用于金屬部件的熱處理的固定工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于至少一個由金屬材料制成的旨在熱處理或熱成型的部件(150)的固定工具(100)，所述工具包括：-固定的支撐結(jié)構(gòu)(110)，所述固定的支撐結(jié)構(gòu)(110)具有對應于由金屬材料制成的待固定的每個部件的大致形狀的一定形狀，-第一固定元件(1161-1261)，所述第一固定元件(1161-1261)設置在每個部件的一側(cè)，-第二固定元件(1162-1262)，所述第二固定元件(1162-1262)設置在每個部件的另一側(cè)，-至少一個彈性彈簧元件(130-134)，所述彈性彈簧元件(130-134)設置在支撐結(jié)構(gòu)(110)和每個第一或第二固定元件(1161-1261；1162-1262)之間從而在熱處理的整個期間固定部件。支撐結(jié)構(gòu)(110)、第一和第二固定元件(1161-1261，1162-1262)和一個或多個彈性元件(130-134)由熱結(jié)構(gòu)復合材料制成。
【專利說明】用于金屬部件的熱處理的固定工具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及當部件經(jīng)受熱處理例如退火、釬焊、成型等時用于支撐這些金屬部件的支撐工具。

【背景技術(shù)】
[0002]由金屬材料(例如鈦或其它材料)制成的部件的熱處理在可能超過1000°c的高溫下進行。舉例而言，對于由鈦制成的部件，常規(guī)的實踐是在制造過程中使部件在鈦變軟的溫度下經(jīng)受所謂的“退火”熱處理。在所述情況下，鈦部件僅在重力的作用下變形(蠕變)，并且其在冷卻之后維持變形。部件還可能在溫度降低的過程中由于內(nèi)部應力的釋放而扭曲。
[0003]因此，通常使用例如由耐熱鋼制成的極重的單件金屬支撐件從而在熱處理的過程中支撐部件。然而，所述支撐件的使用存在多個缺點。
[0004]首先，所述支撐件通常體積極大并且極重。因此它們降低了用于熱處理的爐的負載容量，同時也難以操作。它們還具有顯著的熱惰性，這造成大量的能量消耗從而使工具升高至高溫，并且它們需要較長的冷卻時間，因此降低了裝置的生產(chǎn)率。此外，所述較大的熱惰性對獲得所需微觀結(jié)構(gòu)需要的溫度梯度產(chǎn)生限制。這種類型的支撐件還具有通常不同于被處理部件的材料的較高的熱膨脹系數(shù)，因此限制了其對于具有簡單幾何形狀的部件的應用并且使得必須通過部件的機械加工提供大量的再成型從而保證部件最終具有其目標幾何構(gòu)造。
[0005]最后，這種類型的支撐件在熱處理的過程中由于重復的熱沖擊而變形。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明的一個目的是提出用于支撐待經(jīng)受熱處理的金屬部件的新型支撐工具，所述工具除了重量更輕、更緊湊和在爐中具有更小的熱惰性之外，還使得有可能精確地遵守非常簡單或非常復雜的部件的幾何構(gòu)造，并且即使部件在溫度變化的過程中移動時該工具仍然適用。本發(fā)明的另一個目的是提供在熱處理的過程中不蠕變并且隨著時間保持其機械特性的工具。
[0007]還需要能夠熱成型當冷卻時超出公差的部件的工具。
[0008]為此目的，本發(fā)明提供支撐工具，所述支撐工具包括:
[0009].靜止支撐結(jié)構(gòu)，所述靜止支撐結(jié)構(gòu)具有對應于待支撐的每個金屬部件的大致形狀的預定形狀；
[0010].第一固定元件，所述第一固定元件設置在每個部件的一側(cè)上；
[0011].第二固定元件，所述第二固定元件設置在每個部件的另一側(cè)上；和
[0012].至少一個彈簧類型的彈性元件，所述彈性元件設置在支撐結(jié)構(gòu)和每個第一或第二固定元件之間從而在整個熱處理期間固定部件；
[0013]支撐結(jié)構(gòu)、第一和第二固定元件和彈簧元件由熱結(jié)構(gòu)復合材料，例如碳/碳復合材料或陶瓷基質(zhì)復合(CMC)材料制成。
