汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)管路連接密封性影響因素研究

摘 要：本文旨在深入研究汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)管路連接密封性的影響因素。通過(guò)分析設(shè)計(jì)尺寸匹配、卡箍選型、產(chǎn)品實(shí)際狀態(tài)及裝配工藝等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，揭示了各因素對(duì)管路連接密封性能的具體作用機(jī)制。研究結(jié)果表明，設(shè)計(jì)尺寸的精確匹配對(duì)于確保密封性至關(guān)重要，而卡箍的類(lèi)型和材質(zhì)選擇也直接影響連接的穩(wěn)固性和密封效果。此外，裝配過(guò)程中的操作規(guī)范性和環(huán)境條件同樣不容忽視。本文的研究不僅為汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)管路連接的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)提供了理論支撐，也為行業(yè)人員解決汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)管路泄漏問(wèn)題提供了有益參考。通過(guò)優(yōu)化這些影響因素，可以有效提高管路連接的密封性能，進(jìn)而增強(qiáng)汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)的穩(wěn)定性和耐久性。

關(guān)鍵詞：汽車(chē) 冷卻管路 密封性 卡箍

1 緒論

汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)作為整車(chē)的重要組成部分，對(duì)于確保發(fā)動(dòng)機(jī)在適宜的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行至關(guān)重要。它不僅能夠防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，還能維持其內(nèi)部各部件的正常工作，從而延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。然而，冷卻系統(tǒng)的管路連接部分卻經(jīng)常面臨著密封性的挑戰(zhàn)。這些連接點(diǎn)必須能夠承受高溫、高壓以及冷卻液的腐蝕，同時(shí)還要保證長(zhǎng)時(shí)間使用下的穩(wěn)定性和可靠性。一旦管路連接出現(xiàn)泄漏，不僅會(huì)導(dǎo)致冷卻液的流失，還可能引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，甚至造成嚴(yán)重的機(jī)械故障。因此，汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)管路連接的密封性問(wèn)題一直是汽車(chē)制造商和維修技術(shù)人員關(guān)注的焦點(diǎn)。提高管路連接的密封性能，對(duì)于提升汽車(chē)的整體質(zhì)量和可靠性，保障行車(chē)安全，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)管路連接密封性概述

冷卻管路連接是汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)中不可或缺的一部分，管路在整車(chē)設(shè)計(jì)中，布置優(yōu)先級(jí)是最低的，一般是待其他件布置完成后，再根據(jù)整車(chē)的空間適應(yīng)性地布置管路系統(tǒng)，在這樣的前提下，管路的設(shè)計(jì)形狀用奇形怪狀來(lái)形容也不為過(guò)。因此管路會(huì)分成若干段，管路之間的連接以及冷卻系統(tǒng)各部件之間的連接是必不可少的。管路連接的基本構(gòu)造通常由金屬或塑料接頭和橡膠管道，這些管道負(fù)責(zé)將冷卻液從散熱器輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)，以及將熱冷卻液從發(fā)動(dòng)機(jī)帶回到散熱器進(jìn)行冷卻。管路中還包括各種接頭、軟管和卡箍夾子等組件，它們共同確保管路的緊密連接和冷卻液的正常流動(dòng)。良好的密封性是冷卻系統(tǒng)正常工作的前提，密封性指的是管路連接處不泄漏冷卻液的能力，確保系統(tǒng)內(nèi)部的壓力和冷卻液量穩(wěn)定。在工作過(guò)程中管路主要承受系統(tǒng)內(nèi)由于冷卻液加熱而產(chǎn)生的溫度變化和壓力變化，在溫度沖擊和壓力沖擊的情況下需要保持連接處密封性良好，通常設(shè)計(jì)要求在200kpa壓力下管路在進(jìn)行水檢時(shí)無(wú)可視氣泡。如果管路連接密封不良，冷卻液會(huì)泄露，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，車(chē)輛拋錨。

3 影響密封性的主要因素分析

3.1 管路的連接設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)方面，主要的因素有尺寸匹配、公差配合、結(jié)構(gòu)選型。在汽車(chē)?yán)鋮s管路的設(shè)計(jì)中，常用的管路連接接頭設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有：

