1 总论 1.1 铜及铜合金 铜是性能优良的有色金属,这是因为铜本身的强度、硬度和耐热度等方面具有特有的优点[1]。铜早已在几千年前就被人类所应用,现在更是研制了很多种不同类型的铜合金,例如以下几种常见的铜合金。 锡青铜:锡青铜相对于铜来说有着一些不同,主要表现在铸造工艺方面。锡青铜在流动性方面比较欠缺,这样就会导致铸造过程中可能会出现缩收或者是氧化困难等等的问题[2]。所以就铸造工艺来说,显然不是很好的材料选择。 铝青铜:相比于锡青铜,铝青铜的结晶范围要远远小于锡青铜的,这就影响了其的流动性性能。不同于锡青铜的流动性小,铝青铜的流动性比较优良,铸造起来更加的容易。 铝黄铜:在结晶范围和铸造工艺的方面,铝黄铜和铝青铜都是差不多的,但是区别在于前者一般采用的是敞开式的浇筑方式,而后者采用的一般是底注式浇筑方式[3]。 硅黄铜:比锡青铜的结晶范围要小一些,比铝青铜的结晶范围要大一些,便是硅黄铜的范围。 但是就散热性而言,这些不同的铜合金都不如黄铜,即黄铜的散热性要优于铜合金。 1.2 汽车散热器 汽车发动机的冷却系统是汽车良好运作的重要保障之一,而汽车发动机的散热器又是汽车冷却系统的重要组成部分之一。尤其近年来,汽车散热器越来越受重视,朝着更好的优良性能发展。不管是选材还是材料的铸造工艺,都是不可忽略的步骤。 为了更好的优良性能,目前大多采用管带式散热器,力求增加传热的面积,从而增加传热的效率。除此以外,还有管片式散热器,但是其散热的有效面积在同等条件下明显小于前者。 至于散热器的材料,主要是铝和铜的运用[4,5]。铝的质量更小,可以达到更轻巧的目的,然而散热性和稳定性却不及铜。所以铜在散热器中的应用也是很重要的。 2 汽车散热器对材料的要求 传热系数对散热器材料的焊接质量和导热性能具有很大影响,是评价散热器性能的重要参数。散热器内由于存在着冷却液,冷却液长期流动会对散热器产生锈蚀及腐蚀作用。 此外,散热器一般位于汽车前端迎风处,工作条件恶劣,一方面要经受汽车废气的污染,还要承受风吹雨淋,具备周期性振动和反复的热循环。 可见,为了充分发挥散热器的散热作用,需要对散热器材料要求如下[6,7]:具备较强的耐腐蚀性和强度,有良好的导热性能和经济性,能有良好的加工性能及钎焊性能。目前,散热器材料包括工程塑料、铜和铝等,本文主要研究黄铜材料。 3 黄铜材料的汽车散热器 在铜及铜合金里,纯铜的散热最好。一般来说,越纯的铜合金散热越好。铜合金紫铜、青铜、黄铜,紫铜的纯度最高,它的散热效果最好。 3.1 铝质散热器与铜质散热器的比较 从外观上看,进出水管及水室不同:铜质散热器为铜制,为黄铜颜色;铝质散热器为铝制,银白色。 重量上铝质散热器要比同种规格的铜质散热器轻约1/3。 铜质散热器分为四排管和五排管,而铝质散热器均为26*26双排管(防锈无缝焊接铝散热管);铝质散热器的散热性要超过同规格铜质散热器(五排),故称之为“超五排”指的是它的散热性能。 铜质散热器波浪带与铜散热管经过焊锡焊接后,接触面积最多达到80%-85%,且接触点较多,容易出现点焊开焊现象,导致漏水;铝质散热器波浪带与铝散热管经过一次性钎焊过程后,接触面积可达到90%以上,且接触点少,不易出现开焊及漏水现象。 铜质散热器易维修,出现开焊可用焊锡点焊,且维修站点遍布各省市;而铝质散热器同样可以焊接,用上海斯米克公司生产的“201焊剂”和4047焊条或者用市场上的铝硅焊条,切记不能用铝镁焊条,价格不高,且比焊锡更易焊接牢固。 3.2 黄铜铸造工艺极其优点 黄铜铸造工艺:黄铜铸造其实是一种比较早的金属热加工工艺。黄铜铸造工艺已有约6000年的历史。黄铜铸造工艺的定义:是指将固态黄铜溶化为液态黄铜倒入特定形状的铸型,待其凝固成形的加工方式。除了铸造黄铜之外,也可以对铜、铁、铝、锡、铅等进行铸造。普通铸型的材料是原砂、黏土、水玻璃、树脂及其他辅助材料。特种铸造的铸型包括:熔模铸造、消失模铸造、金属型铸造、陶瓷型铸造等。原砂包括:石英砂、镁砂、锆砂、铬铁矿砂、镁橄榄石砂、兰晶石砂、石墨砂、铁砂等。 黄铜铸造工艺所需的最低温度:一般来说是960度,已经快结晶了,一般至少用980,是最低的铸造温度,这是高锌黄铜,低锌黄铜还要高点。 黄铜铸造工艺优点:黄铜的价格要低于一些合金,节省了铸造的成本,并且工艺成本也不高。再加上黄铜的良好的流动性也很大程度上避免了繁琐的铸造工艺,还可以更简便的铸造出复杂的形状。 4 结语 汽车发动机是汽车行驶最直接的保证,而其在运作的过程中又会有很多的热量的生成。 所以,要想汽车发动机的工作不受到产生热量的过度影响,同时也避免不必要的油燃料的浪费,就必须做好汽车发动机的冷却散热工作。 也就是说,本文关于汽车发动机散热器的研究是很有必要的,黄铜铸造工艺材料在汽车散热器方面的应用是有意义的。
文章来源:《世界有色金属》 网址: http://www.sjysjs.cn/qikandaodu/2020/1001/611.html
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