一种超薄汽车散热圆管的制备方法及汽车散热器与流程

本发明涉及汽车散热器技术领域，更具体的涉及一种超薄汽车散热圆管的制备方法及圆管散热器芯体。

背景技术：

目前汽车散热器行业当中，采用挤压铝管、高频焊接的铝管或者复合铝管作为介质的主要通道被广泛使用，现有的铝管大多数采用截面为椭圆的平滑侧壁管或扁管，该类产品生产工艺较为简单，但在应用该产品的生产过程中，尤其在散热器芯体装配过程中，散热管和散热带一起装配，受夹具的外力作用会产生轴向压力，存在侧面受压后变形严重，进而导致高位的鼓度会变形，产成品抗扭震能力差。

其次，作为汽车散热器的铝合金管需要有优异的防腐性能，现有技术通过3层复合技术制备了耐热、耐腐蚀的管坯材料。但现有散热器材料大都采用咬合钎焊或挤压拉制的方式生产成管材，这种管材的强度低、管形差，由其制成的散热器性能差，不能满足使用要求。

高频焊接技术以其高质、高效、低成本的技术特点在黑色金属管材制造业中占有重要的地位，并逐渐在有色金属制管行业及热交换器行业中普及。

目前汽车散热器芯体多为管带式或管片式，散热管的截面为长腰形，耐压不够高，内部没有扰流结构，而且不方便加扰流装置，管带式或管片式的芯体，其散热管数量多，与主片不好装配，生产效率不高。其次，当前的汽车散热器中，为了防止杂物灰尘堵住散热器芯体，一般采用的扰流翅片为矩形波，但是散热管的两侧面与扰流翅片接触点的承压小，机械强度不高，在散热器的测试和使用过程中，矩形扰流翅片因为承压小而被挤压变形，在散热器形体的中间部分产生鼓起，散热器芯体宽度方向尺寸增加。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种超薄汽车散热圆管的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种超薄汽车散热圆管的制备方法，将铝合金作为焊管材料，通过模具滚压成外径为7.0-7.3mm的管筒状，并留出焊接余量，使用固态高频焊机电源在一定焊接条件下将管筒的焊接余量在管筒接缝处焊接成外径为7.0-7.3mm、壁厚为0.20-0.25mm的圆管，冷却，刮去圆管表面焊渣，切断成长度为200-700mm的管体，得到超薄汽车散热圆管；

所述铝合金由如下质量百分比的元素组成：

si：0.14-0.6％；fe：0.47-0.7％；

cu：0.05-0.2％；mn：1.13-1.5％；

mg：0-0.05％；cr：0-0.05％；

zn：0-0.05％；bi：0-0.05％；

zr：0-0.05％；ti：0-0.05％；

ni：0-0.05％；剩余为al。

优选地，所述铝合金由如下质量百分比的元素组成：

si：0.14％；fe：0.47％；

cu：0.13％；mn：1.13％；

mg：0.01％；cr：0.01％；

zn：0.01％；bi：0.01％；

zr：0.01％；ti：0.01％；

ni：0.01％；剩余为al。

优选地，所述超薄汽车散热圆管的内侧高频焊缝高度不大于0.08mm，线轮廓度公差不大于0.05。

优选地，所述超薄汽车散热圆管的拱形弯曲度不大于0.2mm/500mm。

优选地，所述的焊接余量为0.2-0.4mm。

优选地，所述的焊接条件为：焊接速度100-160m/min，电压100-150v，电流140-200a，功率15-30kw，电流频率280-340khz。

优选地，将所述焊接成型的圆管进行冷却时，将圆管直接通过冷却池，冷却池内的冷却泵不断循环抽取冷却液入池中，实现圆管的在线冷却，冷却泵水流量为180-220l/min，频率为30hz。

优选地，将所述焊接成型的圆管进行冷却时，将圆管直接通过冷却池，冷却池内的冷却泵不断循环抽取冷却液入池中，实现圆管的在线冷却，冷却泵水流量为180-220l/min，频率为30hz。

