CN113339311B - 高耐蚀风冷机架的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种耐蚀风冷机架的制备方法，能够有效地解决复杂结构内腔防腐难题，本发明通过下述技术方案实现：在机箱模块1承载区域的横梁冷板2与冷板底座3中部插入经过瓷质阳极氧化处理的瓷质阳极氧化冷板模块4，施以预紧力,使之成为预紧机架；在氧化前进行表面预处理，一是零件成型前的机械处理；二是化学清洗和浸蚀，包括除油、碱腐蚀、光泽处理和清洗工序；完成热处理强化；以钛盐或铬酐为基础的电解溶液，对风冷机架进行微弧氧化和冷板瓷质阳极氧化工艺进行AL/Et.A15pc.S瓷质阳极氧化，按照色漆和清漆漆膜的划格试验标准进行微弧氧化膜划格试验，达到2级以上技术指标；微弧氧化膜层厚度≥25μm，瓷质阳极氧化膜层厚度≥20μm。

Description

高耐蚀风冷机架的制备方法

技术领域

本发明涉及一种主要用于航空、通信电子设备的高耐蚀风冷机架的制备方法。

背景技术

在现有技术中，标准的现场可更换模块（LRM）集成安装风冷机架是参照ASAAC（联合航空电子体系结构标准协会）的标准进行开发的符合ASAAC标准的风冷机架产品。模块设计按照《LRM集成安装风冷模块设计规范》规范要求执行，风机组件为ASAAC标准的模块化集成安装风冷机架提供供风的可快卸的风机模块，该风机组件由风机、风机面板等组成。上架附件将ASAAC标准的模块化集成安装风冷机架通过导轨安装在符合GB/T3047.2标准的机架上的安装附件，包括支撑座、导轨等附件。机架可选配风机组件进行作为风冷驱动单元，也可利用飞机环控风冷源供风。风机组件安装在机架中部，机架采用下部进风上部出风的形式对安装在机架内的模块进行散热。机架对外接插件的安装形式提供背面安装对外接插件放置在机架下方背面。对外接插件背面安装正面，对外接插件放置在上方正面，飞机上的电缆从靠机架前面板部位的机架上方位置引入。若采用飞机环控风作为风源时可以去掉风机，同时在风机面板上安装外接环控风的安装座。

风冷机架是风机或者环控风主要的冷却手段，由多个机架构件及至少1个风机组件（或飞机环控风入口）组合而成的综合性设备。风冷机架的结构按实现功能的不同可分为三个机箱功能区域：机箱模块1承载区域、机箱背板承载区域和对外接口区域。机箱模块1承载区域采用夹持在上下LRM模块平行阵列插槽之间的风机组件或飞机环控风夹层组成，带有肋条锲形锁紧条的LRM模块插在平行阵列插槽中。传统风冷机架机箱以上中下平行排列的冷板作为机箱模块1承载区域风道传导散热模式工作。LRM模块的散热采用传统传导风冷方式的机箱的传导冷却方式，通过肋条将热量导出至机架冷板，由冷板内的冷却风将热量带走到热沉，由于其热阻大，传导路径长，效率较低。传统双层传导风冷机箱内风道布局LRM模块由于传统风冷机架内部的LRM模块对于热耗有一定上限限制，根据工程经验，插入平行阵列插槽内部的LRM模块热耗一般不能超过50W，否则将无法正常工作。通常，机架内大部分LRM模块都满足小于50W的要求，但总有极少部分模块，比如功放、电源等模块热耗超过要求。不满足要求的LRM模块在现阶段主要通过以下两种方式处理：

1）移除出机架，作为独立模块进行散热设计；

2）改变散热方式，采用液冷的方式，提高单个模块的散热能力。

以上方式均有着极大的局限性，都是以增加体积和重量为代价来解决问题的，经常无法满足飞机上极度严格的空间和重量要求，极大的限制了风冷机架的使用范围。

在高腐蚀的海洋环境下，风冷机架比普通的设备腐蚀速度更快，防腐蚀设计更加困难，主要有以下原因：

1）风冷机架为了保持空气的对流，以保证内部热量被气体带出，其结构往往是开放性的，无法做到设备内部精密器件与外界高温、高湿度、高盐雾环境隔离。

2）风机或者环控风加速了内外的空气流动速度，将外界更多的腐蚀性物质带入冷板内部，加速了冷板的腐蚀（尤其是冷板焊缝）。

传统机架制备存在的问题：

1）冷板的上、下盖板铣加工后采用本色导电氧化再与翅片进行真空钎焊，存在问题是焊缝在深腔内部，未镀涂处理，耐蚀性差。

2）冷板与机架构件（上下盖板、左右侧板等）组装时未作密封处理，导致存在缝隙腐蚀。

3）由于挤压好的铝合金型材，其表面耐蚀性不强，户外型机箱机柜其封闭的运行环境、阳光辐射及内部设备的耗散的热量，会使机柜内部设备长时间处于超负荷高温运行状态，导致装置故障，进而影响系统的稳定性。

