專利名稱：用于制造管狀機械連桿的方法以及使用該方法獲得的連桿的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于制造管狀機械連桿的方法以及使用該方法獲得的連桿。
背景技術：
管狀機械連桿，即具有中空主體的管狀機械連桿，特別用于一直關注節(jié)省重量的領域。這些領域特別地包括航空領域:例如管狀的機械連桿被用在起落架(制動桿)中、用在將維修罩(電機罩等)保持在打開位置的系統(tǒng)中，用于發(fā)動機懸架系統(tǒng)(在發(fā)動機和機翼支柱之間傳遞推力的接觸面)等。管狀的機械連桿通常由中空主體制成，包括在其各端部的連接端。每個連接端通常配置成凸U形鉤或凹U形鉤的形式,從而允許通過使用銷或任何其他裝置將該連桿固定至與其配合的構件。從本技術領域的狀態(tài)可知，特別是從EP1870196中已知一種用于制造管狀連桿的方法，其中，一方面連桿的中空主體以及另一方面連桿的兩個連接端是分開制造的，然后通過焊接將這些連接端附接到中空主體的每一端。這種在先的方法的缺點在于:焊接操作必須在連桿的分開的兩個位置進行。此外，對于該較早的設計，由于在連桿的中空主體內(nèi)形成的焊縫部分被封閉在由中空主體限定在殼體內(nèi)，因此不能檢查和加工這些焊縫部分。由焊縫趾部的下部而引起的幾何事故還造成局部應力集中，這需要待焊接的區(qū)域是局部加厚的。因此，有必要在組裝區(qū)域設置制成該連桿的金屬合金(通常為鎳、鈦或鋁基的)的局部加厚區(qū)域。因此，當存在兩個焊縫時，與之相關的超重就是雙倍的。為了解決后一缺點，可以考慮到的是通過兩個半連桿，每個半連桿以單一件形成，并分別通過其連接端使二者合并在一起，形成單一焊接:在EP0839593中描述的方案事實上使得相對于具有兩個焊縫的連桿的整體重量減少，但并未解決檢查和加工焊縫的內(nèi)部部分的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，特別地，本發(fā)明旨在提供一種用于制造管狀連桿的方法，所述管狀連桿包括中空主體和在所述主體的每一端的連接端，其特征在于，所述方法包括以下步驟:(a)制造包括所述中空主體和第一端部件的單件式組件，所述第一端部件形成或者用于形成所述連接端之一，(b)將第二部件組裝(通過焊接、膠合、旋擰、打釘?shù)?到所述中空主體的另一端，所述第二部件形成或者用于形成另一個所述連接元件，并且，所述第二部件包括孔，所述孔在所述中空主體的內(nèi)部和外部之間建立聯(lián)通，(C)通過所述孔，檢查和/或加工在所述中空主體內(nèi)部的組裝區(qū)域。
由于這些特征，一旦完成所述組裝操作，根據(jù)本發(fā)明的所述方法使得能夠通過將合適的校驗工具經(jīng)由前述孔插入，來檢測所述中空主體內(nèi)部的組裝的質(zhì)量。該孔還使得能夠插入工具，使得能夠加工該連桿的中空主體內(nèi)的組裝區(qū)域:這使得能夠獲得光滑的內(nèi)表面或者非常小半徑的內(nèi)表面，使得能夠?qū)⒔M裝區(qū)域的集中應力盡可能地最小化。根據(jù)本發(fā)明的方法的其它可選功能:-所述組裝選自包括焊接、旋擰、打釘、膠合的組；-步驟a)包括子步驟，該子步驟由實心圓柱粗坯:-al)在所述粗坯內(nèi)執(zhí)行取芯，-a2)對所述粗坯執(zhí)行內(nèi)加工和外加工，從而獲得管狀預成型件；-步驟a)包括子步驟a2)，其包括從鍛造、軋制和/或擠壓獲得的中空圓柱粗坯開始，對所述粗坯執(zhí)行內(nèi)加工和外加工，從而獲得管狀預成型件；-步驟a)還包括在步驟a2)之后的附加的子步驟a3)，該子步驟a3)包括對所述管狀預成型件進行旋壓:旋壓包括通過使用一個或更多個滾花機在旋轉(zhuǎn)芯軸上塑造所述預成型件的步驟，使得能夠簡單地、快速地并且不去除材料的情況下獲得所述連桿的中空主體的厚度所需的外部厚度變化；-步驟a)還包括子步驟a4)，該子步驟a4)包括對所述管狀預成型件的旋壓所獲得的組件執(zhí)行熱處理，用于釋放由旋壓操作所產(chǎn)生的應力。