鋁質(zhì)型管汽車散熱器

李政，李楊

(1.山東濟(jì)寧泰山散熱器制造廠，山東濟(jì)寧 272105；2.齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)，山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所，山東濟(jì)南 250353)

關(guān)健詞：散熱器；型管；主片；水室

0 引言

鋁塑汽車散熱器是當(dāng)前車輛冷卻系統(tǒng)中最廣泛采用的冷卻部件。由于在實(shí)際使用中散熱器出現(xiàn)了一些不足，針對(duì)收到的市場(chǎng)反饋，實(shí)施了多項(xiàng)解決方案，但是，并沒(méi)能有效解決問(wèn)題，因而對(duì)問(wèn)題的關(guān)注從具體零件逐步發(fā)展到對(duì)散熱器結(jié)構(gòu)的思考。出現(xiàn)的問(wèn)題是：主片和塑料水室的先期制造投入大，價(jià)格下降困難；產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng)；當(dāng)主片與冷卻管連接處出現(xiàn)滲漏時(shí)不能焊修；靠近邊板處的冷卻管時(shí)常出現(xiàn)故障等。

上述問(wèn)題的關(guān)鍵是：鋁塑汽車散熱器的水室是開式結(jié)構(gòu)，只有與主片結(jié)合才能構(gòu)成封閉的空腔，因而水室與芯體的連接不能離開主片，冷卻管集群和邊板也需要在主片上固定，所以，主片是鋁塑汽車散熱器結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵零件。

如果取消主片零件，改變水室的開式結(jié)構(gòu)，用型管把主片與水室的功能合為一體，直接與冷卻管連接，就從結(jié)構(gòu)上改變一個(gè)散熱器品種，出現(xiàn)匹配一種專用的主片、塑料水室和橡膠密封條的情況。由此可以使生產(chǎn)成本大幅度降低，產(chǎn)品降價(jià)能夠?qū)崿F(xiàn)，產(chǎn)品開發(fā)周期也能夠得到大幅度縮短。

型管汽車散熱器全部采用鋁合金材料，所以當(dāng)散熱器出現(xiàn)泄漏時(shí)可以焊修，由此顯著降低了產(chǎn)品報(bào)廢率。

鋁塑汽車散熱器的芯體是管帶式結(jié)構(gòu)，由于邊板與冷卻管在傳熱、冷卻的過(guò)程中，各自的膨脹、收縮不同步，致使芯體邊板附近的冷卻管常常發(fā)生泄漏故障。曹金山在文獻(xiàn)[1]中報(bào)道，鋁散熱器芯子受熱后體積膨脹較大，側(cè)板本身有一定的撓度或與水室連接時(shí)加緩沖墊，為體積膨脹留出余地。塑料水室不能作為承重件使用，需要安裝中冷器或冷凝器時(shí)，要單獨(dú)安裝或制作剛性框架集中安裝。

如果采用加強(qiáng)型冷卻管取代邊板，就可以從根本上解決這個(gè)受熱膨脹的問(wèn)題。型管水室的強(qiáng)度和剛度都遠(yuǎn)超過(guò)塑料水室，能夠作為承重件使用。由此因?yàn)樗芰纤也荒艹兄囟鴮ｉT制作剛性框架的情況也可以改變。

分析鋁塑汽車散熱器薄弱環(huán)節(jié)形成的原因，提出可行性的改進(jìn)方案，有利于汽車散熱器的進(jìn)一步完善。

1 鋁塑汽車散熱器的結(jié)構(gòu)分析

鋁塑汽車散熱器的芯體由主片、冷卻管、散熱帶和邊板組合后釬焊完成，塑料水室壓裝在芯體的主片上，水室與主片之間由橡膠條密封。

鋁塑散熱器品種眾多，各品種之間的主要區(qū)別實(shí)質(zhì)上是芯體的區(qū)別。芯體以散熱性能的需要作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，水室等其他零部件的設(shè)計(jì)則是從屬于與芯體匹配并且滿足冷卻系統(tǒng)配置的需要。芯體的變化雖然很多，但是其結(jié)構(gòu)形式在當(dāng)前基本上就是一種，即管帶式結(jié)構(gòu)。所以主要體現(xiàn)在芯體換熱面積的改變，通常表現(xiàn)為芯體尺寸的改變，而保證和固定這種改變的關(guān)健零件就是隨之變化尺寸的主片。

