de entrada de gas deberá estar alineado
con los rebajes 40 de la sección superior 24 y la sección inferior
26 de la matriz de contención 20 de manera que, cuando se cierre la
matriz de contención 20, la porción interna de la configuración de
preforma 10 pueda estar en comunicación de fluido con la fuente del
gas a presión a usar durante la formación suplerplástica.
La figura 6 muestra un tubo de entrada de gas
preferido 50. El tubo de entrada de gas 50 se fabrica
preferiblemente de un material diferente del material de hoja, lo
que contribuye a evitar la unión por difusión del tubo de entrada de
gas 50 a la configuración de preforma 10 durante la formación
suplerplástica. Así, si el material de hoja es titanio, el tubo 50
puede ser una aleación de acero inoxidable.
El tubo de entrada de gas 50 tiene un elemento de
cañón alargado 52, que está diseñado para extenderse parcialmente al
interior de la configuración de preforma 10. El elemento de cañón 52
incluye un agujero interno 51 formado a lo largo de su longitud
completa para conducir el gas formador desde la fuente externa de
gas a presión (no representada) al interior de la configuración de
preforma 10. El diámetro del agujero interno 51 está dimensionado
para permitir un flujo suficiente de gas desde la fuente externa
durante el paso de formación suplerplástica.
El tubo reutilizable de entrada de gas 50 incluye
piezas planas de sellado 54 en el cañón 52. Cuando se cierra la
matriz de contención 20, parte de las porciones de borde 16 de la
cara superior 12 y parte de la porción de borde 16 de la cara
inferior 14 de la configuración de preforma 10 se deforman alrededor
del cañón 52 y las piezas planas de sellado 54, formando por ello
una junta estanca a los gases entre el exterior del tubo 50 y la
configuración de preforma 10. Al mismo tiempo, se forma una junta
estanca a los gases entre la configuración de preforma exterior 10 y
la matriz de contención 20.
El tubo de entrada de gas 50 también incluye un
aro de colocación/retención 56 para contribuir a mantener el tubo 50
en posición durante el paso de formación suplerplástica. Después de
colocar el tubo de entrada de gas 50 en la configuración de preforma
10, colocar la configuración de preforma 10 en la matriz de
contención 20, y cerrar la matriz, el aro de colocación/retención 56
acopla con el (los) rebaje(s) correspondiente(s) 40 de
la matriz de contención 20 y está fuera de las porciones de borde 16
de la configuración de preforma 10 (véase la figura 7). El aro de
colocación/retención 56 se suelda, o maquina, al cañón 52 y está
dimensionado para retener firmemente el tubo de entrada de gas 50
dentro de la configuración de preforma 10 durante el paso de
formación suplerplástica.
El tubo de entrada de gas 50 también incluye un
adaptador de conexión 58 unido al extremo exterior del tubo de
entrada 50 para proporcionar una conexión conveniente a la fuente de
gas formador. Preferiblemente, el adaptador 58 se suelda al tubo de
entrada de gas 50, o menos preferiblemente, el adaptador 58 se puede
unir al resto del tubo por un encaje del tipo de compresión, o
maquinarse integralmente al tubo de entrada de gas 50.
El tubo de entrada de gas 50 se instala entre la
cara superior 12 y la cara inferior 14 de la configuración de
preforma 10 de manera que se alinee con los rebajes 40 de la matriz
de contención 20 cuando la configuración de preforma 10 haya sido
colocada en la matriz 20. No se requiere preparación especial de la
configuración de preforma 10 para el tubo de entrada de gas 50. Más
bien, todas las características requeridas están presentes en la
matriz de contención 20 y el tubo de entrada reutilizable de gas
50.
Como se representa en la figura 5, el rebaje 40
está configurado para acoplar con el tubo de entrada de gas 50 y se
extiende desde el borde exterior de la matriz de contención 40 a la
cavidad 22. El rebaje 40 contiene el canal 42 diseñado para acoplar
con el aro de retención 56.
