摘要：
本文提出銅鋁復(fù)合散熱器中銅鋁功能錯(cuò)位的新問(wèn)題，銅管焊接構(gòu)造將散熱器內(nèi)外力錯(cuò)給銅管承擔(dān)，唯一能逆轉(zhuǎn)錯(cuò)位，把力讓鋁柱翼承擔(dān)的新結(jié)構(gòu)恰是古老的襯管結(jié)構(gòu)。襯銅管中銅管僅起耐腐作用，不支承任何內(nèi)外力，銅管壁厚0.3mm足可耐用40年。襯管結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)度高于銅焊管一倍，還要比常用水暖管道多加一道填料擠壓型密封。銅襯管散熱器省銅69%，成本降18%，襯不銹鋼管散熱器成本更低，它將是高品質(zhì)低價(jià)位的散熱器新秀。
關(guān)鍵詞：
銅鋁功能 襯管結(jié)構(gòu) 襯銅管散熱器 襯不銹鋼管散熱器

現(xiàn)在散熱器的品種很多，淋瑯滿目，產(chǎn)能早已供 過(guò)于求，采暖散熱器行業(yè)面臨著國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，能否在市場(chǎng)立足的關(guān)鍵是自主創(chuàng)新和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。散熱器產(chǎn)品的改革一直不斷進(jìn)行中，屈指數(shù)數(shù)能算上自主創(chuàng)新的散熱器不多，大多是小改小革。鋼制類散熱器來(lái)自歐洲，壓鑄鋁是歐洲風(fēng)格，它的構(gòu)造尺寸甚至散熱量都類似國(guó)外同類產(chǎn)品，唯有銅鋁復(fù)合散熱器是我國(guó)自己創(chuàng)新，經(jīng)近十年使用站住了腳，被廣大用戶認(rèn)可的一款散熱器。當(dāng)然小改小革亦是進(jìn)步，但使散熱器變化不大，在當(dāng)前的市場(chǎng)環(huán)境中更需自主創(chuàng)新的新產(chǎn)品，只有對(duì)散熱器結(jié)構(gòu)的根本改革，才能明顯提升散熱器性能。
散熱器的結(jié)構(gòu)先看鑄鐵散熱器的結(jié)構(gòu)。鑄鐵散熱器的散熱、承受內(nèi)壓外力、耐腐蝕三大功能均為鑄鐵，是單一材質(zhì)整體鑄造結(jié)構(gòu)。單一材質(zhì)沒(méi)有材質(zhì)選擇功能或功能選擇材質(zhì)的問(wèn)題。在銅鋁復(fù)合散熱器中，有銅鋁二種以上材質(zhì)，這就存在材質(zhì)和功能合理的配合問(wèn)題。鋁材容易成型，傳熱性能又好，用它作為散熱功能最佳。和鋁復(fù)合的銅材，擔(dān)當(dāng)耐腐功能責(zé)無(wú)旁貸，至于銅材有沒(méi)有必要承受內(nèi)壓和外力功能，就需進(jìn)一步討論了。
銅鋁復(fù)合散熱器由橫水管和立管焊接連接組成，銅鋁復(fù)合散熱器是多種材質(zhì)的焊接結(jié)構(gòu)。鑄鐵散熱器的難點(diǎn)是鑄造，銅鋁復(fù)合散熱器的難點(diǎn)仍是焊接。經(jīng)散熱器行業(yè)共同努力，現(xiàn)已解決銅橫水管和銅立管焊接技術(shù)，但因銅管價(jià)格昂貴，銅管管壁較簿，焊接連接強(qiáng)度不高，在連接橫水管絲母時(shí)，如用力較小影響密封效果，容易漏水；如用力偏大，則連接的銅立管受不了安裝必要的扭矩，產(chǎn)生變形甚至損壞，這是銅鋁復(fù)合散熱器反映較多的問(wèn)題，除此之外，銅鋁復(fù)合散熱器暗存在銅鋁功能錯(cuò)位問(wèn)題。