1.1 新產(chǎn)品開發(fā)

每種主片都需要經(jīng)過(guò)拉深、切邊、翻邊、沖孔4道沖壓工藝過(guò)程，塑料水室需要經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑料注射模具制造。只要芯體的尺寸改變，一般會(huì)導(dǎo)致主片尺寸改變，從而使與主片匹配的塑料水室和橡膠密封條也隨之改變，需要改變的零件都要重新做。

因而，散熱器的品種越多，主片、塑料水室和橡膠密封條的品種也就越多。例如，一家擁有1 000個(gè)品種的中等規(guī)模的汽車散熱器生產(chǎn)商，僅主片模具和水室注射模具就有5 000多套，這些模具不僅需要大量的投資，而且還需要專設(shè)模具庫(kù)房進(jìn)行存放、管理、維修和保養(yǎng)。由于汽車設(shè)計(jì)改型很快，散熱器也常常需要隨之更新，一些原來(lái)開發(fā)的模具還沒(méi)有到壽命周期就不得不閑置起來(lái)，必須開發(fā)新的模具才能完成新產(chǎn)品的生產(chǎn)，如此被沉淀的模具數(shù)量也在不斷增加。

由于一個(gè)散熱器品種有多家生產(chǎn)商供貨，所以在散熱器行業(yè)里，為一個(gè)品種而由多家生產(chǎn)商各自開發(fā)的相同模具的數(shù)量則又?jǐn)U大了N倍，并且這種重復(fù)開發(fā)的局面始終難以避免，最終導(dǎo)致了社會(huì)資源的重復(fù)消耗。

1.2 產(chǎn)品的生產(chǎn)

鋁塑汽車散熱器在生產(chǎn)過(guò)程中，塑料水室與芯體完成壓裝后，如果出現(xiàn)泄漏，只有一次拆開重裝的機(jī)會(huì)，重裝后如果再次出現(xiàn)泄漏，則芯體只有報(bào)廢。這是因?yàn)橹髌系膲貉b齒只能反復(fù)彎曲壓合2次，如果出現(xiàn)第3次，齒的彎曲壓合力就會(huì)大幅度降低，而且也常易折斷。由于芯體上的主片與冷卻管、散熱帶、邊板整體硬釬焊在一起，各個(gè)零件都已經(jīng)不能完整拆卸下來(lái)，所以主片零件如果失去功效，整個(gè)芯體就要隨之報(bào)廢。

1.3 產(chǎn)品的使用

鋁塑汽車散熱器在裝車使用過(guò)程中，其泄漏故障多發(fā)生在主片與冷卻管的連接處，此處不能焊修，因?yàn)楦邷貢?huì)使緊貼主片的橡膠密封條失效，也會(huì)使塑料水室與主片壓裝齒緊密接觸的部分因受高溫而產(chǎn)生變形，發(fā)生泄漏，這些故障都會(huì)導(dǎo)致散熱器報(bào)廢。

由于塑料水室的抗沖擊能力低，如果行車途中塑料水室受到超出其強(qiáng)度允許的沖擊，產(chǎn)生的后果是水室會(huì)發(fā)生破裂，或者水室沒(méi)有破裂但是出現(xiàn)了變形從而與橡膠條之間的密封失效，這些故障同樣不可維修，散熱器也只能報(bào)廢。

1.4 芯體結(jié)構(gòu)

鋁塑汽車散熱器芯體上的邊板和冷卻管都與相同主片釬焊連接，當(dāng)高溫冷卻液通過(guò)冷卻管時(shí)，冷卻管迅速膨脹伸長(zhǎng)，但是，邊板沒(méi)有高溫冷卻液通過(guò)，也就沒(méi)有條件像冷卻管一樣迅速膨脹伸長(zhǎng)。冷縮時(shí)，兩者也不同步。所以，邊板和其附近的幾列冷卻管以及它們與主片的釬縫各自受到反向的作用力，長(zhǎng)期反復(fù)如此作用的結(jié)果，常常是靠近邊板的冷卻管斷裂，或者與主片釬焊處的釬縫受到破壞，從而散熱器出現(xiàn)泄漏，冷卻液流失，發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度升高。