[0014]本發(fā)明的工具在殼體內(nèi)彈性地固定金屬部件，所述殼體遵守部件的目標最終幾何構(gòu)造，因此允許在熱處理的過程中在其幾何構(gòu)造方面精確地固定部件，或者在熱處理的過程中精確地成型至其幾何構(gòu)造。限定殼體的結(jié)構(gòu)以及支撐系統(tǒng)的元件均由熱結(jié)構(gòu)復合材料(即具有極小的熱膨脹系數(shù)的材料)制成，使得工具在溫度變化的過程中經(jīng)受極小的變形，并且彈簧元件具有剛度，因此彈簧元件具有抵抗固定元件的幾乎恒定而與溫度無關(guān)的承載力。
[0015]由于以幾乎均勻方式施加在部件上而與溫度無關(guān)的彈性固定力，有可能在熱處理的過程中成型部件，因此校正在部件上進行的之前的操作(例如預先機械加工)的過程中產(chǎn)生的變形，從而盡可能接近最終設計尺寸。本發(fā)明的部件被彈性地固定在工具中的原理允許將相對變形的部件安裝在工具中，所述部件首先(即當冷卻時)不與所有參考固定元件接觸，但是一旦其溫度升高時，其被彈簧元件加壓并且因此成型從而具有所需的幾何構(gòu)造。使用金屬工具難以實施所述熱成型。
[0016]由于用于制備本發(fā)明的工具的組成元件的熱結(jié)構(gòu)復合材料，因此相比于常規(guī)使用的由耐熱鋼制成的工具，所述工具更為緊湊并且重量更輕。本發(fā)明的工具因此使得有可能增加待用于裝載用于處理的金屬部件的給定爐的容量，因此使得有可能降低所述熱處理的成本。其還使得有可能減少給定的部件數(shù)目所需的操作量和處理量，因此使得有可能顯著降低所述熱處理的成本。
[0017]在本發(fā)明的一個實施方案中，所述工具包括設置在金屬部件的任一側(cè)上的多對鉗口，每對鉗口可滑動地安裝在支撐結(jié)構(gòu)上。部件在溫度升高或降低的過程中的移動可以因此由鉗口伴隨而不在部件上施加應力并且同時遵守其精確的幾何構(gòu)造，如通過工具的支撐結(jié)構(gòu)所限定。
[0018]出于該目的，每個鉗口設置有至少一個引導部，每個引導部與在支撐結(jié)構(gòu)中形成的滑道合作。在本發(fā)明的一個實施方案中，支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)壁包括至少一個滑道用于接收鉗口對的一個鉗口的引導部，彈簧元件插入在每個鉗口對的至少一個鉗口與支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)壁之間。
[0019]支撐結(jié)構(gòu)可以具有殼體，所述殼體至少包括在第一平面中延伸的第一部分和在第二平面中延伸的第二部分，所述第二平面相對于第一平面形成角度。因此有可能在多個不同平面中固定和成型單個部件，所述多個不同平面相對于彼此在一個或多個方向上形成角度。
[0020]涉及變化平面的支撐工具的該構(gòu)造也可以使用這樣的支撐結(jié)構(gòu)獲得，所述支撐結(jié)構(gòu)具有在第一平面中延伸的殼體，并且其中至少一個部分設置有有角楔形物，所述有角楔形物以這樣的方式設置在一對或多對鉗口和支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)壁之間使得殼體的存在于有角楔形物之間的部分在與第一平面形成角度的第二平面中延伸。
[0021]在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述工具包括多個介于第一和第二金屬部件之間的間隔元件，和抵靠著第一金屬部件設置的多個鉗口，以及抵靠著第二金屬部件設置的多個推力板，彈簧元件介于鉗口和支撐結(jié)構(gòu)之間。
[0022]在該實施方案中，彈簧元件可以通過第一鉸接連接部連接至鉗口并且通過第二鉸接連接部連接至支撐結(jié)構(gòu)，間隔元件設置在托架上，所述托架可以在支撐結(jié)構(gòu)上移動，并且推力板抵靠著固定至支撐結(jié)構(gòu)的滾軸固定。通過這種方式，所有固定元件適合于與金屬部件相對于靜止支撐結(jié)構(gòu)移動并且因此可以伴隨部件在溫度變化的過程中的移動。
[0023]支撐結(jié)構(gòu)、第一和第二固定元件和每個彈簧類型的彈性元件可以由碳/碳復合材料制成。
