機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-YC550汽車(chē)散熱器的設(shè)計(jì)【全套圖紙】

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1、目錄 1 緒論 1 1.1 課題來(lái)源 2 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 3 1.3 本課題擬訂的解決問(wèn)題 3 1.4 解決方案和預(yù)期效果 3 1.4.1 解決方案 3 2 散熱器總體設(shè)計(jì) 4 2.1 散熱器簡(jiǎn)介 4 2.2 散熱器的結(jié)構(gòu) 4 2.3 散熱器的芯子結(jié)構(gòu)形式 5 2.4 散熱器對(duì)材料的要求 7 2.5 散熱器的設(shè)計(jì) 7 2.5.1 散熱器的作用 7 2.5.2 散熱器的構(gòu)造 8 2.5.3 散熱器散熱效果的調(diào)節(jié) 9 2.5.4 散熱器散熱面積的計(jì)算 9 2.4 散熱器的材料和成型技術(shù) .11 2.4.1 散熱器材料選擇論述 .11 2.4.2 常用散熱材料 .12 2.4.3 散熱器制造新技

2、術(shù)銅硬釬焊新技術(shù) .13 2.5 銅硬釬焊技術(shù) .13 2.5.1 銅硬釬焊散熱器的工藝原理 .13 2.6 技術(shù)要求 .15 3 結(jié)論 .16 文獻(xiàn)資料.17 致謝.18 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 1 緒論 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)大多采用強(qiáng)制循環(huán)式水冷系統(tǒng),水冷系統(tǒng)主要由水泵、散熱器、 節(jié)溫器、冷卻風(fēng)扇、水套等組成，其主要功用是保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適當(dāng)?shù)臏囟确?圍內(nèi)工作，防止出現(xiàn)過(guò)熱或過(guò)冷現(xiàn)象。散熱器是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的重要部 件，其作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)冷卻液從高溫零件所吸收的熱量散發(fā)到空氣中。 因此，散熱器性能的好壞直接影響汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱效果

3、，進(jìn)而對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力 性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性會(huì)有很大的影響。 汽車(chē)書(shū)冷發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器由冷卻用的散熱器芯部、進(jìn)水室和出水室三部分組 成。冷卻液在散熱器芯內(nèi)流動(dòng)，空氣從散熱器芯外高速流過(guò)，冷卻液和空氣通 過(guò)散熱器芯部進(jìn)行熱量交換。目前，汽車(chē)散熱器的結(jié)構(gòu)形式可分為直流型和橫 流型兩大類。 散熱器芯部應(yīng)具有足夠的通流面積讓冷卻液通過(guò)；同時(shí)也應(yīng)具備足夠的空 氣通流面積，讓組量的空氣通過(guò)以帶走冷卻液傳給散熱器的熱量；還必須具有 足夠的三熱面積，完成冷卻液、空氣和散熱片之間的熱量交換。散熱器芯部的 結(jié)構(gòu)形式主要有管片式和管帶式兩大類。 散熱器主要是用銅和錫制造的。這是由于銅的導(dǎo)熱性能優(yōu)良，能夠耐腐蝕， 易于鉛焊加工

4、。但由于銅的資源問(wèn)題及價(jià)格問(wèn)題，對(duì)散熱器不僅從材料厚度方 面有所改進(jìn)，而且從結(jié)構(gòu)上也有重大的突破。從原有的管片式芯子結(jié)構(gòu)，又發(fā) 明了管帶式芯子結(jié)構(gòu)，使得在不減少原有性能的情況下，質(zhì)量減少今 30%。這 重結(jié)構(gòu)廣泛用于中、小功率的汽車(chē)上。 隨著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的不斷提高、熱負(fù)荷也越來(lái)越高，對(duì)冷卻系統(tǒng) 的要求也越來(lái)越高，人們對(duì)包括散熱器在內(nèi)的冷卻系統(tǒng)的研究愈加重視，新技 術(shù)、新材料不斷涌現(xiàn)，汽車(chē)散熱器正朝著輕型、高效、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。 江蘇新島 YC550 散熱器的設(shè)計(jì) 11 課題來(lái)源 本課題針對(duì)于鹽城新島散熱器有限公司 YC550 型散熱器進(jìn)行。該公司的散 熱器產(chǎn)品有： YC550、TY29

5、5、YC385A、YC385C、YC350、YC400、YC500、YC550、YC700。YC55 0 型散熱器用于重型柴油拖拉機(jī)，是該公司的主要產(chǎn)品之一。 經(jīng)過(guò)在新島公司的為時(shí)不長(zhǎng)的簡(jiǎn)短的參觀實(shí)習(xí)，發(fā)現(xiàn)該公司的主要市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)產(chǎn)品是拖拉機(jī)制動(dòng)器，而散熱器一直沒(méi)有較大的市場(chǎng)分額。單從產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 生產(chǎn)的專業(yè)方面講，大概主要有以下幾個(gè)問(wèn)題：散熱器總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但部件 復(fù)雜，屬于鈑金件產(chǎn)品。大部分的部件由模具沖壓而成，生產(chǎn)加工精度要求相 對(duì)不高，也就沒(méi)有更多產(chǎn)品附加值；散熱器是汽車(chē)的主要部件，技術(shù)已經(jīng)比較 成熟，產(chǎn)品的加工工藝和實(shí)現(xiàn)手段也已經(jīng)趨于統(tǒng)一，沒(méi)有更多的突破和創(chuàng)新的 空間；由于散熱器的改進(jìn)創(chuàng)

6、新不可能是片面性的，涉及技術(shù)較多，研發(fā)的時(shí)間 和資金投入都會(huì)很多，所以生產(chǎn)企業(yè)只能以引進(jìn)成品技術(shù)進(jìn)行再生產(chǎn)。 而就目前全球的散熱器設(shè)計(jì)生產(chǎn)而言，上述問(wèn)題也是普遍存在。隨著發(fā)動(dòng) 機(jī)采用更加緊湊的設(shè)計(jì)和具有更大的比功率,發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的廢熱密度也隨之明顯 增大。一些關(guān)鍵區(qū)域,如排氣門(mén)周?chē)纳釂?wèn)題需優(yōu)先考慮。冷卻系統(tǒng)即便出現(xiàn) 小的故障也可能在這樣的區(qū)域造成災(zāi)難性的后果。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的散熱能力 一般應(yīng)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷時(shí)的散熱需求,因?yàn)榇藭r(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量最大。然而,在 部分負(fù)荷時(shí),冷卻系統(tǒng)會(huì)發(fā)生功率損失。水泵所提供的冷卻液流量超過(guò)所需的流 量。 我們希望發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)間盡可能短。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)排放的