消除這些應力的目的是減小材料在接下來的組裝(焊接等)和精加工操作中的變形；-步驟a)還包括子步驟a5)，該子步驟a5)包括加工所述第一端部件，從而給予所述連桿的連接端以其準最終的幾何形狀，該幾何形狀能夠選自包括凸U形鉤和凹U形鉤的組；-步驟c)之后是包括加工所述第一端部件的步驟，從而給予所述連桿的連接端以其準最終的幾何形狀，該幾何形狀能夠選自包含凸U形鉤和凹U形鉤的組；-步驟b)之前是包括加工所述第二端部件的步驟，從而給予所述連桿的連接端以其準最終的幾何形狀，該幾何形狀能夠選自包括凸U形鉤和凹U形鉤的組；-步驟c)之后是包括加工所述第二端部件的步驟，從而給予所述連桿的連接端以最終的幾何形狀，該幾何形狀能夠選自包括凸U形鉤和凹U形鉤的組；-步驟b)中執(zhí)行的所述組裝，通過使用包括在包括以下的組中的方法之一來完成:-使用選自包括激光焊接和電子束焊接的組的高能量方法進行焊接，其還可能需要通過所述孔在所述連桿的中空主體內(nèi)部插入防火屏，-使用選自包括慣性摩擦、控制摩擦或摩擦攪拌焊接的組的摩擦手段進行焊接；-使用選自包括TIG(鎢極惰性氣體)焊接、等離子焊接的組的電弧手段進行焊接，-將所述第二端部件旋擰至所述管狀主體上，-將所述第二端部件釘在所述管狀主體上；-步驟c)中的檢查使用非破環(huán)性檢測手段來完成，所述非破壞性檢測手段選自包括X-射線檢測、熔析檢測、超聲波檢測、磁力裂紋檢測、?？码娏鳈z測的組；-在前述熱處理之后是用于精加工所述連桿的兩端的精加工步驟；
-所有前述步驟之后是用于精加工所述連桿的表面狀態(tài)的步驟；-所述精加工步驟使用選自包括砂紙打磨、噴砂清理、剝離、噴漆或其他表面處理的組。本發(fā)明還涉及一種管狀連桿，其使用如上所述的方法(鍛造和/或熱軋條的管狀部件的深鉆孔)來獲得。


根據(jù)以下說明，并參照附圖，將清楚本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，其中:-圖1示出了根據(jù)本發(fā)明具有結合了兩個管狀連桿的飛行器支柱的渦輪噴氣發(fā)動機的支撐結構的立體圖；-圖2是圖1的設備的兩個管狀連桿之一的放大立體圖；-圖3是設計成形成圖2的管狀連桿的組件的軸向剖視圖；-圖4是其上組裝有凹U形鉤幾何形狀的連接端的組件的軸向剖視圖；-圖5是圖4的區(qū)域V示出了在圖3中的組件上的凹U形鉤的焊縫的示意圖；-圖6是圖4的區(qū)域V的放大圖，使得能夠看到配置為圖3的部分上的凹U形鉤的連桿連接端的焊縫。
具體實施例方式在所有的這些圖中，相同的標記指代相同或相似的構件或構件組。在圖1中，坐標X，Y，Z分別指代渦輪噴氣發(fā)動機(未示出)的軸向、橫向和豎直方向，該渦輪噴氣發(fā)動機設計成與該圖中示出的懸架裝置配合。從圖1中可以看出，懸架裝置通常包括兩個連桿1、3，其前端5、7包括設計成與渦輪噴氣發(fā)動機的前部配合的凸U形鉤和/或凹U形鉤，其后端9、11包括與懸梁13配合的凸U形鉤和/或凹U形鉤，該懸梁13被設計成與渦輪噴氣發(fā)動機(未示出)的懸架支柱相配合，并且借助適當?shù)倪B桿15、17與風扇殼體的前框配合。圖2放大地示出了這兩個連桿之一的連桿I。該連桿必須能夠反作用于由渦輪噴氣發(fā)動機產(chǎn)生的相當大的推力，同時具有最小可能的重量，從而滿足航空領域中對力的要求。為此，重要的是，一方面，制成該連桿的金屬合金要盡可能地適合操作環(huán)境，從而具有最令人關注的可能的特別性能(單位密度的機械性能)，以及另一方面，連桿是管狀的，即，其主體19是中空的。用于形成這種類型的連桿的合金通常是鎳基、鈦基或鋁基合金。以下將詳細描述本發(fā)明的方法，通過本發(fā)明的方法能夠獲得該連桿I。首先從制造單件的組件P開始，在圖3中可見。圓柱形的該組件P—方面具有設計成形成凸(或凹)U形鉤9的實心部M，另一方面，具有設計成形成該連桿I的中空主體的管狀部分19。圖3中的組件P能夠由實心的圓柱粗坯獲得，其中，執(zhí)行取芯操作后，來獲得管狀部分19。接著，執(zhí)行該組件的內(nèi)加工和外加工操作，使得能夠獲得預成型件。
