型材导轨及制造方法和用途、安装系统和交通工具及地板

专利类型 发明公开 法律事件 公开;
专利有效性 公开 当前状态 公开
申请号 CN202310965586.4 申请日 2023-08-01
公开(公告)号 CN117507423A 公开(公告)日 2024-02-06
申请人 空中客车德国运营有限责任公司; 申请人类型 企业
发明人 弗兰克·诺伊豪斯; 斯特凡·塔克; 第一发明人 弗兰克·诺伊豪斯
权利人 空中客车德国运营有限责任公司 权利人类型 企业
当前权利人 空中客车德国运营有限责任公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份: 城市 当前专利权人所在城市:
具体地址 当前专利权人所在详细地址:德国汉堡 邮编 当前专利权人邮编:
主IPC国际分类 B29C70/68 所有IPC国际分类 B29C70/68B29C70/28B64C1/18B64D11/00B64D11/06B05D1/02B05D7/00
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 12 专利文献类型 A
专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限公司 专利代理人 黄霖;
摘要 本 发明 涉及 型材 导轨 及制造方法和用途、安装系统和交通工具及地板。该型材导轨(10)包括由第一材料(12)制成的基部(16)和在型材导轨(10)用于交通工具(58)的地板(62)期间暴露的顶部部分(18),该顶部部分(18)包括比第一材料(12)更硬和/或 腐蚀 性更小的第二材料(14),其中,该方法包括以下步骤:a)提供由第一材料(12)制成的基部(16),以及b)通过 冷 喷涂 工艺用第二材料(14)涂覆基部(16)的至少顶部部分(18),并且优选地,c)对由步骤b)获得的涂层(32)进行加工,以便提供顶部部分(18)的预定表面结构。
权利要求

1.一种用于制造交通工具(58)的地板(62)所用的型材导轨(10)的制造方法,其中,所述型材导轨(10)具有由第一材料(12)制成的基部(16)和在所述型材导轨(10)用于所述交通工具(58)的所述地板(62)期间暴露的顶部部分(18),所述顶部部分(18)包括比所述第一材料(12)更硬和/或腐蚀性更小的第二材料(14),其特征在于:
a)提供由所述第一材料(12)制成的所述基部(16),以及
b)通过喷涂工艺用所述第二材料(14)涂覆所述基部(16)的至少所述顶部部分(18)。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于进一步的步骤:
c)对由步骤b)获得的涂层(32)进行加工,以便提供所述顶部部分(18)的预定表面结构。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的制造方法,其中,步骤a)包括以下步骤中的至少一个或若干个步骤:
a1)提供作为一段C形、H形、T形或I形型材的所述基部(16),所述型材包括在使用中作为所述顶部部分(18)平布置的至少一个上凸缘(22)和在使用中竖向布置的至少一个腹板(26),
a2)提供由所述第一材料(12)制成的所述基部(16),所述第一材料(12)选自由、铝合金、Al7075、Al6061、AlLi2049、Al7136、纤维增强复合材料、CFK、具有热塑性基质的纤维增强复合材料、具有热固性基质的纤维增强复合材料、热塑性CFK和热固性CFK组成的材料组,a3)在顶表面处为所述基部(16)设置突出部(46)作为座椅导轨冠部(44)的基础,以便在步骤b)中用所述第二材料(14)涂覆所述突出部(46),
a4)为所述基部(16)设置用于在所述顶部部分(18)中产生连接器孔(40)的超大孔(42)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的制造方法,其中,步骤b)包括以下步骤中的至少一个或若干个步骤:
b1)使用一种或若干种金属材料、特别是来自由、钛合金、钛铝合金、2级钛(纯钛)、Ti3Al2.5V和Ti6Al4V组成的组的一种或若干种金属材料作为所述第二材料(14);
b2)使用来自由空气、惰性气体、稀有气体、氮气和氦气组成的组的载气;
b3)在气体压p为40bar≤p≤70bar的情况下进行所述冷喷涂工艺,
b4)在气体温度T为750℃≤T≤1000℃的情况下进行所述冷喷涂工艺;
b5)在粉末(30)的颗粒直径pd为25μm≤pd≤60μm的情况下进行所述冷喷涂工艺;
b6)在所述基部(16)材料的待涂覆的表面区域上施加结合层(38),并且通过所述冷喷涂工艺在所述结合层(38)上施加所述涂层(32);
