專利名稱：整體式雙功能擠壓結(jié)構(gòu)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的用于由鋁合金制成的擠壓雙功能結(jié)構(gòu)元件的制造方法，以及通過(guò)此方法制造的結(jié)構(gòu)元件。本發(fā)明對(duì)于制造用于航空結(jié)構(gòu)的可焊接縱向加強(qiáng)條(stringer)特別有用。
背景技術(shù)：
目前，基本上通過(guò)鉚接來(lái)裝配飛機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)元件。焊接幾乎不被使用，因?yàn)橹T如2xxx系中的Al-Cu-Mg型合金和7xxx系中的Al-Zn-Cu-Mg型合金之類的具有高機(jī)械性能的鋁合金不能通過(guò)熔融而良好地焊接。相反地，5xxx系和6xxx系中的大部分合金可以通過(guò)熔融焊接。在這些合金中，6056和6156合金用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)元件，但是它們最經(jīng)常的是通過(guò)鉚接裝配在一起。僅僅最近才將6056合金制成的機(jī)身外殼(fuselage skin)焊接到由6056合金制成的擠壓縱向加強(qiáng)條上，以裝配空中客車A318和A380飛機(jī)的機(jī)身。目前，無(wú)法將可熔焊合金(例如6056)焊接到另一被認(rèn)為是不能通過(guò)熔融來(lái)焊接的合金(例如7349)上；在正常工業(yè)實(shí)踐中進(jìn)行這種裝配的唯一方法是通過(guò)鉚接。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，焊接裝配兩個(gè)由不同合金制成的構(gòu)件通常會(huì)限制對(duì)合金的選擇。就縱向加強(qiáng)條和機(jī)身外殼的固定而言，此限制涉及到所選的用于縱向加強(qiáng)條和用于外殼的合金?？紤]到這些限制，如果需要通過(guò)焊接，優(yōu)選地通過(guò)不可用于所有合金并且特別是不可用于所有可熱處理的合金的熔焊(例如MIG焊接、TIG焊接、激光焊接)，來(lái)裝配這些合金，則需要對(duì)性能平衡進(jìn)行最優(yōu)化。就攪拌摩擦焊接而言，焊接大部分的鋁合金是可能的，但是對(duì)焊接的幾何形狀有限制。“性能平衡”是指一方面歸于術(shù)語(yǔ)“靜態(tài)機(jī)械性能”下的性能(尤其是極限抗拉強(qiáng)度UTS Rm和屈服應(yīng)力YS Rp0.2)和另一方面歸于術(shù)語(yǔ)“損傷容限”下的性能(尤其是韌度和抗疲勞裂紋擴(kuò)展性)之間的平衡。然而，即使是最優(yōu)化的性能平衡也通常會(huì)提供呈現(xiàn)出較低總體性能的結(jié)構(gòu)元件。能夠選擇用于縱向加強(qiáng)條的具有優(yōu)異機(jī)械性能的合金和用于機(jī)身外殼的具有高損傷容限的合金，并能夠通過(guò)焊接將它們裝配在一起，對(duì)成本和質(zhì)量方面是有利的。通過(guò)焊接裝配這種結(jié)構(gòu)元件的解決方案能夠顯著地簡(jiǎn)化飛機(jī)的裝配。
因此，本發(fā)明要解決的問(wèn)題是，使得能夠制造包括兩種不同的合金的整體式雙功能結(jié)構(gòu)元件，更具體地是使得可以將由可熱處理且可熔焊的鋁合金制成的結(jié)構(gòu)元件(例如AA6056合金板制成的機(jī)身外殼)與由被認(rèn)為不可熔焊的可熱處理的鋁合金(例如AA7349合金制成的擠壓縱向加強(qiáng)條)制成的結(jié)構(gòu)元件焊接到一起。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于一種擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)，尤其是一種用于航空結(jié)構(gòu)的縱向加強(qiáng)條，該擠壓結(jié)構(gòu)元件包括能夠被固定到表面上(例如通過(guò)焊接或任何其它的方法)的底部以及主體，其特征在于所述底部是基于鋁的可焊接合金(B)制成的，并且其中所述主體是與該基于鋁的合金(B)不同的可熱處理的基于鋁的合金(A)制成的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于一種用于擠壓結(jié)構(gòu)元件的制造方法，該方法包括以下步驟(a)制備一中空?qǐng)A柱狀擠壓坯料，該坯料由可熱處理的基于鋁的合金(A)制成的外部管和由基于鋁的合金(B)制成的內(nèi)部管組成，(b)在心軸上擠壓包括多個(gè)肋條的中空管，使得大部分所述直的或復(fù)雜形狀的肋條由合金(A)制成，而中空管由合金(B)制成，(c)切割自步驟(b)得到的產(chǎn)品，從而得到包括合金(B)制成的底部和合金(A)制成的主體的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)；可在此切割之后進(jìn)行機(jī)械加工。
