ES2235250T3

ES2235250T3 - La formacion superplastica de un elemento de estructura.

Info

Publication number: ES2235250T3
Application number: ES97940571T
Authority: ES
Inventors: Mark O. Pruitt; Christopher A. Ross
Original assignee: McDonnell Douglas Corp
Current assignee: McDonnell Douglas Corp
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 2005-07-01
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: EP0923425A4; EP0923425A1; US5890285A; WO1998007547A1; DE69731956T2; IL128638A0; DE69731956D1; EP0923425B1; AU4232197A; IL128638A

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.

Campo de la invención

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.

Antecedentes de la invención

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.

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.

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.

Resumen de la invención

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.

Breve descripción de los dibujos

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.

Descripción detallada de la invención

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

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

: 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

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.