[0024]在本發(fā)明的一個方面，每個彈性元件當冷卻時具有預定的剛度，因此限定由鉗口施加在部件上的固定力，這在較大范圍的溫度下適用，這是因為彈簧元件由熱結(jié)構(gòu)復合材料制成。
[0025]本發(fā)明還提供熱處理裝置，所述熱處理裝置包括爐和一件或多件設置在爐內(nèi)的本發(fā)明的支撐工具。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點通過本發(fā)明的具體實施方案的如下描述并且參考附圖而浮現(xiàn)，本發(fā)明的具體實施方案以非限制性實施例的形式給出，其中:
[0027].圖1為包括根據(jù)本發(fā)明的支撐工具的熱處理裝置的示意性立體圖；
[0028].圖2為本發(fā)明的實施方案中的支撐工具的分解圖；
[0029]?圖3為圖2的支撐工具組裝之后的示意性立體圖；
[0030]?圖4為圖3的支撐工具的一部分的截面圖，所述截面在圖5中被標注為IV-1V ；
[0031]?圖5為圖3的支撐工具的一部分的側(cè)視圖；
[0032].圖6A和6B為根據(jù)本發(fā)明的實施方案的用于支撐部件的支撐工具在多個以不同方向定向的平面中的示意圖；
[0033].圖7為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的用于支撐部件的支撐工具在多個以不同方向定向的平面中的示意圖；
[0034]?圖8A和8B為圖7的支撐工具的部分的細節(jié)圖；
[0035].圖9為本發(fā)明的另一個實施方案中的支撐工具的示意性立體圖；
[0036]?圖10為圖9的支撐工具的分解圖；和
[0037]?圖11為圖9的工具的截面圖。

【具體實施方式】
[0038]本發(fā)明通常應用于在涉及溫度升高的處理(例如退火、淬火、回火、時效硬化、成型、熱釬焊)或任何其它涉及溫度變化的處理的過程中用于支撐由金屬制成的具有精確幾何構(gòu)造的部件的工具。本發(fā)明的特別但非獨有的應用領(lǐng)域是由鈦等制成的熱成型部件，所述部件具有大的尺寸并且其形狀必須非常精確地遵守或者在熱時校正(成型超出冷卻公差的部件)。
[0039]圖1顯示了用于熱處理部件的裝置300，所述部件由金屬制成并且其形狀必須在整個處理中精確遵守。裝置300包括爐200和設置在基部101上的多件支撐工具100。
[0040]如圖2和3中所示，每件支撐工具100包括支撐結(jié)構(gòu)110。在目前描述的實施例中，結(jié)構(gòu)110通過框架111和側(cè)壁1120至1124和1140至1144組成，所述框架111由兩個縱梁1110和1111組成，所述側(cè)壁1120至1124和1140至1144通過支柱114固定在框架111上方。一側(cè)上的側(cè)壁1120至1124和另一側(cè)上的側(cè)壁1140至1144之間存在的空間形成用于待經(jīng)受熱處理的部件150的殼體115。殼體115的形狀對應于用于處理的金屬部件150(在該實施例中特別是具有在其縱向方向上彎曲的形狀的部件)的大致形狀。
[0041]支撐工具100還包括多個鉗口對，在該實施例中為鉗口對116至126，位于部件150的一側(cè)上的鉗口 1161至1261對應于本發(fā)明的工具的第一固定元件的全部或一些，而位于部件的另一側(cè)上的鉗口 1162至1262對應于本發(fā)明的工具的第二固定元件的全部或一些。每個鉗口對，例如圖4中所示的對119，由在其間固定金屬部件150的兩個鉗口 1191和1192組成。出于該目的，每對的鉗口，例如對119的鉗口 1191和1192具有各自的內(nèi)表面1191a、1192a，所述內(nèi)表面1191a、1192a的形狀對應于部件的待固定在工具的該位置處的部分的形狀。
[0042]為了維持工具中的部件上的固定力，彈簧類型的彈性元件至少介于每個鉗口對中的一個鉗口的外表面和對應的豎直壁之間。在目前描述的實施例中，彈性元件130和134分別介于鉗口 1161至1261和側(cè)壁1140至1144之間，推力板(未示出)有可能介于彈性元件和鉗口之間。當將部件和鉗口組裝在工具中時，然后使用分別用于支撐最大壓縮下的彈性元件130至134的特定工具，然后釋放彈性元件130至134從而在鉗口上和工具的殼體中的部件上施加固定力。
