汽车热交换铝材概览.pdf

12011，Vol 39，5收稿日期:2010 08 05第一作者简介:刘禹(1971 )，女，辽宁沈阳人，高级工程师。汽车热交换铝材概览刘禹1，王祝堂2(1 洛阳有色金属加工设计研究院，河南 洛阳 471039;2 中国有色金属加工工业协会，北京 100814)摘要:综述了汽车热交换系统用的铝材种类、规格、性能等。重点介绍汽车用复合散热板、带、箔材的结构，市场需求，以及热交换复合铝材的生产工艺等。汽车热交换系统包括空调器、水箱散热器、油冷却器、中间冷却器和加热器等，所用材料为铝管、板、带、箔材，都由复合材料制成。复合材料由芯层与皮层组成，芯层为 3003 型合金，皮层为钎焊料Al-Si 系或 Al-Zn 系合金。热交换系统的铝化对汽车的轻量化、性能的提高与节能减排起着重要作用。关键词:汽车热交换系统;复合铝材，多孔扁管;水箱散热器;真空钎焊中图分类号:TG146 21文献标识码:A文章编号:1007 7235(2011)05 0001 16Heat radiating aluminum products for automobile usageLIU Yu1，WANG Zhu-tang2(1 Luoyang Engineering Research Institute for Nonferrous Metals Processing，Luoyang，Henan 471039，China;2 China Nonferrous Metal Fabrication Association，Beijing 100814，China)Abstract:The aluminum types，specifications and properties used for automobile radiatingsystem have been summarized The construction of composite radiating strip and foil，marketdemoands and production technologies have been introduced as the key point The automo-bile radiating system includes air-conditioner，water tank radiator，oil cooler，intermediatecooler and heater etc The materials to be used for the same are composite aluminum tube，sheet，strip and foil The core of the composite material is 3003 aluminum alloy and the out-side layer is Al-Si or Al-Zn alloy which are well solder-able The aluminizing of radiatingsystem can lighten the automobile，increase the property of the automobile and decrease itscarbon-emissionKey words:radiating system of automobile;composite material;flat bar with holes;watertank radiator;vacuum-solder汽车热交换系统包括空调器、水箱散热器、油冷却器、中间冷却器和加热器等。它们位于前端，经受雨水、路面挥发的盐分、汽车排出的废气、砂粒、灰尘和泥浆等的污染，还承受着反复冷热循环和周期性的振动。这些对于热交换器选材、防腐蚀和接合技术等提出了严峻挑战。传统的热交换系统采用铜材制造，然而随着汽车轻量化进程的加速，节能减排、降低油耗、提高燃油效率与减轻环境污染压力的加重，同时由于制造技术与装配技术的进步，使铝材逐步取代铜材用于制造汽车热交换系统零部件。