SE469927B - Sätt för framställning av superplastiskt formade och diffusionsbundna alster samt de därvid framställda alstren - Google Patents

Description

.fn O* 10 15 20 25 30 35 \O "\ š27 z metallurgiska egenskaper vid fogen och med minimal geometrisk distorsion.

Tillverkning av alster genom olika kombinationer av super- plastiska formnings- och diffusionsbindningssteg påbörjades i början av 1970-talet som ett svar på behovet av lättviktiga, höghållfasta och styva profilerade bärytor, för reduktion av skivkantbelastningen, och även för kanaler, ramverk och lik- nande konstruktioner, i synnerhet för flygplan och rymdfar- koster. Enligt tidigare teknik, som fortfarande idag är i användning, bindes arbetsstyckena tillsammans endast vid valda positioner, och bindning förhindrades vid icke-valda positioner genom en beläggning av maskeringsmedel, eller "stopoff". Detta var nödvändigt för att möjliggöra att ar- betsstyckena kan formas genom superplastisk formning utan bindning vid sådana positioner. Den tidigare användningen av maskeringsmedel exemplifieras i US-A-3 920 175.

De kända maskeringsmedlen, av vilka bornitrid och yttriumoxid är de vanligaste, ger en förorening som allvarligt kan för- sämra integriteten hos de erhållna bindningarna. Försprödning kan även uppstå. I komplicerade konstruktioner, i synnerhet ihåliga kärnkonstruktioner som utnyttjar cellformiga förstyv- ningskärnor, är det omöjligt att helt avlägsna maskerings- medlet. Eftersom maskeringsmedlen vanligen penslas på de områden, som skall uteslutas från bindning, genom manuella metoder, är det vidare sannolikt att områden med ojämn och osäker bindning förekommer. Sålunda är användningen av mas- keringsmedel likaså begränsad till relativt enkla konstruk- tioner och breda fogområden. Förorening inträffar också san- nolikt med maskeringsmedel, vilket förhindrar tillförlitlig bindning.

De allvarliga problem, som är förbundna med maskeringsmedel, har uppmärksammats inom tekniken åtminstone så tidigt som 1976 i US-A-4 087 037 (se särskilt kolumn 1, rad 20-42 och rad 55-58; se även US-A-4 304 821, kolumn 1, rad 45-56), som beskriver en metod och pressmaskin för framställning av su- perplastiskt formade och diffusionsbundna alster utan behov BNSDOCID: 10 15 20 25 30 35 13-69 927 3 av maskeringsmedel. Den nämnda patentskriften föreslår und- vikande av nödvändigheten av maskeringsmedel genom användning av en komplicerad press, som är i stånd att i ordningsföljd reglera processen för att medge fullföljande av de superplas- tiska formningsstegen innan detaljerna får komma i kontakt med varandra för diffusionsbindning. Detta uppnås delvis ge- nom användningen av en begränsande matris och en tillhörande flexibel matris, då det är nödvändigt att tryckforma före uppnående av diffusionsbindningstemperaturer. Det torde no- teras att den nämnda patentskriften anger nödvändigheten av att undvika oavsiktlig kontakt mellan ytorna, som icke skall bindas, då oönskad bindning kan leda till betydande skador (kolumn 3, rad 29-34). Även om den nämnda patentskriften an- tyder förmågan hos den beskrivna maskinen att forma konstruk- tioner med stor area med sammansatt krökning, är enligt vår kännedom icke någon signifikant kommersiell användning av så- dana maskiner i bruk (eller icke heller något maskíneri eller metodik) för detta ändamål.

Ett annat sätt att undvika maskeringsmedel har varit att söm- svetsa två eller flera metallplåtar tillsammans i ett mönster av bindningar, och därefter superplastiskt forma en bikaka av sammanbundna celler genom uppblåsning av de svetsade plåtarna vid förhöjd temperatur, och ibland bindning till ytterplåtar på samma gång. Sådana svetsningsprocesser beskrivas t ex i US-A-4 351 470, 4 304 821 och 4 217 397, av vilka den tidi- gaste inlämnades 1978- Ett sömsvetsat bindningsmönster har emellertid vissa nackdel- ar genom att det icke kan regleras noggrannt i tillräcklig detalj för att uppnå bindningar med homogen bredd, i synner- het för detaljerade konfigurationer, och det nödvändiggör även en relativt bred bindningsbredd, vilket leder till onö- dig sprickpåkänning då sidoväggarna hos angränsande celler, som bildas i metallplåten, måste vikas tillbaka över sig själva under uppblåsningen för att mötas i mitten av svets- linjerna. Likaså har sömsvetsning benägenhet att ge otillför- litlig bindning eftersom mellanrummen, som avsiktligt kvar- lämnas mellan svetsarna, kan undergå diffusionsbindning vid Bwsnoclo: . [Im 10 15 20 25 30 35 'x Cu, I xD 927 4 förhöjd temperatur och därigenom uteslutade den önskade flu- idkommunikationen, som är nödvändig för att uppnå homogen superplastisk formning. Till följd därav har svetsade kons- truktioner generellt icke varit önskvärda för detaljer som utsättes för hög påkänning, i synnerhet för tillverkning av kritiska detaljer såsom fläktbärytor. Ovannämnda US-A- 4 351 470 nämner i korthet att "i stället för svetsning kan plåtarna sammanfästas på annat sätt, t ex genom diffusions- bindning" (den mening som överbryggar kolumnerna 2-3). Trots detta förklaras icke hur man uppnår ett sådant mönster av diffusionsbindning. Eftersom man insåg att åtgärder måste vidtagas för att undvika kontakt vid andra ytor än de som skall sammanbindas (se t ex US-A-4 087 037, kolumn 3, rad 29-34; US-A-4 304 821, kolumn l, rad 39-42), avsåg sannolikt den citerade meningen användningen av "stopoff“ eller av- ståndsorgan (vilka medger liknande problem som med masker- ingsmedel och dessutom även andra problem) för detta ändamål.

Förutom de problem, som uppstår genom användningen av maske- ringsmedel och svetsning, samt de problem som tillskrives lokal förtunning av metall under formningen (se t ex US-A- 4 351 470, kolumn 1, rad 33-37), så uppstår problem även från de olika termiska cykler som konstruktionskomponenterna undergår enligt tidigare teknik, vilket har en försvagande effekt på den erhållna konstruktionen.

Ytterligare en annan allvarlig nackdel hos metoder enligt ti- digare teknik, i synnerhet (men icke uteslutande) sådana som utnyttjar maskeringsmedel, är att de gör det omöjligt att in- spektera och bedöma integriteten hos bindningarna efter att de har bildats, eftersom de bundna delarna har blivit otillgängliga genom fabrikationsprocessen. Detta problem är särskilt viktigt då cellformiga konstruktioner användes som en ihålig kärna för en profilerad sammanbindningsyta, då den cellformiga strukturen inneslutes då den bildas mellan de två yttre täckskikten. Eftersom en stor andel av kostnaden för den färdiga konstruktionen kan vara förbunden med själva den profilerade sammanbindningsytan, i motsats till förstyvnings BNsDocmmsE 4e9927B_|__> BNSDOCID: 10 15 20 25 30 35 469 927 5 kärnan, är sådana processer ofta icke ekonomiskt möjliga p g a den höga kassationsgraden.

Trots tidigare försök att uppnå en kommersiellt användbar me- tod för superplastisk formning och diffusionsbindning av als- ter utan maskeringsmedel eller svetsning, och utan användning av skrymmande och dyrbar utrustning, har såvitt bekant icke några kommersiellt framgångsrika resultat uppnåtts hittills.