本發(fā)明的第三個(gè)目的在于一種用于制造焊接結(jié)構(gòu)元件，尤其是用于航空結(jié)構(gòu)的焊接結(jié)構(gòu)元件，的方法，其中(a)將根據(jù)本發(fā)明的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)熔焊到由可熱處理的鋁合金制成的結(jié)構(gòu)元件(E)上，(b)可選地對(duì)所述焊接結(jié)構(gòu)元件(G)進(jìn)行熱處理。


圖1示出了用于通過(guò)中空管擠壓的具有軸對(duì)稱的組合中空坯料的橫截面。它包括合金(A)和合金(B)。
圖2示出了用來(lái)通過(guò)縱向切割(由箭頭示出)獲得根據(jù)本發(fā)明的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)的擠壓中空管的橫截面。
圖3示意性地顯示了用于制備根據(jù)本發(fā)明的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)的組合擠壓坯料，但是它不是優(yōu)選的實(shí)施方式。它包括合金(A)和合金(B)。
圖4示出了針對(duì)兩對(duì)合金AA7349/AA5086(參考符號(hào)P5)和AA7349/AA6056(參考符號(hào)P6)以及三種監(jiān)測(cè)化學(xué)元素即鎂、銅和鋅的在合金(A)和合金(B)之間的擴(kuò)散區(qū)的寬度。在擠壓制品中擴(kuò)散區(qū)的寬度D被定義為組成從所分析產(chǎn)品中元素的標(biāo)稱組成變化到0.1重量百分比對(duì)應(yīng)的點(diǎn)之間的寬度。
圖5示出了擴(kuò)散區(qū)寬度D的一個(gè)例子。
圖6定義了擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)的底部的合金(B)進(jìn)入到合金(A)制成的主體中的滲透高度h(見(jiàn)雙箭頭)。
圖7示意性地顯示了用于測(cè)量拔出型材的主體所需的力的裝置。
圖8、9和10示出了根據(jù)本發(fā)明的型材的不同應(yīng)用方式。
具體實(shí)施例方式
a)定義除非另有說(shuō)明，所有有關(guān)合金的化學(xué)成分的信息以質(zhì)量百分比表示。因此，在數(shù)學(xué)表達(dá)式中，“0.4Zn”指以0.4乘以用質(zhì)量百分比表示的鋅含量；這作必要的修正即適用于其它化學(xué)元素。合金的標(biāo)號(hào)遵循本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員已知的鋁業(yè)協(xié)會(huì)(the Aluminium Association)的規(guī)定。在歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN515中定義了冶金的韌度。例如歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN573-3中定義了標(biāo)準(zhǔn)鋁合金的化學(xué)成分。除非另有說(shuō)明，通過(guò)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN10002-1的拉伸試驗(yàn)來(lái)測(cè)定靜態(tài)機(jī)械性能，也就是極限抗拉強(qiáng)度Rm或UTS、拉伸屈服應(yīng)力Rp0.2或TYS以及斷裂時(shí)的拉伸A，在標(biāo)準(zhǔn)EN755-1中定義了試樣的位置和方向。
除非另有說(shuō)明，適用歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12258-1中的定義。術(shù)語(yǔ)“板”在本說(shuō)明書中用于所有厚度的軋制產(chǎn)品。
術(shù)語(yǔ)“機(jī)械加工”包括諸如車削、銑削、鉆孔、鏜孔、攻螺紋、電腐蝕、磨削、拋光之類的任何材料去除方法。術(shù)語(yǔ)“擠壓管”包括管材，特別是擠壓成的管和拉制成的管。
在本說(shuō)明書中，機(jī)械結(jié)構(gòu)中的“結(jié)構(gòu)元件”指其失效可能危及所述結(jié)構(gòu)或其使用者或乘客或其它人的安全的任何機(jī)械部分。
對(duì)于飛機(jī)而言，這些結(jié)構(gòu)元件具體包括組成機(jī)身的元件(例如機(jī)身外殼、機(jī)身加強(qiáng)桿或縱向加強(qiáng)條、隔板、環(huán)形框架(circumferentialframe))、機(jī)翼(例如機(jī)翼蒙皮)、縱向加強(qiáng)條或加強(qiáng)桿、翼肋和翼梁、以及具體由水平和豎直穩(wěn)定器組成的直尾翅、以及地板橫梁、座椅軌道和門等。