发明内容

发明目的针对现有技术存在的不足之处，提供一种能够有效地解决复杂结构内腔防腐难题，并能明显改善冷板内腔结构的抗腐蚀品质，提高风冷机架高耐蚀的环境适应性；提升装备在腐蚀防护与控制方面的工艺技术水平的高耐蚀风冷机架的制备方法。

本发明实现上述目的的技术解决方案是：一种耐蚀风冷机架的制备方法，其特征在于：根据双层传导风冷机箱内风道布局LRM模块的工作状况，分析风冷机架的工作特性，确定机架的结构参数；在机箱模块1承载区域的横梁冷板2与冷板底座3中部插入经过瓷质阳极氧化处理的瓷质阳极氧化冷板模块4，施以预紧力,使之成为预紧风冷机架，风冷机架与冷板湿装配工艺按以下方法进行：1）机架盖板5、机架侧板8与冷板内侧结合缝采用导电密封圈7密封，外侧结合缝填角密封剂6密封，并通过螺钉固定，2）紧固件安装孔涂密封剂，采用聚硫密封剂湿装配；在氧化前进行表面预处理，一是零件成型前的机械处理；二是化学清洗和浸蚀，包括除油、碱腐蚀、光泽处理和清洗工序；按照除油、清洗、碱腐蚀、清洗、光泽处理、清洗、阳极氧化、清洗和烘干的工艺流程，完成热处理强化；以钛盐或铬酐为基础的电解溶液，对风冷机架进行微弧氧化和冷板瓷质阳极氧化工艺进行瓷质阳极氧化（标识符号：AL/Et.A15pc.S），按照色漆和清漆漆膜的划格试验标准进行微弧氧化膜划格试验，达到2级以上技术指标；微弧氧化膜层厚度≥25μm，瓷质阳极氧化膜层厚度≥20μm。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：

本发明根据双层传导风冷机箱内风道布局LRM模块的工作状况，分析机架的工作特性,确定机架的结构参数；在机箱模块1承载区域的横梁冷板2与冷板底座3中部插入经过瓷质阳极氧化处理的瓷质阳极氧化冷板模块4，施以预紧力,使之成为预紧机架；改善了冷却风的流动形式、减小了散热热阻,提高了模块的散热能力,进而提高机载设备的集成程度。

本发明针对风冷机架，通过冷板瓷质阳极氧化工艺、机架微弧氧化工艺以及机架与冷板湿装配工艺制备，机架侧板8与冷板之间采用导电密封圈7+填角密封剂6，可有效防止湿气入侵机架内部，风冷机架耐蚀性得到大幅提高。机架微弧氧化工艺以及机架与冷板湿装配工艺，从冷板瓷质阳极氧化工艺、获得风冷机架致密金属镀层，表面硬度与耐磨性性得到大幅提高。

本发明以钛盐或铬酐为基础的电解溶液，对风冷机架进行微弧氧化和冷板瓷质阳极氧化工艺进行瓷质阳极氧化（标识符号：AL/Et.A15pc.S），按照GB/T9286-1998进行微弧氧化膜划格试验，达到2级以上技术指标；微弧氧化膜层厚度≥25μm，瓷质阳极氧化膜层厚度≥20μm；可以使抛光后的铝件获得光滑、均匀、外观类似以瓷釉或塑料件表面的氧化膜（耐腐蚀性优于硫酸阳极氧化膜）。紧固件安装孔涂密封剂，紧固件采用聚硫密封剂（HM115）湿装配。结构件防腐处理，耐候性强，有效地解决了复杂结构内腔防腐难题，明显改善了内腔结构的抗腐蚀品质；极大地提高了风冷机架高耐蚀的环境适应性。

本发明风冷机架通过192小时酸性盐雾（pH=3.5±0.5）试验验证，测试报告显示大幅提高了风冷机架的环境适应性。避免了以往只能通过96小时中性盐雾（pH=6.5~72）试验验证同种材质的普通风冷机架的缺陷。