Bristen på en framgångsrik metod är synnerligen anmärknings- värd med avseende på tillverkningen av intrikat formade sam- mansatta krökta bärytekonstruktioner liksom även komplicerade konstruktionselement, som t ex ramverk eller konstruktione- elementen i sådana detaljer.

För att övervinna de ovan beskrivna nackdelarna tillverkas, i vid bemärkelse, konstruktionerna enligt föreliggande uppfin- ning genom placering av en eller ett par av metallplåtar mel- lan åtminstone en och företrädesvis ett par av presstämplar, vilka kommer i kontakt med plåtarna längs en sammanbindnings- yta, som i sina mellanrum avgränsar ett arrangemang av poly- gonala hålrum, som är i förbindelse med varandra genom för- djupningar, bildade i sammanbindningsytan. Då plåtarna pres- sas samman genom presstämplarna, vid förhöjd temperatur, flyter den i kontakt därmed varande metallen längs samman- bindningsytan in i de angränsande, icke i kontakt varande polygonala områdena av plåtarna, så att dessa flyter utåt, för bildning av ett arrangemang av kuddformade celler samman- bundna genom ett nätverk av kanaler, motsvarande de ovan- nämnda fördjupningarna. Då arken bindes samman kan cellerna blåsas upp genom gastryck, anbringade genom ett inloppsrör vid periferin på plåtarna och åstadkommande av förbindelse med alla celler via nätverket av kanaler.

Uppfinningen är delvis baserad på upptäckten att man ge- nom att på detta sätt stuka plåtarna längs en sådan samman- bindningsyta, kan metallen i plåtarna bringas att flyta in i de mellanliggande polygonala områdena, vilket förorsakar att dessa upphöjes eller (vid fallet där två plåtar bildas på samma gång) separeras genom en tillräcklig grad för att __ 469927B___l _ > 469 10 15 20 25 30 35 927 6 bilda sammanbundna kuddformade celler, vilka kan försättas under tryck, och att även utan maskeringsmedel sammanbindes de kuddförsedda områdena av plåtarna icke vid diffusions- bindningstemperaturer, och att detta medger ett nytt och användbart sätt för formning av förstärkta förstyvade kons- truktioner av metall. Det har även visat sig att förformar, tillverkade på detta sätt, kan ytterligare bearbetas och ge sammansatta krökta förstärkningskonstruktioner i ett stycke för kompressor- och fläkt-rotor- eller -stator-blad och liknande bärytekonstruktioner. Det antages att varje plåt bildar kuddar, som sträcker sig mot den angränsande presstämpeln p g a något slag av affinitet, besläktad med en ytspänningseffekt, mellan metallplåten och den angränsan- de presstämpeln under formningsprocessen. Såsom det här an- vändes avser uttrycket "kudde" att definiera en kuddformad förskjutning eller utbuktning i ytan av metallplåten, form- ad då plåten stukas genom en presstämpel längs en samman- bindningsyta. Varje kudde motsvarar en av de polygonala hål- rummen i den motsvarande presstämpeln. I sin tur består en "cell" av två, mot varandra liggande kuddar i relationen baksida-till-baksida, som skapas då metallplåtar samtidigt formas eller på annat sätt placeras intill varandra så att de kan bilda en uppblåsningsbar volym. Om sålunda en enstaka plåt formas ensam, bör en presstämpel och en motsatt plan yta användas. Om två metallplåtar formas på detta sätt under samma process, så kan antingen en presstämpel och en motsatt plan yta användas eller två motsatta presstämplar, såsom beskrives nedan.

I enlighet med en föredragen utföringsform av uppfinningen genomföres den ovan beskrivna stukformningen under en mindre tid, eller vid en lägre temperatur, än vad som erfordras för diffusionsbindning. De erhållna bildade plåtarna kan därefter rengöras och svetsas eller på annat sätt förenas längs sin periferi, och ett fluidförbindelserör införas och svetsas mellan dessa för att reglera trycket i nätverket av samman- bundna celler, som erhålles då de bindes samman. Volymen mel- lan plåtarna evakueras därefter företrädesvis för att till- försäkra fullständig bindning, och plåtarna utsättes återigen BNSDOCID, BNSDOCID: 10 15 20 25 30 35 4-69 927 7 för direkt mekaniskt tryck mellan formningspresstämplarna vid diffusionsbindningstemperatur så att de bindes samman längs sammanbindningsytan. Presstämplarna avlägsnas därefter och den erhållna förformen, fortfarande vid förhöjd temperatur, försättes under tryck med en inert gas för att expandera de sammanbundna cellerna genom superplastisk flytning.

Alternativt kan plåtarna både formas och bindas i ett enda steg genom att presstämplarna hålles på plats vid förhöjd lång tid för att medge diffu- avlägsnas därefter och förform- temperatur under tillräckligt sionsbindning. Presstämplarna en, fortfarande vid förhöjd temperatur, försättes under tryck såsom beskrivits ovan för uppblåsning av cellerna till den önskade volymen. Detta steg genomföres företrädesvis i en vakuumugn, för uppnående av samma effekt som evakuering av volymen mellan plåtarna (såsom beskrivits ovan) men utan att man först måste svetsa ihop periferin för plåtarna Och in- loppsröret. Den periferiska bindningen i denna utföringsform kan bildas genom utformning av presstämplarna eller andra formelement för diffusionsbindning av periferin på plåtarna, med kvarlämnande av en öppning för gaskommunikation. Ett rör kan även svetsas eller diffusionsbindas i öppningen, om så önskas.

Expansion av cellerna i förformen, såsom beskrivits ovan, kan vara fri expansion eller kan begränsas genom den inre ytan av en form, företrädesvis som en replik av den inre ytan på den önskade slutliga konstruktionen. Om fri expansion utnyttjas uppblåses företrädesvis cellerna icke till den grad så att deras angränsande sidor kommer i kontakt och börjar bindas med varandra, utan detta kvarlämnas som ett slutligt steg, där den partiellt expanderade kärnan bindes till andra yttre konstruktionselement. Om man utnyttjar begränsad expansion uppblåses cellerna företrädesvis så att deras sidor samman- bindes längs hela ytan till angränsande cellväggar, och änd- arna på cellerna bildar en jämn, väsentligen kontinuerlig yta som kan bindas till en yttre vägg (d v s yttre till kärnkons- truktionen), som t ex ett ytterskikt för bärytan eller ram- verket. 4699275 ___| > 10 15 20 25 30 35 MQ \O ha 8 I enlighet med uppfinningen kan vidare förformen utsättas för en ursprunglig liten grad av tryck, som är tillräcklig för att förhindra kinkar vid skevning, vridning eller annan deformation, och därefter uppblåsas ytterligare i en eller flera periferiska formar, som ger en reglerad "vridning“, eller krökning i två riktningar, till förformen motsvarande eller ledande till dess slutligen önskade form. Även om presstämplarna här beskrives som avgränsande polygon- er, användes uttrycket i vid omfattning så att det även inne- fattar såväl cirklar som polygoner med godtyckligt antal si- dor. Företrädesvis är den valda polygonala formen en sådan som ger ett regelbundet arrangemang av celler, separerade genom en sammanbindningsyta med konstant bredd. Den före- dragna utföringsformen för praktiska ändamål är det hexa- gonala mönstret, som visas på bifogade ritningar. För vissa tillämpningar bör ett mindre antal sidor undvikas eftersom ju skarpare de erhållna hörnen är, desto större är sanno- likheten för bristning, då cellerna försättes under tryck och blåses upp, än för polygoner med ett stort antal sidor.

