DE3239680A1

DE3239680A1 - Verfahren zum superplastischen formen und zum diffusionsverbinden komplexer kontinuierlicher strukturen

Info

Publication number: DE3239680A1
Application number: DE19823239680
Authority: DE
Inventors: Carlos A. 11746 Huntington N.Y. Paez; Michael J. Haccombe with Coombe South Devon Plummer; Arthur H. 11548 East Rockaway N.Y. Rosenberg
Original assignee: Grumman Aerospace Corp
Current assignee: Grumman Corp
Priority date: 1981-11-24
Filing date: 1982-10-27
Publication date: 1983-06-01
Also published as: GB2109711A; GB2109711B; FR2516861A1; FR2516861B1

Description

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Verfahren zum superplastischen Formen

und zum Diffusionsverbinden komplexer kontinuierlicher Strukturen

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum superplastischen Formen und zum Diffusionsverbinden kontinuierlicher Strukturen und insbesondere Verfahren zur Vereinigung solcher Strukturen, die gitterartige und
sich kreuzende Teile enthalten können, in einer Weise, die Linien oder Zonen geringer Festigkeit vermeidet.

Das Verfahren des superplastischen Formens (superplastic forming) und Diffusionsverbindens (diffusion bonding) ist in der Fachwelt wohlbekannt. Das Ve. fahren

besitzt die Vorteile, daß es komplexe Formen bildet und das Tiefziehen metallischer Teile erlaubt. Bei den hierfür angewandten Temperaturen sind die Verformungssspannungen relativ niedrig, was die Bildung komplexer Teile unter Drücken ermöglicht, die die Verformung und

den Verschleiß der Werkzeuge auf einem Minimum halten.

Das Diffusionsverbinden, das in Verbindung mit dem superplastischen Formen eingesetzt wird, bezeichnet das metallurgische Verbinden oder Vereinigen von Metall durch die Schritte der Anwendung von Wärme und von
Druck während solcher Zeitspannen, die ausreichen, um eine gegenseitige Vermischung der Metall-Atome an den Stellen, an denen die Oberflächen verbunden sind, herbeizuführen.

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Allgemein beginnt das Verfahren mit der Reinigung der Metallbleche oder -platten, die bei der zusammengesetzten Konstruktion vom Fläche-auf-Fläche- (face-to-face) oder Sandwich-Typ eingesetzt werden sollen. Die Bleche werden dann selektiv und gezielt mit einem Material beschichtet, das allgemein als Abdeckung ("stop-off") bezeichnet wird und typischerweise Bornitrid, Yttererde oder eine andere Seltenerde oder ein anderes sehr inertes Material ist. Der Zweck dieser Abdeckung besteht darin, das Diffusionsverbinden des sandwichartigen Materials dort zu verhindern, wo die Abdeckung aufgetragen wurde. Die mit der Abdeckung beschichteten Flächen können unter Einwirkung von Gasdruck auf das Innere des metallischen Sandwichs zu beliebigen Formgebilden geformt werden.

Das Verfahren des superplastischen Formens und Diffusionsverbindens bietet zahlreiche fertigungstechnische und strukturelle Vorteile gegenüber konventionelleren Fertigungsverfahren und ist insbesondere bei der Herstellung einer Mannigfaltigkeit von kompliziert geformten Strukturen, die das Tiefziehen von Teilen einschließen, von Vorteil. In der Luft- und Raumfahrt-Industrie wird das Verfahren für die Bildung von Spanten (frames), Schotten (bulkheads) und Lüftungsplatten (air passage panels) verwendet. Bei der Bildung solcher Strukturen werden aus Gründen der Festigkeit Versteifungselemente vorgesehen. Die größeren solcher Versteifungselemente werden manchmal "Spanten" ("frames") genannt. Typischerweise gibt es ein anderes Versteifungselement quer hinüber, d.h. senkrecht zu den Spanten, das manchmal als "Stringer" ("stringer") bezeichnet wird. Wo jedoch die Stringer und Spanten aufeinander

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treffen, werden eine Fläche oder Linien geringer Festigkeit gebildet, die eine unerwünschte Schwächung der Struktur verursachen.