在本說(shuō)明書中，術(shù)語(yǔ)“整體式結(jié)構(gòu)元件”指通常由單一的、沒(méi)有與另外的部件進(jìn)行諸如鉚接、焊接、粘接等裝配的軋制、擠壓、手鍛或澆鑄半成品通過(guò)機(jī)械加工得到的結(jié)構(gòu)元件。
在本說(shuō)明書中，術(shù)語(yǔ)“雙功能結(jié)構(gòu)元件”主要指由產(chǎn)品的冶金特性而不是幾何形狀賦予的功能。
b)發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用一擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)來(lái)解決上述問(wèn)題，該擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)包括兩種共擠壓合金，其中底部，也就是將被固定到另一結(jié)構(gòu)元件(E)的表面上以形成結(jié)構(gòu)元件(G)的部分，是合金(B)制成的，并且例如與它將被固定在其上的合金相同，而形成所述擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)的其余部分的主體可以是高強(qiáng)度機(jī)械合金(A)制成的。合金(B)可以是可熱處理的合金。有利地，合金(A)可以是可熱處理的合金，以便通過(guò)結(jié)構(gòu)元件(F)和(E)間的裝配形成的結(jié)構(gòu)元件(G)可以用于航空結(jié)構(gòu)中。因此，在根據(jù)本發(fā)明的這種擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)的主體滿足與其底部顯著不同的冶金要求的意義上，這種擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)是雙功能的。
一個(gè)有利的實(shí)施方案可以提供上述問(wèn)題的解決方案，該解決方案允許通過(guò)焊接，特別是通過(guò)熔焊，在一包括可熱處理的鋁合金的結(jié)構(gòu)元件和一包括被認(rèn)為不可熔焊的可熱處理的鋁合金的結(jié)構(gòu)元件間裝配，在該有利的實(shí)施方案中，合金(B)是可焊合金，尤其是可熔焊合金，以便根據(jù)本發(fā)明的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)和結(jié)構(gòu)元件(E)間的裝配可通過(guò)焊接進(jìn)行。合金(B)可以是6xxx、5xxx或4xxx系的合金。合金(A)不必是可焊的，但它可以是可焊的。
本發(fā)明可以應(yīng)用于基于可擠壓鋁的合金的任何組合。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，合金(A)是7xxx系的合金，并且優(yōu)選地選自以下合金7049、7149、7249、7349、7449、7050、7055、7075、7036、7068和7136合金，而合金(B)選自以下可熔焊合金6056、6056A、6156、6013、6060、6110、5005、5083和5086合金。其它Al-Zn-Cu-Mg型合金也可用于合金(A)，尤其是高鋅含量(＞8.7％)的合金。
在相比上述具體問(wèn)題更為一般的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，可以選擇被認(rèn)為不可熔焊但可能通過(guò)攪拌摩擦焊接可焊的合金(B)。從而也獲得雙功能擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)。例如，在主體必須滿足靜態(tài)機(jī)械性能的需要而且底部必須具有抗疲勞性和/或良好的損傷容限(韌度、裂紋擴(kuò)展等)的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)中，合金(A)可以選自下列合金7049、7149、7249、7349、7449、7050、7055、7075、7068和7036合金，而合金(B)可以是2xxx系的合金，并且可以選自下列合金2024、2024A、2056、2124、2224、2324、2424和2524合金。在此實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)元件(F)和(E)不一定通過(guò)焊接裝配，而是可以通過(guò)傳統(tǒng)的鉚接方法裝配。這種類型的雙功能結(jié)構(gòu)元件還可以用于直接應(yīng)用，即不需要和其它結(jié)構(gòu)元件裝配的應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)可以通過(guò)包括以下步驟的方法制造(a)制備一中空?qǐng)A柱狀擠壓坯料，該坯料由可熱處理的基于鋁的合金(A)制成的外部管和由基于鋁的合金(B)制成的內(nèi)部管組成，(b)在心軸上擠壓包括多個(gè)肋條的中空管，使得大部分所述直的或復(fù)雜形狀的肋條由合金(A)制成，而中空管由合金(B)制成，(c)切割自步驟(b)得到的產(chǎn)品，并可能對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行加工，從而得到包括合金(B)制成的底部和合金(A)制成的主體的結(jié)構(gòu)元件(F)。
