JP2010006054A - 過酷な環境の応用のための傾斜熱膨張係数により接合された複合構造 - Google Patents
過酷な環境の応用のための傾斜熱膨張係数により接合された複合構造Info
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Abstract
【解決手段】傾斜された熱膨張係数(CTE)を有する一体化された複合構造は、傾斜されたCTEを有する材料の複数の層を選択し、CTEの傾斜された層化複合物またはニアネットシェイプを生成するために溶接、ろう付け、または固体状態結合のような接合方法を使用することにより形成される。一体化された複合ビレットまたはニアネットシェイプはその後、第1のCTEを有する第1の構造部材の取付けのための第1の表面を生成し、第2のCTEを有する第2の構造部材の取付けのための第2の表面とを生成するように処理される。
【選択図】図1
Description
第1のCTEを有する構造コンポーネントへ取付けるための第1の端部と、第2のCTEを有する第2の構造コンポーネントへ取付けるための第2の端部と、
第1の端部と第2の端部の間に介在し、それぞれが予め定められたCTEを有する複数の層を有している傾斜構造の熱膨張係数(CTE)のインターフェース。
予め定められたCTEをそれぞれ有し、第1の層ではコバール、第2の層では合金42、第3の層では合金48、第4の層では15−5PH、第5の層ではインコネル718を有する傾斜された順序で選択される5つの層と、
第1の隣接層上の第1のランド部と、第2の隣接層上の結合ランド部とを有する5つの層の隣接層間に介在し、第1のランド部と結合ランド部を横切って変化するCTE特性を有する接合を横切って段階的溶接素子を提供するスマート溶融配合された溶接を有する溶接物と、
第1の構造コンポーネントに溶接された複合物の第1の端部と、第2の構造コンポーネントにろう付けされた第2の端部とを有する傾斜熱膨張係数(CTE)インターフェースを要する航空宇宙構造。
第2のCTEを有する第2の構造コンポーネントへ取付けるための第2の表面を有する第2の取付け層を与え、
第1の取付け層と第2の取付け層間に介在する予め定められたCTEを有する少なくとも1つの介在層を与え、
第1の取付け層と、少なくとも1つの介在層と、第2の取付け層とをCTEの傾斜した順序で接合するステップを含んでいる傾斜された熱膨張係数(CTE)のインターフェースを生成する方法。
第1の構造コンポーネントを第1の取付け層へ取付け、
第2の構造コンポーネントを第2の取付け層へ取付けるステップを含んでいる請求項15記載の方法。
第2のCTEを有する第2の構造コンポーネントを与え、
第1のCTEを有する第1の構造コンポーネントへ取付けるための第1の端部を有する第1の取付け層を与え、
第2のCTEを有する第2の構造コンポーネントへ取付けるための第2の端部を有する第2の取付け層を与え、
第1の取付け層と第2の取付け層間に介在する予め定められたCTEを有する少なくとも1つの介在層を与え、
第1の取付け層、少なくとも1つの介在層、第2の取付け層の接合設計を決定し、
第1の取付け層と、少なくとも1つの介在層と、第2の取付け層とを傾斜CTEを有する複合物として接合し、
第1の構造コンポーネントと第2の構造コンポーネントのサイズの要件に合うように第1の取付け層と第2の取付け層の最終処理を行い、
第1のコンポーネントを複合物へ接合し、
第2のコンポーネントを複合物へ接合するステップを含んでいる傾斜された熱膨張係数(CTE)インターフェースを必要とする航空宇宙構造の製造方法。
非常に異なるCTEを有する部材を相互接続するための傾斜熱膨張係数を有する複合構造の生成には図1に示されているようなプロセスが使用される。応用と環境がステップ102で決定され(過酷な環境の応用を識別)、部材間の転移コンポーネントはステップ104で設計される。このような応用の幾つかの特定の例を次に詳細に説明する。熱機械解析がステップ106で要求とされるCTE適合のレベルを理解するために行われる。適切なコンポーネント性能に必要な介在材料のタイプと数が傾斜CTE複合物についてステップ108で選択される。設計されたCTEの傾斜された層化複合物の適切な接合方法の決定がステップ110で行われる。任意の付加的な必要なCTE適合特性を有する局部インターフェースがステップ112で設計される。CTE層の主な製造はその後選択された製造方法によりステップ114で行われる。仕上げられたコンポーネントが設計されたように生成されるように、ステップ116でCTEの傾斜された層化複合物において二次処理が行われる。その後ステップ118で、生成されたCTEの傾斜コンポーネントとその他の部材の最終的な組立てが行われる。