b7)对在所述型材导轨(10)的使用中作为所述顶部部分(18)使用的上凸缘(22)和所述型材导轨(10)的腹板(26)的上部部分进行涂覆,所述型材导轨(10)的所述腹板(26)承载所述上凸缘(22);
b8)通过所述冷喷涂工艺在所述基部(16)的顶部上提供所述第二材料(14)的大体(50),使得能够通过加工所述第二材料(14)的大块体(50)形成具有紧固通道或座椅导轨冠部凹槽(52)的座椅导轨冠部(44);
b9)对由步骤a4)提供的所述基部的所述顶部部分(18)进行涂覆,使得所述超大孔(42)在其内表面处填充有或者至少涂覆有所述第二材料(14);
b10)用所述第二材料(14)的块体(50)对由步骤a3)提供的所述基部(16)的所述突出部(46)进行涂覆,使得能够通过加工所述第二材料(14)的块体(50)形成具有紧固通道或座椅导轨冠部凹槽(52)的座椅导轨冠部(44)。
5.根据权利要求2或者根据权利要求2和权利要求3或4中的任一项所述的制造方法,其中,步骤c)包括以下步骤中的至少一个或若干个步骤:
c1)对所述涂层(32)进行加工以用于提供光滑和平坦的涂层表面;
c2)通过加工提供由所述第二材料(14)制成的钩状元件(45);
c3)将座椅导轨通道或座椅导轨凹槽(52)加工成所述第二材料;
c4)在步骤b9)之后对所述超大孔(42)的填充物进行镗孔或钻孔,从而实现具有由所述第二材料(14)形成的内部覆盖物的连接器孔(40);
c5)通过对由步骤b8)或步骤b9)提供的所述第二材料(14)的块体(50)进行加工形成具有紧固通道或座椅导轨冠部凹槽(52)的座椅导轨冠部(44)。
6.一种用于交通工具(58)的地板(62)的型材导轨(10),所述型材导轨(10)能够通过根据前述权利要求中的任一项所述的制造方法获得,其中,所述型材导轨(10)包括由第一材料(12)制成的基部(16)和在所述型材导轨(10)用于所述交通工具(58)的所述地板(62)期间暴露的顶部部分(18),其中,所述顶部部分(18)包括由比所述第一材料(12)更硬和/或更耐磨损和/或腐蚀性更小的第二材料(14)形成的冷喷涂涂层(32)。
7.根据权利要求6所述的型材导轨(10),其特征在于
7.1所述第一材料(12)选自由铝、铝合金、Al7075、Al6061、AlLi2049、Al7136、纤维增强复合材料、CFK(56)、具有热塑性基质的纤维增强复合材料、具有热固性基质的纤维增强复合材料、热塑性CFK和热固性CFK组成的材料组,并且/或者
7.2冷喷涂的第二材料(14)是金属材料、特别是选自由钛、钛合金、钛铝合金、2级钛(纯钛)、Ti3Al2.5V和Ti6Al4V组成的组的金属材料。
8.根据权利要求6或7中的任一项所述的型材导轨(10),其特征在于,所述基部(16):
8.1是一段C形、H形、T形或I形型材,该型材包括在使用中作为所述顶部部分(18)水平布置的至少一个上凸缘(22)和在使用中竖向布置的至少一个腹板(26);并且/或者
8.2包括涂覆有所述第二材料(14)的位于顶表面处的突出部(46);并且/或者
8.3包括位于所述顶部部分中的孔(42),其中,所述孔(42)的内表面涂覆有冷喷涂的第二材料,以便形成连接器孔(40);并且/或者
8.4包括具有由所述第二材料制成或至少涂覆有所述第二材料的钩状元件(45)和/或由所述第二材料(14)制成或至少涂覆有所述第二材料(14)的紧固通道或座椅导轨冠部凹槽(52)的座椅导轨冠部(44)。
9.一种用于运输交通工具(58)、特别是飞行器(60)中的物体(64)的安装系统(68),所述安装系统(68)包括至少一个或若干个根据权利要求6至8中的任一项所述的型材导轨(10)或通过根据权利要求1至5中的任一项所述的方法制造的型材导轨(10)。
10.一种运输交通工具(58)、特别是飞行器(60)的地板(62),所述地板(62)包括根据权利要求9所述的安装系统(68)或者至少一个或若干个根据权利要求6至8中的任一项所述的型材导轨(10)或通过根据权利要求1至5中的任一项所述的方法制造的型材导轨(10)。
11.一种交通工具(58)、特别是飞行器(60),所述交通工具(58)包括根据权利要求10所述的地板(62)或如权利要求9所述的安装系统(68)或至少一个或若干个根据权利要求6至8中的任一项所述的型材导轨(10)或通过根据权利要求1至5中的任一项所述的方法制造的型材导轨(10)。
12.至少一个或若干个根据权利要求6至8中的任一项所述的型材导轨(10)或通过根据权利要求1至5中的任一项所述的方法制造的型材导轨(10)的以下用途:
12.1在交通工具、特别是飞行器(60)、更特别是飞机的地板(62)中的用途,
12.2作为飞行器地板(62)中的人造导轨(29)的用途,
12.3作为飞行器地板(62)中的座椅导轨(43)的用途,或者
