汽车散热器的认识

1、散热器在1901年第一次被展出。散热器的产值在汽车的全部零件中占有较要的地位，例如：在发动机中占14%，在汽车全部零件中占2.5%，仅次于电器和减震器而占第三位。长期以来，散热器一直用铜和铜质合金制造，这是由于铜的导热性能良好，能防腐，易于焊接和加工而且也由于过去取材交易等。但鉴于铜系战略物质，近年来铜价暴长、波动甚剧、更兼汽车日多、能源紧张、污染严重、较大的汽车生产国又相继立法，限制车重，迫使各散热器公司竟相进行以铝代铜的研究。因此，散热器的发展趋势是以铝代铜。又由于发动机功率和行驶速度的提高，动力转向，自动变速和空调设备等的普遍使用，以及冷却系统的发展等都对散热器提出了更高的要求。各生产企

2、业在制造工艺上做出许多改进，不仅使成本大为降低，而且质量也大有提高。世界上主要产散热器的国家及其公司：美国、俄罗斯、英国、法国、德国、日本。美国最大的通用公司的哈里逊(Harrison)散热器厂。英国的联合工程公司(Associated Engineering Co,)系统的可弗拉特(Covrad)公司、赛克热交换和服务公司(Serck Heat transfer&Service)、玛尔斯登散热器服务服务公司(Marston Raditor Service Co.)、雷特赖泼公司(RadReps Co.)。西德的以贝尔散热器厂较为著名。法国的以肖松公司最大。日本的以东洋散热器公司、日本

3、散热器公司、东京散热器公司较大。一.为什么要安装散热器，是不是散热能力越大越好？1. 由于大多数物体在受热后都要膨胀，温度越高，膨胀越大。内燃机的零件在工作时受热膨胀后，会使零件变形，过分的膨胀，则使相互配合零件见间的正常间隙受到破坏。2. 金属零件在高温下会降低强度，不能很好的工作。3. 润滑油在高温下，它的粘度也要大大降低。如果润滑油的粘性降低，油膜的承载力下降，不能在运动附中保持良好的润滑，加剧零件的磨损。同时气缸壁温度太高时，将会使进入燃烧室的润滑油迅速燃烧，引起润滑油的消耗量增加，并且使燃烧室积炭。4. 气缸内的温度过高时，气缸充气系数下降。汽油机还容易产生爆燃现象。但是应当注意得是

4、冷却必须是适当的，过分的冷却也会给发动机带来诸多的不良后果：1. 气缸内温度过低，燃料不能完全燃烧，随废气排出，使燃料消耗量增加。2. 润滑油在低温时粘度增加，使零件在运动时的摩擦阻力加大，消耗较多的功率，因而减少了输出功率。同时，润滑油的针入度下降，可能出现运动附中没有润滑的情况，加大磨损。3. 温度过低，发动机的热效率下降。4. 燃烧后废气中的水蒸气和硫化物在低温是时会凝结成为一种叫亚硫酸的液滴，能腐蚀零件；气缸在长期低温的情况下工作，也容易被磨损。5. 在汽油机中，如果气缸内的温度过低，则吸入的混合气中的汽油蒸汽将有一部分凝结在气缸壁上，流入曲轴箱使润滑油变质。6. 气缸激冷，使排放变坏

5、。平板是较理想的传热几何形状。汽车散热器是用于两种流体间热交换的，一种流体是空气，另一种流体是冷却液。发动机的燃料燃烧时产生的热量有一部分传给冷却液，经由紧贴在水套内壁的冷却液边界层（简称液膜）、散热器的金属壁（包括水管和散热片）、紧贴在金属壁外表面的冷却空气边界层（简称气膜），在传到大气中。管片式散热器的传热示意图一如下： 散热器的传热途径：冷却液液膜散热器的金属壁（包括水管和散热片）气膜大气散热器的全部热阻等于水管内壁冷却液边界层热阻、金属材料本身热阻及水管外面冷却空气边界层热阻之和，而热阻的倒数即为散热系数。可用下式表示：总热阻=液侧热阻（液膜热阻）+管壁材料热阻+气侧热阻（气膜热阻+散

6、热片材料热阻）根据试验可得，以总热阻为100%，则各项热阻分配约为：液膜热阻占10%，管壁材料热阻占1%，气膜热阻占80.1%，散热片材料占8.9%。因此热量在由冷却液传到大气的整个过程中，对传热起主要阻碍作用的是散热器表面冷却空气边界层热阻，其次是水管内壁冷却液边界层热阻，而金属材料的热阻由于其绝对值数字很小，对散热系数K值影响很小，一般在计算中常略去不计。（三）现代汽车用散热器具有的几个特点：1. 散热性能良好。2. 尺寸较小。由于汽车发动机排气净化、自动传动装置、转向加力设备、空调器的安装原因及扩大视野等要求，散热器的尺寸必须减小。3. 重量较轻。4. 较好的使用寿命长和良好的适应不同道

7、路和气候条件的能力。5. 成本低廉。6. 维修简便。散热器的分类见比表一： 表一 汽 车 散 热 器 直流式散热器管片式芯子扁管式圆管式管带式芯子细胞骨架式芯子 横流式散热器管片式芯子散热器性能的好坏，主要取决于芯子的结构设计，散热器的性能主要为空气一侧的传热系数a所决定。考虑到散热器成本的60%-70%为原材料费用，其中铜占50%，因此为了降低成本，除以大量生产的方式来减低费用外，还应从热工学观点来节约材料，即努力争取单位重量的最佳散热性能。具体的改进办法主要有两方面，即改进芯子散热片的设计和采用压力式冷却系统。1. 散热器芯子的构造型式：目前有四种，管片式、管带式、细胞式和管芯式，它们的结