顯然，上述在實(shí)際中存在的問(wèn)題都與鋁塑散熱器自身的結(jié)構(gòu)有關(guān)，與一個(gè)受主片零件制約的結(jié)構(gòu)有關(guān)。所以，要從根本上解決這些問(wèn)題，不能不考慮如何從水室與主片的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改變。

2 鋁質(zhì)型管汽車散熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鋁質(zhì)型管汽車散熱器[2]的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是取消了主片，把主片與水室的功能合并到型管上，用型管做散熱器的水室主體，在型管上加工出冷卻管孔和其他型孔。

沙拉等人在文獻(xiàn)[3]中報(bào)道，水室設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是在可接受的幾何形狀，以及較低的壓降下(水室中的壓降損失不會(huì)在兩種流體間產(chǎn)生任何的傳熱效果，傳熱過(guò)程只在換熱器的管芯部分發(fā)生)，為管芯部分的流動(dòng)均勻分布提供支持。出水室的設(shè)計(jì)要與進(jìn)水室相匹配(反之亦然)，以便使換熱器中心部分保持均衡的壓降，從而使得此處的流動(dòng)均勻。

庫(kù)潘在文獻(xiàn)[4]中介紹，殼體內(nèi)芯體的摩擦壓降是主要的，約占總壓降的90%以上。入口和出口損失在高雷諾數(shù)、短流動(dòng)長(zhǎng)度及短傳熱芯體時(shí)顯得重要。

塑料水室內(nèi)腔一般都設(shè)有加強(qiáng)筋，型管水室內(nèi)腔光滑平整，冷卻液的流動(dòng)阻力低于塑料水室，兩者截面形狀大體接近，所以，型管水室代替鋁塑水室和主片不會(huì)增加冷卻液在散熱器流動(dòng)中產(chǎn)生的壓力損失。

2.1 型管水室

型管水室主體示意圖如圖1所示。

圖1 型管水室主體示意圖

型管由擠壓工藝制造，材料3003，型管內(nèi)表面鍍敷一層材質(zhì)為7072的防腐層。謝建新等在文獻(xiàn)[5]中報(bào)道，型管截面外接圓直徑在50～100 mm時(shí)，最小可擠壓壁厚為1.2 mm，這是常規(guī)擠壓條件下的工藝參數(shù)，實(shí)際上，采用一些新的技術(shù)，可以成形壁厚尺寸更小的制品。所以，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，型管水室的壁厚向小尺寸傾斜具備實(shí)際條件。

型管截面有多種類型，例如：矩形、D形、梯形等。由于矩形截面的型管便于加工和裝配附件，所以適合作為汽車散熱器水室的基本管形。

圖2為鋁塑散熱器水室結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為型管水室結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 鋁塑散熱器水室結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 型管水室結(jié)構(gòu)示意圖

矩形管水室上要加工出各類型孔，用以連接各類零件，其接頭形式均為套接。為保證釬焊強(qiáng)度和密封，型孔都需要沖孔翻邊，翻邊后的直邊高度為其套接接頭的長(zhǎng)度，依下式確定[6]：

X=δ(D-δ)Yσb/τD

式中：X為套接接頭長(zhǎng)度，mm；Y為安全系數(shù)(一般情況下為4～5)；D為管的外徑，mm；δ為板厚，mm；σb為母材的抗拉強(qiáng)度，MPa；τ為釬料的抗剪強(qiáng)度，MPa。

在型管的兩端安裝堵蓋，形成封閉的水室空腔。型管上安裝水室附件，如進(jìn)水管、出水管、加水口、放水開關(guān)座以及支撐件等，由此構(gòu)成水室總成。將水室總成安裝到芯體上。型管散熱器總成由夾具固定，經(jīng)保護(hù)氣氛爐完成釬焊。