Oktagoner, dekagoner och dodekagoner är även användbara, eftersom de medger ett regelbundet polygonarrangemang, som definierar en sammanbindningsyta med konstant bredd. Geo- metrin hos en kvadrat, eller en rektangel eller annan oregel- bunden polygon ger vanligtvis icke homogen förstyvning i samma grad som de föredragna geometrierna, även om den är användbar för vissa tillämpningar.

De erhållna konstruktionerna i enlighet med uppfinningen har företrädesvis bundna dubbelväggar, där de angränsande celler- na är bundna till varandra, och utan interna icke-bundna hål- rum, varvid hela ändytan för varje cell är i stånd att bindas till ett angränsande ytterskikt eller vägg. Vidare kan möns- tret för polygonala celler varieras och kan t ex göras mindre eller större över speciella områden, varigenom väggtjockleken och -dimensionerna hos förstärkningskonstruktionen "anpassas" för undvikande av oönskade vibrationsresonanser, eller för tjockare eller tunnare förstärkningsväggar, eller av andra BNSDOCID: BNSDOCID: 10 15 20 25 30 35 469 927 9 skäl som avgöres av de önskade egenskaperna hos slutprodukt- en.

Graden av stukning, som åstadkommes genom presstämpeln hos metallplåtarna under bildningen, kan vara från några få % till ca 10%, företrädesvis ca 5%, varvid stukning definieras som den procentuella reduktionen i tjocklek hos metallplåten vid sammanbindningsytan, som förorsakas av presstämplarna.

Exempelvis innebär en reduktion av 0,051 mm (0,002 inch) i en plåt med tjockleken 1,016 mm (0,040 inch) en stukning av 5%.

I enlighet med uppfinningen bringas presstämplarna samman mot positiva stoppelement, så att den förutbestämda stukningen uppnås på ett exakt och reglerbart sätt. Sådana stopporgan kan vara konstruktionskomponenter mellan presstämplarna, som begränsar deras tillslutning eller kan alternativt innefatta elektroniska eller mekaniska anordningar för uppnående av samma slutresultat. Endast nominellt tryck erfordras för detta ändamål.

Ett par av presstämplar föredrages i enlighet med uppfinning- en för djupa förstärkningskonstruktioner, eftersom gastryck då förorsakar att cellerna expanderar homogent i båda rikt- ningarna från planet för metallplåtarna, för maximalt djup. grunda konstruktioner föredrages emellertid en enda som arbetar i förbindelse med en motsatt plan För vissa presstämpel, yta, eftersom den erhållna stukningen inträffar endast i plåten i kontakt med den konturerade presstämpeln, vilket endast leder till att plåten (eftersom den är tunnare efter stukningen) uppblåses till en expanderande cell då den för- sättes under tryck. Den erhållna konstruktionen har sålunda endast halva djupet, jämfört med en sådan där båda motsatta ytorna på varje cell undergår uppblåsning. Graden av upp- beror på den önskade tjockleken hos är beroende på de konstruktionsmässiga blåsning av cellerna cellväggarna, vilken kraven hos speciella tillämpningar. Generellt är 50% reduk- tion i väggtjccklek acceptabelt, men för vissa tillämpningar kan väggarna förtunnas till endast några få procent av deras ursprungliga tjocklek. __ 4699278 _ I _> 10 15 20 25 30 35 10 Vid en utföringsform av uppfinningen vrides den cellformiga panelkonstruktionen så att den anpassas till den ihåliga kär- nan på en bärytekonstruktion och inbäddas i och bindes inuti bärytekonstruktionen. För detta ändamål bearbetas ett par yt- terskikt för bärytan för bildning av ett inre hålrum. Den partiellt formade cellformiga panelkonstruktionen placeras därefter mellan ytterskikten och dessa ytterskikt bindes sam- man kring sin periferi, med gasrör som ger tillgång till vo- lymen inuti panelkonstruktionen och till volymen mellan pa- nelkonstruktionen och bärytehâlrummet. Den erhållna konstruk- tionen utsättes för superplastiska flytningstemperaturer, och gastrycket regleras för anbringande av tryck inuti panelkons- truktionen och för reduktion av trycket mellan den sistnämnda och bärytehålrummet, för diffusionsbindning av celländväggar- na till ytterskikten och därigenom bilda en ihålig kärnför- stärkt bärytekonstruktion i ett stycke.

Den för framställning av den cellformiga panelkonstruktionen (eller kärnkonstruktionen) använda metoden och de erhållna alstren enligt föreliggande uppfinning övervinner de problem, som är förbundna med maskeringsmedel och svetsning och un- danröjer problemet med lokal förtunning, som åtföljer tidiga- re kända metoder. Vidare är den utrustning, som användes för tillämpning av sättet, relativt okomplicerad och är sålunda tillförlitlig och billig. Eftersom den cellformiga förformen och kärnan kan tillverkas oberoende av den slutliga produkt- en, i vilken kärnan skall införas, är dessa lätt tillgängliga för bedömning av integriteten hos bindningarna och konstruk- tionen innan de införes i eller bindes till ytterligare kons- truktionskomponenter för bildning av alstret.

Sättet enligt uppfinningen kan användas för tillverkning av förstyvade cellformiga panel- eller kärnkonstruktioner för alla tillämpningar, och för tillverkning av konstruktions- element, som t ex kanaler, ramverk, vingstöttor, profilerade bärytor och liknande, vilka utnyttjar en inre lättviktig för- stärkningskärna, vilken är i stånd att bindas i ett stycke till elementet. De cellformiga konstruktionerna har höga hållfasthet:vikt-förhållanden och är mycket styva, och de är BNSDOCID: 10 15 20 25 30 35 469 927 ll följaktligen väl lämpade för användning som förstärknings- kärnor för ihåliga kärnkonstruktionselement.

Oregelbundna polygoner kan användas vid tillämpningar där spänningsbelastningen på de formade delarna icke erfordrar användning av regelbundet formade polygonala celler. Exempel- vis är en långsträckt rektangulär cellform lämplig för ett antal tillämpningar med låg pâkänning, som t ex rörledníngar, exempelvis för avgassystem, och ramverk.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen beskrives i för- bindelse med bifogade ritningar, där: Fig. 1 är en tvärsnittsvy av två metallplåtar, placerade mellan motsatta presstämplar på ett verktyg före superplas- tisk formning och diffusionsbindning; Fig. 1A är en tvärsnittsvy av en enstaka metallplåt, pla- cerad mellan en presstämpel och en motsatt plan yta av ett verktyg, före superplastisk formning och diffusionsbindning; Fig. 1B är en tvärsnittsvy, liknande den i Fig. 1A, som illustrerar utseendet hos den enstaka plåten då den stukas längs sammanbindningsytan; Fig. 2 är en tvärsnittsvy av den undre presstämpeln, som visas i Fig. 1; Fig. 3 är en partiell perspektivvy vid skiljelinjen för presstämplarna, som visas i Fig. 1 och 2, utan att metall- plåtarna är placerade mellan dessa och där den övre press- stämpeln visas genomskinlig; Fig. 4 är en perspektivvy i genomskärning av de superplast- iskt formade plåtarna, som visas i Fig. 3, diffusionsbundna samman i enlighet med föreliggande uppfinning; Fig. 5 är en tvärsnittsvy längs linjen 5-5 i Fig. 4; Fig. 6 är en perspektivvy av en form för bildning av en i två riktningar krökt cellformig panelkonstruktion i enlighet med föreliggande uppfinning; Fig. 7 är en perspektivvy av en profilerad bäryta enligt föreliggande uppfinning före slutlig hopmontering för att illustrera de tre primära konstruktionskomponenterna; Fig. 8 är en perspektivvy av den profílerade bärytan i Fig. 7, efter hopmontering; BNSDOCID: _469927B I > :a-s 10 15 20 25 30 35 MO '27 9 12 Fig. 9 är en tvärsnittsvy längs linjen 9-9 i Fig. 8; och Fig. 10 är ett plan av cellsammanbindningar, som kan åstad- kommas för att ge en gaskanal i enlighet med uppfinningen.