Verschiedene Lösungen dieses Problems wurden vorgeschlagen. Beispielsweise besteht eine solche Lösung darin, getrennte Strukturelemente wie Bänder oder Winkel maschinell herzustellen, wobei man das durch superplastisches Formen gebildete Versteifungselement um die maschinell gefertigten Elemente herumfließen und sich

mit diesen durch Diffusion verbinden läßt. Dieser Lösungsversuch ist teuer und zeitraubend. Ein anderer Vorschlag umfaßt die Bildung von Strukturteilen wie "Hüten", die in einem getrennten Arbeitsgang superplastisch geformt und dann mechanisch oder metallur-

gisch mit der Versteifungsplatte verbunden /erden. Dieser Lösungsversuch ist nicht günstig, da er einen getrennten Fertigungsschritt und einen getrennten Vereinigungsschritt wie Nieten, Punktschweißen, Hartlöten oder Bonden umfaßt.

Im Hinblick auf die dargelegten Probleme ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verstärkung der Schnittstellen von Versteifungselementen, die durch superplastisches Formen und Diffusionsverbinden in komplexen Strukturen gebildet werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist weite]: ein neues und verbessertes Verfahren zur Verstärkung von sich gitterartig kreuzenden Verstärkungsgliedern, die durch superplastisches Formen und Diffusionsverbinden eines metallischen Sandwichs gebildet werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist weiter ein Verfahren des superplastischen Formens und Diffusionsverbindens einer Verstärkungsplatte, die sich gitterartig kreuzende Verstärkungsglieder an ihren Verbindungsstellen verstärkt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist weiter, in einem Verfahren des superplastischen Formens und Diffusionsverbindens einen Verstärkungsstreifen zur Verfügung zu stellen, der selektiv in seine Lage gebracht und selektiv mit der Abdeckung beschichtet wird, um selektiv die Flächen, auf denen sich Versteifungsglieder gegenseitig kreuzen, zu verstärken.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist weiter in einem Verfahren des superplastischen Formens und Diffusionsverbindens ein Schritt, der das Auftragen eines Musters der Abdeckung in der Mitte eines Paars aus Blechen, die in Sandwich-Form zusammengebracht wurden, umfaßt, um ein Verstärkungsglied im Bereich der vereinigten, sich gitterartig kreuzenden Verstärkungsglieder zu bilden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist weiter die Verstärkung einer wabenartigen Struktur durch selektives Beschichten eines Verstärkungsstreifens mit der Abdeckung, um den Streifen selektiv mit den sich gitterartig kreuzenden Verstärkungsgliedern durch Diffusion

zu verbinden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist weiter in einem Verfahren des Diffusionsverbindens und superplastischen Formens eine eine Verstärkungsschicht einschließende sandwichartige Struktur, in der bestimmte Schichten des

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Sandwichs selektiv mit der Abdeckung beschichtet und selektiv durch Diffusion verbunden sind, um Kontinuität aufweisende Verstärkungsglieder zu bilden und dadurch das Auftreten von Bereichen mit geringer Festigkeit zu
verhindern.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden' in der folgenden Beschreibung dargestellt und gehen zum Teil aus der Beschreibung hervor, wobei diese Ziele und Vorteile mit Hilfe der Teile, der Instrumentierung, der Apparaturen und der Verfahrensweisen realisiert bzw. gewonnen werden, die im Besonderen in den Ansprüchen bezeichnet sind.

Die Erfindung richtet sich, kurz beschrieben, auf ein Verfahren der Bildung von Verstärkungsglied~rn in einem Verfahren des Diffusionsverbindens und superplastischen Formens unter Einsatz eines Metall-Sandwich, so daß kontinuierlicher Fluß stattfindet. Ausgewählte Teile des Metall-Sandwichs werden diffusionsverbunden, und andere Teile werden durch superplastisches Formen aus-

gedehnt, so daß die Kontinuität des Metällflusses aufrechterhalten wird. In einigen Ausführungsformen wird ein Verstärkungsglied verwendet. Dieses wird dadurch bewerkstelligt, daß ein solches Verstärkungsglied eingesetzt wird, das die Form einer Platte haben kann, die zwischen den äußeren Schichten des Metall-Sanwichs angeordnet wird. Das Verstärkungsglied oder die äußeren Schichten des Metall-Sanwichs werden selekti/ mit der Abdeckung beschichtet, so daß die Verstärkunsplatte nur an den gewünschten Stellen mit der oberen und der unteren Schicht selektiv durch Diffusion verbunden werden.

