制造金屬零件的擠壓方法、實施該方法的擠壓工具和由此制造的起落架桿的制作方法
【專利摘要】一種用于制造諸如起落架的金屬零件（1）的熱擠壓工藝和工具，該金屬零件在低溫時具有200MPa以上的流動應力且包括管部（2），該管部的兩個端部之一通過復合形狀（3）被延伸，所述工藝包括：在加熱且將坯料（11）高溫轉移至擠壓機（6）后，使用第一芯棒（4）以制造所述復合形狀（3）的至少一個直接擠壓步驟；以及，利用第二芯棒（5）替換所述第一芯棒（4）的至少一個間接擠壓步驟，所述第二芯棒在與所述第一芯棒（4）相同的方向上且以與所述第一芯棒（4）相同的方式在同一擠壓工具（6）中移動，以制造所述零件（1）的整個管部（2）。
【專利說明】制造金屬零件的擠壓方法、實施該方法的擠壓工具和由此制造的起落架桿
【技術領域】
[0001]本發明涉及冶金領域，尤其涉及用于制造包括管部且具有復合形狀的金屬部件的熱擠壓方法，該熱擠壓方法主要用于航空用途，諸如，飛機起落架桿。
【背景技術】
[0002]通常，起落架桿包括兩個部分:稱作筒管的管部以及延伸該筒管的未露出端的叉架。筒管穿入起落架的主體部分(被稱作護箱)內且與其形成滑動連接，具體構成懸浮阻尼系統。出于該原因，起落架桿也被稱作滑桿。(至少兩個)輪的軸通過樞轉鏈節與叉架連接。叉架具有復合的形狀，特別是其包括一個或多個徑向的和/或軸向的突起(延伸部)。
[0003]這種類型的部件需要適合于使用的高的機械性能(比強度、韌性、抗疲勞性等)，其一般由通過沖壓、鍛造、軋制和/或擠壓難于變冷的材料制成。構成這些部件的材料例如為流阻(流動應力)大于或等于200MPa的鈦合金或鋼。
[0004]已知使用多個連續的熱轉換和機械加工步驟制造這種類型的部件，即，尤其是:
[0005]-至少一個鍛造步驟以形成鍛造的樁，
[0006]-至少兩個沖壓步驟以制造叉架的復合形狀和筒管的外部；
[0007]-多個中間加熱步驟；
[0008]-然后，對筒管進行至少一次非露出穿孔以使該筒管具有管狀形狀，接著進行拋光鉆孔，以制造筒管的內芯。
[0009]該系列步驟時間長、費用高，且需要在上述不同步驟之間數次處理部件，并且在每次處理時存在損壞該部件的風險。
[0010]此外，用于制造筒管的非露出穿孔的機械加工操作具有兩個主要的缺陷:
[0011]-該操作導致部件中的大量機械加工壓力，故該部件可變形或者損壞；以及
[0012]-該操作還形成大量的材料損耗；由于該材料以碎屑的形式存在，故該方法難于開發，由于該材料是昂貴的特別是對于鈦合金而言，這更為不利。
[0013]另外，由于在不同的鍛造和沖壓步驟期間零件的巨大體積(一般尺寸為直徑約400mm且長度約2500mm)，因此難于監控在最終穿孔前零件的冶金堅固性。實際上，尤其該巨大體積，通常用于這種類型的零件的非破壞性檢測，例如超聲波檢測，不可能有效地檢測尤其該零件的尺寸引起的零件可能包含的全部缺陷，該零件的尺寸可產生超聲波相對不能達到的某些區域。
[0014]已知通過在管的未露出端反向擠壓(即通過擠壓操作，在該擠壓操作中，毛坯的未變形部分相對于容納該毛坯的容器不動，或者變形的部分沿著與沖頭移動方向相反的方向流動)來一體制造具有軸向延伸、從而具有類似于起落架桿形態的管狀形狀(參見文獻GB-A-1459641)。然而，這些方法通常僅僅用于易于冷變形的材料(在低溫下流阻小于200MPa)以及具有基本上圓柱狀的外部形狀的旋轉部件，其不包括具有所謂的“復合”形狀的部分，即諸如突起的部分，其中，對于具有基本上圓柱外形的旋轉部分，其不包括所謂的“復合”形狀的部分，即諸如突起的部分，其中，主體區域基本上徑向延伸超出部件的管部的外周。
[0015]這種類型的方法不適于制造僅可熱變形的零件，另外零件包括一個或多個復合形狀。事實上，對于這些方法，盡管GB-A-1459641的零件的形狀(其不是起落架零件，而是液壓缸)相對簡單，但是仍需要多個擠壓步驟。由這種類型的方法開始，由于待制造的零件在該方法期間會冷卻，增添復合形狀會涉及多個附加的與熱變形兼容的擠壓步驟，從而防止最后的擠壓步驟的性能。
