鋁質散熱器在推土機中的應用

呂紅轉

摘要：目前國內推土機大多采用銅質散熱器，隨著排放升級的要求及成本價格的壓力，鋁質散熱器正在逐步應用在推土機行業。本文介紹了推土機散熱器使用鋁制散熱器的優點，同時說明鋁質散熱器應用于推土機將成為一種趨勢。

關鍵詞：鋁質、散熱器、推土機

1. 前言

散熱器是使發動機正常工作的重要零件，其性能的好壞直接影響推土機在工作中的表現。隨著排放法規不斷升級，在同等的體積下，對推土機散熱器性能要求越來越高，國內推土機制造商還在大批量的使用銅質散熱器。但是，銅質散熱器目前越來越難以滿足推土機散熱需求，推土機制造商采用鋁質散熱器取代銅散熱器替將是推土機發展的必然趨勢。

2. 排放法規升級對散熱器的要求

發動機制造商為了滿足排放法規要求，采用了許多技術，例如：控制缸內燃燒溫度，使得散熱器要在同等面積的條件下有更高的散熱能力；發動機進氣增壓中冷，需要將經過渦輪增壓、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；柴油散熱，柴油在經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的模塊。發動機這些技術的應用，可以有效改善缸內燃燒情況，使發動機的排放到達甚至超過相關法規要求。隨著發動機廠商這些技術的應用，需要推土機制造商有高性能散熱器來支撐發動機正常工作；同時，技術的進步也驅動著散熱器向模塊化、高性能化發展。

3. 銅質、鋁質散熱器材料、布置上特點

銅質散熱器結構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。焊接銅質散熱器是需要使用錫鉛焊料，由于錫鉛焊料的傳熱系數低，所以銅質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散熱器上，其散熱器體積會增大，給整車布置帶來困難。

鋁質散熱器結構目前主流為板翅式，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翅片。

綜上，雖然在金屬導熱性上，銅合金優于鋁合金，但是由于銅質散熱器焊接方式及鋁質散熱器內翅片的設計，反而使得鋁質散熱器性能高于銅質散熱器。

推土機由于整機結構限制，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，只能采用串聯結構布置，會導致散熱器風阻加大，散熱效率大幅度較低；如采用鋁質散熱器，其芯體厚度較小，整機空間還有剩余，可以方便串聯或者并聯其他冷卻模塊，來滿足在有限空間內的布置及性能要求。

4. 鋁質散熱器在推土機上的應用

推土機上的發動機一般都處于重載荷狀態，也就是說發動機長時間工作在最大扭矩點與額定功率點之間，在這種工作狀態下，需要有高性能的散熱器與整機匹配，從而使推土機可以高效的工作。

從整體的散熱效果來說，匹配同一車型，同樣的迎風面積，采用鋁質散熱器性能優于銅質散熱，并且可以節省發動機艙內的空間。如果采用銅質散熱器就需要增加芯體厚度來滿足整機散熱，但是這種設計會帶來增加風阻、易堵塞等問題。

由于推土機是履帶式工程機械，并且其作業環境一般都很惡劣，導致推土機相比其它工程機械所承受的振動沖擊更加劇烈，對散熱器的強度要求也更高。

用來加工鋁質散熱器的鋁合金材料一般都比銅質散熱器的材料厚度更厚；同時，鋁質散熱器采用的板翅式結構強度也要由于銅管帶式，所以鋁質散熱器內部抗壓變形能力比銅質散熱器強。另外，銅質散熱器在焊接上使用軟釬焊，焊接溫度低于450℃；而鋁質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散熱器的抗拉強度、剪切強度優于前者。

5. 鋁質散熱器優缺點

鋁質散熱器具有總成質量輕、原料成本低、散熱性好、布置靈活的優點，并且隨著現在使用釬焊制造鋁質散熱器的工藝進步，鋁質散熱器將可以成規模的應用在推土機上。但是，鋁制散熱器的缺點主要由于腐蝕導致產品滲漏，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，可以防止銅合金進一步的腐蝕氧化。

鋁是化學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；在與空氣的接觸的部位一般采用犧牲翅片來保護散熱器的鋁合金隔板。按照現有的鋁質散熱器防腐工藝，鋁質散熱器可以使用在大多數地區。如果在一些特殊的工況下，銅質散熱器又無法滿足整機布置及熱平衡，可以考慮鋁質散熱器整體電泳來滿足使用要求。

6. 結束語

散熱器需要在有限的空間內有足夠的散熱性能和較高的無故障工作時間，所以目前國內外工程機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、布置方式上的優勢，以及發動機制造商為應對排放法規對散熱器模塊化的需求，推土機使用鋁質散熱器將成為主流。

7.參考文獻

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