[发明专利]一种低温风洞拐角段小型奥氏体不锈钢椭圆环的拼焊方法

说明书

本申请提供一种低温风洞拐角段小型奥氏体不锈钢椭圆环的拼焊方法，包括如下步骤：(1)将椭圆环壳体分为两段连续变曲率进行辊制；(2)圆弧板壳体扩大尺寸拼装；(3)圆弧板壳体曲率局部校正；(4)圆弧板壳体内装“丰字型”防变形支撑；(5)椭圆环壳体焊接；(6)T型加强圈腹板和筋板组焊；(7)椭圆环壳体扭曲变形校正；(8)T型加强圈翼板组焊。本方法可用于制作短轴尺寸在5.5m以下、相应长轴尺寸在7.8m以下的低温风洞用小型拐角段奥氏体不锈钢椭圆环，具有方法简单、制作效率高、成型精度高、操作容易等特点，解决了低温风洞拐角段小型奥氏体不锈钢椭圆环拼装及焊后精度控制的难题。

技术领域

本申请涉及风洞领域，尤其涉及一种低温风洞拐角段小型奥氏体不锈钢椭圆环的拼焊方法。

背景技术

自风洞问世以来，应用风洞技术进行空气动力研究和飞行器研制获得了重大进展，其作用也日趋显著。但随着试验对象(如飞行器)日益大型化，常规风洞试验面临一些严峻挑战，其中最重要的就是常规风洞无法在全尺寸雷诺数内进行试验，而高雷诺数风洞试验是实现飞行器气动力精细设计和飞行性能准确预测的前提和保证，低温风洞就是为解决这一问题诞生并发展起来的。低温风洞都需要设计拐角段，拐角段能实现气流90°转向，由二个45°斜切直筒体与椭圆环组成。改变气流转向的高精度导流片安装在椭圆环内，如何保证椭圆环制作过程中的成型精度是确保拐角段制作质量的关键因素。

低温风洞通常设计为回流型，具有尺寸不一致的四个拐角段。尺寸较小的拐角段椭圆环短轴尺寸通常设计在5.5m以下，相应长轴尺寸在7.8m以下，采用奥氏体不锈钢制作，现有的制作工艺有下述两种：

(1)压制成型

将椭圆环壳体沿其长轴方向切分为两个分段，两个对称分段采用压制成型的方法进行壳体不同曲率的加工，各分段在液压机中以顶压的方式加工成型。顶压过程中需要工人师傅凭借经验调整模具的顶压深度，加工过程繁琐且效率低下。

(2)四心圆法分段辊制

将椭圆环壳体按照四心圆法分成四个分段(上下和左右为两个相同的对称分段)，分为R1和R2两个曲率进行辊制，然后拼装焊接。该工艺有二处弊端：一是壳体长、短轴线处曲率与标准椭圆一样，而偏离长、短轴线处壳体曲率存在偏差，偏离角度越大，曲率偏差越大，短轴轴线处二个分段由于曲率较大，偏差更明显。由于偏差范围广，偏差度大，采用火焰或刚性校正效率低下，且难以保证成型精度。同时，奥氏体不锈钢不能采用火焰校正，而不锈钢存在应变硬化，采用刚性校正难度较大。二是分为四个分段辊制，壳体纵焊缝数量较多，焊接变形和焊后尺寸控制困难，焊后壳体成型精度无法保证。

(3)T型加强圈与壳体组焊工艺

T型加强圈的腹板与翼板通常先组焊完成后再与壳体组焊，该工艺依靠翼板整体圆周约束力能有效减小腹板与壳体的焊接变形。但小型椭圆环轴线宽度较窄，因此T型加强圈间的间距较小，焊接空间极小，导致T型加强圈组焊完成后难以与壳体再进行全熔透焊接，且焊接变形不易控制。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种低温风洞拐角段小型奥氏体不锈钢椭圆环的拼焊方法，旨在改善现有的低温风洞拐角段小型奥氏体不锈钢椭圆环拼装及焊后精度控制困难的问题。

本申请的技术方案是：

一种低温风洞拐角段小型奥氏体不锈钢椭圆环的拼焊方法，包括以下步骤：

步骤一，将椭圆环壳体划分为两段连续变曲率进行辊制：根据风洞拐角段椭圆环壳体长短轴长度比设计为的特点，利用“三点画圆”的原理将所述椭圆环壳体分为n种曲率共4+4×(n-2)段圆弧，且n≥3；以所述椭圆环壳体的短轴象限点为基准，将所述短轴象限点沿着标准椭圆轮廓线向左或向右移动250～350mm，而将所述椭圆环壳体划分成第一圆弧板和第二圆弧板，所述第一圆弧板与所述第二圆弧板间相连接的两条纵焊缝距离所述短轴象限点250～350mm；采用四辊卷板机将所述第一圆弧板与所述第二圆弧板进行连续变曲率辊制；