7、污染物較 多,油耗也大。而冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)時(shí)間有較大的影響。 現(xiàn)代的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)充分考慮這些問(wèn)題,將發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量管理系統(tǒng)納入到整個(gè) 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中,全面考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的暖機(jī)、冷卻效率、廢氣排放控制、燃油利 用、乘客室的取暖和三元催化劑活化時(shí)間等。目前的冷卻系統(tǒng)屬于被動(dòng)系統(tǒng),只 能有限地調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車(chē)的熱分布狀態(tài)。采用先進(jìn)的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和先進(jìn)的 工作方式可大大改進(jìn)冷卻系統(tǒng),使冷卻系統(tǒng)高效地運(yùn)行,間接地提高燃料經(jīng)濟(jì)性 和降低排放量。 12 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 我國(guó)汽車(chē)散熱器的發(fā)展有多年的歷史，汽車(chē)散熱器屬于比較傳統(tǒng)的行業(yè)。 根據(jù)中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)年鑒統(tǒng)計(jì)，從事汽車(chē)散熱器生產(chǎn)和服務(wù)的企業(yè)有 100

8、多家，但多數(shù)為中小企業(yè)，具有一定技術(shù)實(shí)力和用現(xiàn)代化的生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)質(zhì) 量和性能穩(wěn)定；而中小企業(yè)多采用勞動(dòng)密集型的作業(yè)方式，產(chǎn)品生產(chǎn)成本低， 其產(chǎn)品一般供應(yīng)國(guó)內(nèi)外的售后市場(chǎng)。 近年來(lái)，汽車(chē)散熱器廠商的利潤(rùn)有下降的趨勢(shì)，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也更加激烈， 一方面由于汽車(chē)產(chǎn)品的價(jià)格不斷下降，整車(chē)廠將成本下降的壓力轉(zhuǎn)嫁到零部件 供應(yīng)商手中。另一方面上游的原材料價(jià)格不斷上漲，這使得汽車(chē)散熱器企業(yè)不 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 得不加大研發(fā)力度，從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)上就考慮如何降低散熱器產(chǎn)品的成本， 在這種形勢(shì)下，那么大型的散熱器廠商技術(shù)實(shí)力有了一定程度的進(jìn)步，其產(chǎn)品 可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量有了較大提高。 國(guó)際

9、上散熱器系統(tǒng)輕量化已達(dá)到相當(dāng)完善的程度，從鋁散熱器基礎(chǔ)材料至 各種散熱器用管材及制造技術(shù)，以及散熱器系統(tǒng)輕量化所涉及的領(lǐng)域都進(jìn)行了 充分的研究!保證了散熱器系統(tǒng)輕量化的順利進(jìn)行。而我國(guó)則隨著幾個(gè)引進(jìn)車(chē)型 的國(guó)產(chǎn)化工作!才開(kāi)始鋁散熱器的生產(chǎn)%上述幾方面亦剛剛起步或尚未開(kāi)展大規(guī) 模的研究工作!妨礙了我國(guó)引進(jìn)車(chē)型國(guó)產(chǎn)化工作以及自主發(fā)展轎車(chē)工業(yè)。其根本 原因之一就是我們至今尚未完全掌握國(guó)外在 20 年前就已掌握的鋁散熱器用薄壁 管材高頻焊制造技術(shù)和大批量生產(chǎn)手段。 鑒于我國(guó)轎車(chē)散熱器用管材的品種單一.性能落后.價(jià)格偏高以及制造技術(shù) 落后的狀況。擺在我們面前的一個(gè)重要任務(wù)就是通過(guò)執(zhí)行轎車(chē)材料“九五”專

10、題，使轎車(chē)鋁散熱器用帶材.管材國(guó)產(chǎn)化，達(dá)到性能優(yōu)異.質(zhì)量可靠.價(jià)格低廉. 規(guī)格品種齊全。并能大批量穩(wěn)定生產(chǎn)，高頻焊薄壁管材制造技術(shù)國(guó)產(chǎn)化，打破 國(guó)外市場(chǎng)及價(jià)格壟斷，達(dá)到國(guó)外九十年代初水平，為形成獨(dú)立自主的散熱器用 管材研究開(kāi)發(fā)體系奠定基礎(chǔ)。 13 本課題擬訂的解決問(wèn)題 由于資金和技術(shù)限制的諸多原因，開(kāi)發(fā)新型的散熱器、改革加工手段都是 不現(xiàn)實(shí)的。那么可以考慮改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品構(gòu)件、加工精度、加工工藝的優(yōu)化。從 中間過(guò)程中進(jìn)一步的提高散熱器的技術(shù)整裝水平，降低制造成本，提高產(chǎn)品市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 14 解決方案和預(yù)期效果 1.4.11.4.1 解決方案解決方案 散熱器在限定的空間內(nèi)應(yīng)具有足夠的散熱性能和較長(zhǎng)

11、的使用壽命，所以整 個(gè)散熱器總成必須降低原材料消耗，改善生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本，實(shí) 現(xiàn)薄壁、輕型、高效。改進(jìn)總體設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)主要是銅管串片、框架等，改 進(jìn)設(shè)計(jì)銅管串片的成型模具。采用新型材料提高散熱器的工作能力，應(yīng)用的制 造技術(shù)，以此提高散熱器的耐高溫性能，散熱性能和強(qiáng)度也隨之大幅度提高。 1.4.21.4.2 預(yù)期結(jié)果預(yù)期結(jié)果 對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和模具的部分改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)新的加工工藝：散熱器所用材 料厚度將更薄，從現(xiàn)在的平均 0.3mm 降低到 0.265mm，甚至更低，這不但可以 減少材料的消耗，更可以提高散熱器的散熱效果；通過(guò)結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)和設(shè)計(jì)， 加上散熱器框架，鋁質(zhì)散熱器強(qiáng)度將進(jìn)一

12、步提高；產(chǎn)品生產(chǎn)的自動(dòng)化程度將進(jìn) 一步提高，產(chǎn)品的可靠性和耐久性進(jìn)一步提高。 江蘇新島 YC550 散熱器的設(shè)計(jì) 2 散熱器總體設(shè)計(jì) 2.1 散熱器簡(jiǎn)介 散熱器是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑與空氣進(jìn)行熱交換的換熱設(shè)備, 其作用是將發(fā) 動(dòng)機(jī)水套內(nèi)冷卻液從高溫零件所吸收的熱量散發(fā)到空氣中, 其性能的好壞直接 影響汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱效果, 進(jìn)而對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性會(huì)有很大 影響。如果散熱能力太小, 發(fā)動(dòng)機(jī)零件會(huì)過(guò)熱變形 ( 甚至?xí)沽慵p壞) , 降 低發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械強(qiáng)度和剛度, 破壞潤(rùn)滑油膜, 汽油機(jī)中的高溫可燃混合氣常常會(huì) 產(chǎn)生早燃或爆燃, 導(dǎo)致不正常工作; 如果冷卻水的工作溫度高于沸騰溫度, 將 會(huì)使

13、發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)“開(kāi)鍋”現(xiàn)象, 這些都會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降; 如果散熱器散熱 能力過(guò)高, 將熱量過(guò)多地散發(fā)到大氣中去, 就必然要損耗一部分熱能, 影響汽 車(chē)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。并且機(jī)油在低溫時(shí)黏度增高, 零件運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力增加, 輸 出功率減少, 影響汽車(chē)的動(dòng)力性。因此, 設(shè)計(jì)和使用優(yōu)良的散熱器是保障汽車(chē) 良好運(yùn)行的必要條件。隨著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的不斷提高, 熱負(fù)荷也越來(lái) 越高, 對(duì)冷卻系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高, 人們對(duì)包括散熱器在內(nèi)的冷卻系統(tǒng)的研 究越加重視, 新技術(shù)、新材料不斷涌現(xiàn),使得汽車(chē)散熱器正朝著輕型、高效、經(jīng) 濟(jì)的方向發(fā)展。 22 散熱器的結(jié)構(gòu) 汽車(chē)水冷發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器由冷卻用的散熱器芯部、進(jìn)水室和