8、构见下图二：它们各有优点：（1）管片式散热器芯子同其他结构相比强度好，而且可以少使尘埃、砂子和机油残渣等物堵塞芯子，故多使用在震动大的载重车上。(2)管带式芯子与管片式相比，散热能力高，制造工艺简单，重量轻，成本低；但结构刚度不如管片式好。所以，在使用条件较好的小客车和公共汽车上得到广泛应用。近年来由于道路状况的改善，管带式散热器在大车甚至重型载货卡车也运用了。（3）管芯式芯子具有大量的焊缝，易漏水；此外，弯曲的水路难清洗，同时这种结果在生产过程中，要消耗较多的焊锡，单位重量的散热性能比较好，但是这种芯子很少用。（4）水管式散热器的一个显著特点就是散热器的任何部分损坏都不致使散热器立即报废，损

9、坏的损芯可被迅速和容易地更换，而且能立即恢复工作，并不减少其冷却性能。目前主要用在机油冷却方面。四. 汽车散热器的构造1.汽车散热器的整体结构见图三：汽车散热器由散热器芯子、主片、侧板、上下水室、加水口、进出水口、溢水管等组成。上水室顶部有加水口，平时用盖（散热器盖）盖住。冷却水由此注入整个冷却系统。在上下水室分别装有进水管和出水管，进水管和出水管用橡胶软管分别与发动机气缸上的出水管及水泵的进水口连接。由发动机气缸盖上的出水口流出的温度较高的热水经过进水管进入上水室，经散热器芯子得到冷却后流入下水室，由出水管流出被吸入水泵。在下水室或出水管上有放水开关。.3. 冷却水管及散热片散热器芯子的基本

10、元件是散热管和散热带，它们决定着散热器密封、散热和强度的质量。散热器的水管大多数采用扁圆形的断面，也有使用圆形、椭圆形、和矩形断面的。扁管和圆管相比，在容积相同的情况下，具有较大的散热面积。同时，扁管比圆管有较大的净面比，这保证了散热器有较大的空气通道。此外，当管内的水冻结膨胀时，扁管可以借助横断面变形而免于破裂。扁管的成型方法，目前基本上分为咬口钎焊、高频对焊、冷拔成型等三种。其中以咬口钎焊的水管历史最为悠久，现在软钎焊的铜散热器也基本上仍沿袭这种结构。 咬口钎焊法制造水管，实质上是用薄的带料滚压成型、镀锡热加工与切断加工所结合的一种特殊加工方法。高频对焊法与咬口钎焊法相比，具有以下优点：（

11、1）同样带料厚度和水管尺寸的情况下，由于无咬口可节省带料重量的618%。（2）在水管同样工作情况下，由于高频对接水管有更大的强度，而可以减少带料的厚度。由于不用担心钎料的二次熔化，可以实现铜散热器的硬钎焊。（3）外表面较为光滑，形状尺寸准确，与主片装配的间隙更为合理，节省装配工时，降低散热管头子的漏水率。（4）由于强度高，可以承受较高的冷却系统压力和温度。因此可以说，高频对焊是一种发展方向，特别对铝散热器和中冷器发展重大意义。但高频管也有它的缺点：设备一次性投资大，设备的维护水平高。对中小型散热器公司来讲承受能力有限。同时，如果出现散热管漏水，补焊比较困难，可能要求扎管。这将导致不符合产品的标

12、准。为防止出现这种情况，可能要求在散热管检漏，又无形中增加了制造成本。冷拔成型的水管由于具有无缝的特点，而在质量方面占有优势。但其加工成本昂贵，到了散热器公司可能要求开卷整形，还需要增加一道镀锡工序。因此，它的使用受到一定的限制。目前只在一些附加值比较高的大型散热器或者油冷器上使用。2.主片及水室：散热器的主片及水室的构造形式均以工艺制造简便、节省原材料、易于钎焊和装配、可靠性高为前提。主片中水管孔的排列要完全符合散热片中水管孔的排列方式和数量，对于管带式散热器的各排水管孔都在同一条直线上。为了增强水室壁的刚度，在水室壁上应布置有加强筋，加强筋的分布位置应使水室的边壁坚挺。 根据散热器芯部的构

13、造型式和散热器的用途，水室和主片的连接方法，一般可有钎焊式和机械连接式，而钎焊式又可分为插入式和压边式。根据试验可知，最大应力发生在主片与水室相连的主片处。应力集中的地方极易发生变形而脱焊漏水，所以必须从结构上增强主片和水室的刚度，来消除水压引起的应力。与此同时，主片具有一定的弹性，借以克服温度变化而产生的应力。3.散热器的固装框架散热器的固装框架是将散热器固定在汽车底盘上所必须的部件，用来保证散热器芯部的刚度，并在其上安装有关的零件，如护风罩、百叶窗、拉杆等。框架类型有两种，一种是与散热器彼此焊上去的，另一种是可拆卸的。散热器的框架一般由左侧板、右侧板、上护罩、底护板及其他零件所组成。钎焊式

14、的缺点是：为了获得较大的焊接面积，消耗了较多的焊料。但是这种结构简单。因此，大多数情况下普通汽车散热器框架都是采用 钎焊式的。可拆卸式的优点是：便于拆卸，而且在散热器制造时可以大大降低焊料的消耗；缺点：当螺栓拧紧后，散热器芯子四角的焊缝会受到很大的剪应力，因此在使用时，冷却水管与主片相钎焊之处易发生漏水。散热器框架的侧板不仅用来使芯子获得必要的刚度，并且还用来把散热器固装在汽车的车架上。汽车车架上的散热器的悬挂不是做成刚性的，而是做成弹性的。 2.进出水管和散热器盖在大多数情况下，散热器的进出水管是由生铁铸成的，并借以铆钉、加强垫板钎焊紧固在水室上。由于铸铁有砂眼在所难免，且铸铁的比热容大，使