Das Muster der Abdeckung richtet sich nach der Form, die die fertige komplexe Struktur haben soll. Die vorliegende Erfindung erlaubt die Ausbildung einer großen Mannigfaltigkeit verschiedener Formen, von relativ einfachen Kreuzgitter-Verstärkungsgliedern bis hin zu relativ komplexen Waben-Strukturen.

Das Verstärkunsgglied kann an die untere Platte (Bodenplatte) heftgeschweißt werden, und die obere Platte (Deckplatte) wird über die Verstärkungsplatte gelegt
und gegen die Bodenplatte ausgerichtet. Bodenplatte und Deckplatte werden dann durch Nahtverschweißung entlang ihres Außenrandes miteinander verbunden, so daß sie einen Verbundkörper bilden.

Der Verbundkörper wird dann in ein Werkzeug gebracht,
das die gewünschte Form besitzt, und auf etwa 927°C (1700⁰F) erhitzt, so daß ausgewählte flächige Bereiche, d.h. die Flächen, die nicht mit der Abdeckung überzogen wurden, durch von außen einwirkendes Argon-Gas unter Druck miteinander durch Diffusion verbunden werden.

Sodann wird durch eine öffnung zwischen Deckplatte und Bodenplatte ein Argon-Druck von innen zur Einwirkung gebracht, wodurch Versteifungselemente in der Querrichtung gebildet werden. Die Spanten-Versteifungselemente in der Längsrichtung werden dann in der gleichen Weise

gebildet.

Die vorliegende Erfindung hat verschiedene Ausführungsformen .

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In einer Ausführungsform der Erfindung liegen eine Deckplatte, ein Verstärkungsstreifen und eine Bodenplatte vor. Die obere Oberfläche der Bodenplatte oder die untere Oberfläche der Verstarkungsplatte wird mit
der Abdeckung in Querrichtung der Platte senkrecht zu der Mittellinie in Längsrichtung an zwei Stellen beschichtet, an denen die Bildung von Verstärkungsgliedern oder Stringern gewünscht wird.

Das Verstärkungsglied in dieser Ausführungsform besteht aus einer versteifenden Lochplatte mit etwa gleicher Länge wie Deck- und Bodenplatte und relativ geringer Breite.

Die obere Oberfläche der Verstärkungsplatte oder die untere Oberfläche der oberen Schicht wird ru⁴. t der Abdeckung auf der Mittellinie in Längsrichtung beschichtet, so daß die schmalen Seitenteile zu den Kanten hin unbeschichtet bleiben.

In dieser Ausführungsform ist in dem fertigen Verbundkörper die Verstärkungsplatte an die Deckplatte und die Bodenplatte längs der Kanten und an die Stringer gebunden, um der Struktur Kontinuität zu verleihen.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung verwendet eine Verstärkungsplatte mit etwa gleicher Größe wie die obere und untere Schicht. Die Verstärkungsschicht wird
auf ihrer oberen Oberfläche längs der Mittellinie mit der Abdeckung beschichtet. Die untere Oberfläche der Platte wird mit der Abdeckung in der Richtung senkrecht zu der des Abdeckungs-Uberzugs auf der oberen Oberfläche der Platte beschichtet.

Die Bahnen der Abdeckung überlappen sich etwas. Eine Sandwich-Konstruktion wird gebildet und dann dem im Vorstehenden beschriebenen Verfahren des Diffusionsverbindens und superplastischen Formens unterworfen.

In einer anderen Ausführungsform wird die Deckplatte selektiv mit der Abdeckung auf ihrer unteren Oberfläche von der Mitte jeder Seite her einwärts in solcher Weise beschichtet, daß ein rechteckig geformter, unbeschichteter Teil in der Mitte mit unbeschichteten Ästen, die sich auswärts in Richtung zu den Ecken der Deckplatte hin erstrecken, vorliegt.