铝板、带、箔用作汽车热交换材料的历史可追溯到 20 世纪 30 年代，而其大规模地应用则始于 20 世纪 70 年代，当时世界范围内的石油危机迫使汽车公司在设计时要千方百计减轻车的质量以节省石油，而铜作为热交换材料本身在减轻汽车质量方面没有多大余地，铝作为新的热交换材料则应运而生，它具22011，Vol 39，5有诸多优点:价格比铜的低;其密度比铜的低得多，仅相当于黄铜的 1/3，可以节省燃料;铝的可钎焊性能比铜的好，因而焊缝的强度高于软焊铜的;铝合金有强的抗腐蚀性能，热交换器的使用期限长，可从 6年延长到 8 年;铝回收率高，铝热交换器报废后的回收率可达 94%。法国瓦莱奥公司(Valeo)于 20 世纪 70 年代率先向市场推出机械装配式铝热交换器。20 世纪 80年代由于真空钎焊技术的成熟，铝合金开始大量用于制造热交换器，发展迅速。20 世纪 90 年代主要发达国家复合铝箔的使用覆盖率达到 90%以上，日本与美国的汽车空调器已几乎完全铝化1，其中散热器的铝化率欧洲的为 95%，美国的达到 80%，日本的为 55%。2000 年以前中国大多数国产车仍以铜散热器为主(92%以上)，但进入 21 世纪后，铝散热器的应用发展很快，铝制内冷却器、油冷却器、散热器芯子等也得到迅速发展。1996 年萨帕铝热传输上海有限公司投产开始生产复合钎焊铝材，从此热交换系统用的铝材走上了国产化道路。1热交换系统用铝合金及铝材热交换系统用的铝合金有 1 系、3 系、4 系、5 系、6 系变形铝合金，也有铸造铝合金。用的铝材有板、带、箔(含复合材料)、挤压管材与型材、压铸件、锻件与棒材、冲挤件。1 1热屏蔽板2 在北美汽车的动力传动系(power train)中大都有隔热板(heat shield)，有些汽车(60%以上)装上一块或五六块隔热板。汽车的服务环境对低碳钢会引发相当严重的腐蚀，因此，原车设备生产车(OEM)必须选择铝板、镀(涂)铝的低碳钢板或不锈钢板制造隔热板，通常用 0 5 mm 厚的铝合金板，用得最多的是5182 铝合金(图1，其中的“其他”指1050、3003 和5052 铝合金)，用铝合金板制造隔热板具有相当强的竞争力。近期开发出一种轧制的中间有隔热间隙的双层隔热板，获得日益广泛的应用。1 2热交换铝材即使今天，加工铝材在汽车中的用量仍占次要地位，仅占 25%或更低一些，除个别轿车(例如奥迪A8 全铝车)与郑州宇通汽车生产的宇通大客车及西沃汽车公司的西沃全铝合金大客车外，轿车中用铝材最多的是热交换系统，即厢内气候控制系统(HVAC=heater，ventilation and air conditioning 取暖、图 1汽车隔热板铝合金通风和空调)，每辆小轿车和轻型卡车的热交换系统的铝含量约 15 kg。实际上，散热器(raditor)、冷凝器(condenser)、蒸 发 器(evaporator)与 散 热 器 芯 子(heater core)已全用铝合金制造。图 2 示出了散热器、蒸发器和散热器芯子的铝材用量比例，其中 3005铝合金钎焊薄板与 3003 铝合金散热铝箔翅片占50%。图 2铝材在汽车热交换系统中的应用(其他指锻件、挤压型材与棒材)图 3东北轻合金有限责任公司生产的汽车热交换多孔铝管冷凝器须承受高的内压，必须用整体的挤压管，不能用薄板焊接管，现在所有冷凝器都已全部采用挤压的多孔的微型管。图 3 为中铝东北轻合金有限32011，Vol 39，5责任公司生产的精密小型管，它们是用康福姆连续挤压机(Conform)生产的。压缩机外壳是压铸的，约占热交换系统总用铝量的 23%，有的采用冲挤(imp-cat extrusion)制造的压缩机蜗壳(compressor scroll)，虽然仅占系统用铝量的 1%左右，但其性能比压铸件的高，也更省材料，生产效率也更高，是一种很有潜力的工艺。总之，汽车热交换系统在向着更小、更轻与性能更好的方向发展。2水箱(散热)铝材自从 1901 年世界上第一只汽车水箱诞生以来，铜及黄铜在很长时间内一直被优先用作水箱结构材料，但自 20 世纪 70 年代以后，由于石油危机及环境污染日趋严重的压力，发达国家对汽车的节能减排限制越来越严，汽车轻量化进程显著加速，铝在汽车中的应用成为铜强有力的竞争对手，铝水箱应运而生。