型管水室針對(duì)各種類型的散熱器具有廣泛的適應(yīng)性，散熱器品種的改變，其改變的主體就是芯體，如果芯體的寬度改變，可以通過(guò)改變型管水室自身長(zhǎng)度相適應(yīng)；如果芯體的高度或者厚度改變，可以通過(guò)改變型管規(guī)格、型號(hào)，從而改變型腔的容積，以滿足芯體對(duì)水室容量的需要，這些改變十分方便和簡(jiǎn)單。型管水室上面的附件安裝孔的位置、形狀以及大小，也都可以方便地隨之變化。

這種型管水室的結(jié)構(gòu)，終結(jié)了主片、塑料水室先期制作的大量投入和多家供應(yīng)商重復(fù)開發(fā)相同模具的情況，存放大量模具的庫(kù)房以及使用相關(guān)模具的專用設(shè)備等，也將不再需要。采用這種結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的一系列的變化，使散熱器新產(chǎn)品的開發(fā)成本能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度的降低，新產(chǎn)品開發(fā)周期也會(huì)隨之大幅度縮短。

2.2 加強(qiáng)管芯體

針對(duì)鋁塑汽車散熱器芯體上的邊板和冷卻管脹縮不同步，人們采取過(guò)多種措施，例如：

(1)將靠近邊板處的幾列冷卻管堵塞，不讓冷卻液從中通過(guò)，使其與相鄰的邊板脹縮同步，以此減少冷卻管被損壞的概率，但是，這也同時(shí)減少了冷卻液的流通量，從而降低了散熱器的散熱性能。

(2)完成芯體總成釬焊后，將其兩側(cè)的邊板鋸斷，這實(shí)際上變成了冷卻管起作用，邊板轉(zhuǎn)變成了擺設(shè)。

(3)把邊板中間部分的材料切除，剩余部分再預(yù)先彎曲，做成有膨脹節(jié)的邊板，但是，實(shí)際上達(dá)不到要求的效果，還新增加了邊板的制造成本。

李楊[7]提出了加強(qiáng)管芯體的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)用在所有管帶式芯體的換熱器上，如汽車散熱器、中冷器、汽車空調(diào)平行流冷凝器、平行流蒸發(fā)器等。

結(jié)合上述分析，得出該技術(shù)方案：把芯體上的邊板取消，由冷卻管替代，將其稱為加強(qiáng)管。其有益效果：徹底消除了原來(lái)的散熱器芯體上邊板與冷卻管脹縮不同步的缺陷，還提高了散熱能力。

加強(qiáng)管既可以采用同芯體上的相同規(guī)格的冷卻管，也可以采用增加了管壁厚度的專用管。

2.3 型管散熱器的生產(chǎn)

鋁質(zhì)型管汽車散熱器總成進(jìn)入保護(hù)氣氛爐中釬焊前，必須夾緊固定，由于鋁合金的線膨脹系數(shù)比通常的金屬約大1/3，因此夾具應(yīng)該采用撓性的。夾具材料采用發(fā)藍(lán)處理的鋼材或氧化處理的不銹鋼，以免讓夾具和鋁母材也釬焊在一起。最好使用自?shī)A緊接頭，即用鉚釘、機(jī)械脹管、凸線壓緊、鎖縫甚至定位焊等辦法固定而不采用夾具。

經(jīng)過(guò)NOCOLOK釬劑保護(hù)氣氛爐中釬焊后，散熱器形成了堅(jiān)固的整體連接。進(jìn)入密封檢驗(yàn)工序后，如果檢測(cè)出來(lái)泄漏點(diǎn)可以采用火焰釬焊補(bǔ)漏。

張啟運(yùn)等在文獻(xiàn)[8]中報(bào)道，氟鋁酸鉀釬劑用于火焰釬焊補(bǔ)漏對(duì)焊接工藝有一定的要求，這是因?yàn)闅怏w燃燒以后的廢氣主要是水蒸氣和CO2,火焰的高溫容易使KAlF4水解，使得水解產(chǎn)物脫水后的Al2O3殘?jiān)龆?。這時(shí)要耗費(fèi)許多釬劑才能完成釬焊的過(guò)程并且接頭很不美觀。有經(jīng)驗(yàn)的焊工常在施加釬劑之前將工件充分預(yù)熱，達(dá)到釬劑融化的溫度再施釬劑，盡量縮短火焰和釬劑接觸的時(shí)間，只有這樣才能獲得比較滿意的結(jié)果。