14、出水室三部分組 成。冷卻液在散熱器內(nèi)流動(dòng), 空氣從散熱器外高速流過(guò), 冷卻液和空氣通過(guò)散 熱器芯部進(jìn)行熱量交換。目前, 汽車(chē)散熱器的結(jié)構(gòu)形式可分為直流型（見(jiàn)圖 2- 1）和橫流型（見(jiàn)圖 2-2）兩大類。 圖 2-1 直流式散熱器 1 散熱器 2 上水室 3 下水室 4 散熱器芯子 散熱器芯部的結(jié)構(gòu)形式主要有管片式和管帶式兩大類。管片式散熱器里面 是由許多細(xì)的冷卻管和散熱片構(gòu)成, 冷卻管大多采用扁圓形截面, 以減小空氣 阻力, 增加傳熱面積。管帶式散熱器是由波紋狀散熱帶和冷卻管相間排列經(jīng)焊 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 接而成。與管片式散熱器相比, 管帶式散熱器在同樣的條件下散熱面積

15、可以增 加 12% 左右, 另外散熱帶上開(kāi)有擾動(dòng)氣流的類似百葉窗的孔, 以破壞流動(dòng)空氣 在散熱帶表面上的附著層, 提高散熱能力。開(kāi)百葉窗波狀帶的散熱器傳熱效率 同普通平片散熱片相比可提高 160%。 圖 2-2 橫流式散熱器 1 散熱器蓋 2 汽液分離器 3 進(jìn)水管 4 自動(dòng)變速器掖壓冷卻器 5 放水塞 6 放水口 7 出水口 23 散熱器的芯子結(jié)構(gòu)形式 散熱器芯子是散熱器的核心部分, 起主要的散熱作用。散熱器芯子由散熱 管、散熱片或散熱帶、上下主片等組成。由于它具有足夠的散熱面積, 因此能 保證將必須的熱量從發(fā)動(dòng)機(jī)散發(fā)到周?chē)拇髿庵腥?。而且散熱器芯子是用極薄 的導(dǎo)熱性能好的金屬及其合金制造的

16、, 能使散熱器芯子以最小的質(zhì)量和尺寸達(dá) 到最高的散熱效果。 散熱器芯子的結(jié)構(gòu)有多種, 如管片式、管帶式、細(xì)胞式、管芯式等等。常 見(jiàn)的多為管片式和管帶式。如圖（2-3）所示常見(jiàn)的多為管片式和管帶式。 a b 江蘇新島 YC550 散熱器的設(shè)計(jì) C d 圖 2-3 a 管片式 b 管帶式 c 細(xì)胞式 d 管芯式 對(duì)于管片式散熱芯子, 它是由許多散熱管和散熱片組成。散熱管的外面串 裝了許多薄的金屬平片散熱片?？諝庠谄叫械纳崞吧峁艿耐獗砻嫠纬?的風(fēng)道中通過(guò), 從而使散熱管內(nèi)流動(dòng)的冷卻液得到冷卻。管片式散熱器的主要 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好, 且可以少使塵埃、油污等堵塞芯部。故多用于震動(dòng)較大、 工況惡劣

17、的載重車(chē)上。而對(duì)于管帶式散熱芯子, 它是由波紋狀的散熱帶和散熱 管相間排列構(gòu)成的。而且在散熱帶上一般開(kāi)有許多類似百葉窗的孔, 以破壞空 氣流在散熱帶表面上的附著層, 提高散熱能力。這種散熱器的芯子與管片式相 比, 散熱能力較高, 制造工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、成本低, 但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不如管片式 好, 因此多用于小客車(chē)及轎車(chē)。 管帶式散熱器可以采用單列、雙列或多列散熱管, 后者可以在有限的空間 尺寸內(nèi)獲得更好的冷卻效果。例如, 夏利型轎車(chē), 原來(lái)采用的是單列直流式散 熱器, 由于我國(guó)地域廣大, 氣候條件及路況的差別也很大。該車(chē)型在南方地區(qū) 明顯感覺(jué)散熱器的散熱能力不足。為此, 在保證原裝配位置的情況下, 將

18、其單 列散熱管改成雙列散熱管的結(jié)構(gòu), 使其在散熱面積增加的情況下, 散熱量提高 了, 從而滿足了正常使用要求?，F(xiàn)代汽車(chē)上, 隨著發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化程度的提高, 熱 負(fù)荷也日益增加此外, 在采用自動(dòng)變速箱時(shí), 自動(dòng)變速箱時(shí)所用的機(jī)油也需要 冷卻。所以在冷卻系內(nèi)需增加油一水交換器。這樣, 就增加了散熱器所要提供 的散熱量, 所以, 雙列或多列的管帶式散熱器在現(xiàn)代轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用日益 增多。同一系列的轎車(chē), 在采用手動(dòng)變速箱時(shí), 裝單列冷卻管帶式散熱器即可 滿足散熱要求, 而采用自動(dòng)變速箱時(shí), 則需裝用雙列冷卻管帶式散熱器同時(shí), 也可以采用改變散熱帶的波峰節(jié)距的方法,來(lái)增加散熱器的散熱面積, 提高散熱 能

19、力, 以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的散熱要求。夏利轎車(chē)的鋁塑結(jié)構(gòu)的散熱器就采 用的是這種方式。對(duì)于采用自動(dòng)變速箱的散熱器來(lái)說(shuō), 是將機(jī)油冷卻器安裝在 散熱器下水室內(nèi), 通過(guò)冷卻液的循環(huán)對(duì)變速箱內(nèi)的機(jī)油進(jìn)行冷卻。當(dāng)然, 也可 以采用獨(dú)立的機(jī)油冷卻器來(lái)解決變速箱內(nèi)機(jī)油的冷卻問(wèn)題。 對(duì)于細(xì)胞式芯子及管芯式的散熱器, 因工藝的特殊性, 不被廣泛應(yīng)用。 由于 YC550 散熱器用于重型拖拉機(jī)，因此 YC550 散熱器選用管片式結(jié)構(gòu)。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 24 散熱器對(duì)材料的要求 傳熱系數(shù)是評(píng)價(jià)散熱器散熱性能的重要參數(shù), 散熱器材料的導(dǎo)熱性能和焊 接質(zhì)量對(duì)其影響很大。散熱器的工作條件惡劣,

