淺談某型空氣散熱器延壽修理技術(shù)

施曉偉 宋冬

【摘 要】本文主要介紹了某型空氣散熱器的延壽修理技術(shù)，主要修理內(nèi)容是對產(chǎn)品內(nèi)部的散熱管進(jìn)行全部更換。文中介紹了產(chǎn)品的工作原理，故障統(tǒng)計分析，延壽修理的具體方法。方案中應(yīng)用的新技術(shù)包括利用帶視覺識別技術(shù)的自動鉆孔系統(tǒng)對散熱管的分解技術(shù)，對產(chǎn)品的釬焊技術(shù)，對延壽產(chǎn)品壽命指標(biāo)的考核方法等。

【關(guān)鍵字】空氣散熱器；延壽修理；視覺識別

中圖分類號： TB657.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）32-0015-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.32.005

【Abstract】This paper mainly introduces the life-extending repair technology of an air radiator，the main repair content is to the products internal heat pipe replacement.This paper introduces the working principle of the product，the fault statistics analysis，and the concrete method of life-extending repair.The new technologies applied in the scheme include the decomposition of the heat pipe by using the automatic drilling system with visual identification technology， the brazing technology of the product， and the assessment method of the life index of the product.

【Key words】Air radiator；Life-extending repair；Visual identification

0 概述

某型空氣散熱器是飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)部附件，該產(chǎn)品利用大氣空氣將從發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)的壓縮空氣冷卻，供空調(diào)系統(tǒng)使用。被冷卻空氣從被冷卻空氣入口進(jìn)入散熱器進(jìn)氣段，經(jīng)散熱器集齊端，再轉(zhuǎn)入散熱器出氣段，從冷卻后空氣出口流出。在此過程中，冷卻空氣從冷卻空氣進(jìn)口高速穿過被冷卻空氣管間腔，由出口流出，帶走被冷卻空氣的熱量，達(dá)到散熱目的。目前該產(chǎn)品總壽命偏短，與整機(jī)不同壽，大修時需換新導(dǎo)致資源浪費(fèi)。為恢復(fù)其功能，保持固有特性，擬通過延壽修理將該型空氣散熱器使用壽命延長。

1 故障現(xiàn)象與分析

某型空氣散熱器在壽命期內(nèi)及到壽后的主要故障為產(chǎn)品內(nèi)部散熱管破損，在密封性試驗時漏氣。對散熱管破損的位置進(jìn)行研究，主要集中在冷卻空氣入口端前3排，這其中又以入口端兩側(cè)居多，即散熱器的兩個直角位置，且破損處都是與隔板接觸位置。

導(dǎo)致散熱管破損的原因是在飛行沖壓作用下，冷卻空氣從入口處進(jìn)入散熱器管間腔，使得入口處前三排的散熱管受到高速氣流的沖擊、冷熱交替的熱應(yīng)力作用和飛機(jī)固有振動力，散熱管與隔板在接觸部位產(chǎn)生徑向的相對摩擦，長時間作用使得散熱管與隔板接觸部位產(chǎn)生徑向磨損，嚴(yán)重者造成管壁破損而泄漏甚至斷開。

根據(jù)故障分析，確定了產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)為散熱管。需在修理中對產(chǎn)品內(nèi)部全部的散熱管進(jìn)行全部更換。

2 延壽技術(shù)方案

2.1 散熱器拆解

目的是將半蓋、蓋要與殼體分離，露出散熱器與管板的釬焊連接部位，以便拆分散熱管。

拆解位置均選在散熱器的原焊接位置。采用線切割方法，按圖中所示形式，分別將半蓋、殼體和蓋分離。分解時，既要保證散熱管與管板連接部位的開敞，便于散熱管的拆除和裝配，又要便于散熱器的組裝復(fù)原，確保其恢復(fù)后的結(jié)構(gòu)外形及尺寸不發(fā)生改變。

2.2 散熱管拆除

散熱芯體實際上是用焊料將導(dǎo)管和隔斷壁板焊接起來的列管結(jié)構(gòu)，散熱管為Φ2×0.2不銹鋼管，散熱管數(shù)量多達(dá)3690多根。高效的分解、換新密集的散熱管是延壽修理的關(guān)鍵。

