[發明專利]一種低溫風洞拐角段小型奧氏體不銹鋼橢圓環的拼焊方法

有效

• 申請號: 202110584119.8
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113369733B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 閔曉峰;劉進;吳夢先;潘伍覃;魯志國;蔣杰;洪興福;汪伏波
• 申請（專利權）人: 武漢一冶鋼結構有限責任公司
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02;B23K37/053;B23K101/06;B23K103/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

本申請提供一種低溫風洞拐角段小型奧氏體不銹鋼橢圓環的拼焊方法，包括如下步驟：(1)將橢圓環殼體分為兩段連續變曲率進行輥制；(2)圓弧板殼體擴大尺寸拼裝；(3)圓弧板殼體曲率局部校正；(4)圓弧板殼體內裝“豐字型”防變形支撐；(5)橢圓環殼體焊接；(6)T型加強圈腹板和筋板組焊；(7)橢圓環殼體扭曲變形校正；(8)T型加強圈翼板組焊。本方法可用于制作短軸尺寸在5.5m以下、相應長軸尺寸在7.8m以下的低溫風洞用小型拐角段奧氏體不銹鋼橢圓環，具有方法簡單、制作效率高、成型精度高、操作容易等特點，解決了低溫風洞拐角段小型奧氏體不銹鋼橢圓環拼裝及焊后精度控制的難題。

技術領域

本申請涉及風洞領域，尤其涉及一種低溫風洞拐角段小型奧氏體不銹鋼橢圓環的拼焊方法。

背景技術

自風洞問世以來，應用風洞技術進行空氣動力研究和飛行器研制獲得了重大進展，其作用也日趨顯著。但隨著試驗對象(如飛行器)日益大型化，常規風洞試驗面臨一些嚴峻挑戰，其中最重要的就是常規風洞無法在全尺寸雷諾數內進行試驗，而高雷諾數風洞試驗是實現飛行器氣動力精細設計和飛行性能準確預測的前提和保證，低溫風洞就是為解決這一問題誕生并發展起來的。低溫風洞都需要設計拐角段，拐角段能實現氣流90°轉向，由二個45°斜切直筒體與橢圓環組成。改變氣流轉向的高精度導流片安裝在橢圓環內，如何保證橢圓環制作過程中的成型精度是確保拐角段制作質量的關鍵因素。

低溫風洞通常設計為回流型，具有尺寸不一致的四個拐角段。尺寸較小的拐角段橢圓環短軸尺寸通常設計在5.5m以下，相應長軸尺寸在7.8m以下，采用奧氏體不銹鋼制作，現有的制作工藝有下述兩種：

(1)壓制成型

將橢圓環殼體沿其長軸方向切分為兩個分段，兩個對稱分段采用壓制成型的方法進行殼體不同曲率的加工，各分段在液壓機中以頂壓的方式加工成型。頂壓過程中需要工人師傅憑借經驗調整模具的頂壓深度，加工過程繁瑣且效率低下。

(2)四心圓法分段輥制

將橢圓環殼體按照四心圓法分成四個分段(上下和左右為兩個相同的對稱分段)，分為R1和R2兩個曲率進行輥制，然后拼裝焊接。該工藝有二處弊端：一是殼體長、短軸線處曲率與標準橢圓一樣，而偏離長、短軸線處殼體曲率存在偏差，偏離角度越大，曲率偏差越大，短軸軸線處二個分段由于曲率較大，偏差更明顯。由于偏差范圍廣，偏差度大，采用火焰或剛性校正效率低下，且難以保證成型精度。同時，奧氏體不銹鋼不能采用火焰校正，而不銹鋼存在應變硬化，采用剛性校正難度較大。二是分為四個分段輥制，殼體縱焊縫數量較多，焊接變形和焊后尺寸控制困難，焊后殼體成型精度無法保證。

(3)T型加強圈與殼體組焊工藝

T型加強圈的腹板與翼板通常先組焊完成后再與殼體組焊，該工藝依靠翼板整體圓周約束力能有效減小腹板與殼體的焊接變形。但小型橢圓環軸線寬度較窄，因此T型加強圈間的間距較小，焊接空間極小，導致T型加強圈組焊完成后難以與殼體再進行全熔透焊接，且焊接變形不易控制。

發明內容

本申請的目的之一在于提供一種低溫風洞拐角段小型奧氏體不銹鋼橢圓環的拼焊方法，旨在改善現有的低溫風洞拐角段小型奧氏體不銹鋼橢圓環拼裝及焊后精度控制困難的問題。

本申請的技術方案是：

一種低溫風洞拐角段小型奧氏體不銹鋼橢圓環的拼焊方法，包括以下步驟：

步驟一，將橢圓環殼體劃分為兩段連續變曲率進行輥制：根據風洞拐角段橢圓環殼體長短軸長度比設計為的特點，利用“三點畫圓”的原理將所述橢圓環殼體分為n種曲率共4+4×(n-2)段圓弧，且n≥3；以所述橢圓環殼體的短軸象限點為基準，將所述短軸象限點沿著標準橢圓輪廓線向左或向右移動250～350mm，而將所述橢圓環殼體劃分成第一圓弧板和第二圓弧板，所述第一圓弧板與所述第二圓弧板間相連接的兩條縱焊縫距離所述短軸象限點250～350mm；采用四輥卷板機將所述第一圓弧板與所述第二圓弧板進行連續變曲率輥制；