Formarna, eller presstämplarna, som användes i enlighet med uppfinningen illustreras i Fig. 1-3, som visar en utförings- form där presstämplarna bildar ett hexagonalt mönster. Två presstämplar 10, 12 visas i Fig. 1, och mellan dessa är ett par metallplåtar 16, 18 anordnade. Såsom visas i Fig. 2 (och likaså presstämpel 10) en operativ placerad så att den bildar en mot- ger presstämpel 12 sammanbindningsyta 20, svarande sammanbindningsyta 22 på den erhållna förformen 24, som visas i Fig. 4, vilken är bildad av metallplåtar 16 och 18 på nedan beskrivet sätt. Presstämpelns sammanbindningsyta 20 bildar i sina mellanrum ett arrangemang av polygonala hålrum eller håligheter 28. Presstämplarna uppvisar även ett mönster av fördjupningar 26 i presstämpelns sammanbindnings- yta 20, som sammanbinder de polygonala hålrummen 28. Mönstret av fördjupningar 26 bör vara sådant att gastryck kan anbring- as genom ett yttre rör 14 och överföras till samtliga poly- gonala hålrum, såsom visas i Fig. 2 och 3.

Ett exempel på ett mönster av fördjupningar för detta ändamål visas i Fig 10, varvid alla mönster av fördjupningar kan an- vändas som medger tillfredsställande gastryck genom hela cel- lerna för att uppnå den önskade uppblâsningen. Mer än ett rör 14 kan vara anordnat för detta ändamål, om så önskas, även om det är sannolikt att ett enda rör är tillräckligt för de flesta tillämpningar.

Alternativt kan, om så önskas, den här beskrivna uppfinning- en utnyttjas för superplastisk formning av en enkel plåt, i stället för ett par av sådana plåtar, såsom beskrivits ovan.

Den anordning, som utnyttjas för genomförande av denna pro- illustreras och beskrives med hänvisning till Fig. 1A placerad mel- lan presstämpel 10 och en motsatt plan presstämpel 13. Så- lB ger presstämpel 10 en operativ samman- cess, och 1B. Fig. 1A visar en enstaka metallplât 16, som visas i Fig. bindningsyta, placerad så att den bildar en motsvarande BNSDOCID: 10 15 20 25 30 35 469 927 13 sammanbindningsyta på plåt 16, då plåt 16 pressas mellan presstämpel 10 och den plana pressstämpeln 13 och utsättes för temperaturer vid eller väsentligen inom området för superplasticitet för det valda speciella materialet. Fig. 1B visar sålunda schematiskt utseendet hos plåt 16 då den under- går formningsprocessen.

I enlighet med den föredragna utföringsformen av uppfinningen bringas presstämplar, t ex sådana som visas i Fig. 1 och 2, i kontakt med ett par metallplåtar, i stånd till superplastisk formning och diffusionsbindning, och presstämplarna tvingas samman för bildning av en stukning i området från några få procent upp till ca 10% av plåtarna i området för samman- bindningsytan 22. I enlighet med uppfinningen har det visat sig att en användbar förform kan framställas på detta sätt utan användning av maskeringsmedel eller något annat slag av vidhäftningsinhibitor, och utan behov av reglering av de reella trycken inuti och utanför laminatet som bildas genom metallplåtarna. stukning av metallen i det beskrivna mönstret medför att överskottsmetall flyter in i de angränsande poly- gonala hålrummen på presstämpeln, varigenom bildas polygonala Celler 32. På liknande sätt flyter metallen i plåtarna 16 och 18 in i mönstret för fördjupningarna 26, och bildar ett mot- svarande mönster av avtappningsöppningar 30 i förbindelse med cellerna 32.

Sättet kan genomföras i en konventionell varmpress eller va- kuumugn, med användning av konventionella pressmaskiner, så att presstämplarna kan bringas samman mot positiva stopporgan till det avstånd, som erfordras för den förutbestämda grad- en av stukning. Om t ex två plåtar, vardera med tjockleken 1,016 mm (0,040 inch) användes, bör stopporganen inställas så att de begränsar presstämpelseparationen till 1,930 mm (0,076 inch), för uppnående av en stukning av 0,051 mm (0,002 inch) eller 5% i vardera plåten.

Sammanbindningsytorna 20 är företrädesvis utformade smala och av konstant bredd, företrädesvis i området ca 1,016-1,524 mm (0,040-0,060 inch). De måste vara tillräckligt breda för att BNSDOCID: if ¿: Û 10 15 20 25 30 35 9 7 92 14 uppnå bindning då presstämplarna bringas samman, och för hållfasthet under formningsprocessen, och bör vara till- räckligt smala för att undvika allt för kraftig böjpåkänning då angränsande cellväggar vikes tillbaka över sig själva under anbringandet av trycket för att mötas längs bindnings- linjen. Sammanbindningsytorna kan även vara av olika bredd- er, och även en slumpmässig fördelning av polygoner kan ut- nyttjas, som skiljer sig slumpmässigt i storlek, form (t ex regelbunden eller oregelbunden) eller orientering över ytan av plåten. Den önskade bandbredden beror nödvändigtvis på tjockleken hos metallplåtarna, den speciella använda leger- ingen, storleken och geometrin för polygonerna, den önskade graden av celltillväxt och de önskade egenskaperna hos den erhållna produkten. Processen är särskilt användbar genom att den medger tillverkning av kärnkonstruktioner från relativt tunna metallplåtar, i storleksordningen 0,508 mm (0,020 inch) för uppnående av mycket lättviktiga konstruktioner utan allt för kraftig lokal töjning, eller midjebildning, i metallen i cellväggarna.

Sammanhörande presstämplar 10 och 12 kan bilda en öppen form, eller de kan alternativt bilda en form med slu- i vilken celltillväxt kan (men be- såsom visas, tet hålrum (icke visad), höver icke) vara begränsad genom närheten till den inre form- ytan. Det torde inses att öppna formar är mindre dyrbara att tillverka.

Presstämplarna kan även bilda en yttre eller periferisk yta 11 (Fig. 3), som ger ett diffusionsbundet område av önskad bredd, vilket omhöljer väsentligen hela förformen och är ut- format så att det kvarlämnar kanaler 15 efter önskan för gas- förbindelse, såsom beskrives nedan. Alternativt kan ett se- parat par av presstämplar (icke visade) användas i förbind- else med de som visas i Fig. 1 för att bilda den periferiska bindningen.