本发明的另一目的是提供一种汽车散热器，该汽车散热器的散热器芯体由所述的超薄汽车散热圆管，以及扰流翅片、安装板组成；

所述超薄汽车散热圆管竖直排列分布，每相邻两列超薄汽车散热圆管之间设有一组扰流翅片；

所述超薄汽车散热圆管上端和下端均连接有一块安装板，所述安装板与超薄汽车散热圆管接触的一面设有圆孔，所述圆孔的排列位置及大小与所述超薄汽车散热圆管相适应；

所述散热器芯体上下两端分别连接有上水室和下水室，所述下水室中部向内形成凹陷；

所述散热器芯体左右两端分别连接有加强板；

所述散热器芯体上部和下部分别设有一块铝梳板，所述铝梳板设有多根梳针，梳针的长度与散热器芯体的厚度相同，梳针插入超薄汽车散热圆管与扰流翅片之间的间隙中。

优选地，所述铝梳板、散热器芯体和加强板焊接为一个整体。

优选地，所述上水室顶端连通有进水管，所述下水室右侧壁连通有出水管。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、本发明采用单层的铝合金材质制备汽车散热圆管，由于是单层结构，材料的均匀性好，不存在脱接现象，采用大电流、大频率的高频电流焊接而成，焊接速度快，焊接效率高，焊接处熔点一致，抗熔蚀性好，且不带复合层的铝合金超薄板较其他形式材质结构的耐压性能更好。

2、本发明的圆管厚度不超过0.25mm，现市场上冷拔圆管壁厚为0.38mm，本发明的圆管比现有冷拔圆管壁厚减少34.2％以上，本发明的圆管可以减轻重量，简化了组合方式，提高了散热器的整体强度，在耐压方面有了很大的提高；此外，本发明的圆管壁厚很薄，可提供更大的散热量，热交换效率高，又可降低耗材，使散热器整体稳定性更高，重量轻，节省能源，改善排放，且圆管的结构使散热器易于装配，通用性好，且高频焊接技术为无油加工，装配前无需清洗，对环境污染小，工序简单，提高装配效率。

3、本发明实施例的圆管成品的平均屈服强度为143.8mpa，平均抗拉强度为168.9mpa，平均延伸率为23.5％，平均爆破压力为8.3mpa，而最大抗拉强度为215.6mpa，最大爆破压力为9.6mpa，本发明的汽车散热圆管在屈服强度、抗拉强度、延伸率及爆破压力等性能指标上均有优异的表现。其次，申请人还针对本发明实施例的圆管成品的焊点分析了其金相组织，结果表明焊点出的金相组织与母材金相组织差异较小，说明本发明的高频焊接技术可以较好地控制焊缝的质量，减少焊缝金相组织的改变，使其与母材的材质基本保持一致，保证了产品质量。

4、本发明的高频焊接的生产效率高，管材成型率高达99％以上，所制备的管材焊缝强度与母材相当，从而提高了管材的整体强度；采用高频焊管代替传统的咬合焊管或拉制无缝管，寿命可比原使用咬口管提高数倍。

5、本发明的汽车散热器在散热器芯体上部和下部分别安装一个铝梳板，梳板有多根梳针，梳针插入超薄汽车散热圆管与扰流翅片之间的间隙中，通过钎焊，使梳针与散热圆管、扰流翅片以及加强板紧密焊接在一起，形成一个整体，可以提高散热器芯体的强度，芯体的膨胀程度大幅度减小，有效防止散热器在工作时热胀冷缩导致其使用寿命变短。芯体左右两侧的加强板对芯体侧面进行结构加强，保证其对散热器外部零件的承受力，延长其使用寿命。

6、本发明汽车散热器的下水室中部向内凹陷，具有一定的强度，能够满足汽车散热器的安装，也能抵抗汽车发动机的振动而不泄露。

综上所述，本发明提供的高频焊接技术可处理壁厚不超过0.25mm的超薄汽车散热圆管，得到的成品使用性能优异，进一步克服了我国在汽车散热圆管上壁厚的技术限制。本发明还提供以该圆管的组成的汽车散热器，对该散热器进行密封性试验、静压强度试验、真空试验、散热性能、冷热循环性能试验、耐高温性能试验、落锤试验、压力循环试验、振动性能试验等多项性能测试，试验结果表明本发明的汽车散热器在上述多项试验中均符合试验标准，且均有良好的表现。可见本发明的超薄汽车散热圆管制备技术及其汽车散热器可促进我国在散热器行业的技术进步，提高我国在散热器生产行业的技术水平，对提高我国在本行业的国际影响力有深远意义。

附图说明

图1为本发明超薄汽车散热圆管的结构示意图；

图2为本发明汽车散热器的结构示意图；

图3为本发明汽车散热器中铝梳板的结构示意图。

附图中：1、超薄汽车散热圆管；2-扰流翅片；3-安装板；4-上水室；5-下水室；6-加强板；7-铝梳板；8-梳针；9-进水管；10-出水管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

