淺談某型空氣散熱器延壽修理技術

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，主要修理內容是對產品內部的散熱管進行全部更換。文中介紹了產品的工作原理，故障統計分析，延壽修理的具體方法。方案中應用的新技術包括利用帶視覺識別技術的自動鉆孔系統對散熱管的分解技術，對產品的釬焊技術，對延壽產品壽命指標的考核方法等。

【關鍵字】空氣散熱器；延壽修理；視覺識別

中圖分類號： TB657.2 文獻標識碼： 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環控系統部附件，該產品利用大氣空氣將從發動機壓氣機進入空調系統的壓縮空氣冷卻，供空調系統使用。被冷卻空氣從被冷卻空氣入口進入散熱器進氣段，經散熱器集齊端，再轉入散熱器出氣段，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，達到散熱目的。目前該產品總壽命偏短，與整機不同壽，大修時需換新導致資源浪費。為恢復其功能，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 故障現象與分析

某型空氣散熱器在壽命期內及到壽后的主要故障為產品內部散熱管破損，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、冷熱交替的熱應力作用和飛機固有振動力，散熱管與隔板在接觸部位產生徑向的相對摩擦，長時間作用使得散熱管與隔板接觸部位產生徑向磨損，嚴重者造成管壁破損而泄漏甚至斷開。

根據故障分析，確定了產品的薄弱環節為散熱管。需在修理中對產品內部全部的散熱管進行全部更換。

2 延壽技術方案

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原，確保其恢復后的結構外形及尺寸不發生改變。

2.2 散熱管拆除

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

利用基于顏色特征的視覺識別技術，識別散熱管的位置，采用帶結構光視覺檢測子系統和加工路徑規劃子系統的數控加工臺，利用視覺系統采集圖像，通過圖像分析，確定鉆孔的中心位置，進而驅動鉆床移動到指定位置，完成鉆孔的定位，最后觸發鉆頭打孔，形成一套自動鉆孔系統。此方案既保證加工精度，又能降低工作量。整個自動鉆孔系統主要由數控鉆床、結構光視覺檢測子系統和加工路徑規劃子系統構成。

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行挑選。

挑選合格的散熱管用有機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行活化處理，去除氧化膜，以保證釬焊質量。

將4根Φ3的拉桿按圖樣規定，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，進行機械振動，消除安裝應力。

2.4 管板與散熱器的釬焊

對待修品進行酸洗，清洗氧化膜和油污。隨后對待修品和散熱管進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行釬焊，釬焊完成后鈑金清理單面堵管現象。完成后對修理品進行氣密試驗，檢查真空釬焊氣密性，若修理品管子泄漏則進行氬弧焊兩端堵管，若堵管間泄漏則視情況進行回爐真空釬焊或銀釬焊補焊；補焊后進行管間腔的氣密試驗。

2.5 殼體焊接

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

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GJB150.1～150.24-2009《軍用設備環境試驗方法》、HB5882-1985《航空空氣-空氣換熱器通用技術條件》的內容，對產品進行耐振動試驗、撞擊強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變化試驗及壓力載荷循環變化試驗。試驗后，試驗件不應出現泄漏或破壞。

3 結論

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的自動鉆孔系統，壓縮了修理周期。文中的延壽修理方法現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構的列管式散熱器，市場前景廣泛。

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