鋁質(zhì)散熱器在推土機中的應用

呂紅轉(zhuǎn)

摘要：目前國內(nèi)推土機大多采用銅質(zhì)散熱器，隨著排放升級的要求及成本價格的壓力，鋁質(zhì)散熱器正在逐步應用在推土機行業(yè)。本文介紹了推土機散熱器使用鋁制散熱器的優(yōu)點，同時說明鋁質(zhì)散熱器應用于推土機將成為一種趨勢。

關鍵詞：鋁質(zhì)、散熱器、推土機

1. 前言

散熱器是使發(fā)動機正常工作的重要零件，其性能的好壞直接影響推土機在工作中的表現(xiàn)。隨著排放法規(guī)不斷升級，在同等的體積下，對推土機散熱器性能要求越來越高，國內(nèi)推土機制造商還在大批量的使用銅質(zhì)散熱器。但是，銅質(zhì)散熱器目前越來越難以滿足推土機散熱需求，推土機制造商采用鋁質(zhì)散熱器取代銅散熱器替將是推土機發(fā)展的必然趨勢。

2. 排放法規(guī)升級對散熱器的要求

發(fā)動機制造商為了滿足排放法規(guī)要求，采用了許多技術，例如：控制缸內(nèi)燃燒溫度，使得散熱器要在同等面積的條件下有更高的散熱能力；發(fā)動機進氣增壓中冷，需要將經(jīng)過渦輪增壓、加熱后的空氣降到合適的燃燒溫度，需要散熱器上增加中冷模塊來實現(xiàn)；柴油散熱，柴油在經(jīng)過油泵后溫度會升高，為了降低柴油溫度，需要在散熱器上增加相應的模塊。發(fā)動機這些技術的應用，可以有效改善缸內(nèi)燃燒情況，使發(fā)動機的排放到達甚至超過相關法規(guī)要求。隨著發(fā)動機廠商這些技術的應用，需要推土機制造商有高性能散熱器來支撐發(fā)動機正常工作；同時，技術的進步也驅(qū)動著散熱器向模塊化、高性能化發(fā)展。

3. 銅質(zhì)、鋁質(zhì)散熱器材料、布置上特點

銅質(zhì)散熱器結(jié)構(gòu)大致可以分為管帶式及管片式；管帶式是由銅合金波狀管帶與銅合金冷卻管焊接而成；管片式是由很多銅合金冷卻管先插入多層薄銅合金片后焊接而成。焊接銅質(zhì)散熱器是需要使用錫鉛焊料，由于錫鉛焊料的傳熱系數(shù)低，所以銅質(zhì)散熱器芯部體積一般都較大。如果，將中冷器、柴油散等集成到銅質(zhì)散熱器上，其散熱器體積會增大，給整車布置帶來困難。

鋁質(zhì)散熱器結(jié)構(gòu)目前主流為板翅式，其是由鋁合金波狀管帶與鋁合金板采用高頻釬焊爐整體焊接而成，其使用的焊料為鋁材與芯體傳熱系數(shù)基本相同。同時，為提高鋁制散熱器的性能，目前廠家一般會在鋁合金板中增加內(nèi)翅片。

綜上，雖然在金屬導熱性上，銅合金優(yōu)于鋁合金，但是由于銅質(zhì)散熱器焊接方式及鋁質(zhì)散熱器內(nèi)翅片的設計，反而使得鋁質(zhì)散熱器性能高于銅質(zhì)散熱器。

推土機由于整機結(jié)構(gòu)限制，留給散熱器布置的空間較小，為了滿足中冷器等模塊的布置需求，需要將所有能利用的空間全部利用。如若使用銅質(zhì)散熱器，本來其芯體較厚所需散熱面積大，再增加中冷器等模塊，只能采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)布置，會導致散熱器風阻加大，散熱效率大幅度較低；如采用鋁質(zhì)散熱器，其芯體厚度較小，整機空間還有剩余，可以方便串聯(lián)或者并聯(lián)其他冷卻模塊，來滿足在有限空間內(nèi)的布置及性能要求。