1952 年美国福特汽车公司和美国铝业公司联手开发铝水箱，发现铝水箱存在较大的局部腐蚀;在1960 年 1968 年期间，他们对铝水箱设计、生产工艺、成本及可靠性等诸方面作了深入的研究，解决了一系列问题，为铝水箱的生产创造了有利的条件;尔后美国通用汽车公司小批量生产钎焊铝水箱，福特汽车公司采用铝翅片与挤压铝管制造装配式水箱;1969 年 1970 年日本昭和铝业公司首次推出铝水箱，同时福特汽车公司开始设计制造而后又放弃了铜管/铝散热片式水箱，而采用无熔剂真空钎焊铝蒸发器;1972 年 1976 年欧洲德国研制成功钎焊和机械装配式铝水箱;1978 年 1980 年福特汽车公司小批量生产无焊剂真空钎焊铝水箱，1982 年开始大批量生产机械装配式的，并于 1983 年引入真空钎焊式铝水箱，随即解决了铝水箱抗蚀性低和规模化生产等难题，水箱从此跨入了批量生产铝质时代;20 世纪90 年代以后，随着材料和生产工艺的改进，铝水箱的应用占统治地位。水箱散热器是汽车发动机冷却系统中不可或缺的重要部件，其功能是将发动机水套内冷却介质携带的多余热量经过二次热交换，在外界强制气流作用下向大气散发的热交换装置。因此，冷却系统散热器的性能高低直接关系到汽车发动机的性能。目前散热器在向着薄壁、轻量、高强、高效、经济方向发展。2.1铜、铝散热器的比较散热器的基本功能就是能在一定的时间内散发多余的热量。由于铜的热导率显著高于铝的，且有良好的可软钎焊性能，所以在 20 多年前是传统的散热材料。在铜材软钎焊过程中必须采用氯化锌作为溶剂去除铜材表面上的氧化膜，氯化锌是一种腐蚀性强的物质，因而铜散热器的制造工艺相当复杂，在芯子制造中须作“溶剂处理”。汽车散热器工作环境恶劣，为了避免铜散热器与氮、硫化氢、氮化物及酸接触，延长其使用期限，往往需要在其表面镀锡、涂漆，不但会降低其散热性能，而且制造成本也有所上升。铝散热器虽有很多优点，但使用过程中的抗蚀性较低却是不可忽视的缺点。最常见的是铝散热器发生电化学腐蚀，会使水管发生穿孔腐蚀。使水管泄漏造成冷却液流失。因此，非高真空钎焊铝散热器时，可向散热翅片材料中添加少量锌，以降低翅片的自然电极电位，抑制流体管发生腐蚀穿孔;如果高真空钎焊铝散热器，翅片中的锌几乎会蒸发殆尽，此时可向材料中添加少量锡、铟等。根据腐蚀理论中牺牲阳极作用，将翅片作为牺牲阳极，可显著改善铝散热器的抗蚀性。2.1.1铜与铝的性能比较铜、铝等散热材料的性能比较见表 1。由表 1 数据可见，铜的热导率比铝的高 82%，在正常情况下，散热器的尺寸相同时，铜的散热性能比铝的高，但实际上却正好相反，首先是由于加工工艺不同造成的，铜散热器的芯子是用铅-锡合金焊接的，它的热导率只有铝的 23%，导致热量传递不易;另外铜散热器在焊接过程中，散热翅片和水管之间的填料与母体发生反应，形成厚度较大的一层铜-锡合金，对散热性能也有影响。可是铝散热器的焊料为铝-硅合金，与母体的热导率差别很小，在钎焊炉中熔化后会有少量扩散到母材中，焊角厚度很小，对散热性能几乎没有影响，所以硬钎焊铝散热器的散热性能比铜的还高一些。在已有车型上更换铝散热器，在保证连接尺寸不变的情况下，芯子尺寸可做得薄而小，而散热性能又有所提高。表 1铜、铝的某些性能比较材料热导率W/(m)抗拉强度N/mm2密度kg/m3注Cu37223 328 900Al20495 132 700Cu-Zn 合金9936 458 700w(Zn)=30%Pb-Sn 合金47(8 10)10210 500w(Sn)=40%42011，Vol 39，5在实际生产中，铜散热器水管是用厚 0 15 mm的铜带机械咬合的，如果管的截面制得宽而长会严重影响其强度，而且浪费材料，所以铜散热器的铜管在宽度上比铝管的窄得多，而其长度也比铝管的短得多，铝散热器水管为多孔扁管，其截面小、长度大，有利于热传递，冷却介质在管中可以更高的速度流过，雷诺数 Re 也更大，有利于冷却介质中热量向外散发。2.1.2铜、铝散热器结构参数比较芯子厚度相等的铜散热器水管的排数多于铝散热器的，其管壁与翅片接触线长度较短，不利于热量从管壁向翅片传递，因而若两种散热器的散热面积相等，铝散热器的散热效能比铜的高 10%以上。用于同一车型上的铜、铝散热器的结构参数列于表 2。表 2铜、铝散热器的结构参数项目铝散热器铜散热器芯子尺寸(长 高 厚)/mm6347 705 48648 710 70散热面积/m225 18530芯子迎风面积/m20447 50 46水管数量128196水管排数24水管规格/mm23 21 72 0 3 25 14 015翅片(fin stock)/mm3 0 7 5 00936 10 005注:表中数据由青岛东洋汽车散热器有限公司提供。由表 2 所列数据可见，就散热器的尺寸来说，铝散热器的均比铜散热的略胜一筹。在两种散热器芯子正面尺寸大致相等的情况下，铝芯子厚度只有铜的 2/3 强，水管排数可以减少 50%，水管总数也可以减少约 1/3。