La configuración de preforma 10 con el tubo de
entrada de gas 50 instalado se coloca en la sección inferior 26 de
la matriz de contención 20, como se ilustra en la figura 7 (que no
está a escala, ejemplo, el tamaño de tubo 50 se exagera para mayor
claridad). La configuración de preforma 10 se coloca en la matriz 20
de manera que al menos parte de la porción de borde 16 de las caras
superior e inferior esté fuera de la cavidad 22 y, preferiblemente,
fuera del cordón 28 y la ranura 30 y el aro de colocación/retención
56 está fuera del cordón 28 y la ranura 30, pero dentro de la matriz
20. El aro 56 se coloca preferiblemente de manera que esté adyacente
al borde de la porción de borde trasero 16. Las regiones de las
porciones de borde 16 que están fuera de la cavidad 22 permiten
sellar fuertemente las porciones de borde 16 cuando se cierra la
matriz 20, como se describe a continuación.
Durante el cierre de la matriz de contención 20
aplicando fuerza de fijación usando, por ejemplo, una prensa
hidráulica, el aro de colocación/retención 56 acopla con la porción
correspondiente del rebaje 40 de la matriz de contención 20 (es
decir, el canal 42) para colocar y mantener el tubo de entrada de
gas 50 en posición. La presión de fijación continuada (por ejemplo,
de la prensa hidráulica) a las mitades superior e inferior de la
matriz de contención 20 hace que las piezas planas de sellado 54 del
tubo 50 y la ranura 30 y el cordón 28 deformen la configuración de
preforma 10, formando así una junta estanca a los gases entre el
tubo de entrada de gas 50 y las porciones de borde adyacentes 16 de
la configuración de preforma 10 (de manera que el gas que fluya por
el tubo no escape alrededor de su periferia exterior) y una junta
estanca a los gases entre las caras superior e inferior 12 y 14 de
la configuración de preforma 10 (las tres porciones de borde 16 se
deforman y sellan por el cordón 28 y ranura 30), que se denomina
ahora conjunto de paquete 60. La junta estanca a los gases entre el
tubo de entrada de gas 50 y la porción de borde 16 del conjunto de
paquete 60 y la junta estanca a los gases entre las caras superior e
inferior 12 y 14 creada cerrando la matriz de contención 20 son
temporales. Después del paso de formación suplerplástica, la matriz
20 se abre, lo que quita la presión de fijación, abriendo por lo
tanto la junta estanca a los gases entre el tubo de entrada de gas
50 y las porciones de borde 16 del conjunto de paquete 60 y la junta
estanca a los gases entre las caras superior e inferior 12 y 14. La
capacidad para formar una junta estanca a los gases temporal elimina
la necesidad de soldar o unir por difusión la periferia de la
configuración de preforma 10 o el conjunto de paquete 60 antes del
paso de formación suplerplástica y elimina la necesidad de cortar la
porción soldada de la estructura formada superplásticamente.
Después de haber cerrado totalmente la matriz de
contención 20 y haber formado las juntas estancas a los gases, el
conjunto de paquete 60 está listo para ser formado
superplásticamente. Para ello, se crea una presión diferencial entre
las porciones interior y exterior del conjunto de paquete 60
mientras se calienta. La presión diferencial se crea inyectando
fluido, tal como un gas formador (por ejemplo, argón, nitrógeno,
aire comprimido, u otros gases adecuados), mediante el tubo de
entrada de gas 50, incrementando por ello la presión de fluido
dentro de la porción interna del conjunto de paquete 60.
Simultáneamente con el establecimiento de una presión diferencial
entre la porción interior y exterior del conjunto de paquete 60, el
conjunto de paquete 60 se calienta a una temperatura dentro del
rango de temperatura superplástica del material. El calentamiento
también puede comenzar antes de crear la presión diferencial. Como
resultado, el conjunto de paquete 60 se expande superplásticamente y
por lo tanto llena la cavidad 22 de la matriz de contención 20. En
otros términos, el conjunto de paquete 60 se deforma
superplásticamente a la forma predeterminada definida por la cavidad
22.
