[发明专利]一种激波风洞高马赫数喉道内型面加工方法

说明书

本发明涉及一种激波风洞高马赫数喉道内型面加工方法，其特征在于：步骤1:钻内孔，孔径小于喉孔直径，作为车削底孔；步骤2：粗车，快速去除多余的材料，为精车做准备。步骤3，精车，将离喉孔较远，型面直径较大的区域精车至要求的最终尺寸；离喉孔较近，型面直径较小的区域精车至留0.15mm左右加工余量。步骤4：铰孔，利用成型铰刀将喉道加工到最终的型面要求。本发明利用成型铰刀加工喉道喉孔附近内型面的方法，避免了车削过程中出现的严重的让刀问题，提高了加工精度，解决了激波风洞高马赫数喉道内型面高精度加工问题，提高了流场品质。

技术领域

本发明涉及一种激波风洞高马赫数喉道内型面加工方法，属于高超声速激波风洞工程领域。

背景技术

激波风洞是一种特殊的高超声速风洞，激波风洞是通过激波的压缩来提高风洞来流总温，激波风洞结构很简单，造价也比较低廉，随着现代测试技术的发展，能够承担大部分的高超声速气动力和气动热测量试验，在新型号的气动外形研制过程中起着越来越重要的作用。激波风洞喷管是产生高超声速气流的管件设备，由于喷管较长，一般分段进行加工，其中喷管的喉道段内型面先收缩后扩张，是影响风洞流场品质的核心部件。喉道段内型面尺寸较小，要求的精度和粗糙度较高，加工难度大。喉道中型面直径最小的位置称作喉孔，一般采用车削加工，加工过程中由于直径很小，且深度较深，存在严重的让刀现象，最终的加工精度和粗糙度很难保证。

高马赫数喷管的喉道在使用过程中通过的气流通常焓值较高(4000K以上)，对于喉道的抗烧蚀及耐冲刷性要求更高，目前的解决方法往往采用耐高温金属，例如钨锆钼合金，价格昂贵。如何提供一种价格低廉，精度较高，耐烧蚀性好的喉道是高马赫数激波风洞领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种激波风洞高马赫数喉道内型面加工方法，通过成型铰刀保证加工精度，通过增加涂层提高耐烧蚀性。

本发明的技术解决方案是：

提供一种激波风洞高马赫数喉道内型面加工方法，包括如下步骤：

步骤1：在坯料上沿喉道轴线钻内孔，孔径小于喉孔直径，作为车削底孔；

步骤2：按照喉道型面进行粗车，并保留粗加工余量；

步骤3：精车，将收缩段和扩张段中直径大于阈值的部分，加工至最终尺寸；直径不大于阈值的部分保留精加工余量；

步骤4：利用第一前段成型铰刀加工收缩段直径不大于阈值的部分，第一后段成型铰刀加工扩张段直径不大于阈值的部分，第一前段成型铰刀加工获得的型面的各截面尺寸均大于该段目标截面尺寸，该段目标截面尺寸为h；第一后段成型铰刀加工获得的型面的各截面尺寸均大于该段目标截面尺寸，该段目标截面尺寸为h；

步骤5：在直径不大于阈值的部分内部均匀涂刷耐高温防氧化涂料材料，材料的涂覆厚度大于h；

步骤6：将整个喉道段进行固化；

步骤7：固化后冷却至室温，利用第二前段成型铰刀加工收缩段直径不大于阈值的部分，第二后段成型铰刀加工扩张段直径不大于阈值的部分，加工获得最终的喉道型面。

优选的，所述第一、第二前段成型铰刀和第一、第二后段成型铰刀的刃数为4个或6个。

优选的，粗加工余量为0.5～1mm，精加工余量0.1～0.2mm。

优选的，h取0.1～0.2mm。

优选的，阈值取40～50mm。

优选的，涂料材料采用志盛ZS-1023的超高温防氧化涂层。

优选的，材料的涂覆厚度为0.2～0.3mm。

优选的，固化的方法为：将整个喉道段放入马弗炉中加热至500～600℃，持续设定时间进行固化。