[0016]因此，該問題的ー個顯而易見的解決方案為在需要加熱的擠壓步驟之間實施多個中間加熱，但是這些再加熱使該方法變得復雜，這會大幅降低生產率和經濟效益。
[0017]此外，在這種類型的在沖頭側將擠壓的零件從模具中移出的已知方法中，例如與沖頭相對地制造包含復合形狀的零件會需要對工具進行不明顯的改變，這仍不可以將零件移出到工具外。
[0018]另外，更難于實現通過擠壓制造復合形狀，這是因為在該情況下零件的材料比形成圓柱型形狀更不易于填充模具中的對應空腔。在現有技術中不可以彌補該缺陷。
[0019]因此，現今，需要使制造起落架桿、以及具有類似形狀和巨大體積的零件的方法簡化且可靠，該起落架桿和零件由在低溫下難于變形的諸如鋼或合金(尤其鈦合金)的材料制成，該材料的流動應カ在低溫下大于200MPa，且一般僅可熱變形。
【發明內容】
[0020]因此，本發明的目的為提出一種用于制造包含管部的金屬零件的方法，該管部的兩端之一以先前解釋的含義通過所謂“復合”形狀延伸，這滿足該需求且對上述缺陷提供了一種解決方案。
[0021]為此，本發明涉及一種用于制造包含管部的金屬零件的熱擠壓方法，該管部的兩端之一通過復合形狀被延伸，所述方法包括:
[0022]-預先步驟，用于加熱將要制成所述零件的毛坯，以減少其應變強度；和
[0023]-熱轉移步驟，用于將所述毛坯轉移至壓制擠壓工具內，該工具包括包含空腔的模具，該空腔內安置有毛坯，且該空腔的形狀對應于在擠壓后待得到的零件的外部形狀；
[0024]其特征在于，所述金屬在低溫下具有大于或等于200MPa的流動應力，所述復合形狀通過直接擠壓制成且所述管部通過反向擠壓制成，且特征在于，該方法包括以下連續的步驟:
[0025]-使用第一沖頭的至少ー個直接擠壓步驟，以制造復合形狀從而獲得半成品零件；
[0026]-在擠壓工具上利用第二沖頭替換第一沖頭的步驟，該第二沖頭在與第一沖頭相同的方向上且以與第一沖頭相同的方式移動；
[0027]-在所述擠壓工具(6)上的至少ー個反向擠壓步驟以制造零件的整個管部；和
[0028]-將擠壓的零件移到擠壓工具外的步驟。
[0029]復合形狀可是非軸對稱的。
[0030]通過復合形狀延伸的管部的端部可以是未露出的，且該復合形狀具有徑向延伸超出該管部的外周邊的主體區。[0031]反向擠壓步驟可在直接擠壓步驟之后，而無需中間加熱半成品零件。
[0032]在模具中形成且容納毛坯的空腔可具有整體圓柱狀的且具有鉆孔部的未露出形狀，以及沖頭被設計成能夠在空腔的鉆孔部中移動。
[0033]第一沖頭可具有適應于空腔的鉆孔部的內徑的外徑，以避免在直接擠壓步驟期間材料的反向流動。
[0034]第二沖頭可具有小于第一沖頭直徑的直徑，以允許圍繞第二沖頭反向擠壓材料。
[0035]圓柱狀套筒可被緊固在第二沖頭的周圍，所述圓柱狀套筒具有適應于空腔的鉆孔部的內徑的外徑，所述圓柱狀套筒和第二沖頭限定用于形成零件的管部的環狀區。
[0036]可在擠壓期間加熱模具。
[0037]擠壓的零件可由鈦合金制成。
[0038]擠壓的零件可由TI 10-2-3合金或T1-5_5-5_3合金制成。
[0039]零件可為起落架桿，在毛坯的預先加熱步驟期間，使所述毛坯達到700°C和合金的β轉變溫度之間的溫度，其中所述溫度被維持至少2小時。 [0040]所述零件的管部的直徑可在350mm和500mm之間，所述溫度被維持至少4小時。
[0041]在第一擠壓步驟期間，第一沖頭的加工速度小于或等于20mm/s，優選小于或等于15mm/s,在第二步驟期間,第二沖頭的加工速度小于或等于30mm/s,優選小于或等于20mm/
So
[0042]擠壓的零件可由鋼制成。
[0043]擠壓的零件可由NC40SW鋼制成。
[0044]零件可為起落架桿，其中在毛坯的預先加熱步驟期間，使毛坯達到在950°C和1250°C之間的溫度，且加熱溫度維持至少2小時。
[0045]在第一擠壓步驟期間，第一沖頭的加工速度小于或等于40mm/s，在第二步驟期間，第二沖頭的加工速度小于或等于60mm/s。