Die Bodenplatte dieser Ausführungsform trägt auf ihrer oberen Oberfläche in deren Mitte die Abdeckung in Rechteck-Form. Die Sandwich-Konstruktion wird dann

durch Diffusion verbunden und superplastisch geformt. Das selektive Auftragen der Abdeckung, gefolgt von dem Diffusionsverbinden und superplastischen Formen, vermag eine Vielzahl verschiedenartiger komplexer Strukturen, darunter auch Waben-Strukturen und dergleichen, zu er-

zeugen.

In noch anderen Ausführungsformen werden die Schichten mit der Abdeckung in der Weise beschichtet, daß Kreuzoder Waben-Formen gebildet werden. Auch andere komplexe Formgebilde können hergestellt werden durch selektives
Auftragen der Abdeckung, so daß ein kontinuierlicher Metallfluß erfolgt.

Die vorliegende Erfindung besteht aus den dargestellten und beschriebenen neuen Teilen, Schritten, Konstruktionen und Verbesserungen.

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Dio beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der vorliegenden Beschreibung bilden, zeigen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen in Verbindung mit der Beschreibung zur Erläuterungen der Prinzipien der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Explosions-Ansicht einer Form der Erfindung.

Die Fig. 2 zeigt eine Ansicht des aus Schichten bestehenden Metall-Sandwichs nach der Montage.

Die Fig. 3A, 3B und 3C zeigen die erfindungsgemäß durchgeführten Arbeitsschritte des Formens.

Die Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ai sieht einer gemäß der vorliegenden Erfindung geformten Struktureinheit.

Die Fig. 5 zeigt eine teilweise durchbrochene perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung der Erfindung.

Die Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer
anderen Form eines Struktur-Gegenstandes, der mittels dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wurde.

Die Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BAD ORIGINAL

Die Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen Form einer Struktureinheit, die mittels dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wurde.

Die Fig. 10 zeigt eine andere Form der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 11 zeigt eine Struktureinheit, die mittels des in der Fig. 10 dargestellten Musters der Abdeckung gebildet wurde.

Die Fig. 12 veranschaulicht eine andere Form der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 13 zeigt eine Struktureinheit, die mittels des in der Fig. 12 dargestellten Musters der Abdeckung gebildet wurde.

Zunächst wird die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Wie in den Abbildungen gezeigt ist, gibt es eine obere Platte oder Schicht 2 und eine untere Platte oder Schicht 4, die beide vorzugsweise aus Titan oder Titan-Legierungen

gefertigt sind, die befähigt sind, superplastisch verformt zu werden und sich durch Diffusion verbinden zu lassen.

In dieser Ausführungsform wird die Verbund-Struktureinheit durch Versteifungselemonte verstärkt, die sich in
der Längsrichtung und in der Querrichtung der Struktureinheit erstrecken.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Mittel zur Verhinderung einer Diskontinuität des Metallflusses an der Schnittstelle der Verstärkungsglieder und zur Verstärkung der Struktureinheit bereitgestellt.

Wie hier verkörpert, umfaßt dieses Mittel eine versteifende oder verstärkende Platte 10 aus Titan oder Titan-Legierungen, die befähigt sind, superplastisch verformt zu werden und sich durch Diffusion verbinden zu lassen; diese Platte 10 ist in der Mitte zwischen der oberen

Schicht 2 und der unteren Schicht 4 angebracht. Die Versteifungsplatte und/oder die obere oder untere Platte wird selektiv mit der Abdeckung beschichtet, so daß die Kontinuität des Flusses des geformten Metalls sichergestellt wird und die Bildung von Bereichen gerin-

ger Festigkeit an der Schnittstelle der Verstarkungsglieder verhindert wird.

Wie hier verkörpert, kann die untere Fläche der oberen Schicht mit der Abdeckung entlang der Mittellinie 6 beschichtet werden. Alternativ kann die Abdeckung auf

die Mittellinie 12 in Längsrichtung der Oberseite der Verstärkungsplatte 10 aufgetragen werden. In ähnlicher Weise kann die obere Oberfläche der Bodenplatte in Querrichtung mit der Abdeckung beschichtet werden, wie dies mit 8 bezeichnet ist, oder die Unterseite der Verstärkungsplatte kann in Querrichtung beschichtet werden, wie dies mit 14 bezeichnet ist. Auf diese Weise können ein Längsspant und Querstringer nacheinander gebildet werden.