由表 3、表 4 中的数据也可以看出，这两种散热器的散热性能大体相当，但铝的还是略好一些，而且铝散热器的风阻与水阻都比铜的小，这就是说，铝散热器的风扇消耗功率可以减少。表 3、表4 的数据是按 JB/T2293 进行试验获得的结果。表 3青岛东洋公司铝散热器(芯子尺寸634 7 mm 705 mm 48 mm)散热量kJ/h水流量L/min质量风速/kg(m2s)14681011水阻 PwkPa120248 199 322 543 386 299 445 414 472 94947170251 504 332 955 407 408 477 292 502 30290风阻 Pa/Pa67130210320385表 4青岛东洋公司铜散热器(芯子尺寸648 mm 710 mm 70 mm)散热量kJ/h水流量L/min质量风速/kg(m2s)14681011水阻 PwkPa120237 636 294 995 369 134 425 725 460 954170262 773 332 955 405 611 473 974 501 992风阻 Pa/Pa80130260410540表 3 及表 4 的数据为青岛东洋汽车散热器有限公司的实测结果，可以看出，铝散热器的性能比铜散热器的高 4%以上，铝散热器的尺寸比铜散热器的都小，特别是厚度尺寸小得更多，这就是说在保证散热性能相近的条件下，铝散热器尺寸更小、更节省材料、质量也更轻，具有更大的节能减排效果。2.1.3结构强度及质量的比较铜散热器为软钎焊的，焊缝强度 8 N/mm2 10N/mm2，铝散热器却是硬钎焊的，焊缝抗拉强度 9 5N/mm213 N/mm2，后者可以承受更大的外力。铜散热管多是机械咬合的，焊缝为软钎缝，铝管几乎全是挤压的，也可以用高频焊管，其焊缝强度甚至比母材的还高一些。因此，铝散热器可承受更大的系统压力，在进行水爆压力试验时，高频焊管的爆破点通常出现在热影响区，而不是在焊缝内。另外，铝散热器与铜散热器一样，能够经受住以 QZZ11035斯达-斯太尔载货汽车水冷散热器总成技术条件 中规定的振动方式的台架振动试验 630 万次而不损坏，完全能够满足装车状况下的使用要求。铝的密度 2 700 kg/m3，铜的密度 8 900 kg/m3，等体积铝的质量仅为铜的 30%，由于力学性能的关系，制造散热器的铝材厚度都大于铜材的，因此，同等外形尺寸和散热能力的铝散热器的质量比铜散热器的只不过轻 40%，即使这样对整车的轻量化也具有重要意义，可取得更高的经济效益。2.1.4其他方面比较铝散热器的使用期限比铜散热器的长 20%30%。铜散热器采用铅-锡合金焊接，铅是一种对人体与环境有害的元素，在散热器制造与使用过程中不可避免地会有一些进入环境，因此，欧洲、日本和美国等从 2006 年开始禁止使用含铅焊料，迫使企业使用无铅焊料焊接铜散热器，生产成本有所上升，使其处于不利的竞争地位。由以上分析可知，铝散热器的各项性能不亚于铜散热器的，还具备轻量化与价格较低的优势，业内人士认为，铝散热器完全可以满足中国一些重型汽车如 STEYR 王、HOWO、黄河王子等的需要。中国52011，Vol 39，5轿车与轻型卡车的热交换器正在向着全铝化的方向迈进，而铝散热器在重型车上的应用才起步，随着铝散热器加工制造技术的提高，节能减排技术要求的日益迫切，它将会在重型车上得到广泛的应用。2.2全铝水箱的构成铝水箱是由流体导管与散热翅片构成的，导管是用铝合金复合带经高频焊管机焊制的，导管内通冷却介质，导管和翅片由钎焊焊成一整体，构成水箱主体，见图 4。水箱在 600左右的高温专用炉内自动钎焊后，导管与散热翅片的焊接应牢固，导管在高温下不能变形，否则会产生虚焊或脱焊图 5)，对散热效果不利。因此，制造导管用的复合铝合金带的品质对水箱品质有着直接影响。通常把铝合金复合带在钎焊过程中抵抗重力自然下垂的能力称为材料的抗下垂性能，自然下垂距离(mm)被称为下垂度，它是衡量复合材料性能主要指标之一。图 4全铝水箱构成示意图图 5流体导管钎焊后变形导致脱焊示意图测量复合热交换复合材料下垂量的装置见图 6，这是日本低温焊接委员会推荐的一种试验方法，将复合箔带一端固定于装置上，另一端悬在支承棒外，支承棒为不锈钢的，它到试样悬臂端点的距离为 50mm，置于 600的马带炉内保温一定的时间(5 min)后测量试样的下垂量。