[0046]本發明還涉及一種用于實施前述方法的擠壓工具，其特征在于所述擠壓工具包括模具，該模具由至少兩個部分構成，所述至少兩個部分由位于復合形狀的水平面上的接合面所隔開，使得當模具的這兩個部分拆開時，可將擠壓的零件移到擠壓工具外，并且該擠壓工具包括兩個沖頭，第一沖頭可通過對毛坯直接擠壓作用而制造所述復合形狀，且第二沖頭可通過反向擠壓操作制造整個所述管部。
[0047]該擠壓工具可包括加熱裝置。
[0048]該加熱裝置可為感應加熱裝置。
[0049]該擠壓工具可包括被緊固在第二沖頭周圍的圓柱狀套筒，所述圓柱狀套筒具有與所述模具的內孔的內徑相適應的外徑，所述圓柱狀套筒和所述第二沖頭限定用于成形零件的管部的環狀凹槽。
[0050]本發明還涉及由鈦合金或高強度鋼制成的起落架桿，其特征在于，所述起落架桿通過實施前述方法得到、且包括形成起落架桿的筒管的管部和形成起落架桿的叉架的復合形狀。
[0051]該起落架桿可由T1-10-2-3鈦合金、Τ?5-5-5-3鈦合金或者NC40SW鋼制成。
[0052]可以理解到，根據本發明的熱擠壓方法包括以下連續的步驟:
[0053]-預先加熱零件以降低其應變強度的步驟；[0054]-將加熱的零件轉移到壓制擠壓工具中，所述工具包括包含空腔的模具，待擠壓的零件置于該空腔中，所述空腔的形狀對應于在擠壓后待獲得的零件的外部形狀；
[0055]-至少ー個直接擠壓步驟，其使用第一沖頭以僅制造定位在零件的兩端之ー的復合形狀；
[0056]-在擠壓工具上利用第二沖頭替選第一沖頭的步驟，所述第二沖頭安裝在與第一沖頭預先所占據的位置共軸的位置上，使得所述第二沖頭可在與第一沖頭相同的方向上且以與第一沖頭相同的方式移動；
[0057]-反向擠壓步驟，其使用第二沖頭以制造零件的整個管部；和
[0058]-將擠壓的零件移到擠壓工具外的步驟。
[0059]在本發明的情況下，“復合形狀”指主體區徑向延伸超過管部的外周的零件形狀。
[0060]零件可不完全是回轉體。尤其在對于起落架桿的情況下，具有復合形狀的叉架是非軸對稱的且包括徑向/軸向突起。
[0061]該成形還可包括多于兩個擠壓步驟，每ー步驟利用不同沖頭完成。
[0062]因此，在初始加熱后，擠壓方法可采用單個模具以及至少兩個不同的沖頭由ー塊原材料(材料毛坯)制造零件，而不必在兩次擠壓步驟之間將該零件從ー個工具移動至另一工具，該零件具有管部以及在管部的未露出端處的復合形狀。
[0063]因此，利用簡單的連續步驟，可從一般在低溫下通過沖壓、鍛造、滾壓和/或擠壓難于變形的材料(諸如鋼或合金，尤其鈦合金)來制造具有復合形狀的零件，該材料在低溫下具有大于或等于200MPa的流動應力，尤其是用于航空應用的材料。
[0064]本發明與已知的例如在文獻FR-A-1573666、DE-A-1929147、US-A-2006/016077 和US-A-2006/0016237中所描述的用于制造具有通過復合形狀被延伸的管部的部件的エ藝的不同之處同時在干:
[0065]-在兩個步驟中進行擠壓，而不是在前兩篇引用的文獻中的一次擠壓；
[0066]-并且，第一擠壓步驟僅僅致カ于形成復合形狀，整個管部在第二步驟中被成形，然而在后兩篇引用的文獻中，在第一擠壓步驟期間開始管部的成形。
[0067]有利地，這些特征允許處理難于成形的金屬以得到大尺寸的部件，這些金屬在低溫下具有大于或等于200MPa的流動應力。利用在所述文獻中描述的エ藝是不可能的。
[0068]使用根據本發明的方法制造的零件可是巨大的，例如起落架桿。這些起落架桿可具有直徑大于400mm且長達2500mm或更長尺寸的桿。
[0069]此外，起落架桿的中心孔在反向擠壓步驟中直接制成，這避免了必須稍后通過除去材料來穿透零件，穿透零件對于該零件是限制性的且存在損壞該零件的風險。
[0070]在已經制造后，零件進行常規的非破壞性檢測。
[0071]有利地，根據本發明，反向擠壓步驟在直接擠壓步驟之后，S卩，沒有零件的中間重新加熱。這是可能的，因為在不同的擠壓步驟期間，零件不用從ー個工具移動至另一工具。因此，在整個加工過程中可保持足夠高的溫度以使材料在擠壓步驟期間易于變形。
[0072]待擠壓的材料流動形成復合形狀比通過反向擠壓形成管狀形狀更為困難。這是在本發明的第一替選方案中在通過反向擠壓制成管部之前，通過直接擠壓制成復合形狀的原因。