Metallen eller metallegeringarna, som kan användas i enlighet med uppfinningen, är sådana material som är i stånd att un- dergå superplastisk formning och diffusionsbindning. De är BNSDOCID: 10 15 20 25 30 35 BNSDOCID: 469 927 15 företrädesvis i stånd att undergå stor plastisk deformation, än några få 100% upp till ca i0O0% töjning, vid sina super- plastiska temperaturer. Varje speciell legering undergår en superplastisk omvandling vid en temperatur, som lätt kan mä- tas eller bestämmas från inom tekniken välkända källor eller procedurer, t ex genom hänvisning till M. Hansen, "Binary Phase Diagrams", McGraw Hill 1978. Superplastiskt deformer- bara legeríngar av aluminium och titan är kända inom tekni- ken. En speciellt föredragen titanlegering innefattar alumi- nium och vanadin, som t ex legering Ti6Al-4V, vilken blir superplastisk vid temperaturer av ca 779,4°c (1435TF) och bindes vid temperaturer av ungefär 9l2,8-940,6%2(1675- 17290. Vissa andra legeringar, primärt av titan eller alu- minium, men även av andra metaller kan uppnås superplasti- citet genom minskning av sin kornstorlek, eftersom fina, sta- bila kornstorlekar är kända för att ge metaller förmågan att uppvisa superplastisk flytning.

Inom ramen för uppfinningen ligger även utnyttjande av smält- punktsänkande medel eller bindningsaktivatorer för att sänka diffusionsbindningstemperaturen hos metallplåten. Sådana ak- tivatorer är välkända och är specifika för den aktuella me- tallen eller legeringen, t ex nickel och/eller koppar med titanlegeringar. Aktivatorn anbringas på plåten längs samman- bindningsytan, och vandrar in i metallen under bindning, så att den erhållna fogen bildas väsentligen av titanlegeringen enbart. Användning av bindningsaktivatorer vid propeller- tillverkning beskrives i “The Rolls Royce Wide Chord Fan Blade", G. Fitzpatrick och P. Broughton, presenterad vid "the First International Conference of the Titanium Development Association, San Francisco, Kalifornien, oktober 1986", och som utsänts per post till föreningens medlemmar.

Vid en föredragen metod i enlighet med uppfinningen placeras två metallplåtar 16, 18 mellan presstämplar 10 och 12 i en varmpress eller jämförbar känd anordning, och presstämplarna bringas samman mot stopporgan för uppnående av en 5% stukning längs sammanbindningsytan 20. Detta sker företrädesvis under kort tid vid superplastiska temperaturer, då ändamålet är att ___469927B_ I > .fm CW 10 15 20 25 30 35 kO 4927 16 deformera metallen i plåtarna 16 och 18 utan att åstadkomma bindning. Vid superplastiska temperaturer inträffar deforma- tion nästan omedelbart, under bildning av de kuddformade cellerna 32 som visas i Fig. 4. Detta kan genomföras i luft- atmosfär. En väsentligt längre tid erfordras under den super- plastiska omvandlingen. Presstämplarna avlägsnas då, och de sålunda formade (men icke bundna) plåtarna 16 och 18 (de formade plåtarna visat i Fig. 4, och har väsentligen samma utseende då de placeras på det visade sättet, vare sig de har sammanbundits eller icke) kan rengöras för ytterligare bearbetning. Plåtarna kan därefter lokalt deformeras, t ex med användning av ett dorn, för inrymmande av ett inloppsrör 14 såsom visas i Fig. 4. Plåtarna svetsas därefter kring sin periferi, med användning av kända svetsmetoder, t ex elektronstrålesvetsning (EB) eller volfram-inertgas-svetsning (TIG), vilket icke förorenar metallytorna. Rör 14 svetsas därefter likaså på plats, med användning av t ex en kälsvets, så att de två plattorna bildar en lufttät inre volym.

Vakuum anbringas därefter på rör 14 till ca mellan 104 och 103 torr, och de tvâ plåtarna placeras återigen i ugnen vid en tillräcklig temperatur och tid för att åstadkomma diffusionsbindning, varvid presstämplarna upprätthålles vid väsentligen samma grad av tillslutning som användes vid det ursprungliga formningssteget. Vakuum mellan plåtarna till- försäkrar tillfredsställande bindning längs sammanbindnings- ytan 22, med undvikande av icke-bundna områden som annars skulle förorsakas av innesluten gas, även i mycket små kvantiteter.

På samma gång bör vakuum icke vara så högt att de bildade kuddarna kollapsar.

Det torde noteras att om presstämplarna 10 och 12 utgör slut- na eller begränsande formar, så kan kuddarna vid formningen antaga en hexagonal form med plan överdel och raka väggar.

Företrädesvis smörjes presstämpelytorna för titan med bor- nitridpulver, ett känt torrt smörjmedel, för att förhindra BNSDOCID: 10 15 20 25 30 35 469 927 17 fastklibbning på presstämpelytorna beroende på friktion med metallplåtarna.

Med användning av 0,762 mm (0,030 inch) tjock plåt av titan- legering Ti6Al-4V med ovan beskrivna process, och en 5% stuk- ning, med en hexagonal presstämpelkonfiguration, varvid hexa- gonerna uppvisar ett avstånd av 12,7 mm (0,5 inch) mellan motsatta sidor och bandbredden är 1,016 mm (0m040 inch) och med upphettning till ca 782,?@ under 15 minuter, har det visat sig att celler bildas såsom visas i Fig. 4 med en höjd av ca 1,59 mm (1/16 inch) ovanför den ursprungliga ytan på plåtarna 16 och 18 och med ett inre celldjup av ca 3,18 mm (1/8 inch). Genom framställning av fördjupningar 26 av bredd- en ca 2,38-3,18 mm (3/32-1/8 inch) bildas avtappningsöppning- ar 30 med inre diameter ca 0,79-1,59 mm (1/32-1/16 inch), som sammanbinder nätverket av de sålunda bildade cellerna.

Den ovan beskrivna utföringsformen av uppfinningen är för- delaktig genom att den kan genomföras i en varmpress av stan- dardtyp, med en cykeltid vid förhöjd temperatur av ca 1 tim- me. Alternativt kan processen genomföras i en mera dyrbar va- kuumpress, vilket erfordrar en längre cykeltid. Vakuum inuti pressen har samma funktion som beskrivits ovan med avseende på Vakuum inuti den svetsade förformen, nämligen för att tillförsäkra tillfredsställande bindning. Även i denna ut- föringsform kan värmet och trycket upprätthållas tillräck- ligt länge i det ursprungliga steget för att åstadkomma såväl bindning som bildning av den sammanbundna cellstrukturen. För titanlegering Ti6Al-4V och vid en temperatur av ca 926/PC är den för bindning erfordrade tiden med en 5% stukning i stor- leksordningen 1 eller 2 timmar. Med denna utföringsform av uppfinningen kan plåtarna 16 och 18 på samma gång diffusions- bindas i ett band kring sin periferi, snarare än svetsas ihop. Ett rör, t ex rör 14, föredrages men är icke väsent- ligt, då det är tillräckligt att kvarlämna en öppning i den periferiska bindningen, genom vilken den inre förformvolymen står i förbindelse med vakuummiljön i ugnen. Flerdubbelt sta- plade presstämplar kan användas, med en press eller ugn, var- dera som beskrivits ovan, för ökad processeffektivitet.

BNsocxno; 10 15 20 25 30 35 18 Åtgärder bör vidtagas för undvikande av skarpa kanter i press stämplarna. För t ex en bandytbredd av 1,016 mm (0,040 inch) kan tjockleken för väggarna mellan angränsande hexagoner i presstämpeln vara 2,54 mm (0,1 inch) med en rundning av 0,813 mm (0,032 inch) i radie. Hörnen på hexagonerna är på liknande sätt rundade för att undvika skarpa hörn som kan leda till hög lokal påkänning.

Det föredrages att rör 14 tillverkas från samma legering som plåtarna 16 och 18, men röret kan emellertid tillverkas av alla material som kan diffusionsbindas eller svetsas till metallplåtarna, beroende på utföringsformen för den använda processen, och som har en jämförbar värmeutvidgningskoeffi- cient och på annat sätt är förenligt med basmetallen.

