铝质是硬道理-汽车散热器技术的应用与发展

1、铝质是硬道理汽车散热器技术的应用和发展(2009-07-09 17:05:36 )。标签：汽车内容摘要：从现代汽车散热器向轻量、高效、经济方向发展，介绍了汽车散热器的结构和对材料的要求，介绍了铝散热器替代铜散热器的优点、铜、铝散热器的使用差异和铝散热器的使用维护特征，同时铝散热器处于今后的发展趋势关键词：现代汽车铝散热器的应用与发展1 .前言散热器是汽车水冷发动机冷却系统不可或缺的重要部件，作为对发动机水套内的冷却液输送的多馀热进行二次热交换，通过外部空气的强制气流将从高温部件吸收的热释放到空气中的热交换装置发挥作用。 因此，冷却系统的散热器性能的好坏直接影响汽车发动机的散热效果及其动力性、经

2、济性和可靠性，以及正常工作和安全行驶的问题。随着汽车发动机转速和功率的上升，热负荷也越来越大，对冷却系统的要求也越来越高，包括散热器在内的冷却系统的研究越来越受到重视，新技术、新材料不断出现。 汽车铝散热器产品优势是轻量化、可靠性高、价格低、环保的生产，整车厂采用铝罐代替现有铜罐是汽车散热器技术发展的必然趋势。 目前，汽车散热器向轻量、高效、经济方向发展，国内乘用车产品中90%以上采用铝散热器，近年来在商用车上的应用也有扩大的趋势。2 .散热器的结构和对材料的要求汽车水冷发动机的散热器由冷却用的散热器芯部、供水室和出水室三部分构成。 冷却液在散热器芯内流动，空气从散热器芯外高速流动，冷却液和空

3、气通过散热器芯部进行热交换。目前汽车散热器的结构形式可以分为直流型和横流型两种。散热器的芯部具有充分的流通面积，使冷却液通过的同时，具有充分的空气流通面积，使充分量的空气通过，夺走从冷却液传递到散热器的热。 冷却液、空气、散热片之间的热交换需要足够的散热面积。散热器芯部的结构形式主要有管式和管式两种。 管式散热器的芯部由很多细冷却管和散热片构成，冷却管多采用扁平的圆形截面，减小空气阻力，增加传热面积。带管的散热器是波纹状散热带和冷却管交替并列焊接而成的。 与管式散热器相比，管式散热器在相同条件下能够增加12%左右的散热面积，并且在散热带上开一个像百叶窗一样的孔，破坏流动空气向散热带表面的附着层

4、，提高散热能力。 盲波状带的散热器的传热效率比通常的平翅片提高160%。传热系数是评价散热器散热性能的重要参数。 影响因素很多，其中散热器材料的热传导性能和焊接质量影响很大。 散热器工作条件差，一般汽车前端位于上风，不仅受到风雨和汽车排放的废气、砂土、泥的污染，还反复受到热循环和周期性振动。 另外，冷却液长期流过散热器内，对散热器有锈和腐蚀作用。 因此，为了保证散热器可靠地发挥散热作用，散热器材料的性能要求：具有良好的热传导性能、一定的强度和强耐腐蚀性、良好的加工性能和钎焊性能、良好的经济性。3 .铝散热器片材料的特征散热片选择热传导率高的材料有助于提高热传导效率，在金属的热传导性方面银的热传

5、导率最高，其次是铜、银的价格高，不适合散热材料，现在经常使用铜、铝和铝合金。 虽然铝的热传导率低，但是通过增加散热片，即使增大散热面积也能得到好的散热效果。散热器的主要材料和成形技术是铝散热器是传统的散热器，具有生产技术简单、加工容易、材料成本低廉、价格低廉等优点。 缺点是整体散热效果差。铝是汽车工业常用的金属材料，也是汽车轻量化的优先材料。 铝的热传导率比铜低，只有铜的60%，但铜散热器有热传导率低的锡保护层，因此铝散热器的热效率反而比铜散热器高。 另外，铝具有良好的铸造加工性能。铝散热器具有质量轻、原料成本低、散热性能好等优点，但其焊接工艺性差、生产设备投入大是长期难以解决的问题，限制了铝

6、散热器的广泛应用。 直到20世纪80年代中期，美国利用钎焊技术成功制造铝散热器后，使铝散热器规模化生产和应用成为可能。4 .铝散热器代替铜散热器可以满足整车和发动机的性能要求在铜、铝散热器的结构上，产品的功能没有差异，也不影响产品间的交换。 铜、铝散热器都采用软管带结构，散热带采用波带结构，铜散热器散热管采用咬入式，铝散热器采用高频焊管和比较先进的b型管，但由于原材料的制造技术和装备与铜铝材料的性能不同，其材料和规格的选择不同。从材料的选择来看，铝散热器比铜散热器的选择材料厚，内部对压力变形的抵抗力比铜散热器强。 从物理传热特性来看，铜的热传导率优于铝材，而用于焊接铜散热器的锡铅焊料的热传导率