Claims (15)
- 複合構造を具備し、その複合構造は、
第1のCTEを有する構造コンポーネントへ取付けるための第1の端部と、第2のCTEを有する第2の構造コンポーネントへ取付けるための第2の端部と、
第1の端部と第2の端部の間に介在し、それぞれが予め定められたCTEを有する複数の層を有している傾斜構造の熱膨張係数(CTE)のインターフェース。 - 接合物は広範囲のCTEの傾斜された攪拌配合された溶接物を含んでいる請求項1記載の傾斜CTEインターフェース。
- 接合物は広範囲のCTEの傾斜されたスマート溶融配合された溶接物を含んでいる請求項1記載の傾斜CTEインターフェース。
- 各溶接物は第1のランド部を第1の層に、結合ランド部を第1の層に近接する第2の層に含み、スマート溶融配合された溶接は第1のランド部と結合ランド部を横切って変化するCTE特性を有する接合を横切って段階的溶接素子を提供する請求項3記載の傾斜CTEインターフェース。
- 第1のランド部及び結合ランド部の厚さは変化しているCTE特性を生成するために予め定められている請求項4記載の傾斜CTEインターフェース。
- 接合はろう付けされ、各層はろう付け処理期間中に隣接する層接合表面との相対運動を可能にするために予め定められた形状の接合表面を含んでいる請求項1記載の傾斜CTEインターフェース。
- 各接合表面は傾斜された部分と円錐部分とを含んでいる請求項6記載の傾斜CTEインターフェース。
- 各接合のろう付け充填材は屈折率の傾斜された予備成形マットを有している請求項6記載の傾斜CTEインターフェース。
- 接合は固体状態結合され、固体状態結合された接合は爆着されている請求項1記載の傾斜CTEインターフェース。
- 第1のCTEを有する第1の構造コンポーネントへ取付けるための表面を有する第1の取付け層を与え、
第2のCTEを有する第2の構造コンポーネントへ取付けるための第2の表面を有する第2の取付け層を与え、
第1の取付け層と第2の取付け層間に介在する予め定められたCTEを有する少なくとも1つの介在層を与え、
第1の取付け層と、少なくとも1つの介在層と、第2の取付け層とをCTEの傾斜した順序で接合するステップを含んでいる傾斜された熱膨張係数(CTE)のインターフェースを生成する方法。 - さらに、第1及び第2の構造コンポーネントの寸法決め及び取付けインターフェースの細部のために接合された層を後処理し、
第1の構造コンポーネントを第1の取付け層へ取付け、
第2の構造コンポーネントを第2の取付け層へ取付けるステップを含んでいる請求項10記載の方法。 - 接合ステップは隣接層を溶接するステップを含み、隣接層の溶接ステップは直接的な接合部を広範囲のCTE傾斜攪拌配合された溶接部と溶接する処理を含んでいる請求項10記載の方法。
- 接合ステップは隣接層の溶接ステップを含み、隣接層の溶接ステップは広範囲のCTE傾斜スマート溶融配合された溶接部を溶接する処理を含み、さらに第1のランド部を第1の層に、結合ランド部を第1の層に近接する第2の層に設け、スマート溶融配合された溶接を使用して第1のランド部と結合ランド部とを横切って変化するCTE特性を有する接合を横切って段階的溶接素子を生成する処理を含んでいる請求項10記載の方法。
- 第1のランド部を第1の層に、結合ランド部を第1の層に隣接する第2の層に設けるステップは変化するCTE特性を生成するために第1のランド部と結合ランド部の厚さを調節する処理を含んでいる請求項13記載の方法。
- 接合ステップは隣接する層をろう付けするステップを含み、さらにろう付けステップ期間中に隣接する層の接合表面との相対的運動を可能にするように予め定められた形状の接合表面を設けるステップを含んでいる請求項10記載の方法。
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