Las condiciones de formación superplástica
(tiempo, temperatura, presión, etc) se conocen en la técnica y se
puede usar cualesquiera condiciones adecuadas de formación
superplástica en el proceso de esta invención. En general, el paso
superplástico se realiza preferiblemente a una temperatura del orden
de aproximadamente 1500ºF (815ºC) a 1800ºF (982ºC). La presión
diferencial se incrementa a una velocidad (velocidad en rampa) de
preferiblemente entre 10 psi (0,6895 kPa) por minuto y 100 psi
(689,5 kPa) por minuto. La presión se eleva a una presión máxima en
el rango de 0,1 psi a 100 psi, preferiblemente del orden de
aproximadamente 10 psi a aproximadamente 100 psi (68,95 a 689,5
kPa). La presión se mantiene hasta que la formación está completa.
El rango de presión óptimo y la velocidad de deformación dependen
del material, su grosor, y configuración de componente.
Las condiciones de tiempo, temperatura y presión
para formación suplerplástica descritas anteriormente se pueden
variar a condición de que se mantengan dentro de rangos adecuados,
es decir, rangos en los que las condiciones serían suficientes para
producir formación suplerplástica de una o varias hojas de material
y matriz que se use.
Una vez que el conjunto de paquete 60 se ha
formado (expandido) superplásticamente a la forma predeterminada
(como se representa en la figura 8), se quita la presión diferencial
(por ejemplo, se purga la presión del conjunto de paquete), la
matriz de contención 20 se abre, el tubo de entrada reutilizable de
gas 50 se quita del conjunto de paquete 60, y el conjunto formado se
quita de la matriz 20. El conjunto formado puede limpiarse a
continuación y maquinarse según sea apropiado para formar la
estructura final (por ejemplo, una estructura de sección
aerodinámica). El tubo de entrada de gas 50 se puede reutilizar
durante el ciclo siguiente.
La figura 9 muestra una estructura 62 que tiene
una forma predeterminada, tal como un ala de avión, que es
generalmente hueca y que tiene una curvatura compuesta, que ha sido
formada por este proceso. El componente estructural (estructura de
sección aerodinámica) formado por el proceso de esta invención
tiene, entre otras cosas, una superficie exterior relativamente
lisa, que mejora su integridad estructural y rendimiento
aerodinámico.
Según otro aspecto de la presente invención, una
estructura de sección aerodinámica hecha por el proceso de esta
invención puede incluir, como se ilustra en la figura 12, un
conjunto de núcleo interno 70 para incrementar la intensidad
relativa de la estructura de sección aerodinámica. El conjunto de
núcleo 70 está situado dentro de, y preferiblemente adherido a, un
conjunto de revestimiento 72.
El conjunto de revestimiento 72 y el conjunto de
núcleo 70 se pueden formar usando el método de la presente
invención. Así, el conjunto de revestimiento 72 y el conjunto de
núcleo 70 se pueden formar a partir de una sola hoja de material,
hoja que se separa en dos hojas, cada una de las cuales se forma
después en las dos configuraciones de preforma que se colocan en dos
cavidades de la misma matriz o una o dos matrices separadas y se
forman superplásticamente.
Este método de la invención incluye los pasos de
formar dos configuraciones de preforma iniciales, teniendo cada una
una cara superior y otra inferior. Cada una de estas configuraciones
de preforma se dispone después en una matriz de contención. La
figura 10 muestra una matriz de contención 74 en la que se puede
llevar a cabo el paso de formación suplerplástica. La matriz 74
tiene dos cavidades separadas 22a y 22b, una para la configuración
de preforma del revestimiento 76 y otra para la configuración de
preforma del núcleo 78. Con dicha matriz de dos cavidades, los dos
conjuntos se pueden formar simultáneamente. Alternativamente, se
puede usar dos matrices separadas.