20、一般位于汽車(chē)前端迎風(fēng)處, 不 僅要經(jīng)受風(fēng)吹雨淋和汽車(chē)廢氣的污染, 還要承受反復(fù)的熱循環(huán)和周期性的振動(dòng)。 另外, 散熱器內(nèi)長(zhǎng)期流動(dòng)著冷卻液對(duì)散熱器有銹蝕及腐蝕作用。因此, 為保證 散熱器可靠地發(fā)揮散熱作用, 對(duì)其材料性能有如下要求: 必須具有良好的導(dǎo)熱 性能, 具有一定的強(qiáng)度和較強(qiáng)的耐腐蝕性, 具有良好的加工性能及釬焊性能, 具有良好的經(jīng)濟(jì)性。 25 散熱器的設(shè)計(jì) 2 25 51 1 散熱器的作用散熱器的作用 如圖 2-4 所示, 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻循環(huán)系統(tǒng)由散熱器 2 、風(fēng)扇 4 、水泵 5 、節(jié)溫器 6 、進(jìn)水管及出水管等組成。冷卻系統(tǒng)的作用是: 疏散發(fā)動(dòng)機(jī)各零件 的熱量,使這些零件的溫度保持在

21、發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作所許可的范圍內(nèi)。因發(fā)動(dòng)機(jī)工 作時(shí), 燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量一部分轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫臋C(jī)械功, 輸出功率; 另一部 分則使發(fā)動(dòng)機(jī)中直接與燃?xì)饨佑|的零件( 如活塞、氣缸、氣缸蓋和進(jìn)排氣門(mén)等) 強(qiáng)烈加熱。如這些零件長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)熱和不均勻受熱, 將使材料的機(jī)械性能下降, 破壞了機(jī)件間的正常間隙,并使?jié)櫥透邷胤纸饣驘? 失去潤(rùn)滑能力,引起零 件加速磨損,甚至卡死等嚴(yán)重事故。散熱器是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻循環(huán)系統(tǒng)中的一個(gè) 重要部件,其作用是將由冷卻循環(huán)水帶出的發(fā)動(dòng)機(jī)各零件的熱量散發(fā)到空氣中, 其質(zhì)量直接影響著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻循環(huán)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。 圖 2-4 發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)式水冷系示意圖 1 百葉窗 2 散熱器 3

22、 加水口蓋 4 風(fēng)扇 5 水泵 6 節(jié)溫器 7 水溫表 8 水套 9 分水管 10 放水閥 江蘇新島 YC550 散熱器的設(shè)計(jì) 2 25 52 2 散熱器的構(gòu)造散熱器的構(gòu)造 散熱器的構(gòu)造如圖 2-5 所示。其主要組成部分為上水室 2 、下水室 7 、加 水口蓋 3 、側(cè)板 8 、支架 6 和散熱器芯。在上、下水室上分別焊有進(jìn)、出水管,以 便于與進(jìn)、出水軟管聯(lián)接, 在上水室上還焊有加水口管,用于向散熱器中注入冷 卻水,平時(shí)管口用加水口蓋蓋住, 在下水室上通常都裝有放水閥門(mén)。側(cè)板加強(qiáng)了 散熱器的強(qiáng)度, 又將用于與外部連接的支架與其它構(gòu)件連為一體。 散熱器芯是散熱器的核心部件, 是散熱器的主要散熱元

23、件。散熱器芯的構(gòu) 造型式有多種, 但管帶式散熱器芯以其散熱能力強(qiáng)、制造工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、 成本低等優(yōu)點(diǎn)而得以廣泛地應(yīng)用。如圖 2-5 所示, 管帶式散熱器芯是由波紋狀 的散熱帶 5 與冷卻管 4 相間排列著, 冷卻管的兩端分別插入上、下水室主片 1 的扁孔中,外側(cè)的散熱帶被兩片附側(cè)板 9 所夾持經(jīng)釬焊而成。 圖 2-5 散熱器 1 主片 2 上水室 3 加水口蓋 4 冷卻管 5 散熱帶 6 支架 7 下水室 8 側(cè)板 9 附側(cè)板 2 25 53 3 散熱器散熱效果的調(diào)節(jié)散熱器散熱效果的調(diào)節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻必須適度。若冷卻強(qiáng)度不足,將出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象,水箱中的水溫 將升至沸點(diǎn),水蒸氣大量蒸發(fā),發(fā)動(dòng)機(jī)的

24、熱效率低,油耗大,同時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的零件也 會(huì)因潤(rùn)滑不良而加速磨損。若冷卻強(qiáng)度過(guò)強(qiáng),將出現(xiàn)過(guò)冷現(xiàn)象,一方面由于熱量 散失過(guò)多,使轉(zhuǎn)變成有用功的熱量減少, 另一方面, 由于混合氣體與冷氣缸壁接 觸而凝結(jié)并流到曲軸箱內(nèi),不僅增加了燃油消耗,且使機(jī)油變稀而影響潤(rùn)滑,結(jié)果 也將使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降,磨損加劇。在氣缸蓋內(nèi)的冷卻水溫為 8090 之間時(shí), 散熱器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配最好。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 使用條件( 如汽車(chē)速度、負(fù)荷和環(huán)境溫度等)對(duì)散熱器的散熱效果有很大的 影響。為使散熱器與發(fā)動(dòng)機(jī)很好地匹配, 可以改變通過(guò)散熱器的空氣流量和改 變通過(guò)散熱器的冷卻水流量的方法來(lái)調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。通常利

25、用百頁(yè)窗和各種自 動(dòng)風(fēng)扇來(lái)實(shí)現(xiàn)改變通過(guò)散熱器的空氣流量, 而使用節(jié)溫器或者支路循環(huán)來(lái)控制 通過(guò)散熱器冷卻水的流量。 2 25 54 4 散熱器散熱面積的計(jì)算散熱器散熱面積的計(jì)算 設(shè)計(jì)散熱器時(shí)一般是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)在某一常用工況下能得到可靠的冷卻而設(shè) 計(jì)。散熱器的散熱面積是散熱器的一個(gè)主要技術(shù)指標(biāo), 它對(duì)散熱器的散熱效果 有著至關(guān)重要的影響, 在散熱器的的設(shè)計(jì)參數(shù)中, 對(duì)散熱器的散熱面積都有明 確的要求。 散熱器的散熱面積由散熱帶的散熱面積( 雙面) 、冷卻管的散熱面積、上、 下水室及其主片以及附側(cè)板的散熱面積等組成。由于附側(cè)板的材料為 08F 鋼板,其 導(dǎo)熱性較散熱帶和冷卻管的材料紫銅差很多,又由于

26、附側(cè)板和上、下水室及其主 片的面積占整個(gè)散熱器的散熱面積的比例很小, 計(jì)算又復(fù)雜,所以在實(shí)際計(jì)算散 熱器的散熱面積時(shí)只計(jì)算散熱帶和冷卻管的散熱面積, 而后給一修正系數(shù)對(duì)其 值進(jìn)行修正, 以使計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)際情況更相符。 （1）散熱器迎風(fēng)面積 Sz 公式 Sz=LB 式中： L散熱器兩主片間的距離，單位為 m； B散熱器的長(zhǎng)度（指管片式） ，單位為 m； 根據(jù)散熱管尺寸確定其類型為 D-4-160 型 式中 L 取 0.23m B 取 0.54m 該散熱器的迎風(fēng)面積為 0.1242mm2， （2）散熱器散熱面積 Fa 公式 Fa=2（AB-Nth）n+2(t+h)(L-n)N 式中： n散熱片片數(shù)

