專利名稱：生產(chǎn)金屬板材旋轉(zhuǎn)對稱物品的方法,該物品具有復(fù)曲面和變化的材料厚度的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)金屬板材旋轉(zhuǎn)對稱物品的方法，該物品具有復(fù)曲面和變化的厚度，特別是圓錐形或鐘形的物品，如火箭噴嘴，其中多塊金屬板材的部分坯料在平整狀態(tài)下被切割成部分圓環(huán)形，然后環(huán)繞預(yù)期的對稱軸線彎曲到所需的曲率，再焊接在一起形成物品最后機(jī)加工用的坯料。
火箭噴嘴的目的是要使燃?xì)饬髋蛎洸⒓铀俚礁咚伲瑥亩o火箭提供推進(jìn)用的推力。
火箭噴嘴還必須被冷卻，這可用下列三種方法之一來解決，即用交流換熱法冷卻、輻射冷卻或在噴嘴壁熱的一側(cè)覆蓋熱保護(hù)材料(heatprotective material)。在用輻射冷卻噴嘴時，噴嘴壁為一單層結(jié)構(gòu)。這種輻射冷卻噴嘴設(shè)有熱保護(hù)材料，并具有圓錐形成鐘形形狀和材料厚度的變化；這種噴嘴迄今為止都是這樣制造的在平整的狀態(tài)下從一塊材料厚度例如為4mm的大板上切割出多塊小片，將這些小片以預(yù)期物品的對稱軸線為準(zhǔn)彎曲到所需的曲率，然后合攏在一起成為封閉的環(huán)形，并且，如果需要，還可進(jìn)行成形操作來得到復(fù)曲面的形狀。這樣，生產(chǎn)出多個具有不同材料厚度的相似的環(huán)狀體，最后按預(yù)定的順序在物品的縱長方向上將這些環(huán)狀體放置在一起。
這種火箭噴嘴的制造方法存在著多個問題。小片的初始切割需要很大的精確度方能在接頭的位置上得到完善的配合。不同環(huán)狀體的互相連接需要能對環(huán)狀體和噴嘴的每一種尺寸適用的復(fù)雜的工具裝備和控制設(shè)備。
在許多情況下這種噴嘴都被這樣成形，從最小的橫截面到最大的橫截面，材料厚度被不斷減小，為的是除了要求承受在噴嘴內(nèi)外的壓力和其它應(yīng)力所需的厚度外不給噴嘴過大的強(qiáng)度，從而也不給它過多的重量。為了得到這一點(diǎn)可對小片或環(huán)狀體進(jìn)行去除切屑的機(jī)加工來得到材料厚度的逐漸變化，但這是費(fèi)時而又費(fèi)錢的。
本發(fā)明現(xiàn)在的目的是要消除上述缺點(diǎn)并得到一種容易實(shí)行的制造方法，該法可減少材料的浪費(fèi)并且可不用去除切屑。
按照本發(fā)明，這個目的是這樣達(dá)到的，即，這樣形成金屬板材坯料，將多條具有不同材料厚度的帶狀金屬板材片攤平、沿著其直邊并排排列，并沿著其直邊焊接在一起，形成一塊金屬板材板，使其寬度在原則上相當(dāng)于物品或噴嘴的總長度，并使其材料厚度從所說板的一側(cè)到另一側(cè)遞減；接著從這塊金屬板材板上切割出部分圓環(huán)形的噴嘴的部分坯料；然后將所說噴嘴的部分坯料環(huán)繞噴嘴的對稱軸線彎曲，再將所說部分坯料沿其鄰近的不平行的直邊焊接在一起來形成物品的最后坯料。如果需要，該坯料最后還可進(jìn)行光整精加工。
現(xiàn)在結(jié)合


本發(fā)明的一個非限定性的例子。該圖示出按照本發(fā)明的火箭噴嘴的簡化的制造流程圖。
