CN102451971A - 航天器热试验用盘管式铜热沉的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航天器热试验用盘管式铜热沉的制造方法，该方法主要包括弯制盘管式热沉中的铜管部件、盘管式的铜管与铜板进行焊接、表面焊接有盘管式铜管的铜板以内置铜管的方式卷筒成型以及使用铜焊条在卷筒对接处进行氩弧焊接的步骤，采用本方法加工的盘管式铜热沉能够达到较高的真空漏率指标，保证热沉在高真空和冷热交变的使用环境下仍然保持良好的气密性；通过银钎焊的工艺方法将铜管与铜板焊接，能够使铜管与铜板之间充分接触，紧密连接，从而保证了液氮在铜管内流通时能够起到很好的制冷效果。

Description

航天器热试验用盘管式铜热沉的制造工艺

技术领域

本发明属于航天器热试验用热沉机械成型加工领域。具体来说，本发明涉及一种盘管式铜热沉的制造方法，该方法将铜管弯制盘绕后，采用火焰银钎焊方法焊接在平铺的铜板上，再经卷筒成型制成盘管式铜热沉筒体结构。

背景技术

在研制航天器过程中，须按照航天器试验规范的规定，模拟真空冷黑和空间外热流条件对航天器进行真空热试验。航天器部组件热试验大都在空间环境模拟器中进行，热沉是空间环境模拟器重要组成部分之一，热沉质量的好坏，将直接影响航天器及其部组件的热试验效果。盘管式铜热沉结构是部组件真空热试验设备热沉的常用结构，要求其能够在长期的高/低温、冷热交变情况下使用，并能保持真空气密性。其结构主要是由两个端部和筒体三个部分组成，这三个部分的主体结构构成都是将直径12mm～20mm的铜管盘绕焊接在铜板上，筒体部分内壁上的铜管纵向排列盘绕，纵向排列铜管之间彼此平行，过渡处呈半圆形，铜管之间的间距根据热沉的制冷需要确定，通常为120mm左右，其结构示意参见附图1。

航天器热试验用盘管式铜热沉在加工方面的难度在于：由于该热沉要应用于航天器热试验所需要的高真空环境中，热沉管路将长期经受冷热交变，其焊接强度以及真空漏率指标要能够满足该特殊工况下的使用要求，所以这种产品对焊接的工艺方法提出了较高要求。因此，提供一种能制造高可靠性以及优良真空漏率的盘管式热沉结构的方法非常必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航天器热试验用盘管式铜热沉的制造方法，该方法制造的盘管式热沉能够满足航天器部组件真空热试验的各种工况需求，为航天器部组件的试验提供可靠保证。

本发明采用如下的技术方案：

一种航天器热试验用盘管式铜热沉的制造方法，该方法主要包括弯制盘管式热沉中的铜管部件、盘管式的铜管与铜板进行焊接、表面焊接有盘管式铜管的铜板以内置铜管的方式卷筒成型以及使用铜焊条在卷筒对接处进行氩弧焊接的步骤，其中，盘管式的铜管与退火铜板的焊接步骤主要通过以下方式实现，即使用银焊条、利用乙炔和氧气产生的火焰钎焊将事先弯制好的铜管整体焊接在平铺铜板上，通过融化的焊条将盘管与铜板组焊成平面整体，焊条优选含银量大于45％的银焊条，直径为2mm～3mm，氧气压力为0.3Mpa～0.4Mpa，乙炔压力为0.5Mpa～0.6Mpa，焊接时要保证铜管与铜板间紧密接触，焊缝高度为4mm～5mm。

优选地，铜管与铜板焊接后对焊缝进行清洗。

优选地，在铜管与铜板组焊后的平面整体卷制成筒形后，采用圆柱形的校形工装对成型后的筒体进行校形，以使筒体的圆柱度误差不大于±2mm。

优选地，对热沉内表面喷涂黑漆，制成航天器热试验用的盘管式铜热沉。

优选地，在喷涂黑漆之前对将焊接后的热沉放在液氮槽内，用液氮对整体热沉进行冷冲击。

优选地，在对热沉冷冲击之后进行检漏。

优选地，铜管和铜板均由退火后的紫铜制成。

本发明的制造方法，与现有的制造工艺相比，具有以下特点：

采用本方法加工的盘管式铜热沉能够达到较高的真空漏率指标，保证热沉在高真空和冷热交变的使用环境下仍然保持良好的气密性；通过银钎焊的工艺方法将铜管与铜板焊接，能够使铜管与铜板之间充分接触，紧密连接，从而保证了液氮在铜管内流通时能够起到很好的制冷效果。

附图说明

图1为本发明的航天器热试验用盘管式铜热沉的结构示意图；

其中，1为热沉筒体(即制造前的铜板)；2为铜管。

图2为本发明的航天器热试验用盘管式铜热沉制造工艺流程图；

图3为本发明制造方法中使用的铜管弯制成形工装示意图；

其中，3为圆柱形辅助工装；4为平台。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明进行详细说明，但该实施方式仅在于示例的目的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限定。