[0073]如果沖頭必須穿透零件，則存在零件的端部變形或者撕裂材料的風險。這是通過復合形狀延伸的管部的端部優選是未露出的原因。對于用于飛機應用的起落架桿，還優選具有更易于保持液壓密封的未露出筒管。如果必要，則該端部可通過簡單機械加工稍后被穿透。
[0074]在模具中形成且容納待擠壓的零件的空腔具有大致圓柱狀且未露出的形狀，該空腔具有鉆孔部。第一沖頭和第二沖頭被安裝成能夠在空腔的孔中滑動。
[0075]第二沖頭具有比第一沖頭小的直徑，以允許圍繞第二沖頭反向擠壓材料。
[0076]第一沖頭具有在其發揮功能范圍內適應于模具的空腔的孔的外徑，以避免在直接擠壓步驟期間材料的反向流動。因此，可受益于壓力機的最大力以制造復合形狀。
[0077]在本發明的第一替選方案中，擠壓的零件由鈦合金制成，優選Ti 10-2-3(T1、10%V、2%Fe 和 3%A1)或者 Ti5_5-5_3 (T1、5%Al、5%V、5%Mo 和 3%Cr)。
[0078]在預先的加熱步驟期間，使由鈦合金制成的零件達到700°C和鈦合金的β轉變溫度之間的溫度(對于TilO-2-3大約800°C且對于Ti5-5-5-3大約850°C)。根據零件的體積大小，維持加熱溫度至少2小時，例如對于直徑在400mm和500mm之間的零件持續時間在4小時和6小時之間，以確定在整個零件中得到均勻的溫度。
[0079]在第二實施方式中，擠壓的零件由高強度鋼、優選NC40SW鋼(40NiSiCrMo7)制成。NC40SW鋼具有額定的組成，以重量百分比計，通常基本上包括:
[0080]-碳:0.4%;
[0081]-鎳:1.8%;
[0082]-硅:1.6%;
[0083]-鉻:0.85%;
[0084]-鑰:0.4%;
[0085]余量為鐵以及生產產生的雜質。
[0086]在預先的加熱步驟期間，使鋼零件達到在900°C和1250°C之間的溫度以降低材料的流動應力并且允許由熱擠壓引起的材料的變形。優選地，測定加熱溫度，使得在擠壓期間材料的流動應力小于200MPa、優選小于150MPa。根據零件的體積大小，加熱溫度被維持至少2小時，例如對于直徑在350mm和500mm之間的零件持續時間在4小時和6小時之間，以保證在整個零件中溫度是均勻的。
[0087]本發明還基于一種用于實施上述方法的工具。模具包括被接合面隔開的至少兩個元件，該接合面位于工具的形成復合形狀的部分處，使得當兩個元件被拆開時，可將擠壓的零件移到擠壓工具外。與現有技術相反，將擠壓的零件移到擠壓工具外不需要在沖頭側完成，這對于具有復合形狀的零件是不可能的。
[0088]由于根據本發明的方法和裝置，尤其能夠從鈦合金或適當選擇的高強度鋼來制造起落架裝置，起落架裝置包括構成桿的筒管的管部以及構成桿的叉架的復合形狀。
[0089]對于由鈦合金(例如TilO-2-3)制成的起落架桿，在直接擠壓中第一沖頭的額定加工速度小于或等于20mm/s、優選小于或等于15mm/s,而在反向擠壓中第二沖頭的額定加工速度小于或等于30mm/s、優選小于或等于20mm/s。
[0090]對于由高強度鋼(例如NC40SW)制成的起落架桿，第一沖頭的額定加工速度優選小于或等于40mm/s,且第二沖頭的額定加工速度優選小于或等于60mm/s。
[0091]通常，對于第二沖頭，由于獲得待施加的管狀形狀比使用第一沖頭獲得復合形狀更容易，故可采用高于第一沖頭速度的第二沖頭5的速度進行加工。
[0092]沖頭的加工速度優選在沖頭行程結束時減小，這對應于模具的空腔中的材料填充的結束。這樣，確保了空腔的更好填充。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0093]參照下面的附圖，通過閱讀下面的說明，將更好地理解本發明:
[0094]-圖1示出可根據本發明制造的起落架桿的ー個實施例；
[0095]-圖2至圖6示出根據本發明的方法的第一替選方案的連續步驟，其可以制造出圖1的零件；和
[0096]-圖7至圖11示出根據本發明的方法的第二替選方案的連續步驟，其可以制造出圖1的零件。
【具體實施方式】