合金的抗下垂性能既与材料的冷加工率有关，又与其退火软化温度有关，冷加工率一定时，软化退火温度越高，下垂越严重，而在退火温度一定时冷加工率控制在 20%40%为宜(图7)。另外，向芯材合金添加微量元素锆有助于提高抗下垂性能。图 7 为东北轻合金有限公司 0 3 mm厚的 464-H14 复合带材在不同软化温度(350、400)时冷加工率与下垂值的关系。464-H14 复合带材是芯材为 3003 铝合金、皮材为 4343 铝合金的三层复合材料3。孙海安等的研究显示:复合带材的抗下垂性能与成品冷轧前的软化退火温度的关系是，温度高，下垂值就大;复合带材在钎焊温度下下垂是由于硅原子向芯材扩散、侵蚀，从而使芯材实际厚度变薄所致;冷加工率为 20%40%的复合带材的组织能阻止硅原子向芯材扩散，从而材料具有强的抗下垂性能，因此控制和减少复合带材中硅原子向芯材中扩散是提高材料抗下垂性能的关键措施之一。图 6测量复合带材下垂性能的装置图 7464 复合带材下垂值(L)与退火温度和冷加工率()的关系3空调热交换铝材水箱散热器用的铝材为复合铝材焊管与翅片铝箔，汽车空调器散热器包括蒸发器和冷凝器，前者的原材料为 8 mm 1 mm 的纯铝管(或 3003 铝合金62011，Vol 39，5管)和散热翅片铝箔，后者的为挤压的多孔扁管和散热翅片铝箔。每辆轿车空调散热器用的铝管在 2 kg以上。国产的空调铝管的各项性能均已达到或超过国际水平。3.1蒸发器铝管蒸发器铝圆管可用 1050、1060、1070、1070A、1100 工业纯铝，也可用 3003 铝合金经挤压，拉拔等工序制成，生产工艺成熟，管的尺寸多为 8 mm 1 0 mm，可用普通的挤压机挤压，也可用连续挤压机生产，材料可为 O 状态或 H112 状态，尺寸偏差有普通级与高精级的。有关尺寸及各项性能见国标 GB/T4436-1995铝及铝合金管材外形尺寸及允许偏差、GB/T6893-2000铝及铝合金拉(轧)制无缝管、GB/20250-2006铝及铝合金连续挤压管。3.2冷凝器扁管冷凝器多孔扁管的断面类似口琴，常被称为口琴管，在换热器中用作流体导管，使用中管内有冷却介质流过，管的孔数一般为 5 孔 25 孔，当然也有更多孔数的，壁厚 0 6 mm 0 8 mm，也可以更薄些，高度为 5 mm 6 mm。口琴管不仅壁薄、孔多、挤压难度更大，而且要求通道间相对封闭、焊缝组织无缺陷、冷变形时不破裂、能承受不小于 8 N/mm2的压力。中国尚未颁布有关口琴管的标准，日本古河铝业公司(Furukawa)多孔扁管的标准见表 5。多孔管规格、尺寸及偏差示于表 6。表 5日本古河铝业公司 1050-H112 铝合金冷凝器多孔扁管的保证性能项目数值项目数值壁厚/mm10屈服强度/(Nmm2)19 6弯曲度/(mmm1)10伸长率/%30扭拧度/(mmm1)127气密性/(Nmm2)15平面度/mm048爆破压力/(Nmm2)4抗拉强度/(Nmm2)59 98注:相当于 1/300 mm;相当于不大于 0 34 mm。表 6壁厚(0 6 0 8)mm 0 05 mm 的多孔扁管规格、尺寸及偏差规格宽 L 厚 hmm偏差/mmLh孔数规格宽 L 厚 hmm偏差/mmLh孔数125 6015011844 60 15018100 6015011632 50 1501864 6015011226 50 1501648 6015011022 50 150164复合散热板、带、箔 3汽车热交换器包括水箱散热器、中冷器(中间冷却器)、油冷却器、冷凝器和蒸发器，复合铝板、带、箔是生产它们的核心材料。复合散热铝板、带、箔是随着真空钎焊技术的进步而发展起来的，也可以在氮气保护气氛炉中钎焊，其工艺特点是要求散热翅片表面复合一层钎焊料合金，它的熔点应比基体铝合金的低 50 左右，因此组装好的热交换器置于约600的炉中保温一定时间后，翅片基体合金不会熔化，而作为钎焊料的铝-硅合金包覆层熔化，冷却后就会将它们牢固地钎焊成一体(图 8)。图 8钎焊接点的形成72011，Vol 39，5钎焊复合材料的组成是由基体铝合金的一面或两面覆有低熔点的铝-硅合金或铝-硅-锌的钎焊合金组成，包覆层厚度通常为复合材料总厚度的 10%左右，基体合金(芯层)的熔点 630 660，包覆层(皮层)熔点 577 610。4.1复合材料结构复合热交换材料 铝板、带、箔可是双层(基体+单面皮层)的、三层的(芯层+双层皮层)的、四层(芯层+两层皮层+一层触水层)的、五层(芯层+上下各两层皮层)的，见示意图 9。