然后，對所述預成型件進行旋壓加工操作，包括通過使用一個或更多個滾花機在旋轉(zhuǎn)芯軸上塑造所述預成型件的步驟。如圖3中的附圖標記El和E2，旋壓加工操作使得能夠在簡單地、快速地并且不去除材料的情況下任意地改變所述預成型件的厚度。該組件P也可以通過對鍛造和/或軋制的條內(nèi)的管狀部分鉆孔(非穿透鉆孔)來獲得。該組件P也可通過對鍛造和/或軋制的條的管狀部分擠壓來獲得。與部分M相對，該連桿5的另一端接著被附接至該組件P上，如圖4所示，所述連桿的端部能夠呈現(xiàn)凹U形鉤的形式。將此連桿的連接端5組裝到組件P上可通過以下方式完成:-高能量焊接，優(yōu)選地通過激光或電子束焊接，-摩擦焊接，優(yōu)選地通過控制摩擦力、慣性摩擦或摩擦攪拌焊接，-電弧焊接，優(yōu)選采用TIG(鎢極惰性氣體)焊接或等離子焊接，-將所述第二端旋擰至所述組件P上，-將所述第二端釘在所述組件P上。如圖4所示，該連桿的連接端5包括孔21，該孔使得中空主體19的外部和內(nèi)部之間能夠連通。正如圖5和圖6所示，將連接端5焊接到主體19上的操作創(chuàng)建了熔融金屬材料錐體23，其中寬部25伸到該中空主體19的外部，而其窄部27伸到所述中空主體19的內(nèi)部。該焊接接頭的幾何形狀可根據(jù)所選的焊接技術而有所不同。在焊接操作后，重要的是能夠完美地加工錐體23的外部分25和內(nèi)部分27，以便獲得無瑕疵的表面狀態(tài)，并避免任何局部應力集中，該連桿需要局部增厚從而能符合操作條件。由于連桿的連接端5的孔21的存在，不僅可以檢查中空主體19內(nèi)部的焊接質(zhì)量，還可以加工該焊接錐體23的窄部27，從而獲得完美的觀看表面狀態(tài)。應該指出的是，對于中空主體19的內(nèi)部的焊接的質(zhì)量控制操作可特別地包括X-射線檢測操作，以及包括噴涂熔析產(chǎn)品的操作，從而測試焊接區(qū)域的表面狀態(tài)。還應當注意的是，在連桿U形鉤5內(nèi)制得的孔21使得能夠引入防火屏，即，金屬元件，該金屬元件能夠阻止中空主體19的用于焊接的能量束以不可控制的方式到達中空主體的直徑相對側。應該指出的是在連結桿I的制造過程中可發(fā)生附加的步驟。特別地，這些步驟可包括圖3中的組件P的熱處理步驟，使得能夠因此在其與該連桿的連接端5組裝之前釋放其應力。這些步驟可包括圖5的組裝組件的熱處理步驟，使得可賦予金屬合金所需的機械性能。這些步驟可包括用于精加工組裝的連桿的端部(圖5)的加工步驟，以獲得該組件的最終幾何形狀。這些附加的步驟還可包括砂紙打磨、噴砂清理、噴漆、表面處理等類型的用于精加工表面的步驟。
還應該指出，在根據(jù)本發(fā)明的方法，某些步驟可以相互交換順序。因此，在先前提供的實施例中，提出了將剛加工的連桿的連接端5緊固到組件P上，該組件P包括相對端的實心接頭M，該實心接頭M設計成在形成凸U形鉤9的操作結束時進行加工。然而，還可考慮加工接頭M，從而在組裝凹連接端5之前，使凸U形鉤9具有最終的或者準最終的形狀。還可考慮將實心形式的連桿連接端5緊固到組件P上，該連桿連接端5可在將其焊接到中空主體19之后再進行加工。根據(jù)前述可以理解，根據(jù)本發(fā)明的方法使得能夠生產(chǎn)管狀機械連桿，即具有中空主體的機械連桿，其中兩個端部中的僅一個端部通過焊接或者其他組裝方法附接。在所附接的端部中存在有孔，使得能夠從該連桿的中空主體的內(nèi)部檢查組裝區(qū)域，從而提供焊接的所有必要的質(zhì)量和可靠性保證。當然，本發(fā)明決不限于所描述和示出的實施例，其僅作為示例提供。
權利要求
1.一種用于制造管狀連桿的方法，所述管狀連桿包括中空主體(I)和在所述主體的每一端的連接端(5，9)，其特征在于，該方法包括以下步驟: (a)制造包括所述中空主體(19)和第一端部件(M)的單件式組件(P)，所述第一端部件(M)形成或者用于形成所述連接端之一， (b)將第二部件(5)組裝到所述中空主體(19)的另一端，所述第二部件形成或者用于形成另一個所述連接元件，并且，所述第二部件包括在所述中空主體(19)的內(nèi)部和外部之間建立聯(lián)通的孔(21)， (c)通過所述孔(21)，檢查和/或加工在所述中空主體內(nèi)部的組裝區(qū)域(23)。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述組裝選自包括焊接、旋擰、打釘、膠合的組。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中步驟a)包括子步驟，該子步驟包括由實心圓柱粗坯: al)在所述粗坯內(nèi)執(zhí)行取芯， a2)對所述粗坯執(zhí)行內(nèi)加工和外加工，從而獲得管狀預成型件。