根據(jù)此有利的方法，第一步驟是制作具有軸對(duì)稱的組合中空坯料，該坯料同心地包括兩個(gè)具有環(huán)形橫截面的管，由合金(B)制成的外徑為D的內(nèi)部管插入到由合金(A)制成的內(nèi)徑為D的外部管中。此插入可以通過(guò)外部管的熱膨脹進(jìn)行。然而，優(yōu)選地，通過(guò)內(nèi)部管的冷收縮進(jìn)行；申請(qǐng)人注意到，使用此冷收縮方法導(dǎo)致擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)上更大的拔出力。申請(qǐng)人注意到，組合中空坯料中對(duì)軸對(duì)稱的偏離盡可能地小是非常重要的，因?yàn)檫@一點(diǎn)直接影響擠壓中空管的橫截面的對(duì)稱性，尤其是直接影響內(nèi)壁厚度的穩(wěn)定性以及合金(B)進(jìn)入結(jié)構(gòu)元件(F)的主體的滲透深度(在圖6中定義)。
步驟(c)中的切割可以根據(jù)已知的技術(shù)進(jìn)行。該切割是縱向切割，以獲得可被切割至所需長(zhǎng)度的長(zhǎng)段的擠壓結(jié)構(gòu)元件。因此，擠壓中空管的肋條成為結(jié)構(gòu)元件(F)的主體，而中空管自身變成該結(jié)構(gòu)元件(F)的底部。通過(guò)機(jī)械加工精加工該底部可能是有利地。
如此，得到一整體式雙功能結(jié)構(gòu)元件(F)，其中主體例如具有特別高的靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度性能，而底部例如具有特別高的疲勞強(qiáng)度或可熔焊的工程性能。
根據(jù)本發(fā)明的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)還可以通過(guò)任何其它確保所述底部和主體之間足夠牢固的冶金連接的方法制造，其中冶金連接由主體拔出力表征。上述基于在心軸上擠壓具有軸對(duì)稱的組合中空坯料的方法，提供了比使用由外徑相同的兩個(gè)坯料制得的連續(xù)裝配坯料(圖3)好的效果。當(dāng)使用根據(jù)圖3的這種坯料時(shí)，不采用在心軸上的擠壓。也可以使用由兩個(gè)擠壓成的并可能被機(jī)加工過(guò)的管組成的同心管，而不是鑄造坯料。
使用具有軸對(duì)稱的組合中空坯料的優(yōu)點(diǎn)在于，此方法確保了擠壓制品良好的均勻性，尤其是確保了兩種合金在擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)的底部和主體上的相當(dāng)穩(wěn)定的分布，該分布隨擠壓中空管的長(zhǎng)度變化。例如，發(fā)明人注意到，在由具有軸對(duì)稱的組合中空坯料擠壓而成的中空管的始端和末端之間，高度h(在圖6中定義)從大約6mm減少到大約3mm。這種輕微的不均勻好像對(duì)結(jié)構(gòu)元件(F)的使用性能沒(méi)有任何明顯的消極影響。發(fā)明人注意到將反擠壓方法用于如上所述的具有軸對(duì)稱的組合中空坯料使得這種不均勻性最小化。
根據(jù)本發(fā)明的方法使得能夠通過(guò)將擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)和另一結(jié)構(gòu)元件(E)焊接來(lái)制造結(jié)構(gòu)元件(G)，其中，對(duì)結(jié)構(gòu)元件(F)的主體施加拔出力一般不會(huì)引起底部和主體間的斷裂。這意味著在合金(A)和合金(B)之間的界面處沒(méi)有被觀察到的機(jī)械脆性。
使用根據(jù)本發(fā)明的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)使得制造大尺寸的結(jié)構(gòu)元件(G)非常容易。例如，擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)可以是焊接到板上的縱向加強(qiáng)條。更一般地，本發(fā)明還包括用于焊接結(jié)構(gòu)元件(G)，尤其是用于航空結(jié)構(gòu)的焊接結(jié)構(gòu)元件(G)，的制造方法，其中(a)通過(guò)熔融將擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)焊接到由可熱處理的鋁合金制成的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)元件(E)上，(b)可選地對(duì)所述焊接結(jié)構(gòu)元件(G)進(jìn)行熱處理。
這種焊接結(jié)構(gòu)元件(G)可以是飛機(jī)的機(jī)身元件。