4. 鋁質(zhì)散熱器在推土機上的應用

推土機上的發(fā)動機一般都處于重載荷狀態(tài)，也就是說發(fā)動機長時間工作在最大扭矩點與額定功率點之間，在這種工作狀態(tài)下，需要有高性能的散熱器與整機匹配，從而使推土機可以高效的工作。

從整體的散熱效果來說，匹配同一車型，同樣的迎風面積，采用鋁質(zhì)散熱器性能優(yōu)于銅質(zhì)散熱，并且可以節(jié)省發(fā)動機艙內(nèi)的空間。如果采用銅質(zhì)散熱器就需要增加芯體厚度來滿足整機散熱，但是這種設計會帶來增加風阻、易堵塞等問題。

由于推土機是履帶式工程機械，并且其作業(yè)環(huán)境一般都很惡劣，導致推土機相比其它工程機械所承受的振動沖擊更加劇烈，對散熱器的強度要求也更高。

用來加工鋁質(zhì)散熱器的鋁合金材料一般都比銅質(zhì)散熱器的材料厚度更厚；同時，鋁質(zhì)散熱器采用的板翅式結(jié)構(gòu)強度也要由于銅管帶式，所以鋁質(zhì)散熱器內(nèi)部抗壓變形能力比銅質(zhì)散熱器強。另外，銅質(zhì)散熱器在焊接上使用軟釬焊，焊接溫度低于450℃；而鋁質(zhì)散熱器采用的是硬釬焊，焊接溫度高于500℃，不同的焊接溫度使鋁質(zhì)散熱器的抗拉強度、剪切強度優(yōu)于前者。

5. 鋁質(zhì)散熱器優(yōu)缺點

鋁質(zhì)散熱器具有總成質(zhì)量輕、原料成本低、散熱性好、布置靈活的優(yōu)點，并且隨著現(xiàn)在使用釬焊制造鋁質(zhì)散熱器的工藝進步，鋁質(zhì)散熱器將可以成規(guī)模的應用在推土機上。但是，鋁制散熱器的缺點主要由于腐蝕導致產(chǎn)品滲漏，腐蝕主要源于大氣腐蝕及水腐蝕，鋁合金板銹穿是常見現(xiàn)象。銅合金在大氣中腐蝕后形成銅綠，銅綠組織致密，可以防止銅合金進一步的腐蝕氧化。

鋁是化學活性較大的一種金屬，在大氣中會迅速氧化形成一層極薄的氧化膜，疏松多孔，容易滲透。但在破壞后又迅速氧化形成新的氧化層。為了提高鋁在使用中的耐腐蝕性能，一般會在散熱器與液體接觸面涂防腐層，同時盡量使用冷卻液而不是水來做為冷卻介質(zhì)；在與空氣的接觸的部位一般采用犧牲翅片來保護散熱器的鋁合金隔板。按照現(xiàn)有的鋁質(zhì)散熱器防腐工藝，鋁質(zhì)散熱器可以使用在大多數(shù)地區(qū)。如果在一些特殊的工況下，銅質(zhì)散熱器又無法滿足整機布置及熱平衡，可以考慮鋁質(zhì)散熱器整體電泳來滿足使用要求。

6. 結(jié)束語

散熱器需要在有限的空間內(nèi)有足夠的散熱性能和較高的無故障工作時間，所以目前國內(nèi)外工程機械制造商普遍使用鋁制散熱器來解決空間與性能的矛盾。鋁制散熱器在性能、成本、布置方式上的優(yōu)勢，以及發(fā)動機制造商為應對排放法規(guī)對散熱器模塊化的需求，推土機使用鋁質(zhì)散熱器將成為主流。

7.參考文獻

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