7、远小于铝材的焊料的热传导率。 因此，从产品整体的散热效果来看，结合同一车型，采用相同正面面积的铝散热器的散热效率比铜散热器高。 在一般情况下，在设计铜散热器时，总是采用加厚芯子厚度的方案，在满足成品车的散热性能的同时，还会带来散热器的风阻增大等一系列问题。5 .铝散热器的寿命比铜散热器高由于铜、铝散热器采用的焊接设备和工艺方法的不同，其产品结构强度差异很大。 铝散热器是焊接，焊接温度是577612，铜散热器是焊接，焊接温度不到450。 铝散热器的焊接接头的剪切强度为5058MPa，拉伸强度为8696MPa，铜散热器的焊接扭转强度为3437MPa，铝散热器的结构强度远高于铜散热器。 由于考虑到铝

8、散热器的维护性，制造商在选定材料时必须考虑产品的可靠性和寿命，因此铝散热器的可靠性远远高于铜散热器，目的是尽可能降低整车用户的后期使用维护成本。 另一方面，铝散热器的耐腐蚀性差于铜散热器，汽车铝散热器的使用条件要求比铜散热器更严格。 主要客户必须使用整车制造商规定的防冻液。 不能使用其他介质，如水。 铝散热器与铜散热器的条件相同，铝散热器无故障的距离远远高于铜散热器。7 .铝散热器必须使用制造商规定的防冻液铝散热器的主要故障形式是腐蚀引起的产品泄漏，腐蚀主要来源于大气腐蚀和水腐蚀，放热管的穴蚀是常见的现象之一。 铜散热器的材料是铜，铜的化学活性差，在大气中不易氧化。 因为大气中有少量的CO2、

9、H2S、H2O等气体，所以会加速铜的腐蚀。 但铜在大气中腐蚀后形成绿色，其薄膜组织致密，与铜基紧密结合，发挥保护作用，防止基体进一步腐蚀。铝是化学活性大的金属。 在大气中迅速氧化形成极薄的氧化膜，容易通过多孔渗透。 但是破坏后迅速氧化形成新的氧化层。 为了提高铝在使用中的耐腐蚀性，一般进行阳极氧化处理，使表面成为致密且厚的氧化层。 铝在水溶液中容易被h置换，水溶液中一含有氯离子就会被腐蚀。 水温变高，特别是80以上，铝容易在水溶液中被腐蚀，铝散热器不能使用普通的水。 只有铝散热器正确选择材料，使用防冻液、防锈液，才能有效地减少自己的腐蚀，确保产品的正常寿命。 一般来说，选择防冻液的PH为7.5

10、9.0的冷却液比较合适。 由于生产防冻液的社会制造商和标准号码难以统一，用户可以根据整车产品使用说明书找到防冻液的标准号码。铝散热器使用防冻液时，一般汽车在2万km时不会发生腐蚀，在3万5万km时会一点点发生腐蚀，5万km以后腐蚀的比例会增加，因此请立即更换防冻液。8 .铝散热器必须由制造商进行专业的维护铝散热器的维护比铜散热器难。 铜散热器材料的基材的熔点分别为10521080，与此相对，铜钎料(锡合金)的熔点为320以下，因此利用火焰焊接的修补比较容易。 铝散热器采用的复合材料，焊锡硅铝合金的熔点为577627，基材的熔点为643654。 由于两者只有46的差异，所以钎焊时的温度控制极为严

11、格。 如果不这样做的话，在钎焊时基材容易溶解，所以需要用专业设备进行钎焊，铝散热器的维护的便利性在某种程度上受到限制。目前，一般整车制造商的维修站不具备修理铝散热器的能力和手段，必须将产品退回制造商进行奢侈的管理。 客户在使用中发现铝散热器泄漏等问题时，在应急情况下，可以暂时粘合现在市场上销售的PS膏来紧急应对，但之后必须尽快更换相同类型的产品。 故障零件的修理，必须委托制造商专门修理。9 .汽车散热器的发展趋势散热器在有限的空间内具有足够的散热性能和高寿命，因此整个散热器组件必须减少原材料消耗，改善生产技术和结构，降低生产成本，实现薄壁、轻量、高效率。 在焊接部，必须采用扩大焊接面积的方法来

12、降低应力。 例如，主片和水室采用双面焊接狭窄的槽形式，尽量减小壁厚，加厚壁厚的方法，不允许提高组件强度。 散热器主片和水室的壁厚在0.60.8mm的范围，冷却管的材料厚度在0.110.13mm的范围，散热带的厚度为0.0430.06mm。 铜散热器的材料厚度超过上述值时，成本增加，但强度提高有限。采用低锡焊料、有机助焊剂和高效氮气保护焊料技术，生产铝散热器今后有发展趋势。 用铝铜可以进一步降低散热器的质量，特别是用钎焊生产的铝散热器可以实现整个组件等的强度，大幅度提高了散热器的可靠性。10 .结语汽车散热器的材料和制造技术发展很快。 铝散热器在材料轻量化方面有很大的优点。 海外轿车搭载的散热器