实施例1

将铝合金作为焊管材料，通过模具滚压成外径为7.0mm的管筒状，并留出0.2mm的焊接余量，使用固态高频焊接电源在一定焊接条件下将管筒的焊接余量在管筒接缝处焊接成外径为7.0mm、壁厚为0.20mm的圆管，将圆管直接通过冷却池，冷却池内的冷却泵不断循环抽取冷却液入池中，实现圆管的在线冷却，冷却泵水流量为180l/min，频率为30hz；刮去圆管表面焊渣，切断成长度为200mm的管体，得到超薄汽车散热圆管1；

所述超薄汽车散热圆管1的内侧高频焊缝高度为0.08mm，线轮廓度公差为0.05，拱形弯曲度为0.2mm/500mm；

所述的焊接条件为：焊接速度100m/min，电流140a，电压100v，功率15kw，电流频率280khz；

所述铝合金由如下质量百分比的元素组成：si：0.14％，fe：0.47％，cu：0.13％，mn：1.13％，mg：0.01％，cr：0.01％，zn：0.01％，bi：0.01％，zr：0.01％，ti：0.01％，ni：0.01％，剩余为al。

实施例2

将铝合金作为焊管材料，通过模具滚压成外径为7.1mm的管筒状，并留出0.25mm的焊接余量，使用固态高频焊接电源在一定焊接条件下将管筒的焊接余量在管筒接缝处焊接成外径为7.1mm、壁厚为0.22mm的圆管，将圆管直接通过冷却池，冷却池内的冷却泵不断循环抽取冷却液入池中，实现圆管的在线冷却，冷却泵水流量为187l/min，频率为30hz；刮去圆管表面焊渣，切断成长度为400mm的管体，得到超薄汽车散热圆管1；

所述超薄汽车散热圆管1的内侧高频焊缝高度为0.07mm，线轮廓度公差为0.04，拱形弯曲度为0.18mm/500mm；

所述的焊接条件为：焊接速度112m/min，电流152a，电压110v，功率18kw，电流频率293khz；

所述铝合金由如下质量百分比的元素组成：si：0.6％，fe：0.7％，cu：0.2％，mn：1.5％，mg：0.05％，cr：0.05％，zn：0.05％，bi：0.05％，zr：0.05％，ti：0.05％，ni：0.05％，剩余为al。

实施例3

将铝合金作为焊管材料，通过模具滚压成外径为7.2mm的管筒状，并留出0.3mm的焊接余量，使用固态高频焊接电源在一定焊接条件下将管筒的焊接余量在管筒接缝处焊接成外径为7.2mm、壁厚为0.23mm的圆管，将圆管直接通过冷却池，冷却池内的冷却泵不断循环抽取冷却液入池中，实现圆管的在线冷却，冷却泵水流量为194l/min，频率为30hz；刮去圆管表面焊渣，切断成长度为500mm的管体，得到超薄汽车散热圆管1；

所述超薄汽车散热圆管1的内侧高频焊缝高度为0.06mm，线轮廓度公差为0.03，拱形弯曲度为0.17mm/500mm；

所述的焊接条件为：焊接速度124m/min，电流164a，电压120v，功率21kw，电流频率305khz；

所述铝合金由如下质量百分比的元素组成：si：0.23％，fe：0.55％，cu：0.09％，mn：1.35％，mg：0.03％，cr：0.02％，zn：0.04％，bi：0.02％，zr：0.03％，ti：0.04％，ni：0.01％，剩余为al。

实施例4

将铝合金作为焊管材料，通过模具滚压成外径为7.3mm的管筒状，并留出0.4mm的焊接余量，使用固态高频焊接电源在一定焊接条件下将管筒的焊接余量在管筒接缝处焊接成外径为7.3mm、壁厚为0.24mm的圆管，将圆管直接通过冷却池，冷却池内的冷却泵不断循环抽取冷却液入池中，实现圆管的在线冷却，冷却泵水流量为200l/min，频率为30hz；刮去圆管表面焊渣，切断成长度为650mm的管体，得到超薄汽车散热圆管1；

所述超薄汽车散热圆管1的内侧高频焊缝高度为0.05mm，线轮廓度公差为0.03，拱形弯曲度为0.16mm/500mm；

所述的焊接条件为：焊接速度136m/min，电流177a，电压130v，功率24kw，电流频率317khz；

所述铝合金由如下质量百分比的元素组成：si：0.52％，fe：0.60％，cu：0.17％，mn：1.40％，剩余为al。

实施例5

将铝合金作为焊管材料，通过模具滚压成外径为7.2mm的管筒状，并留出0.35mm的焊接余量，使用固态高频焊接电源在一定焊接条件下将管筒的焊接余量在管筒接缝处焊接成外径为7.2mm、壁厚为0.25mm的圆管，将圆管直接通过冷却池，冷却池内的冷却泵不断循环抽取冷却液入池中，实现圆管的在线冷却，冷却泵水流量为210l/min，频率为30hz；刮去圆管表面焊渣，切断成长度为550mm的管体，得到超薄汽车散热圆管1；