12.4用于在飞行器(60)的舱室(66)中安装物体(64)、特别是地板面板、分隔壁、舱室标志或乘客座椅的用途。

说明书全文

型材导轨及制造方法和用途、安装系统和交通工具及地板

技术领域

[0001] 本发明涉及用于制造交通工具的地板所用的型材导轨的制造方法,其中,型材导轨具有由第一材料制成的基部和在型材导轨用于交通工具的地板期间暴露的顶部部分,该顶部部分包括比第一材料更硬和/或腐蚀性更小的第二材料。此外,本发明涉及能够通过这种方法获得的型材导轨、用于在交通工具的舱室和交通工具的地板中安装物体的安装系统、配备有这种型材导轨的交通工具以及这种型材导轨的不同用途。

背景技术

[0002] 关于本发明的技术背景,参考以下引文:
[0003] [1]EP 2 848 533 A1
[0004] [2]US 2020/0 094 970 A1
[0005] [3]US 2009/0 302 157 A1
[0006] [4]DE 10 2015 100 189 A1
[0007] [5]DE 10 2016 208 650 A1
[0008] [6]DE 10 2019 109 149 A1
[0009] [7]DE 10 2019 133 362 A1
[0010] [8]FR 2 864 940 A1
[0011] [9]US 2016/0 130 004 A1
[0012] [10]US 2020/0 317 321 A1
[0013] [11]FR 3 048 980 A1
[0014] [12]EP 2 027 305 B1
[0015] [13]EP 3 401 419 B1
[0016] [14]US11 167 864 B2
[0017] [15]喷涂–维基百科,于2022年7月21日从https://en.wikipedia.org/wiki/Cold_spraying下载
[0018] [16]加工–维基百科,于2022年7月21日从https://en.wikipedia.org/wiki/Machining下载
[0019] 引文[1]至[3]公开了用于在交通工具中安装物体、特别是用于在交通工具的地板上安装物体的各种系统和装置。例如,可以将呈乘客座椅、分隔壁或舱室标志的形式的物体安装在交通工具比如飞行器、特别是飞机的舱室的地板上。通常,这样的装置和系统包括型材导轨、例如具有座椅导轨冠部的座椅导轨或具有平坦的上表面最终具有连接孔的人造导轨。
[0020] 引文[4]至[10]公开了可以在这样的交通工具的地板中并且特别是在这样的安装系统和装置中使用的型材导轨。特别地,引文[4]至[10]公开了用于交通工具的地板的型材导轨以及用于这种型材导轨的制造方法,其中,型材导轨具有由第一材料制成的基部和在型材导轨用于交通工具的地板期间暴露的顶部部分,该顶部部分包括比第一材料更硬和/或腐蚀性更小的第二材料。例如,型材导轨是在飞行器或任何其他运输交通工具的舱室的地板中使用的座椅导轨或人造导轨,特别地用于在舱室中固定或安装物体,比如地板部件、面板、座椅、分隔壁或舱室标志。型材导轨具有由轻质和/或相对便宜的材料、特别是制成的基部。顶表面暴露于外部。当铝用在这样的暴露区域中时,期望进行表面处理以避免腐蚀。其他轻质材料——一些引文提出CFK或其他纤维增强复合材料——在暴露于舱室地板上使用时将受到磨损。因此,期望在暴露区域和/或用于固定的区域上具有更硬和/或更耐腐蚀的第二材料。因此,引文[4]至[10]提出了不同的技术。
[0021] 由于铝人造导轨和铝座椅导轨的腐蚀倾向,一些飞行器具有大面积的配备有导轨的地板,以抵耐腐蚀和磨损。由于钛是昂贵的,因此期望更成本有效的替代方案,该替代方案更优选地还减轻重量,但是至少具有与全钛导轨相似的性能。

发明内容

[0022] 本发明的目的是提供一种用于在运输交通工具的地板中使用的增强的型材导轨。
[0023] 为了实现这种目的,本发明提供了根据第一方面的制造方法。利用该制造方法获得的增强的型材导轨和这种型材导轨的不同用途是其他独立方面的主题。
[0024] 有利的实施方式是附加方面的主题。
[0025] 本发明提供了一种用于制造交通工具的地板所用的型材导轨的制造方法,其中,型材导轨具有由第一材料制成的基部和在型材导轨用于交通工具的地板期间暴露的顶部部分,该顶部部分包括比第一材料更硬和/或腐蚀性更小的第二材料,其特征在于:
[0026] a)提供由第一材料制成的基部,以及
[0027] b)通过冷喷涂工艺用第二材料涂覆基部的顶部部分。
[0028] 优选地,该制造方法包括进一步的步骤:
[0029] c)对由步骤b)获得的涂层进行加工,以便提供顶部部分的预定表面结构。
[0030] 优选地,步骤a)包括以下步骤:
[0031] a1)提供作为一段C形、H形、T形或I形型材的基部,所述型材包括在使用中作为顶部部分平布置的至少一个上凸缘和在使用中竖向布置的至少一个腹板