4.如權利要求1或2所述的方法，其中步驟a)包括子步驟a2)，該子步驟a2)包括從鍛造、軋制和/或擠壓獲得的中空圓柱粗坯開始，對所述粗坯執(zhí)行內(nèi)加工和外加工，從而獲得管狀預成型件。
5.如權利要求3或4所述的方法，其中步驟a)還包括在步驟a2)之后的附加的子步驟a3)，該子步驟a3)包括對所述管狀預成型件進行旋壓。
6.如權利要求5所述的方法，其中步驟a)還包括子步驟a4)，該子步驟a4)包括對所述管狀預成型件的旋壓所獲得的組件(P)執(zhí)行熱處理，用于釋放由旋壓操作所產(chǎn)生的應力。
7.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中步驟a)還包括子步驟a5)，該子步驟a5)包括加工所述第一端部件(M)，從而給予所述連桿的連接端(9)以其準最終的幾何形狀，該幾何形狀能夠選自包括凸U形鉤和凹U形鉤的組。
8.如權利要求1至6中任一項所述的方法，其中步驟c)之后是包括加工所述第一端部件(M)的步驟，從而給予所述連桿的連接端(9)以其準最終的幾何形狀，該幾何形狀能夠選自包含凸U形鉤和凹U形鉤的組。
9.如權利要求1至6中任一項所述的方法，其中步驟b)之前是包括加工所述第二端部件的步驟，從而給予所述連桿的連接端(5)以其準最終的幾何形狀，該幾何形狀能夠選自包括凸U形鉤和凹U形鉤的組。
10.如權利要求1至6中任一項所述的方法，其中步驟C)之后是包括加工所述第二端部件的步驟，從而給予所述連桿的連接端(5)以最終的幾何形狀，該幾何形狀能夠選自包括凸U形鉤和凹U形鉤的組。
11.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中步驟b)中執(zhí)行的所述組裝，通過使用包括在包括以下的組中的方法之一來完成: -使用選自包括激光焊接和電子束焊接的組的高能量方法進行焊接，其還可能需要通過所述孔在所述連桿的中空主體內(nèi)部插入防火屏， -使用選自包括慣性摩擦、控制摩擦或摩擦攪拌焊接的組的摩擦手段進行焊接； -使用選自包括TIG(鎢極惰性氣體)焊接、等離子焊接的組的電弧手段進行焊接， -將所述第二端部件旋擰至所述管狀主體上，-將所述第二端部件釘在所述管狀主體上。
12.如前述任一項權利要求所述的方法，其中步驟c)中的檢查使用非破環(huán)性檢測手段來完成，所述非破壞性檢測手段選自包括X-射線檢測、熔析檢測、超聲波檢測、磁力裂紋檢測、?？码娏鳈z測的組。
13.如權利要求6所述的方法，其中在所述熱處理之后是用于精加工所述連桿的兩端的精加工步驟。
14.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括所述連桿的表面狀態(tài)的最終的精加工步驟。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述精加工步驟使用選自包括砂紙打磨、噴砂清理、剝離、噴漆或其他表面處理的組。
16.一種管狀連桿( I)，其使用根據(jù)任一項前述權利要求中所述的方法獲得。
全文摘要
一種用于制造管狀連桿的方法，所述管狀連桿包括中空主體(1)和在所述主體的每一端的連接端(5，9)，所述方法的特征在于，其包括以下步驟a)制造包括所述中空主體(19)和第一端部件(M)的單件式組件(P)，所述第一端部件(M)形成或者用于形成所述連接端之一，b)將第二部件(5)組裝到所述中空主體(19)的另一端，所述第二部件形成或者用于形成另一個所述連接元件，并且，所述第二部件包括孔(21)，所述孔(21)在所述中空主體(19)的內(nèi)部和外部之間建立聯(lián)通，c)通過所述孔(21)，檢查和/或加工在所述中空主體內(nèi)部的組裝區(qū)域(23)。
文檔編號F16C7/02GK103221700SQ201180055877
公開日2013年7月24日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權日2010年11月22日
發(fā)明者法比安·凱爾馬瑞, 西里爾·維爾 申請人:埃爾塞樂公司