15、之和水室的焊接不佳，近年来很多散热器的进出水管已用铜管代替了原来的铸铁管。散热器一般设置有加水口座，它与散热器盖配套使用（有的散热器本身并不带加水口座，而是在副水箱上面）。它决定冷却系统的压力。散热器盖必须有两个功能：当冷却系统的压力达到或超过规定压力时，必须有卸压的功能。这就是通常所说的散热器盖的开启压力；当冷却系统的压力过低时，散热器盖必须有补偿的能力。这就是通常所说的负开启压力。如果压力过高而不能卸压，或者压力过低不能补压，散热器均会遭到损坏。冷却系统之所以设置一定的压力，是因为密闭系统的散热能力优于开式系统的散热能力。因为，水的沸点是由它内部的饱和气压所决定的，随着水泵的工作台，在它的

16、背面将产生一定的真空度，致使冷却水的饱和压力下降，冷却液将蒸发。而气体或汽液混合液在相同条件下的放热系数远低于纯液态下的放热系数。因此，要求冷却系统的压力要高于常压。一般来讲，提高散热器盖的开启压力，对散热是有利的。但随着压力的升高，对散热器的强度也是一个考验。因此，通常情况下，汽车的冷却系统的压力是有一个限度的。现在见到的汽车的冷却系统一般有这么几个档次：载货卡车kg/cm*2，轻型车kg/cm*2，轿车1.2kg/cm*2。与散热器盖相应的还有膨胀箱。散热器的泄汽管和膨胀箱间通常用一根软管相连。当散热器盖开启是，冷却液（有时是汽液混合物）通过软管进入膨胀箱；当系统的压力低于负压开启压力时，

17、又通过软管将膨胀箱里的冷却液吸回散热器。在发动机热状态下开启散热器盖时，应缓慢旋开，使冷却系统内压力逐渐降低，然后稍待一会在卸下散热器盖，以免被热水喷溅烫伤，同时应牢记不要在煤油或汽油中洗涤散热器盖。油冷却器在有些发动机上，为了使润滑油保持在最有利的 温度范围内工作，还另装有油冷却器。其型式分为水冷式和空冷式。水冷式根据构造分为多板式和管式，油冷却器的润滑线路位置在油泵的后方。 表二：国产主要散热器的技术参数见表二：四散热器的设计计算和选择原则：散热器的设计计算：汽车散热器的目的是使汽车在所有变化的行驶条件下，都能使发动机有着最相适宜的温度，也就是控制发动机的温度。因此，作为设计发动机的必要条

18、件是要求能够适应行驶条件的变化。必须把散热器作为整个系统来考虑，（大体分为通风系和水循环系）。具体来说散热器设计计算包括如下方面：（1）估算空气通道的阻力，并按所需的空气流量以及空气道和散热器的总阻力，选择风扇。（2）设计计算散热器，确定散热器的散热面积、正面面积及容积，并在任何工作情况下和驱动风扇、水泵所需的最小功率的情况下，散热器应能将发动机的热量散出。（3）估算冷却系统中的水阻力，并按所需的水流量及水流道阻力，选择阻力。所以散热器设计计算。不仅只在于确定散热器的构造参数，而且还在于消耗发动机最小有效功率的情况下获得高效能的冷却装置。但其中关键性的一项是散热器芯子的设计。下面仅就其中一种方

19、法概述如下：1.散热器芯子设计所限定的条件：作为汽车散热器芯子的设计条件之一，是必须考虑汽车车身和发动机舱容积所受限制的情况。在这个容积的空间中，满足发动机的散热量是非常必要的。散热器的空间容积是按车身型式、发动机要求的散热量参数以及提出的带有各种各样方向性问题而定。为了达到这些条件，考虑所有情况来设计芯子型式是不要的。可是由于汽车工业的特殊性（大量生产方式），其形势不宜太多。散热器芯子型式、管距（散热带高度）、使用水管尺寸一旦大量投产就很难变动，除此以外，可以自由选择的举出下列三项：（1）. 散热片材质、片厚；（2）. 片距；（3）. 芯子厚度。但也不是完全自由的，必须在表2的范围内。象这样

20、所限定的散热器空间和芯子型式，必须满足发动机散热量要求，更要注意在成本最低情况下进行设计。管带式芯子的Hf及fl(表2)Hf(毫米)Fl(毫米) 7 10 128散热器的选择原则散热器是水冷式发动机冷却系统中的主要散热部件，水不断地在水套和散热器中循环，将发动机的一部分热量经由散热器而散到大气中去，来保证发动机正常工作。若散热器尺寸不足够大，在满载时将会发生局部过热现象。因为在这种情况下，散热器不能把水冷却到需要的程度，而造成冷却水沸腾。又若发动机散热器散热能力过大，特别是在无冷却强度调节装置（现在通常用的硅油离合器）时，发动机在过冷的情况下工作，使冷却损失加大，发动机的经济性和有效功率将会降

21、低。这因为浓的润滑油在使摩擦损失增加，燃料的汽化作用变坏。很明显，当发动机在冷起动或开始工作时要较热发动机为差。同时，散热器若是散热能力过大时，势必造成有色金属的过量消耗。就目前我国的实际情况来讲，若是设计有错，将会浪费数以千吨的有色金属和大量财力。所以，正确选择汽车散热器是非常重要的，应当尽量满足下列原则：(1) 必须满足发动机的散热量要求，以适应不同行驶条件的变化。(2) 考虑整车所限制的散热量容积空间，保证安装尺寸，并使之符合尺寸系列标准。(3) 芯部结构先进，具有最适当的空气阻力和小的液体阻力。(4) 具有足够的耐震强度，特别对于矿用倾泻汽车这点尤为重要。(5) 具有耐腐蚀的材质及表面