[0043]彈性元件130至134的每一者分別由兩個彈片1301/1302、1311/1312、1321/1322、1331/1332 或 1341/1342 組成，所述彈片 1301/1302、1311/1312、1321/1322、1331/1332 或1341/1342在每對鉗口 116至126上施加彈性固定力，這取決于精確對應于部件待遵守的形狀的殼體115的形狀。
[0044]此外，鉗口對116至126的鉗口 1161/1162至1261/1262可滑動地安裝在側(cè)壁上。出于該目的，每個鉗口具有在其外表面上的引導部，所述引導部接合在滑道中，所述滑道在所討論鉗口的所面對的側(cè)壁中形成。在目前描述的實施例中，鉗口 1161至1261的外壁分別設置有引導部1163至1263，而鉗口 1162至1262的外壁分別設置有引導部1164至1264。引導部 1163 至 1263 分別接合在側(cè)壁 1140 至 1144 的滑道 1140a、1140b、1141a、1141b、1141c、1142a、1143a、1143b、1143c、1144a、1144b中。相似地，引導部1164至1264分別接合在側(cè)壁1120 至 1124 的滑道 1120a、1120b、1121a、1121b、1121c、1122a、1123a、1123b、1123c、1124a、1124b 中。
[0045]如圖5中所示，鉗口對119的鉗口 1191通過引導部1193固定在支撐結(jié)構(gòu)110上，所述引導部1193接合在在側(cè)壁1141中形成的滑道1141b中?；?141b為橢圓孔的形式，其中引導部1193可以在第一位置A和第二位置B之間移動，所述第一位置A對應于當冷卻時固定元件的位置，所述第二位置B對應于當在溫度升高的過程中金屬部件150膨脹時固定元件1191的位置?；?131b的橢圓孔的定向及其在取決于部件在縱向方向上的形狀(在此為彎曲形狀)而定向的側(cè)壁1131上的位置使得當部件膨脹和/或收縮時通過固定元件聯(lián)和彈性元件組成的支撐系統(tǒng)遵循部件的移動，同時保證其形狀保持在通過支撐結(jié)構(gòu)中的殼體限定的支撐平面中。
[0046]根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成本發(fā)明的支撐工具(例如支撐結(jié)構(gòu))的元件、每對的固定元件，和彈簧類型的彈性元件由熱結(jié)構(gòu)復合材料制成，所述熱結(jié)構(gòu)復合材料具有相比于金屬材料(例如鋼)更低的熱膨脹系數(shù)。
[0047]構(gòu)成支撐工具的元件優(yōu)選由碳/碳(C/C)復合材料制成，所述碳/碳(C/C)復合材料以已知的方式為由通過碳基質(zhì)致密化的碳纖維增強件制成的材料并且可以任選地設置有覆蓋物例如陶瓷沉積(例如SiC)。這些元件也可以由碳基質(zhì)復合(CMC)材料制成，所述碳基質(zhì)復合(CMC)材料為由通過基質(zhì)(所述基質(zhì)至少部分為陶瓷)致密化的碳纖維或陶瓷纖維增強件制成的材料，例如如下CMC材料:
[0048]?碳-碳/碳化娃(C/C-SiC),所述碳-碳/碳化娃(C/C-SiC)對應于由碳纖維增強件制成并且通過具有碳相和碳化硅相的基質(zhì)致密化的材料；
[0049]?碳/碳碳化娃(C/SiC),所述碳/碳碳化娃(C/SiC)為由通過碳化娃基質(zhì)致密化的碳纖維增強件制成的材料；和
[0050]?碳化娃/碳化娃(SiC/SiC),所述碳化娃/碳化娃(SiC/SiC)對應于由通過碳化硅基質(zhì)致密化的碳化硅纖維增強件制成的材料。
[0051]由通過基質(zhì)致密化的纖維增強件構(gòu)成的復合材料部件的制造是公知的。所述制造主要包括形成纖維結(jié)構(gòu)，在該實施例中為由碳纖維或陶瓷纖維制成的纖維結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)成型為接近待制造部件的形狀的形狀(纖維預成型體)，和用基質(zhì)致密化預成型體。
