呂紅轉(zhuǎn)

摘要：目前國內(nèi)推土機(jī)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(yīng)用在推土機(jī)行業(yè)。本文介紹了推土機(jī)散熱器使用鋁制散熱器的優(yōu)點(diǎn)，同時說明鋁質(zhì)散熱器應(yīng)用于推土機(jī)將成為一種趨勢。

關(guān)鍵詞：鋁質(zhì)、散熱器、推土機(jī)

1. 前言

散熱器是使發(fā)動機(jī)正常工作的重要零件，其性能的好壞直接影響推土機(jī)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(jī)散熱器性能要求越來越高，國內(nèi)推土機(jī)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(jī)散熱需求，推土機(jī)制造商采用鋁質(zhì)散熱器取代銅散熱器替將是推土機(jī)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(jī)制造商為了滿足排放法規(guī)要求，采用了許多技術(shù)，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(jī)進(jìn)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(yīng)的模塊。發(fā)動機(jī)這些技術(shù)的應(yīng)用，可以有效改善缸內(nèi)燃燒情況，使發(fā)動機(jī)的排放到達(dá)甚至超過相關(guān)法規(guī)要求。隨著發(fā)動機(jī)廠商這些技術(shù)的應(yīng)用，需要推土機(jī)制造商有高性能散熱器來支撐發(fā)動機(jī)正常工作；同時，技術(shù)的進(jìn)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(diǎn)

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(dǎo)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(shè)計，反而使得鋁質(zhì)散熱器性能高于銅質(zhì)散熱器。

推土機(jī)由于整機(jī)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(dǎo)致散熱器風(fēng)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(jī)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(jī)上的應(yīng)用

推土機(jī)上的發(fā)動機(jī)一般都處于重載荷狀態(tài)，也就是說發(fā)動機(jī)長時間工作在最大扭矩點(diǎn)與額定功率點(diǎn)之間，在這種工作狀態(tài)下，需要有高性能的散熱器與整機(jī)匹配，從而使推土機(jī)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(fēng)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(jī)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(jī)散熱，但是這種設(shè)計會帶來增加風(fēng)阻、易堵塞等問題。

由于推土機(jī)是履帶式工程機(jī)械，并且其作業(yè)環(huán)境一般都很惡劣，導(dǎo)致推土機(jī)相比其它工程機(jī)械所承受的振動沖擊更加劇烈，對散熱器的強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)。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(qiáng)度、剪切強(qiáng)度優(yōu)于前者。

5. 鋁質(zhì)散熱器優(yōu)缺點(diǎn)

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(diǎn)，并且隨著現(xiàn)在使用釬焊制造鋁質(zhì)散熱器的工藝進(jìn)步，鋁質(zhì)散熱器將可以成規(guī)模的應(yīng)用在推土機(jī)上。但是，鋁制散熱器的缺點(diǎn)主要由于腐蝕導(dǎo)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(jìn)一步的腐蝕氧化。

鋁是化學(xué)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(hù)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(jī)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(jī)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(jī)制造商為應(yīng)對排放法規(guī)對散熱器模塊化的需求，推土機(jī)使用鋁質(zhì)散熱器將成為主流。

7.參考文獻(xiàn)

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