[0032] 优选地,步骤a)包括以下步骤:
[0033] a2)提供由第一材料制成的基部,第一材料选自由铝、铝合金、Al7075、Al6061、AlLi2049、Al7136、纤维增强复合材料、CFK、具有热塑性基质的纤维增强复合材料、具有热固性基质的纤维增强复合材料、热塑性CFK和热固性CFK组成的材料组。
[0034] 优选地,步骤a)包括以下步骤:
[0035] a3)在顶表面处为基部设置突出部作为座椅导轨冠部的基础,以便在步骤b)中用第二材料涂覆突出部。
[0036] 优选地,步骤a)包括以下步骤:
[0037] a4)为基部设置用于在顶部部分中产生连接器孔的超大孔。
[0038] 优选地,步骤b)包括以下步骤:
[0039] b1)使用来自由钛、钛合金、钛铝合金、2级钛(纯钛)、Ti3Al2.5V和Ti6Al4V组成的组的一种或若干种金属材料作为第二材料。
[0040] 优选地,步骤b)包括以下步骤:
[0041] b2)使用来自由空气、惰性气体、稀有气体、氮气和氦气组成的组的载气。
[0042] 优选地,步骤b)包括以下步骤:
[0043] b3)在气体压p为40bar≤p≤70bar的情况下进行冷喷涂工艺。
[0044] 优选地,步骤b)包括以下步骤:
[0045] b4)在气体温度T为750℃≤T≤1000℃的情况下进行冷喷涂工艺。
[0046] 优选地,步骤b)包括以下步骤:
[0047] b5)在粉末的颗粒直径pd为25μm≤pd≤60μm的情况下进行冷喷涂工艺。
[0048] 优选地,步骤b)包括以下步骤:
[0049] b6)在基部材料的待涂覆的表面区域上施加结合层,并且通过冷喷涂工艺在结合层上施加涂层。
[0050] 优选地,步骤b)包括以下步骤:
[0051] b7)对在型材导轨的使用中作为顶部部分使用的上凸缘和型材导轨的腹板的上部部分进行涂覆,该型材导轨的腹板承载上凸缘。
[0052] 优选地,步骤b)包括以下步骤:
[0053] b8)通过冷喷涂工艺在基部的顶部上提供第二材料的大体,使得可以通过加工第二材料的大块体形成具有紧固通道的座椅导轨冠部。
[0054] 优选地,步骤b)包括以下步骤:
[0055] b9)对由步骤a4)提供的基部的顶部部分进行涂覆,使得连接器孔在其内表面处填充有或者至少涂覆有第二材料。
[0056] 优选地,步骤b)包括以下步骤:
[0057] b10)用第二材料的块体对由步骤a3)提供的基部的突出部进行涂覆,使得可以通过加工第二材料的块体形成具有紧固通道的座椅导轨冠部。
[0058] 优选地,步骤c)包括以下步骤:
[0059] c1)对涂层进行加工以用于提供光滑和平坦的涂层表面。
[0060] 优选地,步骤c)包括以下步骤:
[0061] c2)通过加工提供由第二材料制成的钩状元件。
[0062] 优选地,步骤c)包括以下步骤:
[0063] c3)将座椅导轨通道加工成第二材料。
[0064] 优选地,步骤c)包括以下步骤:
[0065] c4)在步骤b9)之后在连接器孔的填充物中提供孔,从而实现具有由第二材料形成的内部覆盖物的连接器孔。
[0066] 优选地,步骤c)包括以下步骤:
[0067] c5)通过对由步骤b8)或步骤b9)提供的第二材料的块体进行加工形成具有紧固通道的座椅导轨冠部。
[0068] 根据另一方面,本发明提供了一种用于交通工具的地板的型材导轨,该型材导轨能够通过根据前述各方面中的任一方面所述的制造方法获得,其中,型材导轨包括由第一材料制成的基部和在型材导轨用于交通工具的地板期间暴露的顶部部分,其中,顶部部分包括由比第一材料更硬和/或腐蚀性更小的第二材料形成的冷喷涂涂层。
[0069] 优选地,第一材料选自由铝、铝合金、Al7075、Al6061、AlLi2049、Al7136、纤维增强复合材料、CFK、具有热塑性基质的纤维增强复合材料、具有热固性基质的纤维增强复合材料、热塑性CFK和热固性CFK组成的材料组。
[0070] 优选地,冷喷涂的第二材料是金属材料、特别是选自由钛、钛合金、钛铝合金、2级钛(纯钛)、Ti3Al2.5V和Ti6Al4V组成的组的金属材料。
[0071] 优选地,型材导轨包括位于基部与冷喷涂的上部涂层之间的结合层。结合层也可以通过冷喷涂工艺来施加。例如,在基部是由铝或铝合金制成的优选实施方式中,顶部部分包括纯钛的上部涂层,由钛铝合金制成的结合层是优选的,以便增强上部层与基部材料的结合。
[0072] 优选地,基部是一段C形、H形、T形或I形型材,该型材包括在使用中作为顶部部分水平布置的至少一个上凸缘和在使用中竖向布置的至少一个腹板。
[0073] 优选地,基部包括涂覆有第二材料的位于顶表面处的突出部。
[0074] 优选地,基部包括位于顶部部分中的连接器孔,其中,连接器孔的内表面涂覆有冷喷涂的第二材料。
[0075] 优选地,型材导轨包括具有由第二材料制成或至少涂覆有第二材料的座椅导轨凹槽或紧固通道的座椅导轨冠部。
