浅谈某型空气散热器延寿修理技术

2018-02-21施晓伟宋冬

科技视界 2018年32期

施晓伟宋冬

【摘要】本文主要介绍了某型空气散热器的延寿修理技术，主要修理内容是对产品内部的散热管进行全部更换。文中介绍了产品的工作原理，故障统计分析，延寿修理的具体方法。方案中应用的新技术包括利用带视觉识别技术的自动钻孔系统对散热管的分解技术，对产品的钎焊技术，对延寿产品寿命指标的考核方法等。

【关键字】空气散热器；延寿修理；视觉识别

中图分类号： TB657.2 文献标识码： A 文章编号： 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

某型空气散热器是飞机环控系统部附件，该产品利用大气空气将从发动机压气机进入空调系统的压缩空气冷却，供空调系统使用。被冷却空气从被冷却空气入口进入散热器进气段，经散热器集齐端，再转入散热器出气段，从冷却后空气出口流出。在此过程中，冷却空气从冷却空气进口高速穿过被冷却空气管间腔，由出口流出，带走被冷却空气的热量，达到散热目的。目前该产品总寿命偏短，与整机不同寿，大修时需换新导致资源浪费。为恢复其功能，保持固有特性，拟通过延寿修理将该型空气散热器使用寿命延长。

1 故障现象与分析

某型空气散热器在寿命期内及到寿后的主要故障为产品内部散热管破损，在密封性试验时漏气。对散热管破损的位置进行研究，主要集中在冷却空气入口端前3排，这其中又以入口端两侧居多，即散热器的两个直角位置，且破损处都是与隔板接触位置。

导致散热管破损的原因是在飞行冲压作用下，冷却空气从入口处进入散热器管间腔，使得入口处前三排的散热管受到高速气流的冲击、冷热交替的热应力作用和飞机固有振动力，散热管与隔板在接触部位产生径向的相对摩擦，长时间作用使得散热管与隔板接触部位产生径向磨损，严重者造成管壁破损而泄漏甚至断开。

根据故障分析，确定了产品的薄弱环节为散热管。需在修理中对产品内部全部的散热管进行全部更换。

2 延寿技术方案

2.1 散热器拆解

目的是将半盖、盖要与壳体分离，露出散热器与管板的钎焊连接部位，以便拆分散热管。

拆解位置均选在散热器的原焊接位置。采用线切割方法，按图中所示形式，分别将半盖、壳体和盖分离。分解时，既要保证散热管与管板连接部位的开敞，便于散热管的拆除和装配，又要便于散热器的组装复原，确保其恢复后的结构外形及尺寸不发生改变。

2.2 散热管拆除

散热芯体实际上是用焊料将导管和隔断壁板焊接起来的列管结构，散热管为Φ2×0.2不锈钢管，散热管数量多达3690多根。高效的分解、换新密集的散热管是延寿修理的关键。

利用基于颜色特征的视觉识别技术，识别散热管的位置，采用带结构光视觉检测子系统和加工路径规划子系统的数控加工台，利用视觉系统采集图像，通过图像分析，确定钻孔的中心位置，进而驱动钻床移动到指定位置，完成钻孔的定位，最后触发钻头打孔，形成一套自动钻孔系统。此方案既保证加工精度，又能降低工作量。整个自动钻孔系统主要由数控钻床、结构光视觉检测子系统和加工路径规划子系统构成。

2.3 散热管的加工与安装

采用线切割工艺将管材按图样要求定尺切割，切割后的管端头去除毛刺，对加工后的散热管采用目视和无损检测的方法进行挑选。

挑选合格的散热管用有机溶剂清洗和超声波清洗，去除油污等。清洗后的散热管在安装前要进行活化处理，去除氧化膜，以保证钎焊质量。

将4根Φ3的拉杆按图样规定，与下端管板、隔板和上端管板组装，采用手工钨极氩弧焊方法，将上端、下端管板和4根拉杆焊接定位成芯体框架。将3690多根Φ2.0的散热管按顺序装入芯体框架。将安装后的散热器芯体固定在振动平台上，进行机械振动，消除安装应力。

2.4 管板与散热器的钎焊

对待修品进行酸洗，清洗氧化膜和油污。随后对待修品和散热管进行超声波清洗清楚酸液和油污。散热管与管板的材料均为1Cr18Ni9Ti，散热管按要求与管板装配完成后，将压制好的膏状钎料制成2mm×2mm窄条，摆放在上端管板与散热管间的空隙中，炉中真空钎焊所采用的钎料为BNi82CrSiBFe，钎料放置量按每根导管约0.01g计算，钎焊过程中不需添加焊剂。焊料摆放完毕后，将散热器放置在真空炉中进行钎焊，钎焊完成后钣金清理单面堵管现象。完成后对修理品进行气密试验，检查真空钎焊气密性，若修理品管子泄漏则进行氩弧焊两端堵管，若堵管间泄漏则视情况进行回炉真空钎焊或银钎焊补焊；补焊后进行管間腔的气密试验。

2.5 壳体焊接

散热管钎焊完成，经气密试验检查合格后再进行散热器整体组装，采用手工钨极氩弧焊方法进行焊接。

散热器的半盖、壳体、盖等零件的材料牌号均为1Cr18Ni9Ti。1Cr18Ni9Ti是常用的航空材料，具有良好的延展性、韧性和焊接性，焊接后不需要热处理。

2.6 寿命验证试验

根据GJB150.1～150.24-2009《军用设备环境试验方法》、HB5882-1985《航空空气-空气换热器通用技术条件》的内容，对产品进行耐振动试验、撞击强度试验及寿命试验的考核，其中寿命试验包括温度载荷循环变化试验及压力载荷循环变化试验。试验后，试验件不应出现泄漏或破坏。

3 结论

本文介绍了一种空气散热器的延寿修理方法，开拓了提升装备保障能力的新思路，且采用了带视觉识别技术的自动钻孔系统，压缩了修理周期。文中的延寿修理方法现已通过寿命验证试验，未来该研究成果可推广至具有相同结构的列管式散热器，市场前景广泛。

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