本发明适合于热耗200-1500W的设备。常应用于含较多盐雾、化学物质等空气质量不高的环境。

附图说明

图1是本发明耐蚀风冷机架的构造示意图；

图2是瓷质阳极氧化冷板模块的构造示意图；

图3是机架盖板侧板结合的局部示意图；

图4是图3的固联示意图。

图中，1-机箱模块，2-横梁冷板，3-冷板底座，4-瓷质阳极氧化冷板模块，5-机架盖板，6-填角密封剂，7-导电密封圈，8-机架侧板，9-螺钉，10-HM

具体实施方式

参阅图1-图4。根据本发明，根据双层传导风冷机箱内风道布局LRM模块的工作状况，分析风冷机架的工作特性，确定机架的结构参数；在机箱模块1承载区域的横梁冷板2与冷板底座3中部插入经过瓷质阳极氧化处理的瓷质阳极氧化冷板模块4，施以预紧力,使之成为预紧风冷机架，风冷机架与冷板湿装配工艺按以下方法进行：1）机架盖板5、机架侧板8与冷板内侧结合缝采用导电密封圈7密封，外侧结合缝填角密封剂6密封，并通过螺钉固定，2）紧固件安装孔涂密封剂，采用聚硫密封剂湿装配；在氧化前进行表面预处理，一是零件成型前的机械处理；二是化学清洗和浸蚀，包括除油、碱腐蚀、光泽处理和清洗工序；按照除油、清洗、碱腐蚀、清洗、光泽处理、清洗、阳极氧化、清洗和烘干的工艺流程，完成热处理强化；以钛盐或铬酐为基础的电解溶液，对风冷机架进行微弧氧化和冷板瓷质阳极氧化工艺进行瓷质阳极氧化（标识符号：AL/Et.A15pc.S），按照色漆和清漆漆膜的划格试验标准进行微弧氧化膜划格试验，达到2级以上技术指标；微弧氧化膜层厚度≥25μm，瓷质阳极氧化膜层厚度≥20μm。

风冷机架机侧面的侧板气流分配单元可安装在2U机架上分配气流，从风冷机架前面吸入经过调节的空气，然后将其配送到机箱模块1承载区域导轨插槽的网格通道，采用端到端通风的网格络主动散热的设备或服务器。瓷质阳极氧化冷板模块4阻止外部的热量进入采用双层结构的机箱模块1承载区域，获得比环境更低的温度，温控直流风扇分别驱动内外部空气循环，内部的热气与外部的冷空气在隔离的散热器上产生热交换，风冷机架材料用角铁及槽钢，以保证安装强度，并在机架上涂上防锈漆或镀锌处理以防止生锈；机组与机架间放置5～10毫米厚的橡胶防震垫，导电密封圈7上填充聚硫密封剂并用螺钉9紧固，以减少机组运行时产生震动及噪声。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐蚀风冷机架的制备方法，其特征在于：根据双层传导风冷机箱内风道布局LRM模块的工作状况，分析风冷机架的工作特性，确定机架的结构参数；在机箱模块（1）承载区域的横梁冷板（2）与冷板底座（3）中部插入经过瓷质阳极氧化处理的瓷质阳极氧化冷板模块（4），施以预紧力，使之成为预紧风冷机架，风冷机架与冷板湿装配工艺按以下方法进行：1）机架盖板（5）、机架侧板（8）与冷板内侧结合缝采用导电密封圈（7）密封，外侧结合缝填角密封剂（6）密封，并通过螺钉固定，2）紧固件安装孔涂密封剂，采用聚硫密封剂湿装配；在氧化前进行表面预处理，一是零件成型前的机械处理；二是化学清洗和浸蚀，包括除油、碱腐蚀、光泽处理和清洗工序；按照除油、清洗、碱腐蚀、清洗、光泽处理、清洗、阳极氧化、清洗和烘干的工艺流程，完成热处理强化；以钛盐或铬酐为基础的电解溶液，对风冷机架进行微弧氧化和冷板瓷质阳极氧化工艺进行AL/Et .A15pc .S瓷质阳极氧化，按照色漆和清漆漆膜的划格试验标准进行微弧氧化膜划格试验，达到2级以上技术指标；微弧氧化膜层厚度≥25μm，瓷质阳极氧化膜层厚度≥20μm。

2.如权利要求1所述的耐蚀风冷机架的制备方法，其特征在于：风冷机架侧面的侧板气流分配单元，安装在高度为2U的机架上分配气流，其中，1U=44.45mm，从风冷机架前面吸入经过调节的空气，然后将其配送到机箱模块（1）承载区域导轨插槽的网格通道。

3.如权利要求2所述的耐蚀风冷机架的制备方法，其特征在于：采用端到端通风网格主动散热的设备或服务器。

4.如权利要求1所述的耐蚀风冷机架的制备方法，其特征在于：瓷质阳极氧化模块阻止外部的热量进入，采用双层结构的机箱模块（1）承载区域，获得比环境更低的温度。

5.如权利要求4所述的耐蚀风冷机架的制备方法，其特征在于：温控直流风扇分别驱动内外部空气循环，内部的热气与外部的冷空气在隔离的散热器上产生热交换。

6.如权利要求1所述的耐蚀风冷机架的制备方法，其特征在于：风冷机架材料用角铁及槽钢，以保证安装强度，并在风冷机架上涂上防锈漆或镀锌处理以防止生锈。

7.如权利要求1所述的耐蚀风冷机架的制备方法，其特征在于：机组与风冷机架间放置5～10毫米厚的橡胶防震垫，导电密封圈（7）上填充HM（10），并用螺栓（9）紧固，以减少机组运行时产生震动及噪声。