所述超薄汽车散热圆管1的内侧高频焊缝高度为0.06mm，线轮廓度公差为0.04，拱形弯曲度为0.19mm/500mm；

所述的焊接条件为：焊接速度149m/min，电流188a，电压140v，功率27kw，电流频率330khz；

所述铝合金由如下质量百分比的元素组成：si：0.21％，fe：0.63％，cu：0.18％，mn：1.25％，mg：0.04％，cr：0.01％，zn：0.02％，剩余为al。

实施例6

将铝合金作为焊管材料，通过模具滚压成外径为7.0mm的管筒状，并留出0.25mm的焊接余量，使用固态高频焊接电源在一定焊接条件下将管筒的焊接余量在管筒接缝处焊接成外径为7.0mm、壁厚为0.25mm的圆管，将圆管直接通过冷却池，冷却池内的冷却泵不断循环抽取冷却液入池中，实现圆管的在线冷却，冷却泵水流量为220l/min，频率为30hz；刮去圆管表面焊渣，切断成长度为700mm的管体，得到超薄汽车散热圆管1；

所述超薄汽车散热圆管1的内侧高频焊缝高度为0.07mm，线轮廓度公差为0.05，拱形弯曲度为0.20mm/500mm；

所述的焊接条件为：焊接速度160m/min，电流200a，电压150v，功率30kw，电流频率340khz；

所述铝合金由如下质量百分比的元素组成：si：0.29％，fe：0.48％，cu：0.12％，mn：1.46％，zn：0.03％，zr：0.04％，ti：0.03％，ni：0.04％，剩余为al。

实施例8

一种汽车散热器，由上述任一实施例所述的超薄汽车散热圆管1，以及扰流翅片2、安装板3组成；

所述超薄汽车散热圆管1竖直排列分布，每相邻两列超薄汽车散热圆管1之间设有一组扰流翅片2；

所述超薄汽车散热圆管1上端和下端均连接有一块安装板3，所述安装板3与超薄汽车散热圆管1接触的一面设有圆孔，所述圆孔的排列位置及大小与所述超薄汽车散热圆管1相适应；

所述散热器芯体上下两端分别连接有上水室4和下水室5，所述上水室4顶端连通有进水管9，所述下水室5中部向内形成凹陷，下水室5右侧壁连通有出水管10；

所述散热器芯体左右两端分别连接有加强板6；

所述散热器芯体上部和下部分别设有一块铝梳板7，所述铝梳板7设有多根梳针8，梳针8的长度与散热器芯体的厚度相同，梳针8插入超薄汽车散热圆管1与扰流翅片2之间的间隙中，所述铝梳板7、散热器芯体和加强板6焊接为一个整体。

使用时，热的冷却液由进水管9进入上水室4，然后通过上水室4进入散热器芯体，最后由下水室5的出水管10进入汽车发动机内，此过程循环往复进行。

产品性能分析

为测试本发明提供的散热圆管的使用性能，以本发明实施例提供的圆管成品为测试材料，测试其屈服强度、抗拉强度、延伸率及爆破压力，结果见表1。

表1

如表1所示，本发明实施例的圆管成品的平均屈服强度为143.8mpa，平均抗拉强度为168.9mpa，平均延伸率为23.5％，平均爆破压力为8.3mpa，而最大抗拉强度为215.6mpa，最大爆破压力为9.6mpa，本发明的汽车散热圆管在屈服强度、抗拉强度、延伸率及爆破压力等性能指标上均有优异的表现。此外，申请人还针对本发明实施例的圆管成品的焊点分析了其金相组织，结果表明焊点出的金相组织与母材金相组织差异较小，说明本发明的高频焊接技术可以较好地控制焊缝的质量，减少焊缝金相组织的改变，使其与母材的材质基本保持一致，保证了产品质量。

为进一步说明本发明实施例的圆管成品的使用性能，按照qc/t468-2010的汽车散热器的标准，对实施例8的汽车散热器进行密封性试验、静压强度试验、真空试验、散热性能、冷热循环性能试验、耐高温性能试验、落锤试验、压力循环试验、振动性能试验等多项性能测试，试验结果表明实施例8的汽车散热器在上述多项试验中均符合试验标准，且均有良好的表现。