27、； N散熱管根數(shù)； A散熱片寬度，單位為 m； B散熱片長(zhǎng)度，單位為 m； t散熱管截面外形長(zhǎng)度，單位為 m； h散熱管截面外形寬度，單位為 m； L散熱管有效長(zhǎng)度，即兩主片間的距離，單位為 m； 散熱片厚度，單位為 m； 式中 n 取 160； N 取 72； 江蘇新島 YC550 散熱器的設(shè)計(jì) A 取 0.43m； B 取 0.436m； t取 0.016m； h取 0.0022m； L 取 0.0223； 取 0.00015； Fa=21.845m2 （3）散熱器水通道面積 公式 Sw=htN+t2/8 式中： h散熱管橫截面內(nèi)側(cè)長(zhǎng)邊直線段長(zhǎng)度，單位為 m； t散熱管橫截面內(nèi)側(cè)寬度，單位

28、為 m； N散熱管根數(shù)； 根據(jù) JB/T8 577-2005內(nèi)燃機(jī)水散熱器技術(shù)條件 有：一般散熱管尺寸 t=23mm，h=1520mm，管壁厚度 =0.150.20mm，水管正 面節(jié)距為 715mm。沿深度方向的節(jié)距為 1725mm，散熱片的厚度為 0.080.2mm。散熱片的節(jié)距為 2.34.5mm。 式中 h 取 0.013m t 取 0.0022m N 為 160 計(jì)算得水通道面積為 0.004576m2 2.4 散熱器的材料和成型技術(shù) 2.4.12.4.1 散熱器材料選擇論述散熱器材料選擇論述 在選擇散熱器的材料時(shí), 主要考慮以下幾點(diǎn)傳熱性能好、抗腐蝕能力強(qiáng)、 具有足夠的強(qiáng)度、有良好的

29、釬焊性能、易于加工成型及好的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)以上 要求, 散熱器行業(yè)一直以銅及銅合金作為制造散熱器的主要材料。銅散熱器的 散熱管的材料一般采用 H90 黃銅帶, 其厚度為 0.010.20mm。管片式散熱器散 熱片的材料一般采用 H62、H68 黃銅帶, 其厚度為 0.08 一 0.10mm，在強(qiáng)度允許 的情況下, 散熱帶的材料厚度允許做到 0.045mm。 散熱器在限定的空間內(nèi)應(yīng)具有足夠的散熱性能和較長(zhǎng)的使用壽命,所以整個(gè) 散熱器總成必須降低原材料消耗,改善生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu),降低生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)薄壁、 輕型、高效。在焊接部位,應(yīng)采取擴(kuò)大焊接面積的方法來(lái)降低應(yīng)力,如主片和水 室采用雙面焊接的窄溝槽形式

30、,盡可能減小壁厚,不容許采用增加壁厚的方法來(lái) 提高總成強(qiáng)度。如散熱器的主片和水室的壁厚應(yīng)控制在 0. 60. 8 mm 范圍內(nèi),冷 卻管的料厚應(yīng)在 0. 110. 13 mm 范圍內(nèi),散熱帶的厚為 0. 0430. 06 mm。 銅散熱器的料厚如超過(guò)上述值會(huì)使成本增加,但強(qiáng)度提高不大。 采用低錫焊料、有機(jī)焊劑和高效率的氮?dú)獗Ｗo(hù)硬釬焊工藝,生產(chǎn)銅、鋁散熱 器是今后發(fā)展的趨勢(shì)。以鋁代銅可以進(jìn)一步減小散熱器質(zhì)量,特別是硬釬焊生產(chǎn) 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 的鋁散熱器可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)總成等強(qiáng)度,極大地提高散熱器的可靠性。 采用裝配式鋁散熱器,是為了降低污染和減小鋁材料焊接困難而采用的工藝。

31、 雖然目前部分產(chǎn)品仍采用該結(jié)構(gòu),但風(fēng)阻過(guò)大,最有前景的結(jié)構(gòu)是散熱器芯體采 用焊接生產(chǎn)的鋁芯體或銅芯體;水室為增強(qiáng)尼龍注塑成型;水室與芯體通過(guò)主片 邊緣凹凸部分反扣壓在水室周邊上,使散熱器主片與水室周邊間密封墊受壓變形,以 達(dá)到密封效果。這種散熱器的冷卻液流動(dòng)方向多為左、右方向流動(dòng)的橫流式。 目前,從世界范圍來(lái)看,銅散熱器和鋁散熱器占有同樣地位。隨著銅、磷、 錫、鎳焊接技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和完善,以及銅材退火溫度的提高,有可能沿用現(xiàn)有 的鋁材釬焊設(shè)備和工藝,生產(chǎn)出等強(qiáng)度、高強(qiáng)度、高耐腐蝕性的銅散熱器,克服 軟釬焊工藝生產(chǎn)的銅散熱器強(qiáng)度低的缺點(diǎn)。硬釬焊的鋁散熱器隨著原材料生產(chǎn) 工藝的提高將逐步增多,可以

32、實(shí)現(xiàn)整個(gè)總成等強(qiáng)度,從而大幅度提高散熱器的使 用壽命。 綜上所述，銅散熱器的主片、水室、進(jìn)出水管、加水口等零件的材料一般 采用 H62 或 H68 黃銅, 其厚度為 0.5 一 1.5mm。 2 24 42 2 常用散熱材料常用散熱材料 目前，常用的散熱器材料主要有銅、鋁和工程塑料等。 （1）銅 銅是重要的有色金屬，也是導(dǎo)熱性能最好的金屬材料，具有良好的成型加 工性、可釬焊性和耐蝕性，長(zhǎng)期以來(lái)一直作為汽車(chē)散熱器的首選材料。 銅的資源和價(jià)格問(wèn)題一直是困擾散熱器應(yīng)用的主要原因，銅的消耗量日益 增加，但因銅的儲(chǔ)量有限，隨著消耗量的不斷上升，價(jià)格居高不下，因而銅散 熱器的成本一直難以大幅度下降。 由于

33、汽車(chē)散熱器惡劣的工作環(huán)境和冷卻液的長(zhǎng)期腐蝕，避免銅直接與腐蝕 性物質(zhì)接觸，延長(zhǎng)其工作壽命，一般要在銅散熱器的表面上覆蓋錫保護(hù)層，但 這樣卻會(huì)影響銅散熱器的散熱效率。錫的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.157（cm*s*）,j 僅為 銅的 16.7%，使散熱性能大幅度下降。 今年來(lái)，為了進(jìn)一步提高銅散熱器的性能，對(duì)傳統(tǒng)的銅錫散熱器采取了許 多改進(jìn)措施。如在材質(zhì)方面和加工工藝方面盡可能提高材料利用率，采取向銅 中添加微量元素的方法，在不損失導(dǎo)熱性的前提下，提高其強(qiáng)度和軟化點(diǎn)，從 而減薄帶材的厚度，節(jié)省材料用量，以減輕散熱器的質(zhì)量和降低成本。但由于 采用銅作原料，并未從根本上解決材料來(lái)源問(wèn)題。 （2）鋁 隨著汽車(chē)技

