鍍鋁板在發動機隔熱中的應用及成形工藝

黃 靜，葉文亮，張 明，李劍鋒

（1.秦皇島燕大汽車零部件制造有限公司，河北 秦皇島 066004；2.濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東 濟南 250022）

鍍鋁板在發動機隔熱中的應用及成形工藝

黃 靜1，葉文亮1，張 明2，李劍鋒2

（1.秦皇島燕大汽車零部件制造有限公司，河北 秦皇島 066004；2.濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東 濟南 250022）

介紹了鍍鋁板在發動機排氣歧管隔熱板方面的最新應用，闡述了隔熱板的隔熱特性和工作原理及制造工藝。目前，鍍鋁板隔熱技術在制造業一定范圍得到了廣泛應用，反映良好。

機械制造；隔熱板；汽車；應用

1 引言

汽車發動機是一個將燃料燃燒產生的熱能轉化為機械能的動力裝置，但是通常它產生的熱能只有30%～50%轉化為機械能，其余的能量都會以熱量的形式散發出來。發動機散發的熱量除小部分通過殼體散發外，其余大部分通過排氣歧管排出，造成了排氣歧管附近高的溫升，有時溫度高達600℃～800℃。汽車發動機排氣歧管附近安裝有大量的橡膠、樹脂、ECU（電子控制單元）等不耐高溫的部件，高溫極易造成它們失效損壞。此外，油溫升高油質發生劣化，影響燃燒效果。因此，發動機排氣歧管等高溫部件的隔熱，防止它的高散熱，以保護其他怕熱部件，顯得十分重要和緊迫。

2 鍍鋁板在發動機排氣歧管隔熱板部件的應用

由于發動機室內溫度較高的區域主要集中在發動機排氣歧管、起動機、三元催化器等部位，要解決溫度問題必須進行隔熱。目前，國內普遍使用的發動機排氣歧管隔熱板部件主要采用鍍鋁板做內外隔熱板部件而在中間加絕緣材料的方法。典型的隔熱板產品見圖1。常用的鍍鋁板厚度在0.4mm～0.6mm左右，要求材料具有較高的延展性，但是國產此系列鍍鋁板尚不過關，大多采用進口材料SA1D（基材：SPCD）。中間隔熱墊采用進口的阿姆斯特朗隔熱材料，其安裝結構見圖2所示。進口材料隔熱效果確實不錯，但價格十分昂貴。目前國內已經出現了一種性能與其相近的材料——陶瓷纖維紙，它的性能在某些方面已經超過了阿姆斯特朗。陶瓷纖維紙性能參數：密度＜1.5g/cm3，拉伸強度＞80g/cm2，燒失量＜18%（800℃h）。正是由于中間隔熱材料的絕緣和耐高溫的特點，保證了外層隔熱板的溫度不會很高，使發動機室內與排氣管相近的不耐高溫部件正常工作。

圖1 典型的隔熱板產品

圖2 發動機排氣管隔熱板斷面圖

3 內外隔熱板的連接方式

3.1 采用周邊全翻邊的方法，用外層隔熱板包覆隔熱材料和內層隔熱板，此種連接方式效果最好但工藝也最為復雜，一般采用較少。

3.2 采用周邊部分翻邊結構的方法，圖1所示產品均為部分翻邊結構。用外層隔熱板小邊包住隔熱材料和內層隔熱板，此種連接方式效果不錯，工藝簡單，應用較廣。這一技術在韓系、美系及國產汽車上使用較多。

3.3 TOX無鉚釘鉚接方法，如圖3所示。工藝為專利技術，具有操作簡單、方便且鉚接強度高的特點。目前國內偶見此類連接，但設備使用壽命及鉚接效果沒法保證。此種技術在日系和德系車上較常見。4 鍍鋁板排氣歧管隔熱板部件的制造工藝

圖3 TOX無鉚釘鉚接示意圖

發動機排氣歧管結構的復雜性決定了發動機隔熱板的結構會比較復雜。內外層隔熱板由于是薄板成形，因此，確定合理的成形工藝顯得至關重要。這里采用內外層單獨拉延成形的方式，取得了成功。具體工藝流程：拉延—切邊—翻邊—加裝隔熱墊—壓合—翻邊鉚接—沖孔—鉚接支架。

內外層隔熱板采用厚0.4mm～0.6mm薄板深拉深成形，首先要選擇合理的成形方向，并用DYNAFORM或AUTOFORM軟件對成形工藝進行模擬、優化，再設計制作模具，最大限度降低模具開發的風險，縮短開發周期。隔熱墊落料在選擇合理間隙后，可一次落料3～4件。由于內外層隔熱板修邊尺寸相差不大（約1mm），內外層共用一套拉延模，可以節省一套模具。

5 結束語

隨著國內汽車設計和制造工藝的升級,鍍鋁板作為發動機排氣管隔熱板首選材料得到了廣泛應用，鍍鋁板拉延成形工藝也越來越成熟。目前，鍍鋁板的使用厚度逐漸從0.6mm向0.4mm擴展，有的企業已采用0.3mm或者0.15mm的鍍鋁板，這進一步為整車的輕量化和提高燃油經濟性做出了貢獻。

[1] 徐兆坤.汽車發動機原理.北京：清華大學出版社，2010-01.

[2] 張克銘.耐火纖維應用技術.北京：冶金工業出版社，2010-01.

[3] 王孝培.沖壓手冊（第2版）.北京：機械工業出版社，1988-02.

Application and forming technique of aluminum plate to heat shield for engine

HUANG Jing1，YE Wenliang1，ZHANG Ming2，LI Jianfeng2
（1.Qinhuangdao Yanda Automotive Components Manufacturing Co.,Ltd.，Qinhuangdao 066004,Hebei China；2.Jinan Foundry&Metalforming Machinery Research Institute Co.,Ltd.，Jinan 250022,Shandong China）

The application of aluminum plate to the exhaust manifold heat shield for the engine has been mainly introduced in the text.The heat shield insulation characteristics,working principle and manufacturing process have been put forward.The insulation technology has been applied in the JAC Engine Company and other major mainstream brands manufacturer which achieves good effect.

Aluminum plate；Heat shield plate；Ceramic fiber；Glass fiber；Rivet joint rivetless；Full flange；Local flange

TG386.3+1

B

1672－0121(2011)04－0073－02

2011-04-02

黃 靜（1981-），女，工程師，從事汽車車身沖壓工藝設計與研究