采用中溫鋁合金釬焊是對(duì)型管散熱器焊修、補(bǔ)漏的另一項(xiàng)重要方法。釬劑的配方和應(yīng)用如表1所示。

中溫鋁釬焊釬料有：Al-Cu-Ag-Zn系釬料(液相線溫度范圍400～500 ℃)，Al-Ge-Si系釬料(液相線溫度425～500 ℃)，Zn-Al系釬料(液相線溫度383～400 ℃)。

藥芯鋁釬焊絲是一種管狀的釬料合金絲中填充粉狀釬劑的復(fù)合釬焊材料，主要用于釬焊時(shí)不方便添加釬劑的情況。鋁氟酸銫填芯的Al-Zn(98%)焊絲。液相線溫度為400 ℃，幾乎適用于所有鋁合金的釬焊。

表1 鋁用硬釬劑的配方和應(yīng)用[8]

補(bǔ)漏后要進(jìn)行密封檢測(cè)，再發(fā)現(xiàn)滲漏，型管散熱器能夠接受多次補(bǔ)焊。

如果冷卻管出現(xiàn)漏點(diǎn)，鑒于管的壁厚僅為0.3～0.35 mm，需要采用鋁軟釬焊補(bǔ)焊。PHILLIPS在文獻(xiàn)[9]中報(bào)道，鋁和許多鋁基合金，可以采用和焊其他金屬相似的技術(shù)，進(jìn)行軟釬焊。含鎂量不大于1%或含硅量不大于5%的鋁合金，最容易軟釬焊。包覆鋁合金，可以改善軟釬料和軟釬劑潤(rùn)濕性能，并能減少軟釬料向合金中擴(kuò)散。軟釬焊鋁，大多數(shù)軟釬焊釬劑的殘?jiān)軌蜓杆俚厝芙庥谒?。溫水能滿意地清除鋅軟釬劑殘?jiān)?，?duì)低溫軟釬焊接頭應(yīng)該用酒精清洗。

鋁軟釬劑[8]牌號(hào)：QJ204，成分為三乙醇胺(質(zhì)量分?jǐn)?shù)82.5%)，Cd(BF4)2(質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%),Zn(BF4)2(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%),NH4BF4(質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%)，釬焊溫度為270 ℃。鋁軟釬料：Cd70Zn釬料的液相線約為292 ℃，抗拉強(qiáng)度約為130 MPa。

由于能夠在散熱器總成上應(yīng)用不同熔點(diǎn)的釬料進(jìn)行釬焊補(bǔ)漏，從而在保證產(chǎn)品質(zhì)量的原則下大幅度降低了生產(chǎn)過(guò)程中的廢品產(chǎn)出。

車輛行駛過(guò)程中，出現(xiàn)泄漏可以在沿途維修點(diǎn)焊修，現(xiàn)在的散熱器維修點(diǎn)大多數(shù)都可以操作鋁火焰釬焊。

2.4 型管散熱器的防腐蝕

楊前明在文獻(xiàn)[10]中報(bào)道，從2002年開始，由于主片孔蝕嚴(yán)重，造成散熱器漏水，散熱器公司因此造成的賠償大幅度提高，某公司最高時(shí)年賠償達(dá)到130萬(wàn)元左右。