緊固件接頭：一種軟管與接管過(guò)盈配合，并裝配緊固件卡箍、卡環(huán)等的接頭結(jié)構(gòu)）見(jiàn)圖1，該接頭一般用于橡膠材質(zhì)軟管和接頭的連接。

竹節(jié)接頭：一種尼龍管與接管過(guò)盈配合，通過(guò)壓裝工藝實(shí)現(xiàn)連接和密封的接頭結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2，該接頭一般用于尼龍管材質(zhì)的膠管連接。

快插接頭：一種通過(guò)陰接頭和陽(yáng)接頭，實(shí)現(xiàn)快速連接和密封的接頭結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖3，該結(jié)構(gòu)通常是把快插接頭與橡膠軟管或尼龍管等連接。

不管是哪一種結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)方面，影響管路連接密封性的主要因素是設(shè)計(jì)尺寸匹配和尺寸允許誤差范圍，從以上三種接頭結(jié)構(gòu)可知，均采用過(guò)盈配合設(shè)計(jì)，由此可知關(guān)鍵是需要設(shè)計(jì)準(zhǔn)確的過(guò)盈量和制定合適的公差帶。在軟管與接頭的尺寸和公差設(shè)計(jì)上，可以參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 621.3，該標(biāo)準(zhǔn)提供鋼帶式彈性軟管卡箍的選型，并推薦軟管內(nèi)徑和接頭外徑的尺寸配合和極限公差。在尺寸設(shè)計(jì)鎖定以后，還需要進(jìn)行樣件試驗(yàn)驗(yàn)證，通常主要驗(yàn)證接頭的拔脫力、卡箍的夾緊力、幾何尺寸。拔脫力主要是驗(yàn)證接頭承受軸向載荷的能力，夾緊力主要是驗(yàn)證卡箍提供長(zhǎng)時(shí)間的密封作用能力，幾何尺寸主要是驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)安裝的可靠性。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分考慮整車(chē)的裝配工藝和裝配環(huán)境，結(jié)合實(shí)際情況，選擇正確接頭結(jié)構(gòu)，可以規(guī)避很多制造過(guò)程產(chǎn)生的問(wèn)題。在裝配作業(yè)空間狹小的情況下，應(yīng)盡量選擇快插接頭，可以保證產(chǎn)品可以輕松安裝到位。其他類(lèi)型結(jié)構(gòu)可以根據(jù)成本考慮，工藝設(shè)備能力和生產(chǎn)效率等方面進(jìn)行最優(yōu)選擇。同時(shí)，管路上卡箍安裝標(biāo)識(shí)的設(shè)計(jì)也至關(guān)重要，原則是標(biāo)識(shí)必須在管路結(jié)合直段部位，不能超出管口或凸緣，安裝標(biāo)識(shí)的作用主要是指導(dǎo)生產(chǎn)，把緊固件裝配在正確的位置，避免緊固件裝配位置錯(cuò)誤引起的泄漏，如圖4。

3.2 產(chǎn)品的實(shí)際狀態(tài)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)狀態(tài)鎖定驗(yàn)證無(wú)問(wèn)題后，對(duì)管路接頭密封性造成影響的主要因素就集中在零部件的狀態(tài)上，主要有以下幾個(gè)方面。

3.2.1 零件實(shí)際尺寸

在汽車(chē)?yán)鋮s管路系統(tǒng)中，管路連接處膠管內(nèi)徑、接頭外徑、接頭凸緣尺寸和緊固件尺寸（卡箍、卡環(huán)）等參數(shù)都會(huì)直接影響到管路的密封性，尺寸符合設(shè)計(jì)要求是最基本的保證。膠管內(nèi)徑和接頭外徑是管路連接處最關(guān)鍵的尺寸，膠管內(nèi)徑過(guò)大會(huì)導(dǎo)致配合間隙大，從而影響密封性；膠管內(nèi)徑過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致管路插接困難，插接后膠管被脹大，膠管管口壁厚減薄，影響卡箍的卡接力也會(huì)影響密封性。接頭外徑對(duì)密封性同樣有直接影響。它需要與膠管內(nèi)徑匹配，如果接頭外徑過(guò)大，可能導(dǎo)致膠管開(kāi)裂，破壞密封性。過(guò)小的接頭外徑會(huì)使膠管與接頭之間存在間隙，有漏液風(fēng)險(xiǎn)。