三层复合材料的显微组织见图 10。图 9复合材料结构示意图图 10三层复合钎焊铝材的显微组织4.2复合材料合金作为热交换用的管材与板、带、箔材对其品质除有上述的一些要求外，对剪切、卷取和板形都有严格要求，有些要求甚至相当苛刻，带材边部任何细小的毛刺都可以引起焊接品质的不稳定，从而引起汽车品质问题甚至可引发安全事故。为了保护环境，欧洲已明确提出以 CO2代替当前普遍使用的 R134a，从而使管材所承受的温度及压力大幅度上升。另一方面，为了降低热交换器的质量又在不断地减薄管材的壁厚，在这种条件下必须研发新的合金与新的制造工艺，才能满足汽车制造业对品质不断提升的要求。在热交换器制造行业，现在希望铝工业能为水箱散热器翅片和蒸发器翅片提供非复合的特殊新合金箔材，与复合合金配合使用，可以达到理想的效果。新合金应有更高的高温强度，对管内的流体介质有很强的抗腐蚀作用，翅片既要有很好的散热效果又要起阴极保护作用。瑞典萨帕铝热传输公司(Sapa Heat Transfer Ltd)技术中心研发的6815 铝合金就是一种这样的含有多种合金元素的新型热交换铝合金，有强的抗下垂能力与抗腐蚀能力。汽车复合平轧产品的厚度为 0 04 mm 3 0mm，宽度为 10 mm 1 070 mm。4.2.1复合铝板、带、箔市场2009 年全球汽车热交换复合铝板、带、箔生产国有中国、德国、日本、美国、法国、瑞典等国，可生产的主要公司是:萨帕铝热传输有限公司、萨帕铝热传热(上海)有限公司、海德鲁铝业有限公司、爱励铝业公司、美国铝业公司、日本神户钢铁公司、中国银邦铝业有限公司等。中国是世界最大的复合铝板、带、箔国，生产能力大，产量也大。2009 年全球的生产能力约 780 kt/a，产量约 630 kt;中国可生产这种材料的企业有 23 家，总生产能力约 275 kt/a，占世界总生产能力的 35 3%，产量约 130 kt。目前中国的高档热交换复合轧制品的生产技术和研发力量多数集中在外资的公司手中，如萨帕铝热传输(上海)有限公司与美铝昆山铝业有限公司。4.2.2复合铝板、带、箔应用汽车热交换材料包括水箱散热用的与空调散热用的，管带式散热器平均用铝复合带箔 2 8 kg/台，空调器用三层复合铝合金带、箔 4 kg/台，分别见表7、表 8。82011，Vol 39，5表 7汽车水箱散热器三层复合铝合金带、箔用量部件材料规格(厚 宽)/mm用量/(kg台1)波浪带三层复合箔带 01 3409冷却管坯带三层复合带 0 35 6514主片双层复合带 1 52 780 22侧片双层复合带 2 400 23拉条300 带 1520 02表 8汽车空调器三层复合铝合金带、箔用量部件用途材料规格/mm用量/(kg台1)波浪带冷凝器三层复合带01 020 19，22，32，44 L25波浪带蒸发器三层复合带01 02 84，98 L154.2.3散热器产量中国自 1992 年引进第一条铝交换器生产线以来，先后建成了约 70 家生产汽车铝热交换器的企业，总生产能力 1 600 万套，其中主要的有:上海汽车空调有限公司，弘大汽车空调散热器有限公司，一汽联合铝制散热器有限公司，一汽杰克赛尔汽车空调有限公司，东风散热器有限公司，武汉汽车暖风机厂，恒立制冷设备有限公司，豪华空调器有限公司。结构类型中:管带式的占 98%以上，管片式的还不到 2%。铝散热器质量决定于排量大小:汽车排量/mL2 500 以上1 800 2 5001 000 1 6001 000 以下铝散热器质量/kg1078456334.3科布伦茨轧制厂的热交换复合铝材德国科布伦茨(Koblenz)轧制厂是海德鲁铝业公司与爱励铝业公司的合资企业，由海德鲁铝业公司经营管理，主导产品为铝合金厚板与汽车复合铝板、带、箔。复合热交换铝合金除采用常规的散热铝合金外，还有其研发中心开发的独创合金。该厂生产的汽车热交换铝合金的性能及匹配见表 9 表 16。复合材料(试样 0 4 mm 厚，单面包覆层厚10%，按 ASTM G95B5 法试验)钎焊试样的海水中酸化乙醇试验表明，长效(长寿命合金 Hogal 3190、3532、3572)合金的抗腐蚀性能比 3003 及 3005 铝合金的强得多。