[0097]圖1示出在實施根據本發明的方法后獲得的起落架桿I的透視圖和局部剖面圖。桿I包括以局部剖面圖示出的構成筒管的管部2，以及構成叉架的復合部分3。在該實施例中，管部是未露出的。
[0098]圖2至圖6為示出擠壓工具以及用于制造在圖1示出的起落架桿I的根據本發明的方法的第一替選方案的不同步驟的剖面圖。
[0099]必須理解圖2至圖6是示意圖。例如，沖頭4、沖頭5相對于模具6的導向和定心裝置未示出。它們完全遵循對于這種類型的工具的常規設計。
[0100]例如，實施根據本發明的方法后獲得的在圖1中示出的起落架桿I由鈦合金TI10-2-3制成。盡管這種幾何形狀非常接近于成品零件，然而這種幾何形狀是非限定性的，因為與其它構成起落架的零件裝配之前一祥，該零件必須按照慣例進行機械加工以消除機械加工尺寸過大且獲得功能表面，并且進行熱處理，以尤其實現所需的機械使用性能。然而，此后不需要重型成形操作。該零件具有大約2500_的總長度，例如包括兩個部分:
[0101]-未露出管部2,其形成桿I的筒管且其外徑例如大約是386mm;和
[0102]-復合形狀3，其延伸管部2的未露出端部且形成起落架的叉架。
[0103]叉架的形狀被稱為是“復合的”，這是因為其包括徑向和軸向延伸超出管部2的外罩的突起或突起部7、8、9和10。因此，叉架3具有徑向延伸超出管部2的外緣的主體區。
[0104]與管部2相關聯的叉架3的該復合形狀使得難以采用常規的方法和裝置來制造起落架桿I。
[0105]由于在下面示例性實施方式、尤其在圖2至圖6以及圖7至圖11示出中所描述的根據本發明的方法，這樣的零件I的制造相對于【背景技術】部分中描述的現有技術大大地簡化。事實上，在初始的原形狀(在圖2和圖3中示出材料的毛坯11，可預機械加工以使其能夠插入到模具中)和在圖1示出的起落架桿I的幾何形狀之間，已經減少了制造步驟的數量，在初期加熱后零件沒有從ー個工具移動至另一工具，使得零件可熱變形，在該零件的成形期間不需要零件的中間加熱。
[0106]圖2至圖6示出擠壓工具以及其方法的四個連續步驟。圖2和圖3對應于相同的擠壓步驟，其中兩個不同的視圖偏移90°。圖4至圖6示出從與圖3相同的角度看到的エ具。擠壓工具安置在具有單個模塊的單向壓力機的下方，該壓力機對連續的沖頭4、5施加作用，例如該作用力大約為15kt。
[0107]工具包括模具6和一系列兩種不同的沖頭4和沖頭5。模具6 (其具有多個部件中的具體組成將在下文描述)設有整體呈圓柱狀的空腔12，該圓柱狀空腔12豎向定向且在其上端12處開口以容納待擠壓的材料的毛坯11。與第二沖頭5的形狀相結合的空腔12的形狀對應于在根據本發明的方法的最后一個擠壓步驟之后待獲得的起落架桿I的形狀。
[0108]除了當第二沖頭5設有外圓柱狀套筒時(如將在本發明的第二替選實施方式中考慮(未示出))之外，空腔12的上部21被鉆孔且對應于筒管2的外徑。空腔12的鉆孔的圓柱狀部分21可引導第一沖頭4，以及當其設有外圓柱狀套筒時，可更有效地引導第二沖頭5。
[0109]空腔12的下部22對應于起落架桿I的叉架3的復合外形。
[0110]圖2和圖3示出沿著偏移90°的兩個視角，材料的毛坯11沿豎向位置置于擠壓工具中，更具體地布置在擠壓工具的模具6的空腔12中。
[0111]在示出的實施例中，由Ti 10-2-3制成的毛坯11具有回轉圓柱形，其直徑大約380mm，且長度大約2000mm。材料的毛坯11通常來自于鍛造的毛坯，或者，當毛坯必須具有較小的直徑時(例如小于100mm)，來自于先鍛造然后滾壓的毛坯。為此，在鍛造后必須進行多個滾壓步驟，包括在鍛造后的高還原速率步驟(“初軋”)。
[0112]在毛坯11被引入到模具6之前，毛坯11已經預先在730°C的溫度下的處理爐中被加熱。該溫度持續大約6小時，以在毛坯11的外殼和核之間獲得相同的溫度。該熱處理的目的是為了使毛坯11的材料在擠壓步驟(“熱擠壓步驟”)期間能夠進行熱變形。由TilO-2-3制成的零件的冷變形是困難的，或者會過早損壞擠壓工具。
[0113]在圖2和圖3中，第一擠壓沖頭4被預先接合在模具6的空腔12中。空腔12的上部21具有回轉圓柱形，其對應于擠壓后的起落架桿I的筒管2的外徑。空腔12的下部22具有包括突起(即，軸向突起部和徑向突起部)的復合形狀。該復合形狀與起落架桿的叉架3的復合形狀互補。空腔12的上部21被鉆孔使得第一沖頭4的外徑在發揮功能的范圍內適應孔21。