[0076] 根据另一方面,本发明提供了一种用于运输交通工具中的物体的安装系统,该安装系统包括至少一个或若干个根据前述实施方式中的任一实施方式所述的型材导轨或通过根据前述实施方式中的任一实施方式所述的方法制造的型材导轨。
[0077] 根据另一方面,本发明提供了一种运输交通工具的地板,该地板包括这样的安装系统或者至少一个或若干个根据前述各方面中的任一方面所述的型材导轨或通过根据前述实施方式中的任一实施方式所述的方法制造的型材导轨。
[0078] 根据另一方面,本发明提供了一种交通工具、特别是飞行器、更具体是飞机,该交通工具包括这样的地板或者这样的安装系统或者至少一个或若干个根据任何前述实施方式中的任一实施方式所述的型材导轨或通过根据前述实施方式中的任一实施方式所述的方法制造的型材导轨。
[0079] 根据另一方面,本发明提供了至少一个或若干个根据前述实施方式中的任一实施方式所述的型材导轨或通过根据前述实施方式中的任一实施方式所述的方法制造的型材导轨的以下用途:
[0080] 1)在交通工具、特别是飞行器、更特别是飞机的地板中的用途,或者[0081] 2)作为飞行器地板中的人造导轨的用途,或者
[0082] 3)作为飞行器地板中的座椅导轨的用途,或者
[0083] 4)用于在飞行器的舱室中安装物体、特别是地板面板、分隔壁、舱室标志或乘客座椅的用途。
[0084] 本发明的优选实施方式涉及经由冷喷涂工艺涂覆钛的铝人造导轨和座椅导轨冠部。
[0085] 根据本发明,在使用中暴露和/或用于安装物体的顶部部分区域上,通过使用冷喷涂工艺(=气体动态冷喷涂)用更硬、更耐磨损和/或更耐腐蚀的第二材料对由轻质和/或相对成本有效的第一材料制成的基部进行涂覆,第二材料可能比第一材料更重和/或更昂贵。
[0086] 如[15]中所限定的,冷喷涂工艺、即冷喷涂(CS)——也称为气体动态冷喷涂——是一种涂层沉积方法,在该方法中,固体粉末(直径为1微米至50微米)在超音速气体射流中被加速至速度高达约1200m/s,其中,在与基材碰撞期间,颗粒经历塑性变形并粘附至表面。
[0087] 为了实现均匀的厚度,喷嘴沿着基材扫描。金属、聚合物、陶瓷、复合材料和纳米晶体粉末可以使用冷喷涂沉积。由气体的膨胀供应的颗粒的动能在结合期间转化为塑性变形能。与热喷涂技术例如等离子喷涂电弧喷涂、火焰喷涂或高速燃料(HVOF)不同,粉末在喷涂过程期间不会熔化。关于冷喷涂(CS)的其他细节,参考引文[11]至[15]。如这些引文中的一些引文所指示和解释的,也可以通过使用冷喷涂用金属材料涂覆纤维增强复合材料、比如CFRP(纤维增强塑料)。
[0088] 如由此可以注意到的,冷喷涂涂层不同于用其他涂层沉积工艺制成的涂层。
[0089] 通过冷喷涂工艺,粉末颗粒经历塑性变形。颗粒被冷焊至被涂覆的基材。
[0090] 在下文中,解释了对获得混合型材导轨而言使用冷喷涂工艺优于其他制造方法的本发明的实施方式的优点:
[0091] 作为冷工艺,初始的物理和化学颗粒特性被保留并且对基材的加热最小,产生了不发生熔化和凝固的涂层的冷加工的微观结构。在一些实施方式中,在颗粒与颗粒结合区域之间可以观察到具有细化晶粒的动态再结晶。此外,由于粘附机构是纯机械的事实,冷喷涂工艺允许喷涂热敏材料和高度不相似的材料结合。因此,即使在作为第一材料的铝或CFK和作为第二材料的钛或钛合金的完全不相似的材料之间,也可以有非常好的结合。
[0092] 本发明的优选实施方式提供了以下其他优点中的一个、若干个或所有优点:
[0093] ‑可以实现非常高的涂层密度和涂层硬度,
[0094] ‑可以实现高的涂层均匀性,
[0095] ‑需要最少的表面处理,
[0096] ‑低能源消耗,
[0097] ‑可以获得复杂的形状和内表面,
[0098] ‑由于高粉末给送速率而产生的高生产率,
[0099] ‑高沉积速率和效率。
[0100] 导轨的优选实施方式涉及飞行器的乘客地板区域。
[0101] 用于在交通工具、比如飞机的地板中使用的铝导轨在价格和重量上是有吸引力的,但是铝导轨易于腐蚀,并且需要在一定时期之后进行处理、检查和/或更换。钛导轨提供了耐腐蚀的替代方案,但是钛导轨通常昂贵且沉重。
[0102] 在优选实施方式中,型材导轨、特别是人造导轨或座椅导轨具有铝基部和钛涂层。优选地,导轨被加工成其最终设计。
[0103] 由具有用冷喷涂工艺构建的钛涂层的铝基部创建的人造导轨包括铝导轨和钛导轨的优点,没有铝导轨和钛导轨的缺点。所应用的方法朝向通过冷喷涂工艺创建的座椅导轨冠部的扩展也包括铝导轨和钛导轨的益处,没有铝导轨和钛导轨的缺点。