34、術(shù)的發(fā)展，節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)等方面的原因?qū)ζ?chē)輕量化的 要求越來(lái)越迫切。汽車(chē)材料的發(fā)展趨勢(shì)是輕量化、高性能和強(qiáng)功能，散熱器材 料也是這樣。人們一直在尋找價(jià)格低廉、性能優(yōu)良的材料來(lái)取代銅。近十幾年 來(lái)，散熱器新材料的應(yīng)用有了很大的進(jìn)展，尤其是在鋁散熱器方面發(fā)展速度很 快。 鋁是汽車(chē)工業(yè)使用較多的金屬材料，也是汽車(chē)輕量化的首選材料。鋁的最 江蘇新島 YC550 散熱器的設(shè)計(jì) 大優(yōu)勢(shì)是質(zhì)量輕，比重僅為銅的三分之一，相同體積情況下，質(zhì)量可以大大降 低；鋁資源遠(yuǎn)較銅豐富，成本也遠(yuǎn)低于銅；雖然鋁的熱傳導(dǎo)率較銅低，僅為銅 的 60%，但由于銅散熱器存在熱傳導(dǎo)率更低的錫保護(hù)層，使得鋁散熱器的熱效 率反而要高于

35、銅散熱器；另外，鋁還有良好的鑄造加工性能。雖然鋁散熱器具 有質(zhì)量輕、原料成本低、散熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，但其焊接工藝性差、生產(chǎn)設(shè)備投 入大是長(zhǎng)期難以解決的問(wèn)題，限制了鋁散熱器的廣泛應(yīng)用。 目前，鋁散熱器比較成熟的生產(chǎn)工藝有兩種：一種是機(jī)械裝配式，此種形 式生產(chǎn)的散熱器冷卻水管是圓形或橢圓形，采用機(jī)械壓制而成“生產(chǎn)成本較低， 但是由于這種工藝受自身形狀的局限性，工作效率不高；另外一種是釬焊式， 這種形式生產(chǎn)的冷卻水管是扁狀的，不受散熱器自身幾何形狀的限制，采用焊 接一次成型，工作效率高。 （3）工程塑料 為了減輕質(zhì)量，提高耐腐蝕性和節(jié)約有色金屬，許多新材料開(kāi)始應(yīng)用在散 熱器上。在實(shí)際應(yīng)用中，散熱器上下

36、水室材料逐漸由工程塑料取代了銅材。常 用的是用加入玻璃纖維的尼龍 66（PA66）注塑加工成散熱器的水室，并以機(jī)械 方式與散熱器芯部接合裝配，通過(guò)橡膠密封圈使接合面上達(dá)到良好密封，同時(shí) 還起防振作用。另外，尼龍 66 具有非常優(yōu)良的耐腐蝕性，對(duì)散熱器十分有利； 良好的可塑性使得散熱件輕巧而美觀；耐高溫性可使散熱器的底盤(pán)保持完好而 不會(huì)產(chǎn)生任何彎曲，不會(huì)減少散熱器的氣體流動(dòng)。 2.4.32.4.3 散熱器制造新技術(shù)散熱器制造新技術(shù)銅硬釬焊新技術(shù)銅硬釬焊新技術(shù) 鋁散熱器發(fā)展速度很快，優(yōu)勢(shì)突出，但其制造工藝過(guò)程復(fù)雜、對(duì)工作環(huán)境 要求苛刻，并對(duì)環(huán)境造成一定的破壞，耐腐蝕性差，特別是在高溫下工作，如 汽

37、車(chē)中冷器工作溫度較高，鋁制中冷器容易出現(xiàn)蠕變和疲勞等材料問(wèn)題，進(jìn)而 影響性能甚至引起故障。為了降低汽車(chē)尾氣排放，廢氣再循環(huán)（EGR）技術(shù)被廣 泛采用，然而 EGR 技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用會(huì)使整個(gè)汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)發(fā)生變化，對(duì) 散熱器的耐高溫性能、散熱性能和強(qiáng)度的要求也隨之大幅度提高，而目前普遍 使用的鋁制散熱器很難滿足這些要求。正是由于這些原因，20 世紀(jì) 90 年代末， 國(guó)際銅業(yè)協(xié)會(huì)（ICA）開(kāi)發(fā)出最新的汽車(chē)散熱器制造新技術(shù)銅硬釬焊散熱器 生產(chǎn)技術(shù)，并由奧托昆普公司實(shí)施，由此開(kāi)創(chuàng)了汽車(chē)散熱器制造技術(shù)的新時(shí)代。 銅硬釬焊技術(shù)通過(guò)采用特殊的銅、錫和磷的釬焊合金,將黃銅和紫銅分別制 成管和散熱帶釬焊成一個(gè)

38、整體即散熱器和熱交換器。銅硬釬焊技術(shù)的核 心是無(wú)焊劑、無(wú)鉛焊合金以及抗退火材料。其工作原理是用奧托昆普公司開(kāi)發(fā) 的銅硬焊金屬填料 OKC600 在高溫 590610 時(shí)熔化,依靠金屬毛細(xì)管的作用 力,流入焊接間隙,與母體材料(抗退火銅材)發(fā)生反應(yīng),在交界處形成合金金屬連 續(xù)體,構(gòu)成高強(qiáng)度的金屬一體化結(jié)構(gòu)。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 25 銅硬釬焊技術(shù) 2 25 51 1 銅硬釬焊散熱器的工藝原理銅硬釬焊散熱器的工藝原理 銅硬釬焊工藝核心是無(wú)焊劑、無(wú)鉛釬焊合金以及抗退火材料。其工藝技術(shù) 的原理是：用 OKCCuNiSnP 銅釬填料（金屬粉末所加工的焊膏，奧托昆普技術(shù)專 利 US-

39、Patent5378294）在 590610時(shí)熔化，依靠金屬毛細(xì)管作用力流入焊接 間隙，與母體材料（抗退火銅材）發(fā)生反應(yīng)，在交界處形成合金金屬連續(xù)體。 2 25 52 2 銅硬釬焊散熱器的主要材料銅硬釬焊散熱器的主要材料 奧托昆普所用銅材的主要性能如表 2-1 所列。 散熱管材料是由 85%銅和 1%合金元素（余量為鋅）組成的 CuZn15 銅制品。 散熱帶材料是一種彌散強(qiáng)化型合金，可防止材料在釬焊時(shí)軟化，在焊接過(guò) 程中能夠達(dá)到較高的傳導(dǎo)率。 主片采用含銅 64%的銅合金。 填料采用奧托昆普公司開(kāi)發(fā)的銅硬釬焊金屬填料 OKC600。該填料是一種無(wú) 毒性的 CuNiSnP 合金，主要成分為 75

40、%Cu、5%P、15%Zn、5%Ni。熔化溫度為 60010。 表 2-1 奧托昆普銅材的主要性能 性能波浪帶銅 SM502（釬焊 后） 管料黃銅 SM2385、C66420（釬 焊后） 主片料 SM2464、C74400（釬 焊后） 電傳導(dǎo)率/% 9230 屈服強(qiáng)度/N*mm-2 260270105 抗拉強(qiáng)度/N*mm-2 330400340 硬度 HV 10011567 延伸率 A50/% 1030 熔點(diǎn)/ 108310001025910930 密度/kg*m-3 890087508500 2 25 53 3 銅硬釬焊散熱器的優(yōu)越性銅硬釬焊散熱器的優(yōu)越性 銅硬焊散熱器具有鋁散熱器不可替代的