圖8示出了表示產(chǎn)品(E)的機(jī)身板(10)，在其上其中一個(gè)表面(11)被機(jī)加工過(guò)。根據(jù)本發(fā)明的具有由可焊合金制成的底部(13)和主體(14)的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)(標(biāo)號(hào)12)被焊接到產(chǎn)品(E)上，包括形成焊接區(qū)域(15)。
對(duì)焊接部分進(jìn)行最后的熱處理。如此，可以改進(jìn)它的抗腐蝕性能。通常，可以附加退火熱處理。因此，必須選擇結(jié)構(gòu)元件(F)和結(jié)構(gòu)元件(E)的熱處理后的韌度，以便在焊接后熱處理導(dǎo)致結(jié)構(gòu)元件(G)的令人滿意的最終韌度，例如可以對(duì)一個(gè)構(gòu)件或另一構(gòu)件進(jìn)行預(yù)老化處理。例如，由7xxx合金制成的縱向加強(qiáng)條退火需要的總時(shí)間短于由6xxx合金制成的半成品退火需要的總時(shí)間。如果板由6xxx合金制成而縱向加強(qiáng)條由7xxx合金制成，由于在焊接后它們可以承受的熱處理持續(xù)時(shí)間是由應(yīng)用于7xxx合金制成的縱向加強(qiáng)條的較短退火處理持續(xù)時(shí)間限制的，由6xxx合金制成的板在焊接之前必須預(yù)退火。
為了制造更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)元件，擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)的主體可以通過(guò)例如鉚接或螺栓連接被固定到其它產(chǎn)品上，該擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)由合金(A)制成并且通過(guò)例如焊接或鉚接被固定到結(jié)構(gòu)元件或結(jié)構(gòu)產(chǎn)品(E)上。這通常假定擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)的主體的形狀適合于所述裝配類型。在圖10中示出了此實(shí)施方案，圖10示出了表示產(chǎn)品(E)的產(chǎn)品(20)，所述產(chǎn)品的一個(gè)表面(11)被機(jī)加工過(guò)。根據(jù)本發(fā)明的、具有由可焊合金制成的底部(13)和主體(14)的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)(標(biāo)號(hào)12)被焊接到產(chǎn)品(E)上，包括形成焊接區(qū)域(15)。擠壓結(jié)構(gòu)元件的主體(14)通過(guò)鉚釘(16)被固定到另一結(jié)構(gòu)元件(17)上。這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)元件可以用于航空結(jié)構(gòu)，用于裝配環(huán)形框架在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的雙功能擠壓型材(F)(標(biāo)號(hào)12)的主體(14)由2xxx系的合金制成，而底部(13)由4xxx、5xxx或7xxx系的合金制成，所述產(chǎn)品(20)是機(jī)身外殼，(12)是“抗剪腹板”，(17)是框架。
圖9示出了一種用于通過(guò)鉚接由根據(jù)本發(fā)明的雙功能擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)制造結(jié)構(gòu)元件(G)的實(shí)施方案。雙功能結(jié)構(gòu)元件(12)具有由7xxx系的合金制成的具有高機(jī)械強(qiáng)度的主體(14)和由2xxx系的合金制成的具有高損傷容限的底部(13)。底部(13)通過(guò)鉚釘(16)固定到兩個(gè)相鄰結(jié)構(gòu)元件(E)(標(biāo)號(hào)18)上。這種類型的結(jié)構(gòu)元件(G)可以用于飛機(jī)機(jī)身的結(jié)構(gòu)。
在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的其它實(shí)施方案。
在出于說(shuō)明目的的以下實(shí)施例中描述本發(fā)明的有利實(shí)施例。這些實(shí)施例旨不在進(jìn)行任何限制。
實(shí)施例在此實(shí)施例中，擠壓結(jié)構(gòu)元件用由合金AA7349制成的主體和由AA6056合金(參考符號(hào)P6)或AA5086合金(參考符號(hào)P5)制成的底部制成。
以下述方式制備包括由AA7349合金制成的外部同心部分和由AA6056或AA5086合金制成的內(nèi)部同心部分的中空擠壓坯料澆鑄由AA7349合金制成的第一坯料，以及在該坯料中加工外徑為189mm的圓筒。在該圓筒中形成一具有環(huán)形橫截面的管(直徑D)，使得圓筒的縱軸線和管的縱軸線重合。所述管通過(guò)所述圓筒的整個(gè)長(zhǎng)度。