Den i enlighet med uppfinningen framställda förformen 24,så- som beskrivits ovan, kan därefter blåsas upp vid superplast- iska temperaturer och vanligen vid tryck av ca 1,38-2,07 mPa (200-300 psi) av en inert gas, som t ex argon, för bildning av en panelstruktur, eller en kärnstruktur, av regelbunden eller oregelbunden form. Om de två halvorna i förformen är framställda men icke bundna, såsom först beskrivits ovan, så “kan de, då de återupphettas för bindning, dessutom uppblåsas i samma uppvärmningscykel efter avlägsnande av presstämplar- na, om så önskas. Uppblåsning medför att cellerna 32 utvidgar sig utåt i båda riktningarna från planet för plåtarna 16, 18 i någon viss bråkdel, t ex 70-90%, av den slutligen önskade graden av töjning. Det torde noteras att metoden medger en minimering av antalet temperaturcykler, som erfordras för tillverkning, jämfört med tidigare metoder.

Uppblåsning av förformen kan genomföras medan den endast kvarhålles kring sin periferi, varvid cellerna expanderar i lika utsträckning i resp. riktningar. Alternativt kan för- formen blåsas upp inuti en sluten hålrumsform, så att hål- rumsväggarna begränsar och definierar den önskade formen för den uppblåsta eller delvis uppblåsta kärnan. En sådan form kan t ex begränsa expansion till en avsevärd bråkdel av den som slutligen önskas. Den kan alternativt medge den fullstän- BNSDOCID: BNSDOCID' 10 15 20 25 30 35 469 927 19 diga önskade graden av expansion, och kan även inrymma yttre paneler eller konstruktionselement, vilka sålunda kan diffu- sionsbindas till de expandera ändarna på cellerna över hela deras area, med kvarlämnande av ytan mellan panelerna och kärnan bundna och väsentligen hålrumsfria. Alternativt kan förformen fullständigt uppblåsas på detta sätt och därefter bindas till yttre element. Det framgår att eftersom expan- sionen genomföres jämnt och homogent med gastryck kan väsent- ligen vilken godtycklig kärnform som helst uppnås genom mot- svarande utformning av formhålrummet. Uppblåsningen kan ge- nomföras i luft, förutsatt att graden av uppblåsning är till- räckligt liten så att icke någon bindning inträffar, t ex mellan angränsande cellväggar. Om något steg genomföres i luft måste metallen i plåtarna eller förformen rengöras från oxider och andra föroreningar genom känd teknik, t ex ett syrabad innan korrekt bindning kan åstadkommas, vilket är välkänt inom tekniken.

Sättet enligt uppfinningen är särskilt användbart för form- ning av sammansatta krökta profilerade bärytekonstruktioner, som t ex rotorblad eller statorbärytor för fläktar och kom- pressorer och integrerat vingförsedda skivor, vilket ofta erfordrar höggradigt krökta ytor, hög hållfasthet och styv- het, låg vikt och möjlighet att inspektera kärnan vid ett tidigt tillverkningsstadium. Detta illustreras i Fig. 6-9.

Förformen 24 vrides först till en form motsvarande i huvudsak den sammansatta krökningen för den inre ihåliga delen eller fickan 42 på bäryta 40. Den på detta sätt vridna kärnan visas vid 44, placerad mellan övre och undre halvor 46 resp. 48, Vilka även kallas övre och undre ytskikt, på bäryta 40. I enlighet med uppfinningen diffusionsbindes de övre och undre ytskikten 46, 48 tillsammans längs deras periferiska kongru- enta ytor 50, 52, och hålrummet eller fickan 42 mellan dessa (som företrädesvis sträcker sig på samma sätt in i båda yt- skikten) fylles fullständigt med den cellformiga kärnan 44, vilken expanderas så att den fyller denna volym och som dif- fusionsbindes fullständigt längs sin yttre yta till motsvar- ande inre ytor på bäryte-ytskikten. _ 469927EL | > 4-69 927 10 15 20 25 30 35 20 Beroende på graden av sammansatt krökning i bärytan, kan det vara föredraget att först åstadkomma en viss grad av krökning hos förformen i en form, som kan åstadkomma hela eller endast en avsevärd bråkdel av den slutliga erfordrade krökningen, varvid återstoden åstadkommas genom bärytans ytskikt, som då i sig själva fungerar som formar. Om alternativt endast en liten grad av sammansatt krökning erfordras, kan denna åstad- kommas för förformen genom själva ytskikten för bärytan, utan behov av ett eller flera preliminära formningssteg för pro- gressivt uppnående av den önskade sammansatta krökningen.

Fig. 6 är en perspektivvy som illustrerar en form 56, inne- fattande övre och undre presstämplar 58, 60, mellan vilka en gemensam periferisk yta 62 avgränsas, då formhalvorna passas ihop, motsvarande graden av vridning, eller sammansatt krök- ning, som man önskar uppnå med detta speciella formningssteg.

Förformen 24 visas schematiskt mellan presstämplarna 58 och 60, medan röret 14 fortfarande är på plats för att åstadkomma tryck anbringat på det inre av förformen 24. I en ugn försät- tes förformen 24 först under tryck med en inert gas till nå- gra hundradels MPa för att undvika bildning av "kink", eller skarp böjning, hos förformen då den krökes. Formhalvorna el- ler presstämplarna 58, 60 tillslutes därefter på förformen, vid en temperatur inom dess superplastiska område, så att förformen antager den önskade vridningen. Form 56 kan vara en form med öppet hålrum, helt enkelt för att åstadkomma vrid- ning hos förformen, eller den kan vara en sluten hålrumsform, varvid dess inre yta definierar den önskade yttre formen hos kärnan, som skall bildas genom uppblåsning av förform 24.

Detta kan vara den önskade slutliga formen för kärnan, eller den kan uppvisa någon avsevärd andel, mindre än hela, av den önskade graden av uppblåsning. Även om viss grad av uppblås- ning kan uppnås innan hela eller väsentligen hela vridningen åstadkommas hos kärnan, hålles graden av uppblåsning före- trädesvis under den, vid vilken sidoväggarna på cellerna börjar att bindas med varandra tills den slutliga graden av vridning uppnås. Detta förhindrar att man måste åstadkomma vridning hos kärnan efter att sidoväggarna redan har samman- bundits, vilket förvrider dessa och förorsakar ojämnhet i aNsDomo; BNSDOCID 10 15 20 25 30 35 4-69 927 21 cellernas tjocklek, inuti kärnan. För stora grader av samman- satt krökning, kan en följd av progressiva former utnyttjas.

Den uppblåsta kärnan 44 placeras därefter mellan bärytehalv- orna 46, 48 och den erhållna skiktkonstruktionen pressas sam- man, vid temperaturer i det superplastiska området för både kärnan och ytskikten. Tillverkning av bäryte-ytskikt 46, 48 kan göras på vilket lämpligt sätt som helst, som är känt inom tekniken, exempelvis genom en kombination av maskinbearbet- ning och varmformning. De är företrädesvis framställda av samma legering som, eller en sådan som är förenlig med kärn- an. En kanal 65, liknande kanal 64, åstadkommes genom maskin- bearbetning i ytskiktet 48 för att åstadkomma gasförbindelse mellan de inre volymerna, som formas mellan kärnan 44 och resp. ytskikt, så att ett vakuum kan åstadkommas inom denna volym för att uppnå fullständig bindning mellan ytan på kärnan 44 och den motsvarande inre ytan på ytskikten 46, 48.