Die Verstärkungsplatte 10 wird zwischen der oberen
Schicht 2 und der unteren Schicht 4 zentriert, und die

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montierten Bauteile werden durch Nahtverschweißen der oberen und unteren Schicht miteinander längs des äußeren Umfangs zu einer Einheit geformt, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist.

Die Verbundeinheit wird dann zwischen ein oberes Formwerkzeug und ein unteres Formwerkzeug gebracht, die so konstruiert sind, daß sie Längs-Versteifungselemente 16 und Quer-Versteifungselemente 18 bilden, die hier als die in der Fig. 4 dargestellten Spanten und Stringer
bezeichnet werden.

Dies geschieht folgendermaßen:

Wie in der Fig. 3A dargestellt ist, tritt Argon-Gas unter Druck durch die Leitung 5 in das obere Werkzeugglied 7 und das untere Werkzeugglied 9 ein und bewirkt das Diffusionsverbinden derjenigen Bereiche der sich aneinander anschmiegenden Flächen, auf die die Abdekkung nicht aufgetragen wurde.

Als nächstes wird, wie in der Fig. 3B dargestellt ist, Argon-Gas zwischen die obere Schicht und die untere

Schicht des Sandwichs und zwischen die Werkzeuge 7 und 9 unter solchen Bedingungen geleitet, daß sich das Sandwich unter Bildung der verstärkenden Stringer-Glieder 18 ausdehnt. In der Fig. 3C wird wiederum Argon-Gas zwischen die Schichten des Sandwichs geleitet, um das

Versteifungsspant 16 zu formen. Die Fig. 4 und 5 zeigen die fertige Struktureinheit mit dem Spant 16 und den Stringern 18, die senkrecht zueinander stehen.

Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, sind die Verstärkungsglieder 16, 18 an den Punkten der Schnittstellen durch das Verstärkungsglied 10 miteinander verbunden, so daß Bereiche oder Stellen geringer Festigkeit
vermieden werden. Wie aus der Fig. 5 am besten zu erkennen ist, wurde das Muster der Abdeckung selektiv aufgetragen, so daß das Verstärkungsblech oder -glied selektiv mit dem Spant 16 und den Stringern 18 verbunden ist. Fig. 5 veranschaulicht die streifenförmigen

Teile 20, 22 entlang der Längskanten, die sandwichartig zwischen der oberen Platte 2 und der unteren Platte 4 eingelagert und mit diesen in solcher Weise verbunden sind, daß diese Kantenteile 20, 22 die eine Seite der Struktur mit der anderen Seite verbinden, so daß dort

eine ununterbrochene Metallplatte ■ vorhanden ist, die einen erhöhten Scherwiderstand verleiht.

Die in den Fig. 6 und 7 dargestellte Ausführungsform betrifft eine Konstruktion, bei der die quer verlaufenden Stringer sich bis zu dem Längsspant erstrecken,
jedoch nicht über diesen hinaus oder nicht über die gesamte Strecke der Querausdehnung der Struktureinheit.

Fig. 6 zeigt eine obere Platte 2, eine untere Platte 4 sowie eine Verstärkungsplatte 24, die annähernd die gleichen Abmessungen wie die obere und die untere Platte besitzt. Gemäß dieser Form der Erfindung werden die Ober- und die Unterseite der Verstärkungsplatte selektiv mit der Abdeckung so beschichtet, daß eine verringerte Festigkeit an den Verbindungen der Verstärkungsglieder vermieden wird.

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Wie in den Fig. 6 und 7 verkörpert und dargestellt, wird die Oberseite der Verstärkungsplatte auf einer Bahn 26 längs der Mittellinie der Platte beschichtet. Die Bahn der Abdeckung hat die Bildung eines Verstärkungs-Stringers 28 (Fig. 7) zur Folge, der sich teilweise über die fertige Struktureinheit erstreckt und aus der oberen Platte gebildet ist. Die Unterseite der Verstärkungsplatte wird mit der Abdeckung 30 quer zu der Bahn der Abdeckung 26 beschichtet, so daß ein Verstärkungs-Spant 32 aus der Verstärkungsplatte und der oberen Platte gebildet wird, wodurch ein fertiger Verbundkörper mit einer kontinuierlichen Oberfläche an den Verbindungen der Verstärkungsglieder erzeugt wird.