表 9科布伦茨轧制厂芯层合金与皮层合金的匹配皮层芯层AA 4343 Hogal 4433 AA 4045 Hogal 4453 Hogal 4437 0090RX AA4004AA410444034411Hogal 4470Hogal 4450AA3103CABCABCABCABVACVACVACVACVACVACAA3003/3203CABCABCABVACVACVACVACHogal 3533CABCABCABCABCABCABHogal 3533/7013CABCABCABCABCABCABAA3005/3105VACVACVACVACVACVACHogal 3190VACVACVACVACVACVACHogal 3532CABCABCABCABVACVACVACVACVACVACHogal 3542CABCABCABCABVACVACVACVACVACVACHogal 3534CABCABVACVACVACVACVACVACHogal 3572CABCABVACVACVACVACVACVACHogal 3570(1)CABCABVACVACVACVACVACHogal 6520VACVACVACVACVACVACAA 6060CABCABAA 6063VACVACVACVACVACVAC7020CABCABCABCABCABCAB7025CABCABCABCABCABCAB注:(1)CAB:采用 Nocolok 焊剂在控制气氛下钎焊;(2)VAC:真空钎焊。92011，Vol 39，5102011，Vol 39，5112011，Vol 39，5表 12科布伦茨轧制厂 3 系芯层合金AA3103、AA3003、AA3203普通铝基体合金。钎接后具有良好的力学强度和抗腐蚀能力AA3005、AA3105不可热处理强化合金。强度高于 AA3103 和 AA3003 的。由于含有较高的 Mg，只能采用真空钎接Hogal 3570可热处理强化合金，通过时效强化具有高的力学强度。作为 CAB 时，此合金需要的熔剂浓度宜高一些。Hogal 3190、3532、3542 和 3534在作管坯时，在钎接之前为 H-24 状态:在钎接之后具有高力学强度和极佳耐蚀性能的长寿命合金Hogal 3532、3542 和 3534在作部件时，在钎接之前为 O 状态，这种材料要求有较高的可变形性，例如长寿命合金的耐蚀性强于标准合金的，如 AA3003 和 AA3103 的Hogal 3534作为 CAB 的具有极佳可钎接性能的无镁的基体合金。Hogal 3572可热处理强化的长寿命合金，通过时效硬化可获得高的力学性能。耐蚀性能优于标准合金如 AA3003和 AA3103 的Hogal 3533、Hogal 3535(7013)、7020、7025特殊含 Zn 的芯层合金用作冷却片坯料的裸板和复合板，它们作为自耗阳极以提高其他热交换器部件的耐蚀性能表 136 系芯层合金AA6060、AA6063可热处理强化合金，由于 Mg 含量高，通常采用真空钎接。在钎接及时效处理后具有高的强度Hogal 6520可热处理强化合金，通常采用真空钎接，作为 CAB 时此合金需要较高的熔剂浓度表 14科布伦茨轧制厂 4 系皮层合金AA 4343、Hogal 4433 和 AA 4045普通 Al-Si 皮层合金，常作为 CABAA 4004、AA 4104用于真空钎接的 Al-Si 皮层合金。对于 Mg 的真空发生器，在钎接时 w(Mg)=10%20%(1)4403、4411用于真空钎接的 Al-Si 皮层合金。对于 Mg 的真空发生器，在钎接时 w(Mg)=045%080%(1)Hogal 4450、Hogal 4470这两种合金均用作 Mg 的真空发生器的，在真空钎接时 w(Mg)=007%025%(1)Hogal 4437、Hogal 4453、0090RX用于 CAB 的特殊含 Zn 皮层合金。它们的腐蚀电压较低(自耗阳极)，可以提高系统耐蚀性能注:(1)镁俘获了炉内气氛中的氧和水蒸汽，破坏铝氧化膜的形成。表 15用于保护芯层的 AA 1145 和 AA7072 合金AA 11451 系列覆层合金防止芯层材料受到焊剂的侵蚀AA 7072用于自耗腐蚀保护的含 Zn 覆层合金。