41、優(yōu)點(diǎn): （1） 銅硬釬焊技術(shù)使用極薄的銅合金材料,與冷卻液接觸的管料采用銅帶 經(jīng)激光焊接而成,厚度僅有 0. 085 mm;與空氣接觸的帶料采用導(dǎo)熱性能好,強(qiáng)度 高、軟化點(diǎn)高的高銅合金,璧厚僅有 0. 0250. 03mm。雖然銅的比重較鋁大, 但銅加工成極薄型材料,可以減少用材,降低質(zhì)量和成本。 （2 ）銅硬釬焊工藝采用無(wú)鉛低溫焊接,不需要使用焊劑,焊接溫度容易控 制(熔點(diǎn)溫度允差范圍大) ,焊接速度快,成品率高。由于工藝中省卻了危害環(huán)境 的去油工序,且生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)需清洗,因而不會(huì)產(chǎn)生廢水、毒氣等有害物質(zhì),改善 了工作環(huán)境,減少了污染。用這種工藝生產(chǎn)的銅散熱器一旦報(bào)廢后,還可以 100 %地

42、 江蘇新島 YC550 散熱器的設(shè)計(jì) 完全回收,再次用于制作新散熱器。因此,銅硬釬焊技術(shù)是一種既能降低成本又 可保護(hù)環(huán)境的新工藝、新技術(shù)。 （3） 銅硬釬焊散熱器使用的材料與釬焊合金擁有幾乎相等的惰性,使產(chǎn)生 電化學(xué)腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)降至最小。釬焊合金 OKC600 (CuNiSnP) 對(duì)管子來(lái)說(shuō)也是一 種保護(hù)涂層。銅硬釬焊散熱器一般說(shuō)來(lái)比錫焊銅/黃銅散熱器有更高的抗腐蝕能 力,并且與鋁散熱器相比更有競(jìng)爭(zhēng)力:鋁散熱器更傾向于局部腐蝕形式,而對(duì)于銅 硬釬焊散熱器,腐蝕形式通常是均等的,不會(huì)產(chǎn)生局部腐蝕。 4 銅硬釬焊工藝不需要使用焊劑，不需要進(jìn)行前后期清洗，采用無(wú)鉛低溫 錫焊，改善了工作環(huán)境，污染小材料

43、的回收和再生產(chǎn)利用率高。 2 25 54 4 銅硬釬焊散熱器工藝技術(shù)的應(yīng)用推廣銅硬釬焊散熱器工藝技術(shù)的應(yīng)用推廣 經(jīng)世界許多企業(yè)的實(shí)踐證明，銅硬釬焊工藝技術(shù)能在客車(chē)、載貨車(chē)和工程 機(jī)械的散熱器、暖風(fēng)機(jī)、機(jī)油冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器及中冷器等產(chǎn)品生產(chǎn)中 發(fā)揮巨大的優(yōu)勢(shì)。 目前 Astor Air 公司生產(chǎn)的銅硬釬焊散熱器系統(tǒng)已經(jīng)在公共汽車(chē)、載貨車(chē) 和其它工程設(shè)備中得到應(yīng)用；日本 NAJICO 公司于 2000 年 10 月開(kāi)始全面生產(chǎn)管 帶式銅硬釬焊散熱器。在國(guó)內(nèi)，第一汽車(chē)集團(tuán)公司首先將在新型載貨汽車(chē)上試 用。采用世界先進(jìn)的的銅散熱器硬釬焊生產(chǎn)工藝技術(shù)，使我國(guó)汽車(chē)散熱器的制 造上了一個(gè)新的臺(tái)階。 2

44、6 技術(shù)要求 （1）散熱器產(chǎn)品按經(jīng)規(guī)定程序批準(zhǔn)的產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件制造。 （2）散熱器的散熱管、主片和水室所采用的材料在水中應(yīng)有耐腐蝕性或經(jīng) 過(guò)防腐處理。 （3）密封性能：散熱器內(nèi)腔通人壓力為 125kPa 的干燥壓縮空氣，歷時(shí) lmin 不允許泄漏。 （4）耐振性能：散熱器內(nèi)腔充滿清水，在 20Hz，30Hz，40Hz，50Hz 頻率 下各振動(dòng) 3h，共振動(dòng) 12h，振動(dòng)方向?yàn)榇怪鄙舷?。完?12h 振動(dòng)后不允許出現(xiàn) 泄漏和零件損壞。 （5）耐壓力交變循環(huán)性能：對(duì)散熱器內(nèi)腔施加從 25kPa 以下上升到 150kPa 的交變壓力，壓力交變周期為 Is-6s.散熱器經(jīng) 3X104 次壓力循環(huán)后

45、，不 允許出現(xiàn)泄漏、脫焊和永久變形現(xiàn)象. （6）耐熱沖擊性能：散熱器經(jīng) 3000 次 950C - 10C- -95C 溫度交變循 環(huán)后，不允許出現(xiàn)泄漏和零件損壞。 （7）靜壓強(qiáng)度：對(duì)散熱器內(nèi)腔施加 250kPa 靜壓，歷時(shí) 5min，不允許出現(xiàn) 泄漏和永久性變形. （8）耐腐蝕性：散熱器經(jīng) 200h 中性鹽霧腐蝕后，不允許出現(xiàn)泄漏及涂層 剝落。 （9）散熱量及空氣阻力：散熱器的散熱量及空氣阻力應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣或供 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 貨協(xié)議的規(guī)定， （10）換熱效率：在散熱器芯部水流速為 0.8m/s、空氣流速為 8m/s、進(jìn)水 溫度比進(jìn)氣溫度高 60時(shí)，脹接式散熱器和軟

46、釬焊管片式散熱器的換熱效率不 得小于 0.40，軟釬焊管帶式散熱器的換熱效率不得小于 0.50，硬釬焊散熱器的 換熱效率不得小于 0.60。 （11）每只散熱器被堵塞的散熱管數(shù)不得超過(guò)其散熱管總數(shù)的 1%. （12）散熱器芯子兩對(duì)角線的長(zhǎng)度差：芯子對(duì)角線長(zhǎng)度小于或等于 800mm 時(shí)，對(duì)角線長(zhǎng)度差值應(yīng)小于或等于 3mm;對(duì)角線長(zhǎng)度大于 800nmm 時(shí)，對(duì)角線長(zhǎng) 度差值應(yīng)小于或等于 5mm。 （13）散熱器散熱片片數(shù)或波峰數(shù)：管帶式散熱器散熱片總片數(shù)應(yīng)符合產(chǎn) 品圖樣規(guī)定，其偏差不得超過(guò)產(chǎn)品圖樣規(guī)定總片數(shù)的士 1%;管帶式散熱器每條 散熱帶的波峰數(shù)應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣規(guī)定，其偏差為士 2 個(gè)。 （14