利用基于顏色特征的視覺識別技術(shù)，識別散熱管的位置，采用帶結(jié)構(gòu)光視覺檢測子系統(tǒng)和加工路徑規(guī)劃子系統(tǒng)的數(shù)控加工臺，利用視覺系統(tǒng)采集圖像，通過圖像分析，確定鉆孔的中心位置，進(jìn)而驅(qū)動鉆床移動到指定位置，完成鉆孔的定位，最后觸發(fā)鉆頭打孔，形成一套自動鉆孔系統(tǒng)。此方案既保證加工精度，又能降低工作量。整個自動鉆孔系統(tǒng)主要由數(shù)控鉆床、結(jié)構(gòu)光視覺檢測子系統(tǒng)和加工路徑規(guī)劃子系統(tǒng)構(gòu)成。

2.3 散熱管的加工與安裝

采用線切割工藝將管材按圖樣要求定尺切割，切割后的管端頭去除毛刺，對加工后的散熱管采用目視和無損檢測的方法進(jìn)行挑選。

挑選合格的散熱管用有機(jī)溶劑清洗和超聲波清洗，去除油污等。清洗后的散熱管在安裝前要進(jìn)行活化處理，去除氧化膜，以保證釬焊質(zhì)量。

將4根Φ3的拉桿按圖樣規(guī)定，與下端管板、隔板和上端管板組裝，采用手工鎢極氬弧焊方法，將上端、下端管板和4根拉桿焊接定位成芯體框架。將3690多根Φ2.0的散熱管按順序裝入芯體框架。將安裝后的散熱器芯體固定在振動平臺上，進(jìn)行機(jī)械振動，消除安裝應(yīng)力。

2.4 管板與散熱器的釬焊

對待修品進(jìn)行酸洗，清洗氧化膜和油污。隨后對待修品和散熱管進(jìn)行超聲波清洗清楚酸液和油污。散熱管與管板的材料均為1Cr18Ni9Ti，散熱管按要求與管板裝配完成后，將壓制好的膏狀釬料制成2mm×2mm窄條，擺放在上端管板與散熱管間的空隙中，爐中真空釬焊所采用的釬料為BNi82CrSiBFe，釬料放置量按每根導(dǎo)管約0.01g計算，釬焊過程中不需添加焊劑。焊料擺放完畢后，將散熱器放置在真空爐中進(jìn)行釬焊，釬焊完成后鈑金清理單面堵管現(xiàn)象。完成后對修理品進(jìn)行氣密試驗，檢查真空釬焊氣密性，若修理品管子泄漏則進(jìn)行氬弧焊兩端堵管，若堵管間泄漏則視情況進(jìn)行回爐真空釬焊或銀釬焊補(bǔ)焊；補(bǔ)焊后進(jìn)行管間腔的氣密試驗。

2.5 殼體焊接

散熱管釬焊完成，經(jīng)氣密試驗檢查合格后再進(jìn)行散熱器整體組裝，采用手工鎢極氬弧焊方法進(jìn)行焊接。

散熱器的半蓋、殼體、蓋等零件的材料牌號均為1Cr18Ni9Ti。1Cr18Ni9Ti是常用的航空材料，具有良好的延展性、韌性和焊接性，焊接后不需要熱處理。

2.6 壽命驗證試驗

根據(jù)GJB150.1～150.24-2009《軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法》、HB5882-1985《航空空氣-空氣換熱器通用技術(shù)條件》的內(nèi)容，對產(chǎn)品進(jìn)行耐振動試驗、撞擊強(qiáng)度試驗及壽命試驗的考核，其中壽命試驗包括溫度載荷循環(huán)變化試驗及壓力載荷循環(huán)變化試驗。試驗后，試驗件不應(yīng)出現(xiàn)泄漏或破壞。

3 結(jié)論

本文介紹了一種空氣散熱器的延壽修理方法，開拓了提升裝備保障能力的新思路，且采用了帶視覺識別技術(shù)的自動鉆孔系統(tǒng)，壓縮了修理周期。文中的延壽修理方法現(xiàn)已通過壽命驗證試驗，未來該研究成果可推廣至具有相同結(jié)構(gòu)的列管式散熱器，市場前景廣泛。

【參考文獻(xiàn)】

[1]錢頌文.換熱器設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.09.

[2]壽榮中，何慧姍.飛行器環(huán)境控制[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.07.

[3]張棟.機(jī)械失效的實用分析[M].北京：國防工業(yè)出版社，1997.

[4]徐濱士，劉世參.表面工程新技術(shù)[M].北京；國防工出版社，2002.

[5]唐有才，王占勇，孫金立.現(xiàn)代軍用飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)探討[J].航空科學(xué)技術(shù)，2002（4）：35-37.