銅鋁復(fù)合中銅管多承擔(dān)內(nèi)壓和外力功能的問(wèn)題在于：銅鋁復(fù)合散熱器的規(guī)范規(guī)定，銅立管最小厚度0.6mm。按測(cè)定在采暖熱水中紫銅管的腐蝕速度是0.005mm/年，推薦散熱器使用年限15年，紫銅管的壁厚0.1mm已滿足耐腐功能，但承受1.0Mpa內(nèi)壓，紫銅管壁厚就需0.5mm，耐壓所需壁厚占到銅立管厚度83%，銅鋁復(fù)合加銅管的主要目標(biāo)是防腐，不是承壓，但在壁厚占有比例中，銅管耐壓是主，防腐是次，本末倒置了銅鋁復(fù)合的功能位次，這就是所謂銅鋁功能錯(cuò)位癥狀之一。銅鋁功能錯(cuò)位癥狀之二是：散熱器鋁型材許用應(yīng)力是33Mpa，紫銅管的許用應(yīng)力是41.2Mpa，紫銅管大于鋁型材許用應(yīng)力。構(gòu)件受力能力是材質(zhì)許用應(yīng)力和受力面或斷面系數(shù)的乘積。銅鋁復(fù)合的銅管在內(nèi)鋁管在外，鋁管斷面大于銅管，加上鋁柱翼的斷面，鋁材的受力面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于銅管，空心的鋁型材，鋁型材斷面系數(shù)更大。綜合應(yīng)力和受力面二項(xiàng)受力能力的基本要素，鋁型材的受力能力，無(wú)論是承受軸向力、斷面的環(huán)向力、還是承受外力作用的扭力矩，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于銅管。銅鋁復(fù)合中承受能力強(qiáng)的鋁材不用，反而用受力能力弱小的銅管來(lái)承受散熱器的內(nèi)壓和外力。銅鋁復(fù)合中銅鋁功能錯(cuò)位造成稀有紫銅金屬浪費(fèi)，連接強(qiáng)度削弱，生產(chǎn)成本大幅度增加。
為什么會(huì)產(chǎn)生銅鋁功能錯(cuò)位？是銅鋁復(fù)合散熱器的焊接結(jié)構(gòu)造成的，屬結(jié)構(gòu)性矛盾。因立管一定要和橫水管連接才能成為散熱器，橫水管和立管一焊接，就成為同一焊接件，成為同一的受力體系。在同一的受力體系中，橫水管和立管均受這一體系所有力的作用。換句話說(shuō)，因焊接結(jié)構(gòu)錯(cuò)使銅鋁復(fù)合的銅立管承受散熱器的外力和內(nèi)壓力。
怎樣改變銅鋁復(fù)合散熱器的連接結(jié)構(gòu)，逆轉(zhuǎn)銅鋁功能錯(cuò)位？還得從焊接結(jié)構(gòu)分析。任何連接結(jié)構(gòu)的基本要求是連接牢固和嚴(yán)密。橫水管和立管是焊接結(jié)構(gòu)，焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是連接牢固和嚴(yán)密成一體，像一個(gè)連體嬰兒，一項(xiàng)焊接連接起了二個(gè)作用。要達(dá)到連接的基本要求又能逆轉(zhuǎn)銅鋁功能錯(cuò)位的唯一新結(jié)構(gòu)是，古老的襯管結(jié)構(gòu)。若襯管結(jié)構(gòu)襯的是銅管，銅鋁復(fù)合散熱器就是襯銅管散熱器。
襯銅管散熱器逆轉(zhuǎn)了銅鋁功能錯(cuò)位，橫水管與鋁柱翼由機(jī)械加結(jié)構(gòu)膠雙固定。對(duì)于Φ22銅立管，采暖試水壓產(chǎn)生的盲板力是57kg，焊接連接銅管最大許可力為215Kg，襯銅管散熱器的雙固定許可受力是434Kg，雙固定連接是焊接連接許可受力的二倍，正常安裝擰絲不會(huì)扭曲散熱器。水暖管道常用的密封是管絲加填料，管絲是受力，填料是密封。襯銅管散熱器密封連接是，二道成形填料加上液體填料密封，它要比常用水暖管道多加一道密封，二道密封連接使橫水管和立管連接更嚴(yán)密，確保散熱器安全不漏水。