[0104] 根据本发明的型材导轨、特别是人造导轨构建有将承载耐腐蚀涂层的轻质基部。与耐腐蚀的钛导轨、例如钛人造导轨相比,这降低了整体重量。基部可以用相当便宜的材料和成本有效的工艺制造。具有以冷喷涂技术构建的涂层的最终型材导轨、例如人造导轨将产生成本有效的整体部件。此外,钛在铝基部上的施加不需要特定的表面处理,因此省略了危险材料的使用。这同样适用于朝向通过冷喷涂工艺产生的座椅导轨冠部的扩展。
[0105] 冷喷涂工艺还可以应用于具有由其他轻质材料比如纤维增强复合材料、例如热塑性CFK或热固性CFK制成的基部的型材导轨。尽管CFK不易于腐蚀,但是期望具有更耐磨损的暴露的顶部部分,该顶部部分可以通过用更硬的材料比如钛或其他金属或者甚至陶瓷材料涂覆来实现。参考引文[11]至[15],其表明通过使用冷喷涂工艺,不同的材料结合是可能的。附图说明
[0106] 下面参照附图对本发明的实施方式进行解释,在附图中:
[0107] 图1示意性地图示了根据第一实施方式的制造混合型材导轨的步骤,其中,示出了混合型材导轨的横截面和冷喷涂设备,混合型材导轨包括由通过冷喷涂工艺至少部分地涂覆有第二材料的第一材料制成的基部;
[0108] 图2示出了在进行制造方法的另一步骤之后的混合型材导轨的横截面;
[0109] 图3示出了通过制造方法的第二实施方式制造的混合型材导轨的横截面;
[0110] 图4示出了根据制造方法的第三实施方式的待通过冷喷涂工艺涂覆的混合型材导轨的基部的横截面;
[0111] 图5示出了在冷喷涂工艺之后的图4的被涂覆的基部的横截面;
[0112] 图6示出了利用根据第三实施方式的方法制造的具有连接孔的成品混合型材导轨;
[0113] 图7示出了在制造方法的第四实施方式中在冷喷涂工艺之后的混合型材导轨;
[0114] 图8示出了利用根据第四实施方式的方法制造的成品混合型材导轨;
[0115] 图9示出了在根据第五实施方式的制造方法的中间步骤之后的混合型材导轨的横截面;
[0116] 图10示出了利用制造方法的第五实施方式制造的混合型材的横截面;
[0117] 图11和图12示出了在用于制造混合型材导轨的制造方法中使用的基部的不同变型的横截面;
[0118] 图13示出了具有地板的交通工具的第一示例的侧视图,在地板中使用了利用根据本发明的实施方式的方法制造的型材导轨;以及
[0119] 图14示出了具有地板的交通工具的第二示例的部分剖开的俯视图,在地板中使用了利用根据本发明的实施方式的方法制造的型材导轨。

具体实施方式

[0120] 在下文中,将参照附图对用于制造交通工具58的地板62、比如飞行器60的乘客舱室地板所用的型材导轨10的制造方法的优选实施方式进行更详细地解释。
[0121] 型材导轨10是由不同的材料12、14制成的混合型材导轨。型材导轨10具有由第一材料12制成的基部16和在型材导轨10用于交通工具58的地板62期间暴露的顶部部分18,其中,顶部部分18包括比第一材料12更硬和/或腐蚀性更小的第二材料14。
[0122] 制造方法包括以下步骤:
[0123] a)提供由第一材料12制成的基部16,以及
[0124] b)通过冷喷涂工艺用第二材料14涂覆基部16的至少顶部部分18。
[0125] 优选地,制造方法包括进一步的步骤:
[0126] c)对由步骤b)获得的涂层32进行加工,以便提供顶部部分18的预定表面结构。
[0127] 参照所有的附图,基部16是由第一材料12制成的一段型材元件或基线导轨部段20。基部16可以具有不同的横截面,其中,如图1至图10中所描绘的I形型材或H形型材是优选的。如图11和图12中所示出的,其他横截面比如T形型材或C形型材或U形型材、Z形型材、S形型材、……是可能的。
[0128] 根据图1至图10和图12中所示出的实施方式,基部16具有上凸缘22、下凸缘24以及连接上凸缘22和下凸缘24的腹板26。如图11中所示出的,下凸缘24可以省略。
[0129] 第一材料12是轻质材料,优选地是成本有效的材料。优选地,第一材料是铝、特别是铝合金,比如Al7075、Al6061、AlLi2049或Al7136。在其他实施方式中,第一材料12可以是纤维增强复合材料、比如CFK 56,特别是具有热塑性基质的纤维增强复合材料或具有热固性基质的纤维增强复合材料、比如分别为热塑性CFK和热固性CFK。制造方法以及用该制造方法制造的混合型材导轨10将仅通过示例的方式用铝基部16进行更详细地解释。
[0130] 在使用中,上凸缘22是暴露的并且将易于磨损和/或腐蚀。因此,至少上凸缘22的暴露的表面涂覆有第二材料14作为保护以防止腐蚀和/或磨损。
[0131] 优选地,第二材料14是金属材料。最优选地,第二材料14是钛、特别是2级钛(纯钛)或钛合金,优选地是钛铝合金、比如Ti3Al2.5V或Ti6Al4V。
[0132] 参照图1,基部16的包括上凸缘22和腹板26的一部分的顶部部分18通过冷喷涂工艺涂覆有第二材料14。用于进行冷喷涂工艺的冷喷涂设备28非常示意性地示出,并且与型材导轨10不成比例。