22、处理，使用寿命要长。(6) 重量要轻，对于小客车特别要考虑重量指标要求并且尽量减少尺寸，以扩大视野。(7) 便于维修和保养，满足用户的使用要求。(8) 保证成本在最低限度。一般使用下列系列型谱作为选用的参考。管片式散热器芯子的水管排列有A、B两种型式，优先采用A4、B3J及B2型。A4、B3J及B2型散热片尺寸见下图四及表3。其中A4型四排水管A型排列；B3型三排水管B型排列；B2型二排水管B型排列；A4、B3及B2型散热片参数（表3） 参数（毫米）构造型式 e C d YA4型 B3型B2型 21 25 25 90 75 50管片式散热器芯子的水管尺寸（表4） 水管规格（毫米） A b2.管

23、片式散热器芯子尺寸系列管片式散热器芯子尺寸，按表5360400420450480500530560600640670710750800340390430(500)520(540)560590630680740800BBBBBBBBA.BA.BA.BAAAAAAAAAA在设计新结构管带式散热器芯子时，推荐C型结构，其排列型式及尺寸见下图五几表6C型管带式芯子参数 表六 参数（毫米） 构造型式Hf C d YC型 10 18 8 2(n-1)C+2d五、散热器材料及代用（一）.散热器材料问题的重要性散热器材料在制造和修理中占有突出的位置。据调查现在我国制造散热器的铜才占整个机械行业的10%，每年耗

24、用万吨左右。而且目前世界粗铜的年产量才约为800万吨，因此散热器的材料的耗铜量是很可观的。概括起来，散热器材料问题的重要性，可归纳以下几点：1. 散热器用料的特点是数量大，壁又薄，技术要求比较严格。2. 散热器是一料重工轻的汽车附件，材料费在产品成本构成中占有重要的地位。3. 有色金属所占比重大，来源比较稀缺。4. 材料技术革新的潜力很大，领域十分宽广。签于以上的特点，目前国内外都在研究散热器材料，我国汽车散热器材料技术工作的实践也证明革新的潜力很大。（二）散热器材料的选择在选择制造和修理散热器的材料时，主要是考虑热传导性能、抗腐蚀性能、保证足够的强度和经济性。同时，也要注意到这种材料的工艺性

25、。概括地说，作为散热器的材料必须具备下列条件：(1) 具有良好的钎焊性能(2) 易于加工成型和控制(3) 有高的导热系数(4) 在冷却介质中有抗腐蚀的能力(5) 有适当的强度以承担在使用中引起的严酷的载荷(6) 较低的加工成本和交情的重量这些条件和要求是相互制约的，只能根据散热器的实际使用要求而略有取舍，完全满足这些条件和要求是比较困难的。（三）.铜散热器材料根据上述散热器对所用材料提出的要求，只有铜合同合金基本上满足这些要求。因此，散热器为什么从一开始就用铜才来制造，就是这个缘故。虽然国际市场波动剧烈，来源较少，但因种种原因如生产技术、设备投资等问题，目前尚难于以其他材料完全取代铜散热器。所

26、以，绝大多数散热器仍以铜才为主进行制造和修理。由于这种有色金属稀缺和价格较高，在制造和修理时，就要严格控制铜才的消耗量。延长散热器的使用寿命是节约这种金属的重要途径。铜散热器的冷却水管材料一般采用H。根据试验结果表明，汽车发动机冷却系统中的用水很可能含有大量的氯化物，如果采用H62黄铜甚至H68黄铜来作为冷却水管的材料时，应该特别小心。含有大量氯化物的水，会在管壁的咬缝处或凹穴的地方沉淀着堆积物，从而形成微电池，致使在这些地方发生腐蚀。以至汽车刚使用不久，散热器就很快漏水了。因此，只有在使用的冷却水中含有氯化物不多时，才采用H68 、H62黄铜带作为冷却水管的材料。散热器的散热片材料一般采用H

27、62h或H68。对于管带式铜散热器的散热带材料常采用T3 紫铜带或H。为了减轻散热器的重量和降低成本，只要强度允许的情况下，散热片（带）的厚度可以减薄到。瑞典已试制出的散热片的散热片。铜散热器的主片、水室、进出水管、加水口等零件材料均采用H68或H62。这些零件材料的选择主要基于工艺性和强度，而黄铜能良好的 接受滚压、钎焊、冲压和其他加工方法。黄铜的缺点是有破裂的趋势，尤其在压力加工后未经退火而处于冷硬状态时，更容易破裂。为了防止上述现象，应该进行退火，黄铜在600650温度下退火可得到良好的可塑性。在250300的温度加热4060分钟，使黄铜退火而不改变它的机械性。应当指出，黄铜在超过200

28、度时会发脆，因此在制造和修理时，散热器的黄铜零件不能在热的状态下整形。上述的零件加热后，必须让它们在水中或空气中冷却。铜散热器的固装框架材料一般采用08或08F冷压钢板，其厚度为1.2-4毫米。表6为铜散热器的常用材料，从表中可以看出美国铜散热器的新材料作为冷却水管用的是CDA194和散热片（带）用的是所谓的“薄翼”。含铁的CDA194铜合金比一般使用的H68黄铜在钎焊后的强度方面要高50%；含镉的“薄翼”铜合金比含银的铜合金在钎焊后强度也要高50%。这种材料不仅有较高的屈服强度，而且还具备以下优点：1. 可以用作更薄的材料；2. 可以承担由于提高冷却系统压力（1.41.55公斤/厘米*厘米）

