[發明專利]一種大型低溫風洞拐角段出入口筒體坡口制備和焊接方法

有效

• 申請號: 202110707622.8
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113427108B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 閔曉峰;吳夢先;潘伍覃;侯華東;郭則明;蔣杰;黃攀宇
• 申請（專利權）人: 武漢一冶鋼結構有限責任公司
• 主分類號: B23K10/00
• 分類號: B23K10/00;B23K37/00;B23K33/00;B23K9/16;B23K9/235;B23K9/028
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 肖惠

本申請提供一種大型低溫風洞拐角段出入口筒體坡口制備和焊接方法，包括如下步驟：(1)將出入口筒體橢圓面分為26個區域進行劃線；(2)將出入口筒體的26個區域設計成14種不同的坡口形式；(3)在工裝平臺上采用等離子切割制備坡口；(4)采用不同的焊接方法、清根方式、焊接順序焊接出入口筒體和橢圓環合攏環縫。本方法可用于大型低溫風洞用大型拐角段出入口筒體坡口制備及焊接，具有方法簡單、施工效率高、施工成本低、操作容易、焊接質量好等特點。

技術領域

本申請涉及風洞領域，尤其涉及一種大型低溫風洞拐角段出入口筒體坡口制備和焊接方法。

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。低溫風洞都設計有拐角段，拐角段由出口筒體、入口筒體和橢圓環組成，出入口筒體與橢圓環接觸面為橢圓面，一般經由45°斜切獲得，橢圓面厚度從連續變化，其中t₀為出入口筒體厚度。由于橢圓面為厚度變化端面，因此給坡口制備及焊接帶來了極大困難，現有的制作工藝有下述兩種：

一是出入口筒體與橢圓環直接合攏，采用碳弧氣刨將內側合攏處刨出坡口，焊接內側，然后繼續采用碳弧氣刨將外側合攏處刨出坡口，焊接外側。該工藝簡單易行，適用于小型碳鋼風洞，而大型低溫風洞采用奧氏體不銹鋼制作，碳弧氣刨帶來的熱輸入會引起極大的焊接變形，同時大型低溫風洞橢圓面很大，全部進行碳弧氣刨效率低，強度大，作業環境差。

二是采用大型龍門銑床將出入口筒體橢圓面加工成標準的45°斜切橢圓面，并將橢圓環端面加工K型或是單V型坡口，合攏焊接。該工藝能夠有效保證坡口角度的一致性，且坡口加工質量高，但是一次性投入成本高，且出入口筒體尺寸越大，加工成本也越高，難以滿足低溫風洞大型化發展的趨勢。

發明內容

本申請的目的之一在于提供一種大型低溫風洞拐角段出入口筒體坡口制備和焊接方法，旨在改善現有的風洞拐角段出入口筒體坡口加工難度大的問題。

本申請的技術方案是：

一種大型低溫風洞拐角段出入口筒體坡口制備和焊接方法，包括以下步驟：

步驟S1，對出入口筒體的橢圓面進行分區域畫線：順著低溫風洞氣流方向，將所述出入口筒體的橢圓面的最低點定為0°軸線、最高點定為180°軸線、短邊定為90°軸線、長邊定為270°軸線，并在所述出入口筒體的筒壁上進行標記；順著0°軸線至270°軸線的方向，所述出入口筒體筒壁與橢圓環端面之間構成的角度從90°～45°～90°～45°～90°變化，將所述出入口筒體的橢圓面劃分為二十六個區域，以0°軸線為所述二十六個區域的分界線的起始線，所述二十六個區域的分界線處的所述出入口筒體筒壁與所述橢圓環端面之間構成的角度θ依次為90°、79～81°、65～67°、58～60°、54～56°、50～52°、47～49°、47～49°、50～52°、54～56°、58～60°、65～67°、79～81°、90°、79～81°、65～67°、58～60°、54～56°、50～52°、47～49°、47～49°、50～52°、54～56°、58～60°、65～67°、79～81°，并將所述二十六個區域的分界線在所述出入口筒體的筒壁上進行標記；

步驟S2，對所述出入口筒體進行分區域坡口設計：對所述橢圓環端面不開坡口，將所述出入口筒體的橢圓面設計為K型坡口；