從由AA6056或AA5086合金制成的第二坯料開(kāi)始制備一具有外徑D和環(huán)形橫截面管(直徑d)的圓筒，使得該圓筒的縱軸線和管的縱軸線重合。所述管通過(guò)所述圓筒的整個(gè)長(zhǎng)度。
由此，得到兩個(gè)中空?qǐng)A柱狀管，一個(gè)由7349合金制成，另一個(gè)由AA6056或AA5086合金制成，其中D＝85mm，d＝53mm。在7349合金制成的管在120℃的溫度下熱膨脹之后，將6056合金制成的管插入到7349合金制成的管中。由此，得到一中空?qǐng)A柱狀坯料，其具有如圖1中示意性示出的橫截面。它在420℃的料塊溫度下通過(guò)直接擠壓而在心軸上被擠壓成形。圖2中示出了擠壓部件的橫截面。在此實(shí)施例中，擠壓比為11。將獲得的部件沿其長(zhǎng)度方向切開(kāi)如此，一個(gè)部件長(zhǎng)度提供了8個(gè)縱向加強(qiáng)條長(zhǎng)度(見(jiàn)圖2)。
對(duì)于每種類型的縱向加強(qiáng)條(參考符號(hào)P5或P6)，在T76韌度中主體和底部的性能由它們的屈服應(yīng)力Rp0.2、它們的極限抗拉強(qiáng)度Rm和它們的斷裂時(shí)的拉伸A表征，見(jiàn)表1和2。為了對(duì)比，表3給出了通過(guò)用由AA7349合金制成的整體式坯料在心軸上直接擠壓得到的縱向加強(qiáng)條(參考符號(hào)P7)的同類型結(jié)果。擠壓條件與參考符號(hào)P5和P6對(duì)應(yīng)的條件不相上下。因此，用于此縱向加強(qiáng)條P7的底部和主體都是由AA7349合金制成的。
表1

表2

表3

當(dāng)所述底部固定在剛性支撐裝置中時(shí)，通過(guò)測(cè)量結(jié)構(gòu)元件的主體的拔出力來(lái)表征兩種合金(A)和(B)之間的冶金連接的質(zhì)量。在圖7中示意性地顯示了此裝置。切割待測(cè)試的結(jié)構(gòu)元件(F)的橫截面并且將該結(jié)構(gòu)元件(F)固定在卡爪1、2之間。該卡爪的形狀適合于產(chǎn)品的曲率，以確保卡爪和試樣之間的完全接觸。在足夠遠(yuǎn)離該卡爪的位置處，將產(chǎn)品的主體3在張力試驗(yàn)機(jī)的卡爪(圖7中未示出)之間夾緊。施加拔出力4并增加該拔出力直到待測(cè)試的產(chǎn)品斷裂。記錄該拔出力。通過(guò)用截面面積A去除該拔出力可以大概地計(jì)算出張應(yīng)力。在表4、5和6中給出了此拔出試驗(yàn)的結(jié)果。
表4

表5

表6

在進(jìn)行固溶熱處理之前使用光學(xué)顯微鏡對(duì)P5和P6進(jìn)行觀察可以看到，底部和主體之間的界面是非常清晰的沒(méi)有觀察到兩種合金(A)和合金(B)的混合，但是對(duì)于參考符號(hào)P5存在寬度不超過(guò)180μm的擴(kuò)散區(qū)，對(duì)于參考符號(hào)P6存在寬度不超過(guò)160μm的擴(kuò)散區(qū)。這一點(diǎn)在圖4中是清楚的，圖4示出了針對(duì)合金(A)和(B)的兩種組合同三種監(jiān)測(cè)元素，即鎂、銅和鋅，通過(guò)電子探針微量分析測(cè)定的典型中空管的擴(kuò)散區(qū)的長(zhǎng)度。
權(quán)利要求
1.一種擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)，尤其是用于航空結(jié)構(gòu)(aeronauticalconstruction)的縱向加強(qiáng)條，該擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)包括能夠被固定到表面上的底部和主體，其特征在于，所述底部是基于鋁的可焊合金(B)制成的，并且其中所述主體是不同于基于鋁的合金(B)的可熱處理的基于鋁的合金(A)制成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)元件，其特征在于，所述合金(B)是可熔焊合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的結(jié)構(gòu)元件，其特征在于，所述合金(A)是選自7xxx的合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的結(jié)構(gòu)元件，其特征在于，所述合金(A)選自以下合金7049、7149、7249、7349、7449、7050、7055、7075、7068、7036和7136合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的結(jié)構(gòu)元件，其特征在于，所述合金(B)可以是6xxx、5xxx或4xxx組中的合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的結(jié)構(gòu)元件，其特征在于，所述合金(B)選自以下合金6056、6056A、6156、6060、6013、6110、5005、5083和5086合金。