图1为本发明的航天器热试验用盘管式铜热沉的结构示意图，其中，该航天器热试验用盘管式铜热沉包括铜制的热沉筒体1(卷筒前的退火铜板，铜板优选为紫铜材料制成)，以及一根铜管弯制的蜿蜒盘绕在筒体内壁上的纵向排列铜管2，纵向排列铜管2之间彼此平行，过渡处呈半圆形，铜管2整体焊接在内壁上。其中铜管也优选采用退火后的紫铜制成。使用时，铜管内通入液体氮，使整个热沉温度降低至所需温度。实施焊接之前，在操作平台上设置圆柱形的辅助工装，辅助工装的设置位置根据实际加工需要确定，上述圆柱形辅助工装的直径根据过渡处半圆形的直径来确定，其高度要大于铜管的管径，然后将一根铜管围绕辅助工装弯制成可沿筒体纵向排列的铜管，保证铜管管间距误差不大于±1mm。本发明制造方法中使用的铜管弯制成形工装示意参见图3。

本发明在于提出一种上述航天器热试验用盘管式铜热沉的制造方法，其具体工艺流程参见图2，其加工的顺序步骤如下：

1.铜板拼焊

由于铜板原材料尺寸的限制，热沉筒体的加工可能需要若干张铜板拼接在一起，这样，就需要把若干张铜板按尺寸裁剪，并使用铜焊条在对接处进行氩弧焊接，将铜板拼焊在一起，按设计尺寸完成展开状态热沉筒体的加工。

2.铜板开孔

根据热沉设计结构，计算热沉开孔位置，在拼焊后的铜板上划出热沉开孔位置，使用工具在铜板上按照划好的位置开孔，保证铜板开孔位置误差不大于±2mm。

3.铜管弯制成形

在操作平台上设置圆柱形的辅助工装，辅助工装的设置位置根据所加工的热沉产品设计图纸尺寸确定，圆柱的直径根据过渡处半圆形的直径来确定，其高度要大于铜管的管径，工装示意参见图3。然后将一根铜管围绕辅助工装弯制成可沿筒体纵向排列的铜管，保证铜管管间距误差不大于±1mm；

4.筒体铜管与铜板组焊

使用银焊条、利用乙炔和氧气产生的火焰钎焊将事先弯制好的铜管整体焊接在平铺铜板上，通过融化的焊条将盘管与铜板组焊成平面管板组件，焊条优选含银量大于45％的银焊条，直径为2mm～3mm，氧气压力为0.3Mpa～0.4Mpa，乙炔压力为0.5Mpa～0.6Mpa，焊接时要保证铜管与铜板间紧密接触，焊缝高度为4mm～5mm。

5.筒体热沉卷筒成形、校形

将组焊后的平面管板组件卷制成筒形，并使用铜焊条在对接处进行氩弧焊接，然后采用圆柱形的校形工装对成型后的筒体进行校形，以使筒体的圆柱度误差不大于±2mm。

6.端部铜管与铜板组焊

使用银焊条、利用乙炔和氧气产生的火焰钎焊将事先弯制好的铜管整体焊接在平铺铜板上，通过融化的焊条将盘管与铜板组焊成平面管板组件，焊条优选含银量大于45％的银焊条，直径为2mm～3mm，氧气压力为0.3Mpa～0.4Mpa，乙炔压力为0.5Mpa～0.6Mpa，焊接时要保证铜管与铜板间紧密接触，焊缝高度为4mm～5mm。

7.筒体与端部热沉组焊成型

将组焊好的筒体热沉和端部热沉对接在一起，使用铜焊条在对接处进行氩弧焊接，使之成为一个热沉整体。

8.整体冷冲击

准备一个液氮槽，容积以能盛下热沉整体为准，将焊装后的热沉整体放在液氮槽内，使用液氮对整体热沉进行冷冲击，直到热沉整体浸没在液氮中停止，并在空气中放置约5小时。

9.热沉内表面喷涂黑漆

采用发射率和吸收率满足航天器热试验使用要求的黑漆，对热沉内表面进行喷涂黑漆处理，保证热沉内表面均匀布满黑漆。

尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方式进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。

Claims (7)

1.一种航天器热试验用盘管式铜热沉的制造方法，该方法主要包括弯制盘管式热沉中的铜管部件、盘管式的铜管与铜板进行焊接、表面焊接有盘管式铜管的铜板以内置铜管的方式卷筒成型以及使用铜焊条在卷筒对接处进行氩弧焊接的步骤，其中，盘管式的铜管与退火铜板的焊接步骤主要通过以下方式实现，即使用银焊条、利用乙炔和氧气产生的火焰钎焊将事先弯制好的铜管整体焊接在平铺铜板上，通过融化的焊条将盘管与铜板组焊成平面整体，焊条为含银量大于45％的银焊条，直径为2mm～3mm，氧气压力为0.3Mpa～0.4Mpa，乙炔压力为0.5Mpa～0.6Mpa，焊接时要保证铜管与铜板间紧密接触，焊缝高度为4mm～5mm。

2.如权利要求1所述的制造方法，其中，所述铜管与铜板焊接后对焊缝进行清洗。

3.如权利要求1或2所述的制造方法，其中，在铜管与铜板组焊后的平面整体卷制成筒形后，采用圆柱形的校形工装对成型后的筒体进行校形，以使筒体的圆柱度误差不大于±2mm。

4.如权利要求1或2所述的制造方法，其中，对热沉内表面喷涂黑漆，制成航天器热试验用的盘管式铜热沉。

5.如权利要求4所述的制造方法，其中，在喷涂黑漆之前对将焊接后的热沉放在液氮槽内，用液氮对整体热沉进行冷冲击。

6.如权利要求5所述的制造方法，其中，在对热沉冷冲击之后进行检漏。

7.如权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述铜管和铜板均由退火后的紫铜制成。

Images