[发明专利]一种大型低温风洞拐角段出入口筒体坡口制备和焊接方法

说明书

本申请提供一种大型低温风洞拐角段出入口筒体坡口制备和焊接方法，包括如下步骤：(1)将出入口筒体椭圆面分为26个区域进行划线；(2)将出入口筒体的26个区域设计成14种不同的坡口形式；(3)在工装平台上采用等离子切割制备坡口；(4)采用不同的焊接方法、清根方式、焊接顺序焊接出入口筒体和椭圆环合拢环缝。本方法可用于大型低温风洞用大型拐角段出入口筒体坡口制备及焊接，具有方法简单、施工效率高、施工成本低、操作容易、焊接质量好等特点。

技术领域

本申请涉及风洞领域，尤其涉及一种大型低温风洞拐角段出入口筒体坡口制备和焊接方法。

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。低温风洞都设计有拐角段，拐角段由出口筒体、入口筒体和椭圆环组成，出入口筒体与椭圆环接触面为椭圆面，一般经由45°斜切获得，椭圆面厚度从连续变化，其中t₀为出入口筒体厚度。由于椭圆面为厚度变化端面，因此给坡口制备及焊接带来了极大困难，现有的制作工艺有下述两种：

一是出入口筒体与椭圆环直接合拢，采用碳弧气刨将内侧合拢处刨出坡口，焊接内侧，然后继续采用碳弧气刨将外侧合拢处刨出坡口，焊接外侧。该工艺简单易行，适用于小型碳钢风洞，而大型低温风洞采用奥氏体不锈钢制作，碳弧气刨带来的热输入会引起极大的焊接变形，同时大型低温风洞椭圆面很大，全部进行碳弧气刨效率低，强度大，作业环境差。

二是采用大型龙门铣床将出入口筒体椭圆面加工成标准的45°斜切椭圆面，并将椭圆环端面加工K型或是单V型坡口，合拢焊接。该工艺能够有效保证坡口角度的一致性，且坡口加工质量高，但是一次性投入成本高，且出入口筒体尺寸越大，加工成本也越高，难以满足低温风洞大型化发展的趋势。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种大型低温风洞拐角段出入口筒体坡口制备和焊接方法，旨在改善现有的风洞拐角段出入口筒体坡口加工难度大的问题。

本申请的技术方案是：

一种大型低温风洞拐角段出入口筒体坡口制备和焊接方法，包括以下步骤：

步骤S1，对出入口筒体的椭圆面进行分区域画线：顺着低温风洞气流方向，将所述出入口筒体的椭圆面的最低点定为0°轴线、最高点定为180°轴线、短边定为90°轴线、长边定为270°轴线，并在所述出入口筒体的筒壁上进行标记；顺着0°轴线至270°轴线的方向，所述出入口筒体筒壁与椭圆环端面之间构成的角度从90°～45°～90°～45°～90°变化，将所述出入口筒体的椭圆面划分为二十六个区域，以0°轴线为所述二十六个区域的分界线的起始线，所述二十六个区域的分界线处的所述出入口筒体筒壁与所述椭圆环端面之间构成的角度θ依次为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°，并将所述二十六个区域的分界线在所述出入口筒体的筒壁上进行标记；

步骤S2，对所述出入口筒体进行分区域坡口设计：对所述椭圆环端面不开坡口，将所述出入口筒体的椭圆面设计为K型坡口；