[0114]圖4示出通過在空腔12的孔21中移動和滑動第一沖頭4的直接擠壓毛坯11的步驟的端部。該直接擠壓步驟可在毛坯11的端部獲得與起落架桿I的叉架3的復合形狀相對應的復合形狀。
[0115]由于材料在第一沖頭4的移動方向上流動，而不必沿著其回升，故通過直接擠壓來制造叉架3的復合形狀比如果通過反向擠壓來制造相同的復合形狀，需要較小力的過程來控制第一沖頭4。
[0116]另外，相對于反向擠壓來制造起落架桿I的管部2，通過直接擠壓來制造起落架桿I的叉架3的復合形狀使得第一沖頭4施加的力分布在毛坯11的整個上表面上，不僅僅在對應于起落架桿I的管部2的開口端的環形端部上。
[0117]對于相同的壓力，環形端部在其上表面會承受比實心材料的毛坯的端部更大的壓力。
[0118]因此，根據本發明直接在毛坯11上施加擠壓力可以比如果該擠壓力被傳遞至另外更易碎的管部傳遞更大的力管部。[0119]為了在同等壓カ或者甚至更小壓カ下使在叉架3的復合形狀的制造期間的擠壓力最大化，優選在管部2自身通過反向擠壓形成之前通過直接擠壓來制造復合形狀，且這是本發明優選基于的準則之一。
[0120]在可制造叉架3的復合形狀的零件的直接擠壓期間，在擠壓開始時沖頭的移動速度可大約為15mm/s。如上文所述，在擠壓結束時，該速度可逐漸減小以確保模具12的復合形狀22的更好填充。
[0121]在圖4中，在該階段完成直接擠壓步驟且獲得半成品零件15。叉架3的復合形狀被制造，且去除第一沖頭4。在圖5中，沖頭4被第二沖頭5替代。可以看出，具有在直徑上比第一沖頭4小的第二沖頭5，被預接合在模具6的空腔12的上部21中。用于對沖頭5定心的裝置(未示出)確保了其縱向軸線事實上與空腔12的縱向軸線結合，如同第一沖頭4的縱向軸線。
[0122]在圖4和圖5中示出的步驟之間，由毛坯11制成的半成品零件15沒有移動，而僅將沖頭4和沖頭5交換。
[0123]圖6對應于反向擠壓步驟，其確保了起落架桿I的管部2的成形。由于通過第二沖頭5在半成品零件15上所施加的力，材料沿著第二沖頭5且圍繞第二沖頭5回升以形成起落架桿I的管部2 (筒管)。因此，可以獲得成品零件1，成品零件I僅需要最終精整機械加工以消除過厚并得到功能表面，以及尤其是典型的熱處理以實現所需的機械性能。
[0124]在反向擠壓以形成管部2期間，在擠壓開始時，第二沖頭5的移動速度大約為20mm/s。優選地，該速度可在擠壓結束時逐漸減小。
[0125]在該反向擠壓步驟期間，半成品零件15仍被熱加工。出于多個原因，能夠維持零件15的溫度。
[0126]第一原因是:由于對于這兩個擠壓步驟使用同一模具6，故半成品零件15不需要從ー個工具移動至另一工具。這樣，不同的步驟可快速聯系而無需使半成品零件15耗時冷卻。
[0127]第二原因是對于每ー擠壓步驟，沖頭4或沖頭5將能量傳遞給毛坯11或者半成品零件15，該能量被轉化成熱且有助于維持待加工的金屬以及模具6的溫度。
[0128]另ー原因來自工具的模具6的體積，其中待擠壓的毛坯11、隨后半成品零件15完全穿透模具6。事實上，該工具這樣的體積提供了顯著的熱惰性，其減緩所加工的金屬的冷卻。
[0129]在工具的ー個有利的可替選實施方式中，在擠壓前、或在擠壓期間，例如使用感應加熱系統，可加熱工具且維持在一定溫度。
[0130]在未示出的最后ー個步驟中，將成品零件I從工具中移出。為此，工具的模具6被裝配成兩個部分16、17。兩個部分16和17的接合面18基本上垂直于模具6的縱向軸線且位于兩個徑向延伸件9、10 (徑向突起)處，以能夠在向上回退第二沖頭5以及拆卸模具6的部分16和部分17后釋放成品零件I。如在圖2中所示，在示出的實施例中的接合面18是不規則的且穿過復合形狀3的周邊的距離管2的縱向軸線最遠的位置，以能夠容易地從工具中移除成品零件I。