Se introduce un tubo de entrada (preferiblemente
reutilizable), como el representado en la figura 6 (o que tiene otra
configuración adecuada) entre la cara superior e inferior de cada
configuración de preforma para definir un orificio en comunicación
de fluido con su interior y las dos configuraciones de preforma,
cada una con un tubo de entrada en posición, se colocan en la matriz
como se representa en la figura 10. Se aplica fuerza a la matriz de
contención 74 para intercalar los tubos de entrada reutilizables
entre las respectivas caras superior e inferior de las
configuraciones de preforma para formar un conjunto de paquete de
revestimiento 72 y un conjunto de paquete de núcleo 70. Se aplican
diferencias de presión (entre el interior y el exterior) a los
conjuntos de paquete bajo condiciones de formación superplástica de
manera que el conjunto de paquete de revestimiento 72 y el conjunto
de paquete de núcleo 70 se expandan superplásticamente para llenar
las cavidades, como se representa en la figura 11. Una vez que los
conjuntos de paquete han sido suficientemente expandidos
superplásticamente, se libera la presión, se abre la matriz de
contención 74, se quitan los tubos de entrada reutilizables de gas y
se guardan para uso durante el ciclo de fabricación siguiente, y las
estructuras expandidas se quitan de la matriz de contención y acaban
quitando el material excesivo. La estructura de sección aerodinámica
final se forma introduciendo el conjunto de núcleo 70 en el conjunto
de revestimiento 72, como se ilustra en la figura 12. El conjunto de
núcleo interno se puede unir después al conjunto de revestimiento
exterior usando técnicas convencionales, tal como soldadura, unión
adhesiva, o sujeción mecánica.
Este aspecto de la presente invención proporciona
la capacidad de crear simultáneamente las dos piezas principales de
una estructura de sección aerodinámica. La producción simultánea
reduce el tiempo de producción general. La colocación de un núcleo
interno dentro del revestimiento produce una estructura final más
fuerte y resistente.
Aunque la presente invención se ha descrito con
detalle considerable con referencia a algunas de sus versiones
preferidas, otras versiones son posibles sin apartarse del alcance
de la presente invención, que se define en las reivindicaciones
anexas. Por ejemplo, el proceso de esta invención puede ser usado
para formar estructuras para uso fuera del campo aeronáutico, por
ejemplo, estructuras para uso en barcos, automóviles, edificios,
mobiliario, vagones de ferrocarril, equipo de hospitales, paneles
arquitectónicos, o cualquier otra aplicación que requiera una forma
metálica cerrada.
Claims (29)
1. Un método para formar una estructura hueca que
tiene un primer borde continuo y una forma predeterminada a partir
de una configuración de preforma (10) que tiene un primer borde
continuo, una cara superior (12), y una cara inferior (14), teniendo
cada una de dichas caras superior e inferior una porción de borde
abierto, siendo la configuración de preforma de un material capaz de
formarse bajo condiciones de formación superplástica en la forma
predeterminada, incluyendo dicho método los pasos de:
(a) disponer la configuración de preforma en una
matriz de contención (20) incluyendo una primera sección y una
segunda sección que definen conjuntamente una cavidad (22) que tiene
sustancialmente la forma predeterminada;
(b) aplicar fuerza de cierre a las dos secciones
de la matriz de contención para juntar las dos secciones de matriz
para atrapar entremedio las porciones de borde de la configuración
de preforma y mantener las porciones de borde fuertemente una contra
otra para sellar temporalmente conjuntamente las porciones de borde
para hacer la configuración de preforma sustancialmente estanca a
los gases, configuración de preforma sustancialmente estanca a los
gases que constituye un conjunto de paquete que tiene un interior y
un exterior; y
(c) aumentar la presión dentro del conjunto de
paquete con respecto a la presión fuera del conjunto de paquete bajo
condiciones de formación superplástica de manera que al menos alguna
porción del conjunto de paquete se expanda superplásticamente
conformándose a la cavidad de la matriz de contención y por lo tanto
forme una estructura hueca que tiene la forma predeterminada;
donde
- dicho método incluye además colocar un tubo de entrada de fluido (50) entre las caras superior e inferior de la configuración de preforma de manera que antes del paso (c) haya un orificio de entrada de fluido en comunicación de fluido con el interior del conjunto de paquete; caracterizado porque
- al menos una sección de la matriz de contención incluye además un rebaje (40) para recibir y retener el tubo de entrada de fluido.
2. El método de la reivindicación 1, donde el
paso (c) incluye introducir gas a presión dentro del conjunto de
paquete.
3. El método de la reivindicación 2, donde el gas
se selecciona a partir del grupo que consta de argón, nitrógeno, y
aire comprimido.
4. El método de la reivindicación 2 ó 3, donde el
paso (c) incluye introducir gas a presión dentro del conjunto de
paquete a través del tubo de entrada de fluido.
5. El método de cualquier reivindicación
anterior, en el que dicho paso de colocación precede al paso
(a).
6. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho paso de colocación sigue al
paso (a).
7. El método de cualquier reivindicación
anterior, donde el tubo de entrada de fluido incluye un aro de
retención (56) que corresponde y acopla con el rebaje (40) en la al
menos única sección de la matriz de contención cuando las dos
secciones de matriz son empujadas conjuntamente para contribuir a
mantener el tubo de entrada de gas en posición apropiada.
8. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, donde el tubo de entrada de fluido incluye
además piezas planas de sellado (54) para deformar parte de la
configuración de preforma cuando las dos secciones de matriz son
empujadas conjuntamente para contribuir a formar una junta estanca a
los gases alrededor de la periferia del tubo de entrada de
fluido.
9. El método de la reivindicación 1, donde el
paso (c) incluye calentar el conjunto de paquete.
10. El método de la reivindicación 1, donde el
paso (c) incluye mantener el conjunto de paquete a una temperatura
de 815ºC a 982ºC.
11. El método de la reivindicación 1, donde el
paso (c) incluye aumentar la presión dentro del conjunto de paquete
a una velocidad de 690 Pa a 690000 Pa (0,10 psi a 100 psi) por
minuto a una presión máxima del orden de 69000 Pa a 690000 Pa (10 a
100 psi).
12. El método de la reivindicación 1 ó 4, donde
la matriz de contención incluye medios de sellado para ayudar a
mantener una junta estanca a los gases en la configuración de
preforma cuando se está aplicando la fuerza de cierre.
13. El método de la reivindicación 12, donde los
medios de sellado incluyen un cordón en una sección de matriz y una
ranura de acoplamiento correspondiente en la otra sección de
matriz.
14. El método de la reivindicación 13, donde el
cordón y ranura deforman las porciones de borde de la configuración
de preforma cuando se aplica la fuerza de cierre a las dos secciones
de la matriz de contención, para contribuir por lo tanto a hacer la
configuración de preforma sustancialmente estanca a los gases.
15. El método de la reivindicación 1 ó 4,
incluyendo además abrir la matriz separando las dos secciones de
matriz y quitando la estructura hueca formada que tiene la forma
predeterminada, estructura a la que se han unido las dos porciones
de borde que no se han expandido superplásticamente a la primera
cavidad.
16. El método de la reivindicación 15, incluyendo
además el paso de extraer al menos alguna de las dos porciones de
borde de la estructura hueca formada.
17. El método de la reivindicación 1, donde la
matriz de contención incluye además una segunda cavidad que tiene
sustancialmente una segunda forma predeterminada, incluyendo además
el método disponer una segunda configuración de preforma en la
matriz de contención cerca de la segunda cavidad, teniendo dicha
segunda configuración de preforma un primer borde continuo, una cara
superior, y una cara inferior, teniendo cada una de dichas caras
superior e inferior una porción de borde abierto.
18. El método de la reivindicación 17, donde el
paso de aplicar fuerza de cierre a las dos secciones de la matriz de
contención para juntar las dos secciones de matriz atrapa las
porciones de borde de la segunda configuración de preforma entre
ellas y sujeta las porciones de borde fuertemente una contra otra
para sellar temporalmente conjuntamente las porciones de borde para
hacer la segunda configuración de preforma sustancialmente estanca a
los gases, segunda configuración de preforma sustancialmente estanca
a los gases que constituye un segundo conjunto de paquete que tiene
un interior y un exterior.
19. El método de la reivindicación 18, donde el
paso de incrementar la presión dentro del conjunto de paquete
aumenta simultáneamente la presión dentro del segundo conjunto de
paquete con respecto a la presión fuera del segundo conjunto de
paquete bajo condiciones de formación superplástica de manera que al
menos alguna porción del segundo conjunto de paquete se expanda
superplásticamente conformándose a la segunda cavidad de la matriz
de contención y por lo tanto forme una estructura de núcleo que
tiene la segunda forma predeterminada.
20. El método de la reivindicación 19, incluyendo
además insertar la estructura de núcleo en la estructura hueca y
unir la estructura de núcleo a la estructura hueca.