說(shuō)了半天，所謂的襯銅管散熱器不是和插接型散熱器相似？答案很肯定，兩者根本不同。插接型散熱器橫水管的管件插入立管中，插和接是固定，也是密封，立管是受力件，也是密封件，也是一個(gè)連體嬰兒。在這里且不論插接型固定力是否足夠，是否穩(wěn)定，也不論插接型是否能保住密封，根本的區(qū)別在于：插接型散熱器牢固和密封不分，插接型的接件-簿壁不銹鋼管既承受散熱器外力和內(nèi)壓力，還多承受很大的脹管應(yīng)力，而襯銅管散熱器根本不存在此類特征性的問(wèn)題。順便提出，有人在插接部位加密封膠以加強(qiáng)插接的密封。要知道密封膠只能起密封作用，不能作為固定的膠，插接型是靠過(guò)盈插入產(chǎn)生一定的脹力來(lái)固定橫水管和立管，插接處加了密封膠，則喪失或減弱原有的固定力。用戶安裝散熱器后，一旦有足夠大、不定方向、往復(fù)的熱冷縮脹力作用插接散熱器，橫水管和立管將發(fā)生位移而漏水。
襯銅管散熱器和壓鑄鋁用“O”形圈加激光焊接的雙重密封復(fù)合連接的差異在何處？襯銅管散熱器的成形填料和雙重密封O形圈都是擠壓型密封圈，最常用的密封，這一點(diǎn)相同，誰(shuí)也不會(huì)，也不允許把最常用的密封劃入自己的專利保護(hù)范圍。壓鑄鋁的特征是“O”形圈加激光焊接雙重密封，襯銅管散熱器是非焊接的機(jī)械加結(jié)構(gòu)膠雙固定和二道成形填料加液體填料密封，兩者特征各不相同，不同的專利技術(shù)。客觀地講，激光焊和“O”形圈擠得很近，激光焊很容易燒傷“O”形圈，襯銅管散熱器不存在此類問(wèn)題，若感興趣可以將襯銅管散熱器的新結(jié)構(gòu)引入壓鑄鋁中，也許會(huì)開(kāi)劈出另一片新天地。
歸納新結(jié)構(gòu)的襯銅管散熱器有益效果有：
⒈省銅生產(chǎn)成本低。
銅管是鋁柱翼管的內(nèi)襯管，襯銅管散熱器的襯銅管只傳遞內(nèi)壓力，不支承任何力，襯銅管的功能僅是耐腐防腐。銅內(nèi)襯管壁厚0.1mm能耐腐15年，照理說(shuō)襯管壁厚0.1mm已符合要求，但管壁過(guò)分薄不好內(nèi)襯，取銅襯管壁厚0.3mm，耐腐40多年比較適宜。
襯銅管散熱器的銅立管不和橫水管焊接，不要求橫水管是銅管，另一個(gè)原因是橫水管沒(méi)有鋁管復(fù)合，橫水管沒(méi)有理由，也沒(méi)有必要一定用銅管。俗話說(shuō)得好，好鋼用在刀刃上，現(xiàn)在是好銅用在襯管上。把橫水管的紫銅省下來(lái)，橫水管兩端頭黃銅絲堵也省下來(lái)，盡可能節(jié)省稀有金屬，節(jié)約貴重材料資源。厚鋼管替代銅橫水管，增大散熱器剛度，內(nèi)防腐也很好處理。橫水厚鋼管可用現(xiàn)有的任一種內(nèi)防腐，還能用熱鍍鋅防腐，更推薦涂塑內(nèi)防腐。交通大學(xué)介電與功能材料研究所研究員周師岳，在“第二屆采暖散熱器綜合工藝技術(shù)與發(fā)展論壇暨相關(guān)配套件產(chǎn)品展示交易洽談會(huì)” 說(shuō)，散熱器“產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)如果打開(kāi)了，可以用粉末涂料來(lái)進(jìn)行施工，而且施工的效率肯定比常規(guī)的提高幾倍甚至幾十倍。”粉末內(nèi)防腐的工效高，綜合成本價(jià)將比溶劑型內(nèi)防腐涂層低。襯銅管散熱器打開(kāi)了散熱器產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，完全能用粉末涂料防腐，不但成本低，生產(chǎn)沒(méi)有污染，散熱器生產(chǎn)過(guò)程更環(huán)保。

襯銅管散熱器最大限度降低了銅耗，去消了銅橫水管，襯銅管壁厚0.3mm。以Φ22銅立管的H=600mm襯銅管散熱器計(jì)，每柱散熱器耗銅0.314Kg降至0.098Kg，省銅69%。除去增加鋼橫水管及其附件所需費(fèi)用，每柱散熱器約省7元，生產(chǎn)成本約降18%，耐腐年限增至40多年，散熱器內(nèi)連接強(qiáng)度高于銅焊管一倍，還要比常用水暖管道多加一道密封。總之，襯銅管散熱器的性能全面大幅度提高，生產(chǎn)成本明顯下降。