[0131]很容易理解，根據待制造的成品零件I的復雜程度以及工具的體積，裝配在一起形成模具6的部分的數量可大于2。[0132]在圖7至圖11中所示出的第二可替選實施方式中，第二沖頭5設有與沖頭5同心的外圓柱狀套筒19。圓柱狀套筒19被緊固在第二沖頭5的周圍，因此與沖頭5的中央部分形成環狀凹槽20，在該環狀凹槽20中半成品零件15在反向擠壓期間流動以形成起落架桿I的管部2。通過修改套筒19的內徑以及第二沖頭5的中央部分的直徑，可形成不同的直徑的管2，從而制造不同的起落架桿1，這些都僅需修改第二沖頭5。另外，圓柱狀套筒19的另一優勢在于:如同第一沖頭4 一樣，由于套筒的外徑適應于模具6的內鉆孔12,故當圓柱狀套筒19在模具6內移動時能夠更有效地引導第二沖頭5。
[0133]在圖7至圖11示出的實施例中，桿I具有與圖1至圖6的實施例中的桿I不同的形狀，這解釋了在圖7至圖11中接合面18是規則的原因。
[0134]有利地，為了防止半成品零件15在不同的擠壓操作之間冷卻，在將毛坯11置于模具6內之前，例如通過在工具外或一體形成到工具內的感應加熱系統，對工具的模具6加熱，和/或在成形期間保熱。
【權利要求】
1.一種用于制造包含管部(2)的金屬零件(I)的熱擠壓方法，所述管部(2)的兩個端部之一由復合形狀(3 )延伸，所述方法包括: -預先步驟，用于加熱將要制成所述零件的毛坯(11)，以減少其應變強度；和 -熱轉移步驟，用于將所述毛坯(11)移入壓制擠壓工具(6)，所述工具包括包含空腔(12)的模具(16、17)，在所述空腔內安置有所述毛坯(11)，且所述空腔的形狀基本對應于在擠壓后得到的所述零件(I)的外部形狀； 其特征在于，所述金屬在低溫下具有大于或等于200MPa的流動應力，所述復合形狀(3 )通過直接擠壓制成且所述管部(2 )通過反向擠壓制成，且特征在于，所述方法包括以下連續的步驟: -至少一個直接擠壓步驟，使用第一沖頭(4)制造所述復合形狀(3)從而獲得半成品零件(15)； -在所述擠壓工具(6)上利用第二沖頭(5)替換所述第一沖頭(4)的步驟，所述第二沖頭(5)在與所述第一沖頭(4)相同的方向上且以與所述第一沖頭(4)相同的方式移動； -在所述擠壓工具(6 )上制造所述零件(I)的整個管部(2 )的至少一個反向擠壓步驟；和 -將所擠壓的零件(I)移到所述擠壓工具(6)外的步驟。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述復合形狀(3)是非軸對稱的。·
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過所述復合形狀(3)所延伸的所述管部(2 )的端部是未露出的，且所述復合形狀(3 )具有徑向延伸超出所述管部(2 )的外周的主體區。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述反向擠壓步驟在直接擠壓步驟之后，而無需中間加熱半成品零件(15)。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述模具(16、17)形成且容納所述毛坯(11)的空腔(12)具有整體圓柱狀和帶有鉆孔部的未露出的形狀，所述沖頭(4,5)被設計成能夠在所述空腔(12)的鉆孔部中移動。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一沖頭(4)的外徑適應于所述空腔(12)的鉆孔部的內徑，以避免在直接擠壓步驟期間材料的反向流動。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二沖頭(5)的直徑小于所述第一沖頭(4)直徑，以允許圍繞所述第二沖頭(5)反向擠壓所述材料。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，圓柱狀套筒(19)被緊固在所述第二沖頭(5)的周圍，所述圓柱狀套筒(19)的外徑適應于所述空腔(12)的鉆孔部的內徑，所述圓柱狀套筒(19)和所述第二沖頭(5)限定用于形成所述零件的管部(2)的環狀區(20)。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在擠壓期間加熱所述模具(16、17)。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所擠壓的零件(I)由鈦合金制成。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述擠壓的零件(I)由TI10-2-3合金或T1-5-5-5-3合金制成。