[0052]纖維預成型體組成部件的增強件并且在機械性質(zhì)方面起主要作用。通過碳纖維或陶瓷纖維的纖維組織獲得預成型體。所使用的纖維組織可以為各種類型和形式，例如特別是:
[0053].二維(2D)織物；
[0054].通過3D編織或通過多個層獲得的三維(3D)織物；
[0055].編結(jié)物；
[0056].編織物；
[0057]?氈；或
[0058].紗線或纜線的單向(UD)片或多向(nD)片，所述多向片(nD)片通過以不同方向重疊多個UD片并且例如通過縫合，通過化學粘合劑或通過針刺將UD片連接在一起而獲得。
[0059]還有可能使用由織物、編結(jié)物、編織物、氈、片、纜線等的多個重疊的層制成的纖維結(jié)構(gòu)，所述層例如通過縫合，通過植入紗線或剛性元件或通過針刺連接在一起。
[0060]通過編織、堆疊、針刺纜線等的二維/三維層或片進行成型。
[0061]因此使用液相技術(shù)和/或氣相技術(shù)以公知的方式致密化纖維預成型體。
[0062]使用液相技術(shù)的致密化包括用包含基質(zhì)材料的前體的液體組合物浸潰預成型體。前體通常為有可能在溶劑中稀釋的聚合物例如樹脂的形式。在除去溶劑(如果有的話)并且聚合物交聯(lián)之后，前體通過熱處理轉(zhuǎn)變成碳或陶瓷?？梢赃M行多個連續(xù)浸潰循環(huán)從而實現(xiàn)所需的致密化程度。
[0063]舉例而言，碳前體樹脂可以為酚類樹脂。
[0064]舉例而言，陶瓷前體樹脂可以為作為碳化硅(SiC)的前體的聚碳硅烷樹脂，或作為SiCO的前體的聚硅氧烷樹脂，或作為SiCNB的前體的聚硼碳硅氮烷樹脂，或聚硅氮烷樹脂(SiCN)。
[0065]如果需要的話，浸潰和聚合碳前體樹脂和/或陶瓷前體樹脂的步驟可以重復數(shù)次，從而獲得一定的機械性能。
[0066]還有可能以常規(guī)方式通過氣相技術(shù)通過化學氣相滲透(CVI)遞送基質(zhì)從而致密化纖維預成型體。將對應于待制備結(jié)構(gòu)的纖維預成型體放置在爐中，在所述爐中加入反應氣體相。與適用于化學氣相沉積(CVD)法的壓力和溫度條件(所述壓力和溫度條件僅在材料的表面上造成沉積)不同，以這樣的方式選擇爐中存在的壓力和溫度和氣體相的組成，使得氣體相能夠在預成型體的孔內(nèi)擴散，從而通過沉積固體材料(所述材料源自氣相成分的分解或多種成分之間的反應)而在與纖維接觸的材料的芯部處形成基質(zhì)。
[0067]碳基質(zhì)可以使用通過裂化形成碳的烴類氣體(例如甲烷和/或丙烷)形成，而SiC基質(zhì)可以使用通過分解MTS形成SiC的甲基三氯硅烷(MTS)獲得。
[0068]對于C/C-SiC材料，碳第一相可以使用通過裂化形成碳的烴類氣體形成，然后SiC第二相例如通過分解MTS沉積在碳第一相上。
[0069]還有可能進行結(jié)合液相技術(shù)和氣相技術(shù)的致密化從而有助于加工、限制成本和限制制造周期，同時也獲得對于目標應用來說令人滿意的特性。
[0070]出于使整體結(jié)構(gòu)變輕并且減小其熱惰性的目的，然后機械加工例如支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的元件從而在其中形成滑道和也有可能形成開口。同樣地，可以在支撐結(jié)構(gòu)的其它組成元件中機械加工開口從而進一步減小其重量及其熱惰性。
[0071]彈簧類型的彈性元件使用熱結(jié)構(gòu)復合材料(例如C/C)的優(yōu)點在于當冷卻時能夠保持預定的剛度同時溫度升高。因此通過固定元件在部件上施加的力維持幾乎恒定，這獨立于溫度變化。這用于對部件在其最終幾何構(gòu)造下的固定或成型提供非常精確的控制，即使是當部件的材料在高溫下經(jīng)受蠕變時也適用于此。
[0072]此外，由于金屬部件的固定元件可滑動地安裝在支撐結(jié)構(gòu)上，它們通過遵循部件的移動同時遵守其幾何構(gòu)造而適應于部件在熱處理中的溫度升高和降低的過程中的膨脹和收縮，這是因為如所限定的，移動通過支撐結(jié)構(gòu)中的殼體的形狀而進行。
[0073]金屬部件在本發(fā)明的工具中的支撐和成型可以在公共平面中進行，正如適用于上述支撐工具100，所述支撐工具100具有在單個平面中在殼體的整個長度上(即在金屬部件150的整個長度上)延伸的殼體115。