29、而引起的应力。3. 一般材料所制的管片式散热器的散热片需要摺边180度以提高刚性，而含镉的散热片则毋需摺边，这样可以节省7%的材料。4. 特别使用于震动大的重型倾卸汽车散热器。铜散热器的常用材料国名牌号名称 成分（%） 厚度（毫米） 用途 有关标准中国 T3紫铜水管冶金部标准YB562-65 H90黄铜88.0-91.0铜；余量锌水管冶金部标准YB562-65 H68黄铜67.0-70.0铜；余量锌水室和主片散热片冶金部标准YB460-64冶金部标准YB561-65 H62黄铜60.5-63.5铜；余量锌散热片冶金部标准YB561-65美国CDA102紫铜散热片CDA129铜合金每吨含银；余量

30、铜散热片薄翼铜合金散热片CDA194铜合金水管CDA260黄铜70铜；30锌水管黄铜63铜；37锌水室和主片英国铜合金0.04-0.08银；0.03-0.05氧；余量铜散热片C106铜合金0.013-0.035磷；余量铜散热片英国标准C101铜合金0.03-0.05氧；余量铜散热片英国标准BS2870C102铜合金0.03-0.05氧；余量铜散热片英国标准BS2870CZ105海军黄铜70铜；0.02-0.06砷；余量锌水管英国标准BS2871CZ110海军黄铜76-78铜；1.8-2.3铝；0.02-0.06砷；余量锌水管英国标准BS2871CZ111海军黄铜70-73铜；1-1.5锡；0.

31、02-0.06砷；余量锌水管英国标准BS2871CZ112海军黄铜主片英国标准BS2871日本CuR紫铜散热片日本标准JIS H3301BsR2黄铜散热片水管日本标准JIS H3321日本标准JIS H3321BsP黄铜水室日本标准JIS H3201BsR黄铜主片日本标准 JIS H3321(四).散热器材料的代用铜散热器所用材料，其着点是充分提高铜才的利用率，减少铜才的消耗，改进散热器设计，提高散热能力，达到降低成本的目的。但是，铜才毕竟是短缺的物资，因此有必要寻求其它代用材料。特别是近年来，由于汽车数量日益增多，材料问题已提到议事日程而成为目前急待解决的问题。为了降低汽车材料消耗，对于散热

32、器来说，除提高散热性能外，另一个主要方法是选用比重较小的材料，列如铝、铁、等。鉴于以上原因，国内外作了大量实验，并以取得了不小的成果。下列分述之：.铝散热器材料铝及其合金是散热器较为理想的代用材料之一。这主要由于以下几方面的原因：铝的比重只是铜的30.4%，使用铝才可以大大减轻散热器的质量，一般可比铜散热器减少25-40%。铝的热传导率虽然比铜低，但铜散热器的散热片与水管间是锡焊，锡的热传导率还不到铝的三分之一，而这一点常常被人们忽略。铝散热器在生产和使用过程中出现的问题，列如钎焊、防腐、修理等经过20多年的研究和实践都已基本上得到解决，而且还出现了法国苏菲加研制的不用钎焊的铝散热器。我国已试

33、制出铝复锌片散热器，这种铝复锌片是在铝带的轧制过程中复上一层锌片，锌片和铝很好地结合在一起。复锌层消除了微电池腐蚀的危险，因为铝与锌的电位比较近。铝复锌散热片能很好地钎焊到散热管上，复锌层厚度选为12-15微米之间，这个厚度既满足钎焊要求，又满足防腐要求。而锌的来源容易，价格低廉，是一种理想的包复层。为了确保铝散热器的质量，在生产和修理过程中需要注意以下问题：(1) 铝复锌散热片的带才质量要好，铝合金和锌层应很好地轧和在一起。不允许有起皮、分层、起泡、剥落及局部未复上锌层等现象。带料应采用硬态，杯突值应在3-4毫米之间，其余技术条件应符合有关标准要求。(2) 冲制和滚制散热片时，应注意必须使复

34、锌层的一面作为与散热管的焊接面。(3) 散热器芯子的烘焊温度和溶剂浓度应适当降低，烘焊温度应取300-320度，时间为1分20秒，溶剂配比为氯化锌3%，氯化铵4%，其余为水。(4) 为了除去酸渍，烘焊后芯子的清洗，最好选用碳酸钠溶液（浓度为3%，温度为80度左右）和热水两道清洗。(5) 在修补铝片散热器芯部时，加热温度不能过高，火苗要集中，焊条应细，熔点要低，以免将铝片烧化。(6) 铝复锌带料在轧制过程中边角余料回收问题。（目前铝复锌带料的成材率只有70%，边角余料占30%，这些余料如不能合理的运用，就会影响铝片散热片的大量生产）。目前，国内外各主要汽车生产国的一些汽车厂或金属公司都在试制或生

35、产铝散热器。美国通用汽车公司的哈里逊散热器厂；日本昭和铝公司；西德贝尔散热器厂。近年来还出现了一种有包复层的铝才，即在铝带或铝板（称为母才）表面上包复一层硅铝合金的钎料，既可以包复在母才的一面，又可以包复在母才的两面。视需要而定。包复层铝带（板）也称为双金属带（板），最大好处是在钎焊时不在施加焊料，只要夹紧后送近热源即可相互熔化而焊牢。工艺大为简化，而且焊缝均匀，氧化膜减少，质量也有所增高，因此特别适用于铝散热器。包复层一般都是含硅5-12%的铝合金，含硅的目的是使钎料的熔点低于母才的熔点。.钢散热器材料以钢代铜制造汽车散热器是国内外散热器生产厂和科学部门的重要研究课题之一。早在二次世界大战期

