[发明专利]用于形成机舱部件的工具

说明书

公开了一种用于形成多个机舱部件的组件。根据各种实施方案，所述组件包括绕中心轴线布置的多个模具。所述多个模具中的第一个具有第一壁和延伸穿过第一壁的第一腔，并且所述多个模具中的第二个具有第二壁和延伸穿过第二壁的第二腔。所述第一壁和第二壁被配置成将一对金属坯料夹在其间。在各种实施方案中，结构环被配置成包围所述多个模具。

技术领域

本公开涉及在处于超塑性状态下时形成金属零件，且更具体地，涉及用于同时形成多个机舱部件（诸如，用于燃气涡轮发动机机舱入口的多个前舱壁段）的方法和设备。

背景技术

各种金属（诸如，钛合金）以及各种金属合金在有限的温度范围和应变率内表现出超塑性。超塑性是指材料产生异常高的拉伸伸长率而缩颈趋势减小的能力—例如，局部变形减小，在局部变形中在材料的小的、局部区域中不成比例地发生大量应变。因此，当处于超塑性状态下时，金属或金属合金表现出低的抗变形性，并且可以使用称为超塑性成形的过程通过受控的变薄而伸长。超塑性成形（SPF）准许此类金属的薄片容易地形成在模具上以达到所期望的形状，同时在成品零件中保持基本上均匀的厚度而没有任何弱点。真空超塑性成形（VSPF）与SPF类似，例外情况是：在真空中使用惰性气体来实施成形过程以使金属工件在处于超塑性状态下时变形。

发明内容

公开了一种用于形成多个机舱部件的设备。在各种实施方案中，组件包括绕中心轴线布置的多个模具。所述多个模具中的第一个具有第一壁和延伸穿过第一壁的第一腔，并且所述多个模具中的第二个具有第二壁和延伸穿过第二壁的第二腔。第一壁和第二壁被配置成将一对金属坯料夹在其间。

在各种实施方案中，所述多个模具中的第一个是被配置成用于布置在外圆形图案内的径向外模具，并且第一壁是径向面向内的壁。在各种实施方案中，所述多个模具中的第二个是被配置成用于布置在内圆形图案内的径向内模具，并且第二壁是径向面向外的壁。

在各种实施方案中，所述多个模具包括被配置成用于布置在外圆形图案内的多个径向外模具。在各种实施方案中，所述多个模具包括被配置成用于布置在内圆形图案内的多个径向内模具。在各种实施方案中，第一腔是径向面向内的腔，并且第二腔是径向面向外的腔。

在各种实施方案中，多个径向内模具中的每一个包括被配置成沿中心轴线限定纵长空隙的径向内表面。在各种实施方案中，所述多个径向外模具中的每一个包括被配置成接收结构环以包围所述多个模具的径向外表面。在各种实施方案中，结构环是圆柱形套管。在各种实施方案中，组件进一步包括基底构件，并且圆柱形套管从基底构件延伸到组件的上部部分。

在各种实施方案中，所述多个模具中的第一个是被配置成用于布置在圆形图案内的第一径向模具，并且第一壁是第一周向面向壁。在各种实施方案中，所述多个模具中的第二个是被配置成用于布置在圆形图案内的第二径向模具，并且第二壁是第二周向面向壁。在各种实施方案中，第一径向模具包括在第一周向面向壁内的第一周向面向腔，并且第二径向模具包括在第二周向面向壁内的第二周向面向腔。

公开了一种用于形成多个机舱部件的方法。在各种实施方案中，该方法包括：提供绕中心轴线布置的多个模具，借以所述多个模具中的第一个具有第一壁和延伸穿过第一壁的第一腔，并且所述多个模具中的第二个具有第二壁和延伸穿过第二壁的第二腔，第一壁和第二壁被配置成将一对金属坯料夹在其间。在各种实施方案中，该方法进一步包括：将该对金属坯料定位在第一壁和第二壁之间；将所述多个模具加热到足以在该对金属坯料内达到超塑性状态的温度；以及对该对金属坯料的内部区段加压，由此将该对金属坯料的第一部分推入第一腔中并将该对金属坯料的第二部分推入第二腔中。

在各种实施方案中，所述多个模具中的第一个是被配置成用于布置在外圆形图案内的径向外模具，并且第一壁是径向面向内的壁。在各种实施方案中，所述多个模具中的第二个是被配置成用于布置在内圆形图案内的径向内模具，并且第二壁是径向面向外的壁。在各种实施方案中，所述多个模具包括被配置成用于布置在外圆形图案内的多个径向外模具以及被配置成用于布置在内圆形图案内的多个径向内模具。