[0074]然而，本發(fā)明的支撐工具也可以用于在具有不同定向的多個平面中支撐和成型金屬部件。出于該目的，在第一個變體實施方案中，使用這樣的支撐工具，其中支撐結(jié)構(gòu)限定非直線的殼體，因此產(chǎn)生以不同角度延伸的部分。舉例而言，并且如圖6A中示意性所示，支撐工具400包括支撐結(jié)構(gòu)(圖6A中未示出)，所述支撐結(jié)構(gòu)限定殼體415，所述殼體415在中間具有第一部分415a并且在其端部處具有第二和第三部分415b和415c，所述第二和第三部分415b和415c在不同于中間部分415a在其中延伸的平面的平面中延伸。更精確而言，中間部分415a在平行于參考方向X和Z的平面Pl中延伸。端部部分415b在相對于方向X中的平面Pl形成角度α?的平面Ρ2中延伸。端部部分415c在相對于方向X中的平面Pl形成角度α 2的平面Ρ3中延伸。
[0075]在目前描述的實施例中，端部部分415b和415c相對于中間部分415a扭曲，即這些部分的平面P2和P3也在方向Y上延伸，所述平面P2和P3與中間部分415a的平面Pl分別形成角度β I和β2(圖6B)。
[0076]在圖7中所示的第二個變體實施方案中，金屬部件550的按照上述的圖6Α和6Β中所示的變化的平面幾何構(gòu)造的支撐和成型可以通過調(diào)節(jié)支撐工具而實現(xiàn)，所述支撐工具具有在如上所述的工具100中的在單個平面中延伸的殼體。出于該目的，并且如圖7中所示，使用這樣的支撐工具500，其中支撐結(jié)構(gòu)510在縱向方向上在公共平面中延伸。成對的額外的有角楔形物540/541和542/543設置在支撐結(jié)構(gòu)510的端部部分511和512處從而限定殼體515，所述殼體515具有中間部分515a和兩個端部部分515b和515c，所述中間部分515a在與上文參考圖6A和6B所述的平面Pl相同的平面中延伸，所述端部部分515b和515c分別在與上文參考圖6A和6B所述的平面P2和P3相同的平面中延伸。對于工具400，支撐工具500使得有可能在支撐結(jié)構(gòu)510的端部部分511和512中在相對于工具的其它支撐部分形成一個或多個角度的平面中支撐金屬部件550。
[0077]支撐結(jié)構(gòu)510與上述支撐結(jié)構(gòu)110的不同之處在于，其在其端部部分511和512中具有更大的寬度從而容納成對的有角楔形物540/541和542/543。在端部部分511中，如圖8A中所示，有角楔形物540緊固至支撐結(jié)構(gòu)的一個側(cè)壁5140，而楔形物541緊固至相對的側(cè)壁5120。具有滑道5130a和5130b用于允許鉗口移動的推力板5130使用插入的彈簧元件530緊固至有角楔形物541，所述彈簧元件530用于彈性地固定部件。同樣地，在如圖SB中所示的端部部分512中，有角楔形物543緊固至支撐結(jié)構(gòu)的一個側(cè)壁5144，而楔形物542緊固至相對的側(cè)壁5124。具有滑道5134a和5134b用于允許鉗口移動的推力板5134使用插入的彈簧元件543緊固至有角楔形物543，所述彈簧元件543用于彈性地固定部件。
[0078]根據(jù)支撐工具的殼體的平面形狀和/或角度、布置和所使用的有角楔形物的數(shù)目，工具可以在以不同角度定向的兩個或多個平面中支撐和成型金屬部件。根據(jù)本發(fā)明，有角楔形物也由熱結(jié)構(gòu)復合材料，優(yōu)選碳/碳復合材料制成。
[0079]圖9至11顯示了另一個實施方案中的支撐工具，所述實施方案與上述實施方案的區(qū)別主要在于部件在溫度變化的過程中的移動(膨脹/收縮)伴隨著經(jīng)由球形接頭或滾軸類型的可移動連接部安裝在工具上的固定元件。
[0080]更精確地，在該實施方案中，支撐工具600包括支撐結(jié)構(gòu)610，所述支撐結(jié)構(gòu)610通過框架6100組成，所述框架6100在工具的一側(cè)上支撐具有滾軸6111至6116的側(cè)壁6110并且在工具的另一側(cè)上支撐支柱6120至6125。具有板6131至6136的中間壁6130也在側(cè)壁6110和支柱6120至6125之間安裝在框架6100上(圖10)。