Fig. 7 zeigt das Muster der Abdeckung vor und nach den
Schritten des superplastischen Formens und Diffusionsverbindens. Wie zu erkennen ist, zeigen A¹ und A und B¹ und B die Metall-Bewegung vor und nach dem Diffusionsverbinden, was den kontinuierlichen Metallfluß veranschaulicht. So stellen A¹ und B' die ursprünglichen
Positionen nach dem Auftragen der Abdeckung dar, und A und B zeigen die entsprechenden Positionen dieser Punkte nach dem superplastischen Formen und Diffusionsverbinden.

Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. In dieser Ausführungsform wird der Effekt der Verstärkung und des kontinuierlichen Metallflusses durch den selektiven Einsatz der Abdeckung auf der oberen und der unteren Platte erzielt, wodurch eine zusätzliche Verstärkungsplatte entbehrlich wird.

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In dieser Ausführungsform wird die Unterseite der oberen Schicht mit der Abdeckung wie folgt beschichtet. Es erstrecken sich vier (4) in abgestumpften Verjüngungen endende Bahnen 36, 38, 4 0 und 42 der Abdeckung sich von den Mitten der Seitenkanten 44, 46, 48, 49 in Richtung auf die Mitte der Platte hin, jedoch nicht ganz bis in die Mitte. Diese Bahnen der Abdeckung enden, bevor sie das Zentrum der Platte erreichen und bevor eine Bahn die benachbarten Bahnen berührt, so daß die Bahnen sich verengen und stumpf zulaufen. Es verbleibt ein unbeschichteter Teil, der einen im wesentlichen rechteckigen Mittelteil mit ebenfalls unbeschichteten Stegen 50 umfaßt, die sich zwischen den Enden der vier Bahnen in Richtung auf die vier unbeschichteten Eckfelder der

oberen Platte hin erstrecken.

Die Oberseite der unteren Platte wird in dem Mittelteil 52 bis zu den Ecken C, D, E, F, die den Punkten C, D, E und F auf der linken Seite der Fig. 8 entsprechen, mit der Abdeckung überzogen.

Der fertige Verbundkörper nach dem Diffusionsverbinden und superplastischen Formen ist in der Fig. 9 dargestellt. Wie zu erkennen ist, sind die sich schneidenden Verstärkungsglieder 54, 56 aus der oberen Platte gebildet. Der Mittelteil ist so geformt, daß im Inneren ein

Pyramidenstumpf 58 vorhanden ist, der wegen der selektiven Verwendung der Abdeckung eine kontinuierliche Oberfläche auch an den Verbindungspunkten dei Verstärkungsglieder liefert.

Die Fig. 10 und 11 erläutern eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in der Fig. 10

dargestellt ist, besteht das Muster der Abdeckung aus vier rechteckigen Bahnen 60, die sich von den Kanten einwärts zur Mitte der Bodenplatte hin erstrecken. Die vier Abdeckungs-Muster sind bei 62 unterbrochen, und in der Mitte befindet sich ein rechteckiges Abdeckungs-Muster 66, so daß eine kreuzförmige Schnittstelle gebildet wird.

Nach Beendigung der Schritte des Diffusionsverbindens und superplastischen Formens wird ein Kreuz mit sich
kreuzenden Verstärkungsgliedern 65 und einem zentralen Glied 68 gebildet, wie es in der Fig. 11 dargestellt ist.

Die Fig. 12 und 13 erläutern die Art und Weise, in der eine Waben-Struktur gebildet wird. Wie dargestellt,
wird die Bodenplatte mit einer Vielzahl im wesentlichen rechteckiger Felder 70 der Abdeckung versehen. Diese rechteckigen Felder 70 werden begrenzt von unbeschichteten Bahnen 72, die wiederum durch Streifen 74 der Abdeckung unterbrochen sind.