型管散熱器為全鋁材料，其內(nèi)部流動(dòng)冷卻液，外部處于車輛行駛的復(fù)雜環(huán)境中，預(yù)防和減少腐蝕是不容忽視的工作。

型管散熱器在保護(hù)氣氛爐中釬焊，使用NOCOLOK釬劑，沒(méi)有腐蝕，焊后允許焊劑殘留物殘留在工件上，不用清理。

作用于換熱器上的腐蝕種類主要有：電偶腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕和疲勞腐蝕。

(1)電偶腐蝕[4]。電動(dòng)序不同的兩種金屬或合金在電解液中相互接觸時(shí)，電偶陽(yáng)極的金屬發(fā)生腐蝕。熱交換器的一些特定部位對(duì)電偶腐蝕是敏感的，如：管子和管板間的接觸區(qū)域、焊接接頭、硬釬焊接頭，以及軟釬焊接頭等。預(yù)防措施：添加緩蝕劑來(lái)減少環(huán)境的侵蝕性或控制陰極或陽(yáng)極的反應(yīng)速率；使用犧牲陽(yáng)極，如Zn或Mg作為兩種金屬結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極。

(2)點(diǎn)腐蝕[4]。當(dāng)保護(hù)性表面膜有一處損壞時(shí)，點(diǎn)坑就會(huì)產(chǎn)生。點(diǎn)腐蝕是最具侵蝕性的腐蝕形式并且由于表面穿孔而導(dǎo)致提前失效。預(yù)防措施：降低環(huán)境侵蝕性，這包括酸度、溫度、氧化劑和氯離子濃度控制；通過(guò)系統(tǒng)清理和消除滯流區(qū)域，保持管子的清潔。

(3)縫隙腐蝕[4]。少量溶液進(jìn)入裂紋或溶洞的情況下,通常發(fā)生在只有幾個(gè)千分尺寬的縫隙內(nèi)，而不發(fā)生于寬闊的間隙或溝槽內(nèi)。相應(yīng)的預(yù)防措施：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)避免一切縫隙，不可避免的縫隙應(yīng)填充焊接金屬或絕緣的密封劑或膠合劑；強(qiáng)調(diào)焊接金屬完全焊透的必要性，以避免很微小的縫隙存在；在設(shè)計(jì)中避免尖角、滯流區(qū)域；對(duì)于熱交換器管，建議最小流速為1.524 m/s；在管式熱交換器運(yùn)行期間，盡量使流體以均勻的速度通過(guò)整個(gè)熱交換器。

(4)疲勞腐蝕[4]。對(duì)于有膜保護(hù)的合金，應(yīng)力反向?qū)е缕浔Ｗo(hù)性表面膜的再三開裂，這就使腐蝕性物質(zhì)進(jìn)入未受保護(hù)的金屬中，結(jié)果發(fā)生腐蝕。對(duì)于熱交換器，疲勞腐蝕能在任何管材上發(fā)生。相應(yīng)的預(yù)防措施：使用防護(hù)性涂層；向環(huán)境中添加緩蝕劑；陰極保護(hù)。

2.5 型管水室的標(biāo)準(zhǔn)化

汽車散熱器上的零件、部件和材料等有的已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，例如：JB/T 2292-1978《汽車拖拉機(jī)用散熱器進(jìn)水口出水口加水口及蓋》，QC/T 29025-1991《汽車管帶式散熱器芯子型式尺寸》，GB/T 2532-2005《散熱器水室和主片用黃銅帶》等。

鋁塑汽車散熱器上每一個(gè)品種需要專用一種塑料水室，致使塑料水室的種類極多，且還沒(méi)有查閱到塑料水室的標(biāo)準(zhǔn)。鋁質(zhì)型管汽車散熱器上的水室主體只有一種，即鋁質(zhì)矩形管，能夠覆蓋幾乎所有的汽車散熱器，所以便于也應(yīng)該實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。

水室主體用鋁質(zhì)矩形管的標(biāo)準(zhǔn)化是指將型管的材料、質(zhì)量、規(guī)格、性能、結(jié)構(gòu)等方面的技術(shù)指標(biāo)加以統(tǒng)一規(guī)定并作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行。系列化是指對(duì)矩型管,在基本條件下規(guī)定出若干不同的尺寸系列。通用化是指在不同種類的型管散熱器或不同規(guī)格的型管散熱器中盡量采用同一結(jié)構(gòu)和尺寸的型管。

實(shí)施“三化”的有益效果是減輕設(shè)計(jì)工作量,方便制造，合理發(fā)展產(chǎn)品品種，提高企業(yè)應(yīng)變能力，易于保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約材料，降低成本，充分維護(hù)消費(fèi)者利益。