12.根據權利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述零件(I)為起落架桿，在毛坯(11)的預先加熱步驟期間，使所述毛坯(11)達到700°C和合金的P轉變溫度之間的溫度，其中所述溫度被維持至少2小吋。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述零件(1)的管部(2)的直徑在350mm和500mm之間,所述溫度被維持至少4小時。
14.根據權利要求12或13所述的方法，其特征在于，在所述第一擠壓步驟期間，所述第ー沖頭(4)的加工速度小于或等于20mm/s,優選小于或等于15mm/s,并且在所述第二步驟期間，所述第二沖頭(5)的加工速度小于或等于30mm/s，優選小于或等于20mm/s。
15.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于，所述擠壓的零件(1)由鋼制成。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述擠壓的零件(1)由NC40SW鋼制成。
17.根據權利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述零件(1)為起落架桿，在毛坯(11)的預先加熱步驟期間，使所述毛坯(11)達到在950°C和1250°C之間的溫度，且加熱溫度被維持至少2小吋。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，在所述第一擠壓步驟期間，所述第一沖頭的加工速度小于或等于40mm/s，在所述第二步驟期間，所述第二沖頭的加工速度小于或等于 60mm/s?
19.ー種用于實施前述方法的擠壓工具(6)，其特征在干，所述擠壓工具(6)包括模具，所述模具由至少兩個部分(16、17)構成，所述至少兩個部分由位于復合形狀(3)的水平面上的接合面(18)所隔開，使得當所述模具的兩個部分(16、17)拆開時，能夠將擠壓的所述零件(I)移出所述擠壓工具(6)，所述擠壓工具(6)包括兩個沖頭(4、5)，所述第一沖頭(4)能夠通過對所述毛坯(11)直接擠壓作用而制造所述復合形狀，且第二沖頭能夠通過反向擠壓操作制造整個所述管部(2 )。
20.根據權利要求19所述的擠壓工具(6)，其特征在于，所述擠壓工具(6)包括加熱裝置。
21.根據權利要求20所述的擠壓工具(6)，其特征在于，所述加熱裝置為感應加熱裝置。
22.根據權利要求19至21中任一項所述的擠壓工具(6)，其特征在于，所述擠壓工具包括被緊固在第二沖頭(5)周圍的圓柱狀套筒(19)，所述圓柱狀套筒具有與模具(12)的內孔的內徑相適應的外徑，所述圓柱狀套筒(19)和所述第二沖頭(5)限定用于成形所述零件(I)的管部(2)的環狀凹槽(20)。
23.一種由鈦合金或高強度鋼制成的起落架桿(I )，其特征在于，所述起落架桿通過實施權利要求1至18中任一項所述的方法得到，且所述起落架桿包括形成所述起落架桿(I)的筒管的管部(2 )和形成所述起落架桿的叉架的復合形狀(3 )。
24.根據權利要求23所述的起落架桿(I)，其特征在于，所述起落架桿由T1-10-2-3鈦合金、Ti5-5-5-3鈦合金或者NC40SW鋼制成。
【文檔編號】B21C23/03GK103596707SQ201280022485
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年5月4日 優先權日:2011年5月10日
【發明者】勞倫特·艾伯拉爾德 申請人:奧貝特迪瓦爾公司