36、间，德国、日本、法国和苏联等国家就已经使用了刚散热器，战后直到现在，日本、法国、东德、西德、捷克、匈牙利等国家，一些汽车上仍采用钢片散热器。我国于1971年开始试制并生产了解放CA10B型钢复锌片散热器；还从1975年开始了钢复铜散热器的试验工作。(1)钢复锌片散热器材料钢复锌片散热器是散热片用薄钢带热镀锌制成的半钢散热器。钢片的基体金属采用08F钢带，双面热镀复上锌层，钢片厚度为（包括复锌层）。其热传导率约为H62黄铜的0.5，但是散热性能并不差。以解放CA10B型散热器为列，在散热面积不变的情况下，通过风洞试验，比较不同材质的散热片对散热性能的影响，试验结果如表不同材料的散热器对散热性能的

37、影响 散热片材料C）散热量（%）H62黄铜 93 100T3紫铜 355 11008F热镀锌钢片 45 92注：在风洞试验时，重量风速为12公斤/米*秒，水流量为170升/分；热镀锌钢片厚度为。由上表可以看出，虽然08F热镀锌钢片的热传导率约为H62黄铜的0.5，但其散热量仅比铜散热器低8%，这个降低量完全可以采取一些措施来补偿。因此用热传导率低的H62黄铜片制造散热器，从散热性能上看是完全可能的。据以上分析，经过计算和试验表明，对CA10B型散热器若以钢片代替H62黄铜片，在保持原散热器外型尺寸不变的情况下，增加13%的散热面积后，即可达到标准CA10B型散热器的散热性能。增加散热面积后的钢

38、片散热器与铜散热器构造参数对比于下表 钢片散热器与铜片散热器构造参数对比 散热器 构造参数CA!0B型钢复锌片CA!0B型铜片 散热片材料08F热镀锌钢片锌层厚度15-20毫米H62黄铜 片数 186 160 片距（毫米） 总散热面积（米2） 单位马力散热面积（米2/马力）此外，为了防止钢片的腐蚀，提高其耐腐蚀性以保证钢片散热器的使用寿命，根据我国资源情况，以及散热器使用的环境和散热片连续加工的特点，选择了热镀锌复层作为钢片的保护层。锌是钢件上一种有效的、应用十分广泛的保护层，这不仅因为其本身具有良好的抗大气腐蚀性能，而且还由于锌对钢而言属于阳极保护层，即使锌被划伤或其它原因造成锌层不完整时，

39、它对裸露的基体仍然起着电化学保护作用，而不致生锈。镀锌层这一特点，对散热片的连续加工和使用维修时带来很大方便。为了进一步提高钢复锌片的抗腐蚀能力，还可以采用工业上常用的三酸钝化工艺。刚散热片与铜质水管的钎焊强度，从检查其管片焊合率来看，完全达到国家标准，这是因为锌具有较好的钎焊性能。震动试验结果表明，钢复锌片散热片的钎焊性能是良好的。总之，用钢复锌散热片代替铜散热片制成半刚散热器是完全可以的。并且只需增加某些工序，就可以充分利用原来生产传统铜散热器的的设备进行生产，从而作到投资少，收效快，还可以节约大量的铜才，降低散热器的成本。（2）钢复铜散热器的材料钢复铜散热器是水室、主片、散热片等复有H9

40、0黄铜层的薄钢带制成的散热器。基体金属采用F11钢带，双面复有H90黄铜包复层，钢带厚度分别为0.8、0.1毫米（包括复铜层0.040.08毫米）。它具有铜的耐腐蚀性和钎焊性能；因其基体为含炭量低而深冲性能好的钢材，则有合乎产品和工艺要求的机械性能。这种材料是在钢带的轧制过程中，双面复上H90黄铜，铜层和钢很好地结合在一起。用H90黄铜作为包复层是合适的，因为H90黄铜不存在富锌多特有的脱锌腐蚀，故其耐腐蚀性能良好。另外，H90黄铜季裂的敏感性也不及富锌黄铜强烈。包复层要具有足够厚度并且均匀，还要有良好的致密性，即无针孔、起皮、起泡、裂缝、压折和夹渣等缺陷，这是决定该材料耐腐蚀性的关键，以便有

41、效的保护基体金属。只是在材料的热传导性能上稍差于铜才。试验证明，钢复铜散热器和铜散热器比较，散热能力的相差值最大为5%左右。虽然钢的热传导率是H62黄铜的0.5，但在散热器的散热能力上却相差无几，从而说明了钢复铜散热器完全可以代替铜散热器。这个问题在实车行驶中也得到证实。钢复铜散热器可以节约铜才一半以上，并能降低散热器成本。.锌散热器材料锌在自然界储量丰富，提炼和加工容易，耐大气腐蚀性能良好。但长期以来，由于受机械性能的限制，锌合金应用不广泛。从1974年开始，我国进行汽车散热器散热片用的锌铜钛合金试制工作。经过几年的试制研究，基本上掌握了该合金的生产工艺。另外，应该注意一点：由于锌铜钛合金熔

42、点低（423度），散热器芯子的烘焊温度应适当降低，一般取300度左右。在修补芯部时，加热温度不能过高，火苗要集中，焊条要细，熔点要低，以免将锌铜钛合金散热片烧毁。.塑料汽车散热器材料长期以来，都是使用金属，进入70年代后开始采用非金属材料制造零件。比较重要的 突破是用玻璃纤维加强的尼龙66，采用注塑的方法加工制造散热器上下水室。用含33%（按重量）的玻璃纤维加强后的尼龙，能增加周期性的疲劳强度。这种尼龙的上下水室由法国苏菲加公司制造，装在该公司生产的铝散热器上。散热器是完全不用钎焊的，用机械方法进行装配。采用尼龙水室有以下好处：(a) 各种复杂水道和原来需要钎焊在水室上的零件都可以一次铸出；(