13、多为铝散热器，一般采用组装式，主要从环境保护的观点考虑(特别是欧美各国)。 在欧洲新型轿车中，铝散热器所占的比例平均为64%。 从我国汽车散热器生产的发展前景来看，钎焊生产的铝散热器逐渐增加，其发展前景超越了装配式的铝散热器。铝制汽车散热器(2009-07-09 22:05:05 )标签：汽车分类：汽车散热器的知识1 .市场需求的背景1汽车散热器以往以铜为主，但近年来铜散热器的产量逐年减少。 据统计，从1985年到-1996年世界汽车铜散热器产量减少了27.5%，但铝制散热器重量轻，比同一规格的铜散热器能减少约三分之一的重量。 汽车轻量化是全世界汽车工业的发展方向，汽车轻量化的优先材料是铝合金

14、。 研究表明，每把1公斤铝材应用于汽车，就能获得减轻2公斤的效果。 汽车自重每下降10%，燃料效果就提高6-8%，铝材本身具有耐腐蚀性、焊接性、成形性和热传导性等特点，铝合金复合材料制成的汽车散热器具有小型、轻量、抗震性、长寿命等优点。2铝汽车散热器主要消耗各种规格的板、胶带、箔、焊接管材。 传统的汽车散热器是用铜和锡制成的。 但是，汽车向轻量化的方向发展，复合钎焊铝箔广泛应用于汽车的热交换。 复合钎焊铝箔中间是AL-Mn芯材，两面复盖着AL-Si钎料。铝合金具有一系列优秀特性，实现汽车轻量化的主要方法是提高汽车用材的铝化程度。 发达国家的汽车散热器、空冷器、冷凝器和蒸发器等热交换部件的铝化率

15、已经达到95%以上，但中国国产汽车散热器多采用铜箔，更换是当务之急。20世纪80年代，随着真空钎焊技术的发展，美国生产的汽车中50%设置了复合钎焊铝箔热交换器，90年代工业发达国家汽车热交换器的复合钎焊铝箔使用率达到了90%以上。 这不仅铝的价格比铜低，而且复合钎焊铝箔制汽车散热器的重量比铜箔轻约37-45%，促进了汽车的轻量化。 1993年，我国复合钎焊铝箔的使用量达到1000吨，1994年达到3000吨，1995年达到5000吨。4“十五”期间，中国汽车市场以每年十五%左右的速度增长，汽车消费量从2001年的273万辆迅速上升到2005年的592万辆，占世界汽车市场的比例已从2001年的4

16、.3 %上升到2005年的8.7 %，2005年的汽车年产量汽车社会保有量已经超过三千万辆，专家预测到2010年，国内汽车年需求量达到1000万辆，保有量超过5000万辆，十年后中国汽车社会保有量超过一亿辆。 90%采用复合钎焊铝箔制汽车热交换器的话，每年约需要9000万台铝散热器。 我国汽车工业的迅速发展给铝质汽车散热器带来了巨大的市场前景，同时复合铝材附加值高，巨大的市场需求一定会给企业带来显着的经济效果。5轿车、背板、光卡、公共汽车等车型已经使用了铝制散热器，重卡也肯定最终被换成铝制散热器。铝制散热片产品的特征全铝散热器具有以下特征1散热性能高由于采用双组分合成铝芯体和管带结构，散热性能

17、比铜散热器提高了25%左右，比东风辅助车铝散热器提高了10%左右。 以-N20为例，成套车的核心尺寸(高宽度MM )为68051840MM，本公司产品为68051856MM。2创新的设计，坚固可靠本公司是第一家开发生产铝一次焊接式汽车散热器的制造商，和现在的铝制散热器不同。 此外，与汽车底盘的连接采用刚性框架盖，产品可靠性和坚固性优异。3产品轻量化由于采用全铝钎焊式生产技术，产品重量减轻了30%左右，装车的额定质量下降，节约了油耗。 4环保全铝散热器采用有利于环保的技术和材料，在铜散热器生产过程中除去腐蚀性辅助材料和铅等原材料，有利于环保的要求。5良好的耐久性由于主座和散热管分别采用双组分合成材料，德国ericsson公司的高频焊管的可靠性和耐久性更加突出。 公司以高质量的产品和及时服务满足客户的需要。3 .散热器的保护和保养休养生活，万物保守，汽车散热器也要经常注意保护和保养1为了防止散热器各部件的腐蚀，为了充分保证正常的寿命，不能使用散热器与所有酸碱物质接触。 请勿使油或泥附着在散热器上，影响散热性能。2安装散热器时，不能与散热带碰撞，损伤散热管。 必须牢固地安装在适当的位置，保证导风罩正确地安装。3散热器使用清