Die Fig. 13 zeigt die Waben-Struktur, die aus dem in der Fig. 12 dargestellten Abdeckungs-Muster gebildet wird und Seiten 76 mit der doppelten Dicke besitzt und durch die Oberteile 78 und die Unterteile 80 vervollständigt wird.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Struktureinheit unter Einsatz von superplastischem Formen und Ausbildung einer Diffusions-Verbindung, bei dem

(a) mindestens zwei Schichten aus einem Material ausgewählt werden, das für eine Diffusions-Verbindung und ein superplastisches Formen geeignet ist,

(b) mindestens eine der einander zugewandten Oberflächen dieser Schichten mit einer Abdeckung selektiv beschichtet wird, so daß diese mit der Abdeckung beschichteten Oberflächen erhabene Verstärkungsglieder an vorherbestimmten Stellen bilden können,

(c) die Abdeckung unter Bildung einer Beschichtung auf
mindestens eine dieser Oberflächen in solcher Weise selektiv aufgetragen wird, daß das Auftreten von Zonen geringer Festigkeit benachbart zu den erhabenen Verstärkungsgliedern verhindert wird,

(d) eine Sandwich-Konstruktion aus diesen Schichten
gebildet wird und

BAD ORiGINAL

(e) die Sandwich-Konstruktion den Arbeitsschritten der Ausbildung einer Diffusions-Verbindung und des superplastischen Formens unterworfen wird, so daß eine komplexe Struktur gebildet wird, die diffusionsverbundene Teile und erhabene Verstärkungsglieder enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) eine Verstärkungsplatte ausgewählt wird aus einem
Material, das zur Ausbildung einer Diffusions-Verbindung und zum superplastischen Formen geeignet ist,

(b) die Verstärkungsplatte komplementär zu den Abdeck-Beschichtungen der Schichten selektiv beschichtet wird,

(c) die Verstärkungsplatte vor den Schritten der Ausbildung der Diffusions-Verbindung und des superplastischen Formens zwischen die Schichten gelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß (a) eine Verstärkungsplatte, die die gleiche Länge wie die Schichten hat, jedoch relativ schmal ist, ausgewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) daß die einander zugewandten Flächen der Schichten und das Verstärkungsglied so beschichtet werden, daß die Bildung von tragenden Gliedern in Längs- und Querrichtung ermöglicht wird, die sich über die Länge und Breite der Struktureinheit hinweg erstrecken.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Abdeckung so aufgebracht wird, daß sich überschneidende Verstärkungsglieder gebildet werden, wobei das eine dieser Verstärkungsglieder sich nicht vollständig über die Schicht hinweg erstreckt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Abdeckung so auf die oberste und unterste

Schicht aufgetragen wird, daß sich in Längs- und Querrichtung kreuzende Verstärkungsglieder mit einem Pyramidenstumpf an der Schnittstelle der Verstärkungsglieder gebildet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die oberste und unterste Schicht selektiv so beschichtet werden, daß sich kreuzende Verstärkungsglieder mit einer Kreuzform an der Schnittstelle der Verstärkungsglieder gebildet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die oberste und unterste Schicht selektiv so beschichtet werden, daß nach den Schritten der Ausbildung der Diffusions-Verbindung und des superplastischen Formens eine wabenförmige Struktur gebildet wird.

9. Verfahren zur Herstellung einer verstärkten Struktureinheit unter Einsatz von superplastische^ Formen und Ausbildung einer Diffusions-Verbindung, bei de.n

(a) mindestens zwei Schichten aus Metall ausgewählt

werden, das befähigt ist, durch Diffusion verbunden und superplastisch geformt zu werden,

(b) mindestens eine der einander zugewandten Oberflächen dieser Schichten mit einer Abdeckung selektiv beschichtet werden, so daß erhabene Verstärkungsglieder gebildet werden, ohne daß Bereiche geringer Festigkeit benachbart zu den erhabenen Verstärkungsgliedern auftreten,

(c) eine Sandwich-Konstruktion aus diesen Schichten
gebildet wird und

(d) die Sandwich-Konstruktion den Arbeitsschritten der
Ausbildung einer Diffusions-Verbindung und des superplastischen Formens unterworfen wird, so daß dadurch eine komplexe Struktureinheit gebildet wird.