43、b) 不需使用防腐性的冷却液；(c) 外表面是黑色的，也不需要喷漆；(d) 比金属制水室要轻，节约有色金属。六.散热器钎焊（一）.钎焊过程的本质制造和修理散热器的大部分工艺操作是钎焊过程/散热器中所有需要密封的连接处：水管和散热片、主片和水管、主片和水室、水室和进出水管、水室和侧板等都是由钎焊来保证的。所谓钎焊是当基本金属处于固体状态时，用熔点比它低的熔化状态的填充金属将基本金属连接的过程。钎焊具有以下特点：（1） 钎焊时基本金属被加热到熔点以下。（2） 填充金属钎料是熔化的。钎料在成分和性能方面与金属有明显的区别，钎料的熔点总是低于基本金属。（3） 在毛细管的作用下，熔化的钎料填满被连接的金

44、属零件的间隙。散热器钎焊的工艺过程是比较简单的。但其物理化学反应却是复杂的，为了更好地了解钎焊本身所发生的变化，将其划分为几个阶段：(1) 将钎焊的基本金属加热，使其达到钎料熔化的温度。(2) 钎料熔化。(3) 钎料沿钎焊金属表面的流动，有时在毛细管作用下流入结合零件的间隙。(4) 钎焊缝附近的基本金属熔解到液体钎料中，液体钎料的因素向基本金属扩散。(5) 钎料在钎焊缝中冷却和结晶。应该指出以上几个阶段不是截然分开的，而是交叉进行的。在钎焊过程中，对钎焊的基本金属加热的目的，是为了使钎焊金属获得足够的能量进行反映钎焊的金属熔解到液体钎料中。若对钎焊金属加热不足，钎料就无法湿润它。要得到牢固的钎

45、焊缝，应使钎料均匀分布在钎焊缝中。为此，必须使钎料具有良好的流动性，对钎焊来讲这叫做漫流性。要使钎料在金属表面上漫流，必须具备以下三个条件：(1) 钎料本身要有一定的湿润性和漫流性。(2) 使钎焊缝具有毛细管作用。(3) 钎料要和钎焊金属相互直接作用这是钎焊最基本的工艺要求。为了保证钎料和钎焊金属相互直接作用，必须除去金属表面上的氧化物和油脂等类物质。使用熔剂是清除在钎焊过程中生成的氧化物的主要方法。故在一般情况下，使用有效而合适的熔剂是清除氧化物，并获得优良散热器焊缝的必要的工艺措施。（二）散热器制造和修理中采用的钎料和熔剂 根据钎焊的本质，对钎料的性能提出一系列的要求：(1) 钎料的熔点应

46、低于金属熔点40-60度，在高温下工作时，钎料的熔点应高于工作温度。(2) 熔化的钎料应能很好地浸润钎焊金属，并易于在金属表面漫流。(3) 钎料要有和母才相互扩散和熔解的能力，获得牢固的焊缝。(4) 钎料中不应含有对母才有害的成分，或易形成气孔。(5) 钎料的物理性质要尽可能与母才金属相进。(6) 钎料金属不易氧化，或形成氧化物后要易于去除。(7) 钎料成分中的金属不应是稀有和非常昂贵的。常用的钎料按机械性能分为两种：(a) 硬钎料：钎料的熔点在450度以上，其强度较高，可达50公斤/（毫米2）(b) 软钎料：钎料的熔点在450度以下，其强度往往不超过2-10公斤/（毫米2）使用硬钎料的钎焊，

47、称为硬钎焊。使用软钎料的钎焊，称为软钎焊。软钎料的特点是：低熔点、低硬度和低机械强度，具有十分良好的润滑性，塑性好，没有脆性，还有较高的抗疲劳破坏的能力。由于上述特点，使其在散热器制造和修理工艺中得到广泛的应用，目前，常用的软钎料是锡钎焊料，锡钎焊料随着锡和铅的含量而改变其性能，铜散热器一般使用含锡30-50%的锡钎焊料，它们具有足够的漫流性，钎焊质量比较高，并且价格便宜，因而在铜散热器制造和修理中应用的最为普遍。由于铜散热器在总成过程中要经过多道工序进行钎焊，为了不使后一道工序的钎焊温度影响前一道已有的焊缝，需要适当变动一下锡和铅的含量。近代散热器由于工作温度和系统压力逐步提高，在实际使用中

48、对于零件的焊缝造成了“拉断剥落”的联合载荷。国外针对上述载荷研究了不同成分钎料的机械性质，认为含有97.5%铅，1.0%锡，和1.5%银的钎料具有最好的抵抗上述联合载荷的性质。从国内外铜散热器生产来看，目前在钎料方面的发展趋势是低锡高铅合金钎料。由于含铅量增加，防止铅中毒就应引起足够重视，要加强排风设备，注意劳动保护，并切实加以解决。2. 钎料的制法和回化制造和修理散热器用的锡铅焊料 ，一般是在瓷器或石墨坩埚中加热制得的。若用铸铁的或铁板的器皿加热，铁会熔解，使铁的含量增加，而钎料变脆。首先将一定重量的锡放入器皿中熔解，当熔锡表面出现氧化物的薄膜锡的灰渣时在熔锡中不断投入事先切好的一定重量的小