7.用于根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)，尤其是用于航空結(jié)構(gòu)的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)，的制造方法，該方法包括以下步驟(a)制備一具有軸對(duì)稱的中空?qǐng)A柱狀擠壓坯料，該坯料由可熱處理的基于鋁的合金(A)制成的外部管和基于鋁的合金(B)制成的內(nèi)部管組成，(b)在心軸上擠壓包括多個(gè)肋條的中空管，使得大部分的所述肋條由合金(A)制成，而所述中空管的壁由合金(B)制成，(c)切割并可能機(jī)加工自步驟(b)得到的產(chǎn)品，從而獲得包括合金(B)制成的底部和合金(A)制成的主體的結(jié)構(gòu)元件(F)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，通過(guò)基于鋁的合金(B)制成的所述內(nèi)部管的冷收縮將所述內(nèi)部管插入到可熱處理的基于鋁的合金(A)制成的所述外部管中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，所述擠壓是反擠壓(inverse extrusion)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述合金(B)是可熔焊合金。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述合金(A)選自以下合金7049、7149、7249、7349、7449、7050、7055、7075、7068、7036和7136合金。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述合金(B)選自以下合金6056、6056A、6156、6060、6013、6110、5005、5083和5086合金。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，所述合金(B)選自以下合金2024、2024A、2056、2124、2224、2324、2424和2524合金。
14.一種可利用根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)的方法獲得的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)。
15.一種用于結(jié)構(gòu)元件(G)，尤其是用于航空結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件(G)，的制造方法，其中(a)將根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)或權(quán)利要求14的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)熔焊到由可熱處理的鋁合金制成的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)元件(E)上，以得到一焊接結(jié)構(gòu)元件(G)，(b)可選地對(duì)所述焊接結(jié)構(gòu)元件(G)進(jìn)行熱處理。
16.一種焊接結(jié)構(gòu)元件(G)，尤其是用于航空結(jié)構(gòu)的焊接結(jié)構(gòu)元件(G)，該焊接結(jié)構(gòu)元件(G)可通過(guò)一方法獲得，其中(a)將根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)或權(quán)利要求14的擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)熔焊到由可熱處理的鋁合金制成的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)元件(E)上，以得到焊接結(jié)構(gòu)元件(G)，(b)可選地對(duì)所述焊接結(jié)構(gòu)元件(G)進(jìn)行熱處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙功能擠壓結(jié)構(gòu)元件(F)，尤其涉及用于航空結(jié)構(gòu)的縱向加強(qiáng)條，該結(jié)構(gòu)元件(F)包括可被固定到表面上的底部(13)和主體(14)，其特征在于，所述底部(13)是由基于鋁的可焊合金(B)制成的，并且所述主體(14)是由可熱處理的基于鋁的合金(A)制成的。
文檔編號(hào)B64C1/00GK101048240SQ200580036832
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月27日
發(fā)明者F·埃伯爾, J·莫申 申請(qǐng)人:愛(ài)爾康何納呂公司