47、）散熱器散熱片的片距或散熱帶的波峰距：管片式散熱器散熱片的片 距偏差應(yīng)保持 0.2mcn 以內(nèi)，不允許兩片壓合在一起;管帶式散熱器散熱帶的波 峰距偏差應(yīng)保持在 0.5mm 以內(nèi)。 （15）在散熱器兩大側(cè)面處的散熱片(帶)，不允許有卷曲、倒伏。 （16）在散熱器兩大側(cè)面處的散熱片(帶)，相互參差不允許大于 lmma （17）在散熱器兩大側(cè)面處的散熱片(帶)，不允許有邊緣碎裂。 （18）散熱器與主機(jī)的裝配尺寸應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣的規(guī)定。 （19）散熱器復(fù)式加水口蓋的進(jìn)、出氣閥的開(kāi)啟壓力應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣的規(guī) 定。 （20）散熱器加水口與加水口蓋的配合尺寸應(yīng)符合產(chǎn)品圖祥的技術(shù)要求。 （21）散熱器的所有焊縫不

48、允許有明顯的焊料堆積. （22）散熱器內(nèi)部不允許有游動(dòng)的固體殘留物。 （23）散熱器外表防腐層應(yīng)均勻美觀，不允許有涂層脫落現(xiàn)象。 江蘇新島 YC550 散熱器的設(shè)計(jì) 3 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的散熱器的原型是新島公司現(xiàn)有的 YC550 型柴油拖拉機(jī)散熱器， 此型號(hào)散熱器屬于型號(hào)較小，運(yùn)用于較小功率的工況。其總體結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊， 本設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有做大的修改，主要是對(duì)其制造材料和加工工藝進(jìn)行先進(jìn)性 的理論上的論證改進(jìn)。 目前的散熱器制造打都采用銅或者鋁導(dǎo)熱性比較高的金屬材料，在以上已 經(jīng)對(duì)兩種材料各自的特點(diǎn)，適用熱性進(jìn)行了闡述和論證。最后，此設(shè)計(jì)仍然采 用了銅作為主材料，加以用鋁材以達(dá)到降低重量，提高產(chǎn)品

49、使用壽命的目的。 主要的改進(jìn)方面在于加工工藝，也就是采用銅硬釬焊新技術(shù)的加工工藝， 這是一項(xiàng)比較新的焊接工藝，而且很適合用于散熱器這樣的大量使用鈑金件成 型的機(jī)械產(chǎn)品。引進(jìn)這樣的技術(shù)可以在降低制造成本的同時(shí)大大地提高產(chǎn)品壽 命，延長(zhǎng)使用壽命。 國(guó)外轎車(chē)配套的散熱器多為鋁散熱器，普遍采用裝配式，主要是從保護(hù)環(huán) 境的角度來(lái)考慮(尤其是歐美國(guó)家)。在歐洲新型的轎車(chē)中，鋁散熱器占有的比 例平均為 64%。從我國(guó)汽車(chē)散熱器生產(chǎn)的發(fā)展前景看，硬釬焊生產(chǎn)的鋁散熱器 逐漸增多，其發(fā)展前景將超過(guò)裝配式的鋁散熱器并取而代之。硬釬焊工藝生產(chǎn) 的銅散熱器也在公共汽車(chē)、載貨汽車(chē)和其它工程設(shè)備上得到應(yīng)用。 鹽城工學(xué)院本科

50、生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 文獻(xiàn)資料 1 張敏汽車(chē)散熱器的設(shè)計(jì)及其發(fā)展J天津汽車(chē)，2002，(3):19-31 2 楊建華，徐貴勇. 汽車(chē)散熱器主片拉伸成型工藝及模具J. 模具工業(yè)， 2004，(7):33-35. 3 張行周，馬重芳. 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器特性仿真研究J. 模擬技術(shù)， 2005，(8):24-34. 4 黃暉，馬翠英. 汽車(chē)散熱器的材料及其發(fā)展J. 內(nèi)燃機(jī)，2005，(10):37- 51. 5 張秀琴，蘇清祖，王忠.汽車(chē)散熱器性能評(píng)價(jià)的煙分析法J.汽車(chē)工程. 2005，(11):751-753. 6 燕來(lái)榮汽車(chē)散熱器材料技術(shù)的發(fā)展方向J, 大家談 2005,(11):33-34

51、. 7 黃暉,馬翠英,李國(guó)詳.其趁散熱器材料及其制造新技術(shù)J.客車(chē)技術(shù)與研究, 2006,(4):45-48. 8 燕來(lái)榮.汽車(chē)水冷發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器技術(shù)的發(fā)展方向J. 客車(chē)技術(shù)與研究, 2007， （5）:32-51 9姚福強(qiáng),李世光.汽車(chē)散熱器性能測(cè)試的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.自動(dòng)化儀表, 2007， （10）:37-41 10曹金山，劉建國(guó). 重型汽車(chē)散熱器由銅換鋁可行性研究J.現(xiàn)代制造技術(shù) 與裝備,2008,(2):34-36 11 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).JB-T 8577-2005 內(nèi)燃機(jī)水散熱器技術(shù)條件S. 12 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).國(guó)家車(chē)用散熱器設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn). S 江蘇新島 YC550

52、 散熱器的設(shè)計(jì) 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)各項(xiàng)專業(yè)知識(shí)的一次全面考驗(yàn)，它也是 對(duì)即將走向社會(huì)的我們的進(jìn)行的一次有效的訓(xùn)練。回顧這場(chǎng)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我覺(jué)得 我獲益菲淺。我的課題是一個(gè)設(shè)計(jì)類的課題，對(duì)于現(xiàn)有產(chǎn)品要充分的了解掌握 清楚，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行圖紙的 CAD 描述，對(duì)其中各個(gè)結(jié)構(gòu)部件的匹配考慮，然 后又要考慮的對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理化，尋找分析符合實(shí)際生產(chǎn)的加工工藝改進(jìn)， 這對(duì)像我這樣基礎(chǔ)不太扎實(shí)的學(xué)生是有一定困難的，只有本人經(jīng)歷過(guò)才知道。 所以我認(rèn)為這次畢業(yè)設(shè)計(jì)鍛煉了我很多方面的能力，它使我面對(duì)困難不退縮， 勇于克服困難。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)始到結(jié)束一直得到老師和新島公司技術(shù)員的指導(dǎo)和幫 助，

53、使我能得以順利完成并學(xué)到了很多知識(shí)，我想這對(duì)我以后走上社會(huì)工作崗 位會(huì)有很大幫助。在此我謹(jǐn)表示我最衷心的感謝。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 附錄 序號(hào) 圖名 圖號(hào) 圖副 1 散熱器裝配圖 YC550-00 A0 2 上水室分總成 YC550-01-00 A1 3 上水室 YC550-01-01 A2 4 進(jìn)水管 YC550-01-02 A4 5 下水室分總成 YC550-02-00 A1 6 下水室 YC550-02-01 A2 7 側(cè)板 YC550-03-01 A1 8 托板 YC550-03-02 A2 9 插槽 YC550-03-03 A3 10 芯子分總成 YC550-04-00 A1 11 主片 YC550-04-01 A1 12 邊板 YC550-04-02 A2 13 風(fēng)罩分總成 YC550-05-00 A0