⒉襯管結(jié)構(gòu)構(gòu)成低價(jià)位的襯不銹鋼管散熱器。
不銹鋼和銅的耐腐能力相當(dāng)，不銹鋼管價(jià)比銅管低近一半，市場(chǎng)曾紛紛推出不銹鋼水道散熱器，火紅了一陣,短時(shí)期內(nèi)頻頻漏水而消失在市場(chǎng)中。熔焊高溫改變不銹鋼材的金相組織結(jié)構(gòu)，喪失了不銹鋼的耐腐蝕性能，熔焊是不銹鋼的致命點(diǎn)。襯管結(jié)構(gòu)中襯的是不銹鋼管，就成了內(nèi)襯不銹鋼管散熱器。襯管結(jié)構(gòu)的水道連接沒(méi)有焊接，沒(méi)有不銹鋼的致命點(diǎn)，再推薦用薄壁不銹鋼無(wú)縫管，不銹鋼管水道中無(wú)任何焊縫，杜絕熔焊高溫改變不銹鋼材性能的可能，防止不銹鋼的悲劇重現(xiàn)。
襯管結(jié)構(gòu)的襯不銹鋼管散熱器性能和襯銅管散熱器的性能完全相同，不再重復(fù)敘述，價(jià)位如何？大概的比較就知。目前薄壁不銹鋼無(wú)縫管3萬(wàn)每噸，壁厚0.3mm；薄壁無(wú)縫鋼管0.9萬(wàn)每噸，壁厚要1.5mm，不銹鋼管和鋼管容重差1.6%，取等值比價(jià)格沒(méi)有多大的誤差，從壁厚和價(jià)格的比例可知，散熱器用不銹鋼無(wú)縫管要比用無(wú)縫鋼管便宜，何況鋼管還有耐腐防腐處理費(fèi)用；2.5mm厚鋼管4千元每噸，壁厚是不銹鋼無(wú)縫管的8.3倍，價(jià)格比是1/7.5倍，一般認(rèn)為厚鋼管的鋼鋁復(fù)合散熱器便宜，但襯不銹鋼管散熱器價(jià)位更低，而且襯不銹鋼管還有降價(jià)的空間，若熟練掌握襯不銹鋼管技術(shù)，不銹鋼管壁厚減到0.2mm，能耐腐30年仍高于采暖散熱器行業(yè)的規(guī)定。襯不銹鋼管散熱器有許多優(yōu)勢(shì)能成為市場(chǎng)新秀，高性能適合中高擋裝飾的家庭，低價(jià)位又能拿到批量工程的定單，適用范圍廣，以致能影響各散熱器在市場(chǎng)中定位，襯不銹鋼管散熱器首先會(huì)搶奪鋼鋁復(fù)合散熱器市場(chǎng)份額，若鋁型材價(jià)1.5萬(wàn)/噸，簿鋼板0.45萬(wàn)/噸，襯不銹鋼管散熱器還會(huì)與鋼制柱翼散熱器拚搶客戶。
⒊新工藝。
焊接是散熱器的關(guān)鍵工藝之一。新結(jié)構(gòu)襯管散熱器的管道連接沒(méi)有焊接，但它有部件還要焊接。按行業(yè)慣例，一般用閃光電阻焊、氬弧焊等熔焊。熔焊焊接會(huì)產(chǎn)生尖角毛刺、暗縫、夾縫，在焊件內(nèi)部無(wú)法補(bǔ)修；產(chǎn)生的高溫改變了材質(zhì)性能，又會(huì)引發(fā)局部腐蝕。鋼制散熱器原本容易生銹，加上焊接不利因素，鋼制散熱器漏水大多發(fā)生在焊接連接處。對(duì)于平整的內(nèi)防腐涂料表面，形成均勻的涂層才能有防腐能力，因焊接的缺陷，涂料防腐效果很難有保證。
摩擦焊是成熟、節(jié)能環(huán)保的焊接技術(shù)，因散熱器本體構(gòu)造限制，至今未在散熱器行業(yè)應(yīng)用。新結(jié)構(gòu)散熱器構(gòu)造的焊接部件可以用常用的熔焊，更適合用非熔焊的摩擦焊。因?yàn)椋?br/>①焊接質(zhì)量好而且穩(wěn)定。例如鍋爐蛇形管和汽車排氣門(mén)摩擦焊的廢品率，由原來(lái)閃光焊的10%和1.4%分別下降到0.01%。焊件尺寸精度高。焊接的柴油機(jī)預(yù)燃室全長(zhǎng)的最大誤差為±0.1%mm。