49、块铅，并且用木棒不断地搅拌。 最好不要将铅预先熔解，因为它在熔解状态下很快地在空气中氧化。在修理散热器时，往往要使用以前已经用过的钎料 。但是脏的钎料会大大降低镀锡和钎焊的质量。要去除脏污钎料中的铁、锌和其他杂质，必须将钎料回化。发最简单的方法是利用木炭，即将熔解钎料的坩埚中撒上一层细粒木炭，再将它和钎料搅拌经过2030分钟，在熔化表面上浮出别的生成物， 这种生成物在继续搅拌下，就变成干而松脆，这些杂质可用木勺很容易地将它们从钎料的表面初去，剩下的即为回化好的钎料。1.熔剂的功用、要求和配制熔剂功用大致用以下几方面：(a) 减少钎料的表面张力，改善钎料对钎焊金属的湿润条件(b) 熔剂和固体金属

50、间的电解作用。(c) 净化钎焊金属的表面。(d) 熔解液体钎焊表面的氧化物。(e) 在钎焊过程中保护基本金属和熔化钎料免于氧化。总之，现有散热器钎焊所使用的熔剂都具有以上功用，只是程度上各不同 。为完成上述这些作用，必须对熔剂提出以下要求：(a) 熔剂的熔化温度应低于钎料的熔化温度，因为液态时，熔剂的活泼性比较大；为了防止熔剂的蒸发，熔剂的蒸发温度 应该比钎料的熔化温度高。(b) 熔剂应能很好地熔解氧化物，或与氧化物形成易熔化合物。(c) 熔剂在钎焊温度下具有足够的流动性，容易均匀地在钎焊表面流动 ；但流动性也不宜太大，以免流失。(d) 熔剂的作用温度应比金属的熔化温度稍低。（所谓作用温度是最

51、容易熔解氧化物和其他化合物的温度。）(e) 容积及其分解物不应与钎焊金属和钎料起有害的化学作用，否则可能使焊缝质量下降。(f) 应当形成一层均匀的复盖层，以防金属的继续氧化。(g) 熔剂 及其分解物的比重尽可能小，以便于在焊缝表面，不形成夹杂物。(h) 钎焊完毕后，残余的熔剂应当容易去除。(i) 熔剂最好对金属不起腐蚀作用，在工作中也不放出有毒气体。在散热器制造和修理过程中，应用最广泛的熔剂是氯化锌和氯化铵；氯化锌是 钎焊散热器时主要的熔剂。为了提高熔剂的 活泼性和降低熔剂的熔点，可在氯化锌溶液中加入少量的氯化铵；钎焊密封的焊缝处 ，必须使用氯化锌和氯化铵的混合物。（三） 钎焊前零件准备在钎焊

52、过程中必须遵守的条件是保持钎焊表面的清洁。钎焊前零件的准备工作包括钎焊零件表面的清理、脱脂、耐蚀和装配，有时在钎焊前还需要将零件预先镀锡或镀铜。大量生产散热器时则采用铸件碱性电镀锡和钢板件接触镀铜的方法。（四）钎焊方法的选择和钎焊温度在散热器制造和修理中，主要应用下列各种钎焊方法：手工钎焊、在钎料槽中浸渍零件的钎焊、在烘焊炉中钎焊、中频或高频电流感应加热的钎焊等。尽管散热器的钎焊方法多种多样，但是各种方法的钎焊温度都必须满足下列条件：(1) 熔剂熔化；(2) 钎料熔化；(3) 钎料流动性应能使其渗入焊缝中。钎焊的温度通常规定在280-380°之间，温度过高或过低都有害。一般情况是温度

53、过高可能把材料烧坏，熔剂燃烧；温度过低，接缝处就不牢。为了确定钎焊的温度，无论使用何种钎焊，焊缝的厚度是很大意义的。焊缝厚度为与温度为280°左右时，各种焊接金属接缝的强度均为最大。温度高于280°时，由于流动性太大，熔剂和焊料会由接缝处流出，接缝处即不能被盖满而且造成多孔隙的焊缝。七散热器的正确使用（一）散热器的保管和运输散热器应保管在通风、干燥的仓库中，不得露天存放，以免雨淋受潮。需要保管的散热器应该预先烘干，在散热器总成内不允许有残留的积水和杂质。在散热器运输过程中，必须小心轻放，严防磕碰。（二）散热器的安装在散热器安装到车架上之前必须检查它的密封性。然后就安装在散热

54、器罩或外框上。为了防止散热器因受震动而脱焊漏水。汽车车架上的的悬挂不是作成刚性的而是作成弹性的。散热器在汽车车架上安装时，必须检查橡胶软垫是否完整。在固定散热器的螺帽下，应该放有弹簧垫圈；而在散热器弹性支撑下面的槽行螺母，需用开口销锁紧。散热器的进出水管用橡胶软管和发动机连接，以便输送冷却液和减少传到散热器上的的震动。散热器的橡胶软管是由内胶管、织物层和外胶管组成的。为了防止橡胶软管受水泵的真空作用而缩瘪，在一些汽车上，散热器的出水管中加放一根用钢丝作成的撑簧。在装橡胶软管时最好不用润滑油脂。在安装散热器时，应该特别注意散热器芯子和风扇叶子之间保持有一定的距离。（三）散热器的加水和放水冷却水的基本要求：应在散热器中加添软水，水中所含溶解的钙镁铁等化合物是少的，并且没有任何泥沙和腐烂有机物质。在正常运行条件下，可以认为散热器寿命主要取决于水的质量。质量的签定（1）.水的主要质量指标是硬度、碱性和干燥渣量水的总硬度=暂时硬度+永久硬度，以度数来表示。总硬度10是每升水中含有10毫克氧化钙时水的硬度。暂时硬度可以用长久地将水煮沸的方法来消除，因为碳酸氢钙和碳酸氢镁会分解成不溶解的沉淀物碳酸钙和氢氧化镁。其化学反应方程式如下：Ca(HCO3)CaCO3+CO2+H2OMg(HCO3)MgCO3+CO2+H2OMgCO3+ H2O=Mg(OH)2+ CO2