按照本發(fā)明，多條(在本例中為四條)具有不同材料厚度的并排排列的帶狀金屬板材片在平整的狀態(tài)下沿著其直邊被焊接在一起，形成一塊組合的金屬板材板，其寬度在原則上基本相當(dāng)于物品或噴嘴的總長度，其材料厚度從一側(cè)到另一側(cè)逐漸遞減，例如從4mm到1.5mm。接著這塊金屬板材板例如用激光被切割成部分圓環(huán)形的噴嘴的部分坯料。這個噴嘴的部分坯料是按一種固定的方式切出的，即完工噴嘴的橫截面較小的部分將具有最大的材料厚度。此后噴嘴的部分坯料環(huán)繞物品的對稱軸線被彎曲，并且有必要數(shù)目(在本例中為四個)的噴嘴的部分坯料沿著不平行的直邊(沿著完工噴嘴的母線)被焊接成火箭噴嘴的最后坯料。如果需要，這個坯料還可在其后進(jìn)行必需的光整精加工來得到火箭噴嘴預(yù)期的鐘形。
但應(yīng)注意在用焊接連結(jié)帶狀金屬板材片時應(yīng)使完工的鐘形火箭噴嘴具有一個光滑的內(nèi)側(cè)。
采用本發(fā)明能生產(chǎn)出高度從約700到2500mm及出口端直徑達(dá)到大約2500mm的火箭噴嘴。
按照本發(fā)明的方法并不需要任何復(fù)雜的工具裝備，因?yàn)槎鄺l具有不同材料厚度的帶狀金屬板材片的焊接在一起是在平整的狀態(tài)下進(jìn)行的，而噴嘴的部分坯料是在噴嘴的母線的方向上而不是沿著需要復(fù)雜導(dǎo)引的弧線進(jìn)行焊接的。
采用按照本發(fā)明的方法顯然能夠生產(chǎn)火箭噴嘴之外的其他物品如液體或氣體儲罐、船殼的球狀頂頭部分等。
權(quán)利要求
一種生產(chǎn)金屬板材的旋轉(zhuǎn)對稱物品的方法，該物品具有復(fù)曲面形狀和變化的厚度，特別是圓錐形或鐘形的物品如火箭噴嘴，其中多塊金屬板材的部分坯料在平整狀態(tài)下被切割成部分圓環(huán)形，然后環(huán)繞預(yù)期的對稱軸線彎曲到所需的曲率，再焊接在一起形成物品最后機(jī)加工用的坯料，其特征在于，將多條具有不同材料厚度的并排排列的帶狀金屬板材片在平整的狀態(tài)下沿著其直邊焊接在一起，形成一塊金屬板材板，其寬度在原則上相當(dāng)于物品或噴嘴的總長度，其材料厚度從一側(cè)到另一側(cè)遞減，接著將這塊金屬板材板切割成部分圓環(huán)形的噴嘴的部分坯料，然后使所說噴嘴的部分坯料環(huán)繞噴嘴的對稱軸線彎曲，再將所說部分坯料沿其鄰近的不平行的直邊焊接在一起來形成物品的最后坯料，如果需要，該坯料最后還可進(jìn)行光整精加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)金屬板材旋轉(zhuǎn)對稱物品的方法,該物品具有復(fù)曲面和變化的厚度,特別如火箭噴嘴,其中多塊金屬板材的部分坯料在平整狀態(tài)下被切割成部分圓環(huán)形,然后被彎曲到所需的曲率,再焊接在一起形成物品最后精加工用的坯料。按照本發(fā)明,部分坯料是這樣制成的,將多條具有不同材料厚度的并排排列的帶狀金屬板材片在平整的狀態(tài)下沿著其直邊焊接在一起,形成一塊金屬板材板,其寬度相當(dāng)于物品的總長度,其材料厚度從一側(cè)到另一側(cè)遞減。接著便可將這塊金屬板材板切割成部分圓環(huán)形的噴嘴的部分坯料,然后使所說部分坯料彎曲,再將它們沿其鄰近的不平行的直過焊接在一起,便可形成物品的最后坯科,如果需要,該坯料最后還可進(jìn)行光整精加工。
文檔編號F02K9/00GK1275939SQ9718240
公開日2000年12月6日 申請日期1997年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月30日
發(fā)明者馬茨·哈爾奎斯特 申請人:沃爾沃航空有限公司