②焊接生產(chǎn)率高。例如發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門(mén)雙頭自動(dòng)摩擦焊機(jī)的生產(chǎn)率可達(dá)到800～1200件／h。每件焊接時(shí)間以秒計(jì)，一般只需零點(diǎn)幾秒至幾十秒，是其它焊接方法如熔焊、釬焊不能相比的。詢問(wèn)西安摩擦焊機(jī)生產(chǎn)廠，包含裝卸工件時(shí)間，焊部件150～200件／h。尤其需要注意的是不需考級(jí)焊工操作。
③生產(chǎn)費(fèi)用低，產(chǎn)率高。由于焊機(jī)功率小，焊接時(shí)間短，故可節(jié)省電能。摩擦焊與閃光焊比較，節(jié)省電能80～90%左右。此外工件焊接余量小；焊前工件不需特殊加工清理；本部件管內(nèi)不產(chǎn)生焊接飛邊，管外焊接飛邊不必去除；不需填充材料和保護(hù)氣體等。因此加工成本與電弧焊比較，可以降低30%左右。詢問(wèn)西安摩擦焊機(jī)生產(chǎn)廠，我們的加工件每臺(tái)消耗7千瓦時(shí)電能，再也沒(méi)有其他消耗。相當(dāng)每個(gè)焊接頭3.5～4.6分，加人工工資的全部費(fèi)用為0.1～0.13元/每個(gè)焊接頭，比起0.5元/每個(gè)氬弧焊接頭要經(jīng)濟(jì)得多。
④環(huán)保，無(wú)污染。焊接過(guò)程不產(chǎn)生煙塵或有害氣體，不產(chǎn)生飛濺，沒(méi)有弧光和火花，沒(méi)有放射線。摩擦焊技術(shù)被譽(yù)為未來(lái)的綠色焊接技術(shù)。
⒋新外觀。
用戶購(gòu)買散熱器先看外觀，看中了外觀才會(huì)進(jìn)一步問(wèn)散熱器性能及價(jià)格。外觀是藝術(shù)，沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)能劃分那個(gè)散熱器達(dá)到好看，那個(gè)散熱器被劃為外觀不合格。但外觀有規(guī)律性可遵守，據(jù)散熱器行家說(shuō)，散熱器要經(jīng)看，耐看，協(xié)調(diào)，吸引人。有些國(guó)外散熱器的外觀看起來(lái)確實(shí)舒服，淺淺的顏色、簡(jiǎn)潔的線條、完整的柱體，非常簡(jiǎn)潔時(shí)尚。據(jù)觀察，國(guó)外散熱器沒(méi)有把散熱器分為上中下三大塊的分段。現(xiàn)有散熱器的扣罩和柱翼分界太明了，尤其是散熱器園形橫水管下的矩形孔，沒(méi)有任何裝飾處理，遺忘的一角，散熱器只能看正面，不能看側(cè)面。有的產(chǎn)品用擋板遮掩一下，看起來(lái)像補(bǔ)了一個(gè)補(bǔ)丁，效果不佳。趕時(shí)髦，新結(jié)構(gòu)散熱器甩掉三分段的老樣，裝扮成一整體的新顏。首先統(tǒng)一扣罩和柱翼外貌風(fēng)格及色調(diào)，尤如穿上一套合身的套裝扣罩。其次延伸柱翼高度填補(bǔ)橫水管下矩形孔。請(qǐng)看效果圖。效果圖中顯示出一個(gè)簡(jiǎn)潔時(shí)尚新外觀的散熱器。由于裝扮套裝扣罩，額外增了6.4%散熱面，相應(yīng)加大散熱量，當(dāng)然要多消耗一點(diǎn)鋁型材。
新外觀、新結(jié)構(gòu)、新工藝的三新襯管散熱器，性能大幅度提高，生產(chǎn)成本價(jià)格明顯下降，這都以相關(guān)行業(yè)成熟可靠的標(biāo)準(zhǔn)、工藝設(shè)備、產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，經(jīng)本人多年投入大量資金研制出來(lái)的。三新襯管散熱器的技術(shù)是可靠的，散熱器性能全面大幅度提升是客觀的。歡迎合作發(fā)展，謀共嬴。最后加一句，正告那些正人君子者，照搬仿冒必受到法律追究。

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