[0133] 在冷喷涂工艺期间,金属粉末以超音速的速度喷射到目标基材、此处是基部16上。
[0134] 参照图1,所提出的混合材料人造导轨29——型材导轨10的示例——基于铝基线导轨,优选为I形形状——基部16的示例。人造导轨29例如用于乘客舱室地板中并且具有连接舱室的不同地板面板的平坦上表面。
[0135] 利用冷喷涂工艺将钛粉末30喷涂到作为基部16的基线导轨上。这导致了粉末颗粒与铝基线导轨以及粉末颗粒彼此间的机械焊接
[0136] 更一般地,冷喷涂设备28配置成通过进行冷喷涂工艺将第二材料14的涂层32施加到顶部部分18的至少一个表面上。
[0137] 冷喷涂设备28包括扫描装置33、比如机械臂34,其适于并配置成扫描待涂覆的表面区域,并且配备有例如从通过参引并入本文中的[11]到[15]中通常已知的冷喷涂头36。
[0138] 冷喷涂工艺包括以下步骤:
[0139] ·将第二材料14的粉末30与气体(空气、惰性气体、N2、稀有气体或He)混合,[0140] ·通过气体的射流将粉末颗粒加速到高达超音速的速度,
[0141] ·使粉末颗粒在喷涂期间保持处于固体状态,
[0142] ·冷喷涂仅依靠塑性变形来构建涂层。
[0143] 优选地,冷喷涂工艺以以下参数进行:
[0144] 载气:优选He或N2,
[0145] 气体压力p:40bar至70bar,
[0146] 气体温度T:750℃至1100℃,
[0147] 颗粒尺寸:25μm至60μm。
[0148] 参照图2,该表面涂层32可以稍后加工成最终的表面质量。具有钛粉末30的表面涂层32优选地围绕I形上凸缘22的边缘延伸并且延伸至竖向腹板26的中部。
[0149] 在铝基线导轨上添加的该钛层相当于耐腐蚀材料。可以省略铝导轨所需要的特殊的、有时是危险的表面处理。
[0150] 在涂层32向下延伸至竖向腹板区域的情况下,在铝与钛之间的直接接触表面处的腐蚀险可以显著降低,因为流体可以在该区域中蒸发
[0151] 在飞行器地板的特定区域、所谓的“潮湿区域”中,存在高腐蚀风险。为了抵抗这种腐蚀风险,通常使用完全由钛加工的人造导轨。这些钛人造导轨明显比铝人造导轨更昂贵。因此,铝基线导轨与应用冷喷涂的钛涂层32的这种结合提供了成本有效的替代方案。
[0152] 在其他实施方式(未示出)中,涂覆整个基部16或者仅涂覆上凸缘22的一部分、例如上凸缘22的顶表面和侧面。更一般地,被暴露从而可能出现磨损或腐蚀的风险的型材导轨10的至少一部分利用冷喷涂工艺进行涂覆。
[0153] 图1示出了作为型材导轨10的示例的标准的人造导轨29部段,其包括由作为第一材料12的示例的铝制成的基部16和使用作为第二材料14的示例的钛粉末30通过冷喷涂制成的涂层32。图1示出了喷涂时利用冷喷涂钛的情况。图2示出了在加工步骤之后的成品人造导轨部段,其中,冷喷涂钛被加工。加工步骤可以包括典型的加工工艺步骤,比如切割、磨削、镗孔、钻削、铣削、拉削、锯切、成形、刨平、铰孔、研磨和攻丝,更多细节参见[16]。
[0154] 图3示出了通过制造工艺的第二实施方式制造的型材导轨10的横截面。此处,冷喷涂工艺包括首先用结合层38涂覆顶部部分18并且然后将第二材料14施加到结合层上。例如,当使用更具抵抗性且更硬的合金Ti3Al2.5V或Ti6Al4V作为第二材料14时,优选的是使用更软的2级Ti作为用于结合层38的材料。更一般地,使用结合层的材料使得第一材料12和第二材料14的结合被增强。结合层38也可以通过冷喷涂(CS)来施加。结合层38的材料可以根据第一材料12和第二材料14的选择来选择,特别地以增强第一材料12与第二材料14之间的结合。尽管结合层38仅在图3的实施方式中示出,但是结合层38也可以在其他实施方式中使用。
[0155] 图4至图6图示了制造工艺的第三实施方式,该第三实施方式类似于图1和图2的实施方式,但是适用于制造具有连接器孔40的人造导轨29部段。参照图4,由作为第一材料12的铝制成的人造导轨29基线部段作为基部16被提供,其中,在上凸缘22中设置有用于连接器的超大孔42。图5示出了冷喷涂之后的情况。顶部部分18涂覆有作为第二材料14的钛,并且该第二材料14还填充超大孔42。图6示出了加工步骤之后的情况,加工步骤包括产生、例如钻削穿过填充有钛的超大孔42的连接器孔40的步骤。因此,型材导轨10设置有具有内部钛覆盖物的连接器孔40。
[0156] 图7至图10示出了用于制造呈具有座椅导轨冠部44的混合座椅导轨43的形式的型材导轨10的制造工艺的其他实施方式。座椅导轨冠部44具有限定了形式上为紧固通道或座椅导轨冠部凹槽52(燕尾槽)的钩状元件45。如此,不同形状的座椅冠部是通常已知的,请参见[1]至[10]。根据所示出的实施方式,如图7和图8中所示出的,座椅导轨冠部44可以完全由第二材料14制成,或者如图9和图10中所示出的,基部16可以设置有形成基本的座椅冠部基部48的突出部46。