Detta kan genomföras på flera olika sätt, såsom beskrives nedan. Röret 14 kvarlämnas på plats, genom kanal 64, för att åstadkomma en gasledning för att försätta det inre av kärnan 44 under tryck för uppblåsning av denna för fullständig fyll- ning av volymen, som avgränsas mellan bärytehalvorna 46, 48.

Efter att denna konstruktion formats kan rören avlägsnas och de små återstående hålen täppas till eller svetsas ihop, om så önskas.

Två sätt beskrives för formning av detaljkombinationen av de två bärytehalvorna och kärnan 44 till en fullständig profi- lerad bäryta. Vid den ena processen genomföres stegen i en vakuumpressform, vilken åstadkommer den erfordrade tempera- turen, och en press, för anbringande av mekaniskt tryck till de till varandra passande periferierna 50, 52 på bärytans yt- skikt under vakuumbetingelser. Den tredelade detaljkombina- tionen placeras i vakuumpressformen och rör 14 kopplas till en källa av inert gastryck, som är i stånd att uppblåsa cel- lerna i kärnan. Vid förhöjd temperatur tillslutes formen för anbringande av ett mekaniskt tryck med 5% stukning hos peri- ferierna 50, 52 på ytskikten, och inert gastryck anbringas genom rör 14 för uppblåsning av kärnan 44 mot de inre fick- _469927B I > ßh Cm 10 15 20 25 30 35 \Q DJ *J 22 väggarna på bärytans ytskikt. Med en 5% stukning och en temperatur mellan ca 912,8-940,6°C (1675-l7259F) kan form- nings- och bindningsstegen vara fullföljda på ca 2 timmar för en typisk vingkonstruktion såsom visas i Fig. 7-9. Det genom pressen anbringade vakuum är företrädesvis mellan ca 10*-10* torr. En kanal 65 åstadkommas i ytskikt 48 genom maskinbear- betning för att medge att det genom pressen åstadkomma vakuum kommunicerar med de inre volymerna mellan kärnan och resp. ytskikt. En sådan kanal kan tillverkas i antingen ena eller båda av de till varandra passande ytskikten för bärytan, och mer än en sådan kanal kan åstadkommas, om så önskas. Alter- nativt kan ytskikten 46, 48 svetsas kring sin periferi och evakueras för att bilda en vakuumkammare, varigenom bindning kan ske i en varmpress i stället för i en mera dyrbar vakuum- ugn. Det är lämpligt för detta ändamål att åstadkomma ett rör 67, svetsat i kanal 5, som kan vara kopplad till en lämplig vakuumkälla av 104-10* torr. Detta kan ske genom sammankopp- ling av rör 67 till en vakuumkälla innan detaljkombinationen placeras i en press, och försegling av röret så att önskat vakuum upprätthålles under värmecykeln utan behov av någon vakuumkoppling till pressen. Kärnan uppblåses därefter, vid diffusionsbindningstemperaturer, och fyller och binder till fickan inuti ytskikten för bärytan. Det torde noteras att uppblåsningen alltid här beskrives under användning av en inert gas, t ex argon, för att undvika bildning av oxider eller andra föroreningar som icke lätt kan avlägsnas.

Den tidsperiod, under vilken tryck måste upprätthållas inuti kärnan för att uppblåsa cellerna, är uppenbar för fackmannen inom denna teknik och beror på gastrycket, den utnyttjade speciella legeringen, tjockleken för plåtarna och geometrin för den speciella förformen. Det torde noteras att gaskanaler eller -rör företrädesvis är anordnade genom skarv 69 på bär- ytan, såsom visas i Fig. 8, eller genom spetsen, så att de icke genomgår områden som kan vara utsatta för tvärgående påkänningsökningar.

Fig. 8 och 9 illustrar den färdiga profilerade bärytan, med ytskikten sammabundna och inneslutande och bundna till kärnan BNSDOCID: BNSDOCID: 10 15 20 4-69 927 23 44. Det är viktigt att presstämpeln och följaktligen kärnan 44 är tillgänglig för inspektion genom någon av de konventio- nella testmetoderna innan den inkapslas i bärytan, så att man kan inspektera bindningarna och den strukturella integriteten hos kärnan vid ett tidigt stadium av processen. Lämplig in- spektion på detta sätt gör det osannolikt att en felaktigt bunden eller formad kärna kan passas ihop med en profilerad bäryta, vilket undviker onödiga kostnader beroende på kassa- tion och medger en högre grad av strukturell integritet och säkerhet än vad som är möjligt med processer som icke medger sådan tidig, direkt inspektion.

Det torde noteras att två eller flera cellformiga kärnor i enlighet med uppfinningen kan sammanbindas för att skapa för- stärkningskonstruktioner med större djup eller en annan form än vad som kan vara genomförbart eller önskvärt med enbart en ensam kärna.

Det är uppenbart för fackmannen att modifieringar och varia- tioner av de beskrivna utföringsformerna kan göras utan av- vikelse från ramen för uppfinningen, vilken endast är begrän- sad i enlighet med följande patentkrav. g 44699275 _|_>

Claims (36)

in CA 10 15 20 25 30 35 \Ü hä 24 Patentkrav

1. Sätt för framställning av en cellformig konstruktion, k ä n n e t e c kön a t av: (a) utnyttjande av minst en metallplåt (16) i stånd att undergå superplastisk formning; (b) anbringande av tryck för stukning av plåten längs en sammanbindningsyta (20), som i sina mellanrum avgränsar ett arrangemang av polygonala håligheter (28), sammanbundna med varandra genom fördjupningar (26) i sammanbindningsytan (20), varvid trycket är tillräckligt högt för att reducera tjock- leken hos plåten längs sammanbindningsytan (20) med mellan några få och ca 10%, varvid trycket anbringas vid en till- räcklig temperatur och under en tillräcklig tidsperiod för att metallen skall flyta in i områdena för de polygonala håligheterna (28) och bilda kuddar däri (32), sammanbundna genom kanaler motsvarande fördjupningarna, varvid kuddarna (32) och kanalerna är upphöjda i förhållande till samman- bindningsytan (20).

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att tem- peraturen är tillräcklig för att göra metallplåtarna super- plastiska.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att två metallplåtar (16, 18) är anordnade yta mot yta och trycket för stukning av dessa åstadkommes genom åtminstone en presstämpel (10), som formar sammanbindningsytan (20), och en motsatt yta, varvid presstämpeln (10) och den mot- satta ytan bringas samman gentemot positiva stopporgan till en separation motsvarande den nämnda reduktionen i tjocklek.

4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att den motsatta ytan är en plan yta (13).

5. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att den motsatta ytan är en andra presstämpel (12), som bildar en andra sammanbindningsyta motsvarande den första samman- BNSDOCID: 10 15 20 25 30 35 469 927 25 bindningsytan hos den förstnämnda presstämpeln (10), var- vid presstämplarna (10, 12) har motsvarande fördjupningar (26), så att de två metallplåtarna (16, 18), som utsättes för stukningstrycket, mellan sig bildar kuddar (32), upphöjda i motsatta riktningar, vilka bildar ett nätverk av celler sammanbundna genom kanaler (15), vilka är tillgängliga genom en öppning vid periferin på plâtarna.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att sammanbindningsytan (20) är av väsentligen konstant bredd mellan ca 0,794-3,175 mm (1/32-1/8 inch), varvid alla kanter på presstämplarna, som bildar sammanbindningsytan, är till- räckligt avrundade för att undvika skarpa hörn i stånd att förorsaka onödig påfrestning i metallplåtarna.