在緊固件接頭結(jié)構(gòu)中，在接頭端部通常設(shè)計(jì)有凸緣結(jié)構(gòu)，接頭凸緣尺寸對(duì)密封性也有影響，尺寸過(guò)大或過(guò)小都可能導(dǎo)致不良密封現(xiàn)象。過(guò)大的凸緣尺寸可能過(guò)度侵入膠管，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，增大膠管破裂的風(fēng)險(xiǎn)。過(guò)小的凸緣尺寸可能減小接頭與膠管的接觸面積，影響密封性。除了膠管和接頭的尺寸外，緊固件尺寸對(duì)密封性也有影響，對(duì)于卡箍和卡環(huán)這樣的緊固件，其尺寸是非常重要的。緊固件尺寸過(guò)大，可能無(wú)法將膠管及接頭合適地固定在一起，造成密封不夠緊密。尺寸過(guò)小的緊固件可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)度擠壓，對(duì)膠管造成損傷，影響密封性。在確認(rèn)膠管、接頭、緊固件尺寸時(shí)，特別要注意不只是測(cè)量一個(gè)方向的尺寸，應(yīng)該測(cè)量多個(gè)方向的尺寸，從而判斷零件的圓度是否正常，如果圓度超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同樣對(duì)密封性有影響。膠管壁厚及均勻性不良也是密封性差的貢獻(xiàn)者，壁厚過(guò)小和周圈壁厚不均勻，都會(huì)影響膠管與接頭的接合緊密性。

綜上所述，在實(shí)際問(wèn)題解決過(guò)程中，尺寸分析時(shí)，需要分析全，膠管內(nèi)徑、接頭外徑、接頭凸緣尺寸、緊固件尺寸的合適匹配都對(duì)汽車(chē)?yán)鋮s管路的密封性有極大的影響。因此，設(shè)計(jì)和安裝時(shí)，必須嚴(yán)格遵照相應(yīng)的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)，確保管路連接處的良好密封性，防止漏液，確保冷卻系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

3.2.2 膠管和接頭結(jié)合面狀態(tài)

在膠管與接頭結(jié)合部位，屬于產(chǎn)品的功能表面，膠管的內(nèi)表面以及接頭外表面，對(duì)表面粗糙度均有明確的設(shè)計(jì)要求，連接材料表面的粗糙度直接影響連接處的密封性。理想情況下，結(jié)合面應(yīng)該是平滑且沒(méi)有任何瑕疵。如果表面過(guò)于粗糙，可能會(huì)在密封材料和連接材料之間產(chǎn)生微小間隙，形成潛在的漏點(diǎn)。此外，表面缺陷對(duì)密封性影響最大，任何類(lèi)型的表面缺陷，如劃痕、裂紋、顆粒凸起、坑洼等，都可能導(dǎo)致密封性能下降。這些缺陷可能會(huì)在應(yīng)用壓力時(shí)形成微小的通道，冷卻液穿過(guò)微通道滲出。結(jié)合表面的清潔度，結(jié)合面的清潔度也是一個(gè)重要因素。若有塵土、油污、異物等雜質(zhì)，可能會(huì)造成密封材料與結(jié)合面接觸不良，容易產(chǎn)生漏點(diǎn)。比如，油污會(huì)使得密封結(jié)合面的摩擦力減小，在工作壓力極限情況下，會(huì)導(dǎo)致管路脫出從而泄漏。

3.3 制造裝配過(guò)程

在設(shè)計(jì)和零件質(zhì)量都保證的情況下，最后一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是裝配過(guò)程，它是保證管路連接密封性的最后一道屏障，也是極其容易出問(wèn)題的一個(gè)環(huán)節(jié)。特別是在裝配人員更換交接的時(shí)間段，最容易發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題。通常推薦工廠把冷卻水管裝配的崗位設(shè)置為關(guān)鍵崗位，需要持證上崗，并且要進(jìn)行相應(yīng)的技能鑒定，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才允許上崗。

