铝质散热器在推土机中的应用

发布时间:2017/11/13 17:20:08 分类:常见问题

 目前国内推土机大多采用铜质散热器,随着排放升级的要求及成本价格的压力,铝质散热器正在逐步应用在推土机行业。本文介绍了推土机散热器使用铝制散热器的优点,同时说明铝质散热器应用于推土机将成为一种趋势。
    散热器是使发动机正常工作的重要零件,其性能的好坏直接影响推土机在工作中的表现。随着排放法规不断升级,在同等的体积下,对推土机散热器性能要求越来越高,国内推土机制造商还在大批量的使用铜质散热器。但是,铜质散热器目前越来越难以满足推土机散热需求,推土机制造商采用铝质散热器取代铜散热器替将是推土机发展的必然趋势。
    排放法规升级对散热器的要求
    发动机制造商为了满足排放法规要求,采用了许多技术,例如:控制缸内燃烧温度,使得散热器要在同等面积的条件下有更高的散热能力;发动机进气增压中冷,需要将经过涡轮增压、加热后的空气降到合适的燃烧温度,需要散热器上增加中冷模块来实现;柴油散热,柴油在经过油泵后温度会升高,为了降低柴油温度,需要在散热器上增加相应的模块。发动机这些技术的应用,可以有效改善缸内燃烧情况,使发动机的排放到达甚至超过相关法规要求。随着发动机厂商这些技术的应用,需要推土机制造商有高性能散热器来支撑发动机正常工作;同时,技术的进步也驱动着散热器向模块化、高性能化发展。
    铜质、铝质散热器材料、布置上特点
    铜质散热器结构大致可以分为管带式及管片式;管带式是由铜合金波状管带与铜合金冷却管焊接而成;管片式是由很多铜合金冷却管先插入多层薄铜合金片后焊接而成。焊接铜质散热器是需要使用锡铅焊料,由于锡铅焊料的传热系数低,所以铜质散热器芯部体积一般都较大。如果,将中冷器、柴油散等集成到铜质散热器上,其散热器体积会增大,给整车布置带来困难。
    铝质散热器结构目前主流为板翅式,其是由铝合金波状管带与铝合金板采用高频钎焊炉整体焊接而成,其使用的焊料为铝材与芯体传热系数基本相同。同时,为提高铝制散热器的性能,目前厂家一般会在铝合金板中增加内翅片。
    综上,虽然在金属导热性上,铜合金优于铝合金,但是由于铜质散热器焊接方式及铝质散热器内翅片的设计,反而使得铝质散热器性能高于铜质散热器。
    推土机由于整机结构限制,留给散热器布置的空间较小,为了满足中冷器等模块的布置需求,需要将所有能利用的空间全部利用。如若使用铜质散热器,本来其芯体较厚所需散热面积大,再增加中冷器等模块,只能采用串联结构布置,会导致散热器风阻加大,散热效率大幅度较低;如采用铝质散热器,其芯体厚度较小,整机空间还有剩余,可以方便串联或者并联其他冷却模块,来满足在有限空间内的布置及性能要求。
    铝质散热器在推土机上的应用
    推土机上的发动机一般都处于重载荷状态,也就是说发动机长时间工作在最大扭矩点与额定功率点之间,在这种工作状态下,需要有高性能的散热器与整机匹配,从而使推土机可以高效的工作。
从整体的散热效果来说,匹配同一车型,同样的迎风面积,采用铝质散热器性能优于铜质散热,并且可以节省发动机舱内的空间。如果采用铜质散热器就需要增加芯体厚度来满足整机散热,但是这种设计会带来增加风阻、易堵塞等问题。
    由于推土机是履带式工程机械,并且其作业环境一般都很恶劣,导致推土机相比其它工程机械所承受的振动冲击更加剧烈,对散热器的强度要求也更高。
    用来加工铝质散热器的铝合金材料一般都比铜质散热器的材料厚度更厚;同时,铝质散热器采用的板翅式结构强度也要由于铜管带式,所以铝质散热器内部抗压变形能力比铜质散热器强。另外,铜质散热器在焊接上使用软钎焊,焊接温度低于450℃;而铝质散热器采用的是硬钎焊,焊接温度高于500℃,不同的焊接温度使铝质散热器的抗拉强度、剪切强度优于前者。
    铝质散热器优缺点
    铝质散热器具有总成质量轻、原料成本低、散热性好、布置灵活的优点,并且随着现在使用钎焊制造铝质散热器的工艺进步,铝质散热器将可以成规模的应用在推土机上。但是,铝制散热器的缺点主要由于腐蚀导致产品渗漏,腐蚀主要源于大气腐蚀及水腐蚀,铝合金板锈穿是常见现象。铜合金在大气中腐蚀后形成铜绿,铜绿组织致密,可以防止铜合金进一步的腐蚀氧化。
    铝是化学活性较大的一种金属,在大气中会迅速氧化形成一层极薄的氧化膜,疏松多孔,容易渗透。但在破坏后又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能,一般会在散热器与液体接触面涂防腐层,同时尽量使用冷却液而不是水来做为冷却介质;在与空气的接触的部位一般采用牺牲翅片来保护散热器的铝合金隔板。按照现有的铝质散热器防腐工艺,铝质散热器可以使用在大多数地区。如果在一些特殊的工况下,铜质散热器又无法满足整机布置及热平衡,可以考虑铝质散热器整体电泳来满足使用要求。

    散热器需要在有限的空间内有足够的散热性能和较高的无故障工作时间,所以目前国内外工程机械制造商普遍使用铝制散热器来解决空间与性能的矛盾。铝制散热器在性能、成本、布置方式上的优势,以及发动机制造商为应对排放法规对散热器模块化的需求,推土机使用铝质散热器将成为主流。

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