鍍鋁板在發(fā)動(dòng)機(jī)隔熱中的應(yīng)用及成形工藝

黃 靜，葉文亮，張 明，李劍鋒

（1.秦皇島燕大汽車零部件制造有限公司，河北 秦皇島 066004；2.濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司，山東 濟(jì)南 250022）

鍍鋁板在發(fā)動(dòng)機(jī)隔熱中的應(yīng)用及成形工藝

黃 靜1，葉文亮1，張 明2，李劍鋒2

（1.秦皇島燕大汽車零部件制造有限公司，河北 秦皇島 066004；2.濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司，山東 濟(jì)南 250022）

介紹了鍍鋁板在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管隔熱板方面的最新應(yīng)用，闡述了隔熱板的隔熱特性和工作原理及制造工藝。目前，鍍鋁板隔熱技術(shù)在制造業(yè)一定范圍得到了廣泛應(yīng)用，反映良好。

機(jī)械制造；隔熱板；汽車；應(yīng)用

1 引言

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的動(dòng)力裝置，但是通常它產(chǎn)生的熱能只有30%～50%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其余的能量都會(huì)以熱量的形式散發(fā)出來(lái)。發(fā)動(dòng)機(jī)散發(fā)的熱量除小部分通過(guò)殼體散發(fā)外，其余大部分通過(guò)排氣歧管排出，造成了排氣歧管附近高的溫升，有時(shí)溫度高達(dá)600℃～800℃。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管附近安裝有大量的橡膠、樹(shù)脂、ECU（電子控制單元）等不耐高溫的部件，高溫極易造成它們失效損壞。此外，油溫升高油質(zhì)發(fā)生劣化，影響燃燒效果。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管等高溫部件的隔熱，防止它的高散熱，以保護(hù)其他怕熱部件，顯得十分重要和緊迫。

2 鍍鋁板在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管隔熱板部件的應(yīng)用

由于發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)溫度較高的區(qū)域主要集中在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管、起動(dòng)機(jī)、三元催化器等部位，要解決溫度問(wèn)題必須進(jìn)行隔熱。目前，國(guó)內(nèi)普遍使用的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管隔熱板部件主要采用鍍鋁板做內(nèi)外隔熱板部件而在中間加絕緣材料的方法。典型的隔熱板產(chǎn)品見(jiàn)圖1。常用的鍍鋁板厚度在0.4mm～0.6mm左右，要求材料具有較高的延展性，但是國(guó)產(chǎn)此系列鍍鋁板尚不過(guò)關(guān)，大多采用進(jìn)口材料SA1D（基材：SPCD）。中間隔熱墊采用進(jìn)口的阿姆斯特朗隔熱材料，其安裝結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示。進(jìn)口材料隔熱效果確實(shí)不錯(cuò)，但價(jià)格十分昂貴。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一種性能與其相近的材料——陶瓷纖維紙，它的性能在某些方面已經(jīng)超過(guò)了阿姆斯特朗。陶瓷纖維紙性能參數(shù)：密度＜1.5g/cm3，拉伸強(qiáng)度＞80g/cm2，燒失量＜18%（800℃h）。正是由于中間隔熱材料的絕緣和耐高溫的特點(diǎn)，保證了外層隔熱板的溫度不會(huì)很高，使發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)與排氣管相近的不耐高溫部件正常工作。

圖1 典型的隔熱板產(chǎn)品

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管隔熱板斷面圖

3 內(nèi)外隔熱板的連接方式

3.1 采用周邊全翻邊的方法，用外層隔熱板包覆隔熱材料和內(nèi)層隔熱板，此種連接方式效果最好但工藝也最為復(fù)雜，一般采用較少。

3.2 采用周邊部分翻邊結(jié)構(gòu)的方法，圖1所示產(chǎn)品均為部分翻邊結(jié)構(gòu)。用外層隔熱板小邊包住隔熱材料和內(nèi)層隔熱板，此種連接方式效果不錯(cuò)，工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用較廣。這一技術(shù)在韓系、美系及國(guó)產(chǎn)汽車上使用較多。

3.3 TOX無(wú)鉚釘鉚接方法，如圖3所示。工藝為專利技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、方便且鉚接強(qiáng)度高的特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)偶見(jiàn)此類連接，但設(shè)備使用壽命及鉚接效果沒(méi)法保證。此種技術(shù)在日系和德系車上較常見(jiàn)。4 鍍鋁板排氣歧管隔熱板部件的制造工藝

圖3 TOX無(wú)鉚釘鉚接示意圖

發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性決定了發(fā)動(dòng)機(jī)隔熱板的結(jié)構(gòu)會(huì)比較復(fù)雜。內(nèi)外層隔熱板由于是薄板成形，因此，確定合理的成形工藝顯得至關(guān)重要。這里采用內(nèi)外層單獨(dú)拉延成形的方式，取得了成功。具體工藝流程：拉延—切邊—翻邊—加裝隔熱墊—壓合—翻邊鉚接—沖孔—鉚接支架。

內(nèi)外層隔熱板采用厚0.4mm～0.6mm薄板深拉深成形，首先要選擇合理的成形方向，并用DYNAFORM或AUTOFORM軟件對(duì)成形工藝進(jìn)行模擬、優(yōu)化，再設(shè)計(jì)制作模具，最大限度降低模具開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，縮短開(kāi)發(fā)周期。隔熱墊落料在選擇合理間隙后，可一次落料3～4件。由于內(nèi)外層隔熱板修邊尺寸相差不大（約1mm），內(nèi)外層共用一套拉延模，可以節(jié)省一套模具。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)汽車設(shè)計(jì)和制造工藝的升級(jí),鍍鋁板作為發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管隔熱板首選材料得到了廣泛應(yīng)用，鍍鋁板拉延成形工藝也越來(lái)越成熟。目前，鍍鋁板的使用厚度逐漸從0.6mm向0.4mm擴(kuò)展，有的企業(yè)已采用0.3mm或者0.15mm的鍍鋁板，這進(jìn)一步為整車的輕量化和提高燃油經(jīng)濟(jì)性做出了貢獻(xiàn)。

[1] 徐兆坤.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理.北京：清華大學(xué)出版社，2010-01.

[2] 張克銘.耐火纖維應(yīng)用技術(shù).北京：冶金工業(yè)出版社，2010-01.

[3] 王孝培.沖壓手冊(cè)（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988-02.

Application and forming technique of aluminum plate to heat shield for engine

HUANG Jing1，YE Wenliang1，ZHANG Ming2，LI Jianfeng2
（1.Qinhuangdao Yanda Automotive Components Manufacturing Co.,Ltd.，Qinhuangdao 066004,Hebei China；2.Jinan Foundry&Metalforming Machinery Research Institute Co.,Ltd.，Jinan 250022,Shandong China）

The application of aluminum plate to the exhaust manifold heat shield for the engine has been mainly introduced in the text.The heat shield insulation characteristics,working principle and manufacturing process have been put forward.The insulation technology has been applied in the JAC Engine Company and other major mainstream brands manufacturer which achieves good effect.

Aluminum plate；Heat shield plate；Ceramic fiber；Glass fiber；Rivet joint rivetless；Full flange；Local flange

TG386.3+1

B

1672－0121(2011)04－0073－02

2011-04-02

黃 靜（1981-），女，工程師，從事汽車車身沖壓工藝設(shè)計(jì)與研究