3 型管散熱器對(duì)冷卻系統(tǒng)部件的集成

姜曉溪在文獻(xiàn)[11]中報(bào)道，冷卻系統(tǒng)的循環(huán)有兩種：一種是全封閉(膨脹水箱式)的壓力循環(huán)系統(tǒng)；一種是半封閉(溢流壺式)的壓力循環(huán)系統(tǒng)。

全封閉系統(tǒng)。膨脹箱是在壓力系統(tǒng)之內(nèi)，壓力蓋一般設(shè)計(jì)在膨脹箱上，系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)及釋放都是由膨脹箱實(shí)現(xiàn)的，在系統(tǒng)工作的過(guò)程中，膨脹箱隨時(shí)釋放系統(tǒng)壓力，為發(fā)動(dòng)機(jī)補(bǔ)充冷卻液。

半封閉系統(tǒng)。壓力蓋一般是設(shè)計(jì)在散熱器的水室上，壓力蓋直接根據(jù)散熱器的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力。儲(chǔ)水桶的作用是當(dāng)系統(tǒng)壓力高于壓力閥的壓力時(shí)，儲(chǔ)存從壓力蓋溢流出來(lái)的冷卻液，同時(shí)，當(dāng)冷卻系統(tǒng)形成真空時(shí)，儲(chǔ)水桶里的防凍液被吸入散熱器里。

3.1 型管散熱器與膨脹箱

汽車?yán)鋮s系統(tǒng)中的膨脹箱，通常是作為一個(gè)部件單獨(dú)設(shè)置。但是，在型管散熱器上，可以將膨脹箱集成到水室上。

立式結(jié)構(gòu)的型管散熱器，以矩形管做膨脹箱，疊加在上水室上，散熱器整體釬焊后，膨脹箱與上水室成為一體，膨脹箱與上水室之間的通道是一個(gè)φ8 mm小孔，膨脹箱上安裝加水口、排氣管接口、補(bǔ)水管和液面高度標(biāo)識(shí)。

圖4為膨脹箱與上水室疊加示意圖，圖5為排氣孔剖面示意圖。

圖4 膨脹箱與上水室疊加示意圖

圖5 排氣孔剖面示意圖

膨脹箱在冷卻系統(tǒng)中的位置十分重要，放置不對(duì)會(huì)直接影響膨脹箱的功能。盧永生在文獻(xiàn)[12]中報(bào)道，若水箱的上水室低于發(fā)動(dòng)機(jī)的出水口時(shí)，副水箱的底部要高于發(fā)動(dòng)機(jī)的出水口；若水箱的上水室高于發(fā)動(dòng)機(jī)的出水口時(shí)，副水箱儲(chǔ)液室的上平面應(yīng)高于水箱上水室上平面。趙利德在文獻(xiàn)[13]中報(bào)道，膨脹箱的容量一般按照冷卻系統(tǒng)總?cè)萘康?%～14%，內(nèi)部注水量通常按膨脹水箱容積的2/3～3/4來(lái)設(shè)計(jì)。

3.2 型管散熱器與儲(chǔ)液箱

儲(chǔ)液箱(或稱溢流壺、儲(chǔ)水桶)也像膨脹箱一樣設(shè)置在型管散熱器的上水室上面，與膨脹箱不同的是，壓力蓋設(shè)置在上水室上，壓力蓋上的排氣管與儲(chǔ)液箱連通，管口插入儲(chǔ)液箱內(nèi)的液面以下。儲(chǔ)液箱上不設(shè)補(bǔ)水管，也不與發(fā)動(dòng)機(jī)水套連接。

型管散熱器對(duì)冷卻系統(tǒng)部件集成的有益效果是提高了冷卻系統(tǒng)的緊湊度，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)艙的占用空間，減少了管路設(shè)置。

4 結(jié)束語(yǔ)

鋁質(zhì)型管汽車散熱器產(chǎn)生于對(duì)市場(chǎng)反饋的研究，由此簡(jiǎn)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品性價(jià)比，是對(duì)汽車散熱器的有益完善。