在裝配制造環(huán)節(jié)，影響管路連接密封性的影響因素主要有以下幾個(gè)點(diǎn)。

首先是膠管和卡箍安裝。膠管與接頭的插接是否到位，通常接頭會(huì)設(shè)計(jì)有限位，裝配時(shí)必須插接到接頭限位處，否則可能因?yàn)榻Y(jié)合量少而影響密封性。針對(duì)快插接頭結(jié)構(gòu)，裝配時(shí)必須遵循“一插、二響、三拔”的步驟，才能確保插接到位。在膠管插接到位后，需要安裝緊固件（卡箍或卡環(huán)），緊固件的安裝狀態(tài)極其重要，卡箍安裝后不能存在歪斜，否則會(huì)導(dǎo)致一側(cè)無(wú)法壓緊，卡箍必須安裝在膠管上設(shè)計(jì)的“工”字形標(biāo)識(shí)以?xún)?nèi)，超過(guò)標(biāo)識(shí)可能會(huì)導(dǎo)致卡箍與接頭的凸緣接觸，導(dǎo)致密封不良，如圖5。

其次是安裝卡箍使用的工具是否合理，通常需要根據(jù)卡箍制造供應(yīng)商的推薦，使用適應(yīng)的專(zhuān)用安裝工具，使用不當(dāng)?shù)墓ぞ邥?huì)導(dǎo)致緊固件變形，從而影響密封性。在夾持緊固件的過(guò)程中，需要一次裝夾到位，避免反復(fù)夾卡箍，會(huì)影響卡箍的夾緊力，通常推薦反復(fù)拆裝不超過(guò)三次。同理，使用壓環(huán)緊固結(jié)構(gòu)的，也需要遵循上述要求。

最后，是容易忽略的一個(gè)因素，裝配過(guò)程使用的輔料潤(rùn)滑劑。因?yàn)楣苈返倪B接都是使用過(guò)盈配合原理，從而裝配時(shí)需要用力才能把膠管插接到位，在制造過(guò)程中，為了降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，工藝會(huì)允許使用潤(rùn)滑劑輔助裝配，膠管內(nèi)部和接頭外表面涂抹潤(rùn)滑劑降低摩擦力，從而提升裝配的便捷性。潤(rùn)滑劑的選擇極其關(guān)鍵，如果潤(rùn)滑性太強(qiáng)，揮發(fā)性太差，在防凍液加注過(guò)程中加注壓力最大時(shí)，以及車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中極限工況下，管路有脫出導(dǎo)致防凍液泄露的風(fēng)險(xiǎn)。通常推薦使用濃度為20%—25%的肥皂凝膠劑與清水以1：3進(jìn)行配比使用，或者使用車(chē)型配置的相應(yīng)冷卻液進(jìn)行輔助裝配，值得注意的是需要根據(jù)實(shí)際情況規(guī)定涂抹的量。因此需要定期確認(rèn)裝配現(xiàn)場(chǎng)使用的潤(rùn)滑液是否符合工藝要求。

4 結(jié)論與建議

以上分別從管路的連接設(shè)計(jì)，產(chǎn)品的實(shí)際狀態(tài)，以及制造裝配過(guò)程三個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述。在管路連接設(shè)計(jì)中，影響密封性的主要因素是尺寸匹配，公差配合和結(jié)構(gòu)選型。在產(chǎn)品實(shí)際狀態(tài)方面，零件的尺寸和形狀是否符合設(shè)計(jì)要求，材料表面的粗糙度狀態(tài)都直接影響連接處的密封性，結(jié)合面應(yīng)該是平滑且沒(méi)有任何瑕疵。在裝配制造環(huán)節(jié)，影響管路密封性的重要因素有膠管和卡箍的安裝質(zhì)量以及使用的工具和輔料潤(rùn)滑劑。根據(jù)以上分析，在實(shí)際解決過(guò)程問(wèn)題中，工程師可以從以上分析角度逐一確認(rèn)，找到問(wèn)題發(fā)生的根本原因，從而解決問(wèn)題，

對(duì)于更深的層次，可以進(jìn)一步研究如何降低裝配誤差，探索先進(jìn)的裝配工藝從而消除人為的影響，提升工具和潤(rùn)滑劑的選材質(zhì)量，以進(jìn)一步提高汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)管路連接的密封性。同時(shí)，針對(duì)不同的接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還需要開(kāi)展進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究，以驗(yàn)證現(xiàn)有設(shè)計(jì)的合理性并探索新的優(yōu)化方案。探索智能診斷和監(jiān)測(cè)技術(shù)，以便及早檢測(cè)到管路連接處的泄漏問(wèn)題并采取相應(yīng)措施。

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