[0081 ] 工具600用于同時支撐兩個金屬部件680和690,所述部件具有相同的最終幾何構(gòu)造。出于該目的，部件680和690通過間隔元件620至625彼此面對地設置，所述間隔元件620至625的每一者安裝在各自的托架630至635上。每個托架630至635具有各自的滾軸6300至6350，所述滾軸6300至6350擠壓中間壁6130的各自的板6131至6136。
[0082]部件680還在其遠離間隔元件620至625的側(cè)面上通過推力板640至645固定，所述推力板640至645的每一者分別支承在側(cè)壁6110的滾軸6111至6116的一者上。
[0083]部件690在其遠離間隔元件620至625的側(cè)面上通過鉗口 650至655固定，所述鉗口 650至655具有各自的側(cè)面部分6501至6551和水平頂部部分6502至6552。鉗口 650至655通過鉸接彈簧連接部安裝在工具上。更精確地，彈簧類型的彈性元件660至665介于彈性鉗口 650至655和相應的立柱6120至6125之間。此外，彈性元件660至665通過球形接頭6601至6651連接至相應的鉗口 650至655。彈性元件660至665也通過球形接頭6602至6652連接至支撐結(jié)構(gòu)的立柱6120至6125。通過這種方式，彈簧元件650至655和球形接頭6601至6651和6602至6652形成鉸接彈性連接部，所述鉸接彈性連接部允許固定力側(cè)向地并且豎直地施加在部件680和690上。如圖11中所示，對于鉗口 653，鉗口653的側(cè)面部分6531在來自彈簧元件663的壓力下起作用從而將側(cè)面固定力F1施加在部件680和690上，而鉗口 653的水平頂部部分6532在來自彈簧元件663的壓力下起作用從而將豎直固定力Fv施加在部件680和690上。
[0084]除了鉗口處的使得有可能遵循金屬部件在溫度變化的過程中的移動的該鉸接連接部之外，此外間隔元件620至625和推力板640至645也適合于伴隨部件的移動同時將部件固定在工具中。間隔元件620至625與托架630至635聯(lián)合，所述托架630至635的每一者設置在中間壁6130的板6131至6136的一者上從而可以在部件的縱向方向上移動。同樣地，推力板640至645緊靠著側(cè)壁6110的滾軸6111至6116固定并且因此可以遵循工具中的部件的移動。
[0085]工具600因此具有固定裝置，所述固定裝置允許在熱的時候以精確的幾何構(gòu)造支撐和/或成型金屬部件，同時適應于部件在溫度變化的過程中的膨脹和收縮。
[0086]工具600的組成元件，特別是支撐結(jié)構(gòu)610、間隔元件620至625、托架630至635、推力板640至645、滾軸6111至6116、鉗口 650至655和彈性元件660至665由復合材料制成。
[0087]支撐工具600特別適合于支撐大尺寸的金屬部件，這是因為其允許以平衡和可靠的方式固定大重量的部件。
【權(quán)利要求】
1.支撐工具(100)，所述支撐工具(100)用于支撐至少一個金屬部件(150)，所述金屬部件(150)待經(jīng)受熱處理或在熱時成型,所述工具包括: ?靜止支撐結(jié)構(gòu)(110)，所述靜止支撐結(jié)構(gòu)(110)具有對應于待支撐的每個金屬部件的大致形狀的預定形狀； ?第一固定元件(1161-1261)，所述第一固定元件(1161-1261)設置在每個部件的一側(cè)上; ?第二固定元件(1162-1262)，所述第二固定元件(1162-1262)設置在每個部件的另一側(cè)上；和 ?