通常用于散热器部件冷却剂一侧表 16科布伦茨轧制厂各种芯层合金的性能柯鲁斯AA(Hogal)EM 573-3状态Rp0 2N/mm2RmN/mm2不可热处理强化合金300031033595 140353030033595 14035333595 14035353595 1403560300550120 165可热处理强化合金3570651406520601256630AA 6063651006600EN 6060651003570T4701656520T41142296630AA 6063T4751706630T6160200122011，Vol 39，5续表 16柯鲁斯AA(Hogal)EM 573-3状态Rp0 2N/mm2RmN/mm2长效合金3190mod 300555130 1803532/3542mod 300350120 1703534mod 300348130 1403572(1)T480 95195 2153572(2)T455 75160 200注:(1)钎焊前为 H24 状态;(2)钎焊前为退火状态;所有数值都是典型值，采用标准钎焊。4.4萨帕铝热传输公司的热交换复合铝材萨帕铝热传输公司是世界上主要的汽车热交换器复合铝材生产企业之一，其主要生产企业为瑞典芬斯蓬铝业有限公司与在中国的萨帕铝热传输(上海)有限公司。上海公司 2010 年的生产能力超过 80kt/a，有 2 台单机架双卷取热轧机、2 台单机架不可逆式1 400 mm 级冷轧机、1 条双机架冷轧生产线，它是中国当前最大的汽车复合铝板、带、箔生产企业3。萨帕铝热传输公司生产的部分热交换铝板、带、箔见表 17 表 21。表 17各种铝热交换器和中冷器结构形式及用的主要材料结构形式散热片冷却水管美国中国美国中国管带式真空钎焊1100、3003、3005、6063、5005、69511100、3003双面复合带经高频缝焊制成扁管4045/3003/70724045/3005/7072双面复合带经高频缝焊制成扁管4A17/3003/7A014A17/3005/7a01管带气体保护钎焊30033003+Zn3203+Zm70723003、3A21、3003+Zn3A21+Zn7A01双面复合带经高频缝焊制成扁管4043+Zn/3003/70724045+Zn/3003/7072双面复合带经高频缝焊制成扁管4A13+Zn/3003/7A014A17+Zn/3003/7A01管片式结构(装配)1050、1100、1145、3003、7072、8006、80071050、1100、3A21、3003、7A01挤制或高频缝焊圆管1050、1100、3003挤制圆管1100、1050A、30033A21、1050波纹焊接式1100、30031100、3003、3A21挤制扁管或多孔扁管1050、3003挤制扁管或多孔扁管1050、3003、3A21板翅焊接式1100、30031100、3003、3A21冲压板翅 3003冲压板翅 3003、3A21表 18管带式冷凝器及蒸发器翅片复合铝材萨帕编号合金芯材皮材厚度/mmFA8286-H145R(VB 式)AAA30032 AA4004(10%)0 15FA8286-H24(VB 式)AA30032 AA4104(10%)0.152FA8816-H14(NB 式)AA3003+1 5%Zn2 AA4343(10%)0 14，016FA8826-H14(NB 式)AA3003+1 5%Zn2 AA4045(10%)0 14，016FA8996-H14SR(NB 式)AA3003+1 0%Zm2 4343+10%Zn(10%)0 16132011，Vol 39，5表 19汽车水箱(radiator)散热复合铝材萨帕编号合金芯材皮材水侧层产品厚度/mmFA6514-H18(VB 式)AA6063翅片0100，0105FA8DS4-H24(VB 式)3005LLAA4004(10%)*AA3005(10%)管032，035FA8584-O(VB 式)AA6063AA105(5%)+AA4104(25%)主板12，14FA8584-O(VB 式)AA6063AAA4104(5)侧板12，14FA6815-H14SR(NB 式)FA6815翅片008010，0105FA6811-H14(NB 式)AA3003+1 5%Zn翅片010，0115FA82A4-H14(NB 式)3005LLAAA343(10%)AAA3005(10%)管035FA8ET4-H14(NB 式)AA3003AA4343(8%)AA7072(8%)管032FA8ET-H14(NB 式)AA3003AA4045(9%)AA7072(10%)管030，035FA8223-H14(NB 式)AA3003AA4045(75%)管036FA82D4(N