[0157] 图7示出了在加工之前冷喷涂工艺之后的情况。第二材料14(例如,钛)通过冷喷涂以若干层被施加,直到在基部18的顶部上形成第二材料14的大块体50。图8示出了加工之后的情况,其中,座椅导轨冠部44被加工成第二材料14的大块体50。座椅导轨冠部44完全由第二材料14制成。
[0158] 如图9和图10中所示出的,当座椅导轨冠部44的至少内部部分由第一材料12制成时,可以节省一定量的第二材料14。图9示出了在冷喷涂和第一加工步骤之后的情况。图10示出了在其中座椅导轨冠部凹槽52——此处成形为燕尾槽——在突出部46之间被加工成第二材料14的第二加工工艺之后的成品的座椅导轨43——作为混合型材导轨10的示例。
[0159] 因此,参照图7至图10的实施方式,上面解释的关于作为型材导轨10的人造导轨29的示例的建议可以扩展到作为型材导轨10的另一示例的混合座椅导轨43型材的创建。混合材料座椅导轨43基于作为基部16的铝基线导轨,优选为I形形状。替代性地,可以使用具有基本的冠状凸缘、例如突出部46的I形形状的基线导轨。
[0160] 在该基线导轨、即基部16上,利用冷喷涂工艺喷涂钛粉末30。这导致了粉末颗粒与基线导轨以及粉末颗粒彼此间的机械焊接。由此,若干层的钛可以聚集到基线导轨上,直到达到足够的量。该量可以稍后加工成最终所期望的座椅导轨冠部设计。具有钛粉末30的表面涂层32优选地围绕承载冠部44的I形上凸缘22的边缘延伸,并且延伸至竖向腹板26的中部。
[0161] 在铝基线导轨上添加的该钛层相当于耐腐蚀材料。可以省略铝座椅导轨所需要的特殊的、有时是危险的表面处理。
[0162] 在涂层32向下延伸至竖向腹板26区域的情况下,在铝与钛之间的直接接触表面处的腐蚀风险可以显著降低,因为流体可以在该区域中蒸发。
[0163] 在飞行器地板的特定区域、所谓的“潮湿区域”中,存在高腐蚀风险。为了抵抗这种腐蚀风险,通常使用完全由钛加工的座椅导轨。这些钛座椅导轨明显比铝座椅导轨更昂贵。因此,根据图7至图10的实施方式,铝基线导轨与应用冷喷涂的钛冠部44的结合提供了成本有效的替代方案。
[0164] 如图11和图12中所示出的,由包括CFK 56的不同的第一材料制成的不同的基线导轨部段可以作为待至少部分地涂覆有耐磨损和/或耐腐蚀的第二材料14的基部16使用。尽管腐蚀不是CFK 56的问题,但是具有更硬的金属的涂层增强了对磨损和划伤的抵抗。
[0165] 混合型材导轨10可以在交通工具58的地板62中使用,该交通工具58的示例在图13和图14中示出。其他示例在通过参引并入本文中的[1]至[10]中示出和描述。特别地,型材导轨10可以作为人造导轨29、作为座椅导轨43使用和/或在安装系统68中使用,以用于在飞行器60的舱室66中安装物体64、假地板的地板面板、座椅、舱室标志、分隔壁、……。
[0166] 为了提供一种用于诸如飞行器60之类的交通工具58的地板62中的增强的耐磨损和耐腐蚀的混合型材导轨10,提出了一种用于制造型材导轨10的新的制造方法,该型材导轨10包括由第一材料12制成的基部16和在型材导轨10用于交通工具58的地板62期间暴露的顶部部分18,该顶部部分18包括比第一材料12更硬和/或腐蚀性更小的第二材料14。该方法包括以下步骤:
[0167] a)提供由第一材料12制成的基部16,以及
[0168] b)通过冷喷涂工艺用第二材料14涂覆基部16的至少顶部部分18,并且优选地,[0169] c)对由步骤b)获得的涂层32进行加工,以便提供顶部部分18的预定表面结构。
[0170] 附图标记列表
[0171] 10 型材导轨
[0172] 12 第一材料
[0173] 14 第二材料
[0174] 16 基部
[0175] 18 顶部部分
[0176] 20 基线导轨部段
[0177] 22 上凸缘
[0178] 24 下凸缘
[0179] 26 腹板
[0180] 28 冷喷涂设备
[0181] 29 人造导轨
[0182] 30 粉末
[0183] 32 涂层
[0184] 33 扫描装置
[0185] 34 机械臂
[0186] 36 冷喷涂头
[0187] 38 结合层
[0188] 40 连接器孔
[0189] 42 超大孔
[0190] 43 座椅导轨
[0191] 44 座椅导轨冠部
[0192] 45 钩状元件
[0193] 46 突出部
[0194] 48 座椅冠部基部
[0195] 50 大块体
[0196] 52 座椅导轨冠部凹槽
[0197] 56 CFK
[0198] 58 交通工具
[0199] 60 飞行器
[0200] 62 地板
[0201] 64 物体
[0202] 66 (乘客)舱室
[0203] 68 安装系统
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