至少一個彈簧類型的彈性元件(130-134)，所述彈性元件(130-134)設置在支撐結(jié)構(gòu)(110)和每個第一或第二固定元件(1161-1261 ;1162_1262)之間從而在整個熱處理期間固定部件； 支撐結(jié)構(gòu)(110)、第一和第二固定元件(1161-1261 ;1162_1262)和彈性元件(130-134)由熱結(jié)構(gòu)復合材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具，其特征在于，所述工具包括設置在金屬部件(150)的任一側(cè)上的多對(116-126)鉗口(1161-1261 ;1162_1262)，每個鉗口可滑動地安裝在支撐結(jié)構(gòu)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工具，其特征在于，每個鉗口(1161;1162)設置有至少一個引導部(1163 ;1163)，每個引導部(1163 ；1163)與在支撐結(jié)構(gòu)中形成的各自的滑道(1140a ； 1120a)合作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的工具，其特征在于，每個鉗口(1191)具有用于與金屬部件(150)的一部分接觸的內(nèi)表面(1191a)，所述表面具有對應于部件的所述部分的幾何構(gòu)造的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的工具，其特征在于，支撐結(jié)構(gòu)具有殼體(415)，所述殼體(415)至少包括在第一平面(Pl)中延伸的第一部分(415a)、在第二平面(P2)中延伸的第二部分(415b)，所述第二平面(P2)相對于第一平面(Pl)形成角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的工具，其特征在于，支撐結(jié)構(gòu)(510)具有在第一平面中延伸的殼體(515)，并且所述工具至少包括設置有有角楔形物(540、541)的部分(511)，所述有角楔形物(540、541)以這樣的方式設置在一對或多對鉗口和支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)壁之間使得殼體的存在于有角楔形物(540、541)之間的部分(515b)在與第一平面形成角度的第二平面中延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具，其特征在于，所述工具包括多個介于第一和第二金屬部件(690、680)之間的間隔元件￠20-625),并且所述工具進一步包括抵靠著第一金屬部件(690)設置的多個鉗口(650-655)和抵靠著第二金屬部件(680)設置的多個推力板(640-645)，彈簧類型的彈性元件(660-665)介于鉗口(650-655)和支撐結(jié)構(gòu)(610)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的工具，其特征在于，彈性元件(660-665)通過第一鉸接連接部(6601-6651)連接至鉗口(650-655)并且通過第二鉸接連接部(6601-6651)連接至支撐結(jié)構(gòu)，間隔元件(620-625)設置在托架(630-635)上，所述托架(630-635)可以在支撐結(jié)構(gòu)(610)上移動，并且推力板(640-645)抵靠著固定至支撐結(jié)構(gòu)的滾軸(6111-6116)固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的工具，其特征在于，支撐結(jié)構(gòu)、第一和第二固定元件和每個彈簧類型的彈性元件由碳/碳復合材料或陶瓷基質(zhì)復合材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的工具，其特征在于，每個彈簧類型的彈性元件當冷卻時具有預定的剛度。
11.熱處理裝置(300)，所述熱處理裝置(300)包括爐(200)和一件或多件設置在爐內(nèi)的根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項所述的支撐工具(100)。
【文檔編號】F27D5/00GK104245969SQ201380021955
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月23日
【發(fā)明者】F·吉夏爾, J-P·莫米 申請人:赫拉克勒斯公司