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att for- men för de polygonala håligheterna (28) är vald från gruppen bestående av hexagoner, oktagoner, dekagoner och dodekagoner. av att det

8. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t innefattar upprätthållande av metallplåtarna (16, 18) vid den nämnda temperaturen under tillräckligt lång tid för att diffusionsbinda dem samman längs deras sammanbindningsytor (20).

9. Sätt enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att storleken för de polygonala områdena i åtminstone ett område av konstruktionen har gjorts annorlunda än storleken för de polygonala områdena i andra områden av konstruktionen i en- lighet med de påkänningar, vibrerande påfrestningar eller böjmoment, för vilka konstruktionen är avsedd att utsättas för. k ä n n e t e c k n a t av att

10. Sätt enligt krav 9, innan de formade plåtarna (16, 18) hålles vid den nämnda temperaturen under tillräckligt lång tid för diffusions- bindning, så sammanbindes de kring sin periferi och förses med organ (14) för att åstadkomma förbindelse mellan en källa BNSDOCID: 10 15 20 25 30 35 927 26 av gastryck och nätverket av celler, som formas genom plåtar- nä..

11. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar diffusionsbindning av ett par av metallplåtarna (16, 18) längs deras sammanbindningsytor (20, 22) och längs deras periferi för bildning av en förform (24) så att kuddar- na (32) i resp. plåtar bildar ett nätverk av celler, samman- bundna genom kanalerna (30), och åstadkommande av förbind- elseorgan (14) för reglering av gastrycket inuti nätverket av celler; och anbringande av gastryck till cellerna genom förbindelseorganen vid superplastisk formningstemperatur för expansion av deras volym.

12. Sätt enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a t av att cellerna (32) expanderas under tryck mot en yta, som be- gränsar deras expansion.

13. Sätt enligt krav ll, k ä n n e t e c k nia t av att cellerna (32) expanderas så att väsentligen alla celler på åtminstone ena sidan av planet av bandet är diffusionsbundna till angränsande celler för bildning av en cellformig för- stärkningsstruktur (44), som är väsentligen fri från hålrum mellan angränsande cellväggar.

14. Sätt enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a t av att den ihåliga kärnförstärkningsstrukturen (44) är diffusionsbunden till ett eller flera ytterligare metallelement (50, 52) för bildning av en förstyvad, förstärkt konstruktion.

15. Sätt enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a t av att ett eller flera ytterligare metallelement (50, 52) diffusions- bindes till ändarna på cellerna så att väsentligen hela väggytan för cellerna är diffusionsbunden utan hålrum mellan angränsande cellväggar eller till de nämnda metallelementen.

16. Sätt enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a t av att ett eller flera metallelement (50, 52) väsentligen innesluter BNSDOCID: <$E__469927B_l_> I) 10 15 20 25 30 35 4-69 927 27 hela den cellformiga förstärkningskonstruktionen (44) för bildning av en ihålig kärnförstärkt konstruktion.

17. Sätt enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a t av att, som de ytterligare metallelementen (50, 52) väljes ytskikt (46, 48) för profilerade bärytor så att den erhållna kons- truktionen är en ihålig cellförstärkt profilerad bäryta.

18. Sätt enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar steget att placera förformen (24), vid super- plastisk temperatur, mellan formningsmatriser (58, 60), formade så att de ger en krökning i planet för förformen.

19. Sätt enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar införande av positivt gastryck i nätverket av cel- ler (32)före deformation av förformen (24) genom formnings- matriserna (58, 60), och ökning av gastrycket efter att denna krökning har bildats för superplastisk expansion av volymen av cellerna.

20. Sätt enligt krav 19, k ä n n e t e c k n a t av att formningsmatriserna (58, 60) är utformade så att de ger en sammansatt krökning i förformen.

21. Sätt enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a t av att förformen (24), vid superplastisk formningstemperatur, mellan ett par ytskikt (46, 48) för profilerade bärytor med en ficka (42) däremellan uppvisande sammansatt krökning; att ett posi- tivt tryck införes i cellerna i förformen (24); att förformen (24) placeras i fickan (42) innanför ytskikten (46, 48) för bärytan, och att ytskikten sammanföres för formning av för- formen (24) till en sammansatt krökning motsvarande den för fickan (42); och att förformen (24) uppblåses så att den an- passas och diffusionsbindes med sin yttre yta till de inre väggarna på ytskikten för fickan (42).

22. Sätt enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar inspektion av förformen (24) med avseende på BNSDOCID: ..!":>. CM 10 15 20 25 30 35 \Q PO \J 28 bindning och strukturell integritet innan den bindes till ett eller flera metallelement.

23. Cellformig konstruktion, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar två metallplåtar (16, 18), som är väsentligen oavbrutet diffusionsbundna tillsammans, utan användning av maskeringsmedel, längs en sammanbindningsyta (20), avgränsan- de i sina mellanrum ett arrangemang av polygonala celler (32), sammanbundna genom kanaler (39) formade av plåtarna

24. Cellformig konstruktion enligt krav 23, k ä n n e - t e C k n a d av att cellerna (32) har expanderats under gastryck vid superplastisk temperatur.

25. Cellformig konstruktion enligt krav 24, k ä n n e - t e c k n a t av att angränsande celler (32) är diffusions- bundna tillsammans, väsentligen utan håligheter.

26. Cellformig konstruktion enligt krav 25, k ä n n e - t e c k n a d av att konstruktionen har en sammansatt krökning (fig 6).

27. Cellformig konstruktion enligt krav 25, k ä n n e - t e c k n a d av att den cellformiga konstruktionen är inbäddad inuti och bunden till ytterligare konstruktione- element(fig 7-9),

28. Cellformig konstruktion enligt krav 26, k ä n n e - t e c k n a t av att den cellformiga konstruktionen är inbäddad inuti och diffusionsbunden till ytskikt för profilerade bärytor (46, 48), varigenom en sammansatt krökt profilerad bäryta bildas med ihålig kärna (44).

29. Cellformig konstruktion enligt krav 25, k ä n n e ~ t e c k n a d av att de polygonala områdena är av olika storlekar i åtminstone ett område av konstruktionen. BNSDOCID: fil BNSDOCID. 10 15 20 25 30 469 927 29

30. Cellformig konstruktion enligt krav 23, k ä n n e - t e c k n a d av att de polygonala områdena är formade som oregelbundna polygoner.

31. Cellformig konstruktion enligt krav 30, k ä n n e - t e c k n a d av att de oregelbundna polygonerna är långsträckta rektanglar.

32. Cellformig konstruktion enligt krav 31, k ä n n e - t e c k n a d av att rektanglarna har rundade hörn.

33. Cellformig konstruktion enligt krav 30, k ä n n e - t e c k n a d av att de polygonala områdena innefattar regelbundna och oregelbundna polygoner.

34. Cellformig konstruktion enligt krav 23, k ä n n e - t e c k n a d av att den är bildad väsentligen utan an- vändning av svetsning för att reducera dess vikt i jämförelse med en motsvarande konstruktion som innehåller sådana svets- fogar.

35. Cellformig konstruktion enligt krav 23, k ä n n e - t e c k n a d av att den är bildad väsentligen utan an- vändning av en maskeringskomposition för att underlätta tillförlitlig bindning av metallplåtarna.

36. Cellformig konstruktion enligt krav 23, k ä n n e - t e c k n a d av att sammanbindningsytan har en väsentligen konstant bredd. __ 469927B__1 >