21. Un método para formar una estructura hueca
que tiene un primer borde continuo y una forma predeterminada a
partir de una hoja capaz de formarse bajo condiciones superplásticas
a la forma predeterminada, incluyendo dicho método:
formar la hoja a una configuración de preforma
que tiene un primer borde continuo, una cara superior, y una cara
inferior, teniendo cada una de dichas caras superior e inferior una
porción de borde abierto; y
un método según cualquier reivindicación anterior
para formar dicha estructura hueca de dicha configuración de
preforma.
22. El método de la reivindicación 21, donde
dicho paso de formar la hoja en una configuración de preforma
incluye laminar la hoja.
23. El método de la reivindicación 21, donde
dicho paso de formar la hoja en una configuración de preforma
incluye plegar la hoja.
24. El método de cualquier reivindicación
anterior, donde la estructura hueca es una sección aerodinámica.
25. Un dispositivo para formar una estructura
hueca que tiene un primer borde continuo y una forma predeterminada
de una configuración de preforma (10) que tiene una cara superior, y
una cara inferior, teniendo cada una de dichas caras superior e
inferior una porción de borde abierto, siendo la configuración de
preforma de un material capaz de formarse bajo condiciones de
formación superplástica a la forma predeterminada, incluyendo dicho
dispositivo:
a. un tubo de entrada de fluido (50) adaptado
para colocarse entre las caras superior e inferior de la
configuración de preforma; y
b. una matriz de contención (20) incluyendo:
- (1)
- una primera sección y una segunda sección que definen conjuntamente una primera cavidad que tiene sustancialmente la forma predeterminada, estando adaptadas dichas secciones primera y segunda para ser juntadas a presión para atrapar entremedio las porciones de borde de la configuración de preforma y mantener las porciones de borde fuertemente una contra otra para sellar temporalmente conjuntamente las porciones de borde para hacer la configuración de preforma sustancialmente estanca a los gases; caracterizado porque dicha matriz de contención incluye además:
- (2)
- un rebaje (40) situado en al menos una sección de la matriz de contención para recibir y retener el tubo de entrada de fluido; y
- (3)
- medios de sellado para ayudar a mantener una junta estanca a los gases en la configuración de preforma.
26. El dispositivo de la reivindicación 25, donde
el tubo de entrada de fluido incluye un aro de retención (56) que
corresponde y acopla con el rebaje en la al menos única sección de
la matriz de contención cuando las dos secciones de matriz son
empujadas conjuntamente para contribuir a mantener el tubo de
entrada de gas en posición apropiada.
27. El dispositivo de la reivindicación 25, donde
el tubo de entrada de fluido incluye además piezas planas de sellado
(54) para deformar parte de la configuración de preforma cuando las
dos secciones de matriz son empujadas conjuntamente para formar una
junta estanca a los gases entre la periferia del tubo de entrada de
fluido y la configuración de preforma.
28. El dispositivo de la reivindicación 25, donde
los medios de sellado incluyen un cordón en una sección de matriz y
una ranura de acoplamiento correspondiente en la otra sección de
matriz.
29. El dispositivo de la reivindicación 26
adaptado para formar simultáneamente la estructura hueca y una
segunda estructura que tiene una segunda forma predeterminada a
partir de una segunda configuración de preforma que tiene una cara
superior, y una cara inferior, teniendo cada una de dichas caras
superior e inferior una porción de borde abierto, siendo la segunda
configuración de preforma de un material capaz de formarse bajo
condiciones de formación superplástica a la segunda forma
predeterminada, donde el dispositivo incluye además:
(a) un segundo tubo de entrada de fluido adaptado
para colocarse entre las caras superior e inferior de la segunda
configuración de preforma;
(b) una segunda cavidad definida por las
secciones primera y segunda de la matriz de contención, teniendo la
segunda cavidad sustancialmente la segunda forma predeterminada, de
manera que cuando dichas secciones primera y segunda son juntadas a
presión, las secciones primera y segunda atrapan simultáneamente las
porciones de borde de la segunda configuración de preforma
entremedio y mantienen las porciones de borde fuertemente una contra
otra para sellar temporalmente conjuntamente las porciones de borde
para hacer la segunda configuración de preforma sustancialmente
estanca a los gases; y
(c) un segundo rebaje situado en al menos una
sección de la matriz de contención para recibir y retener el segundo
tubo de entrada de fluido.
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