挖掘机暖风散热器漏水问题分析及控制

摘要：暖风系统一般采用发动机冷却水的余热作为热源，针对挖掘机空调暖风散热器漏水的问题，从暖风散热器的结构设计、材料、腐蚀机理等方面分析漏水的原因，并通过元素分析等技术手段对典型问题进行分析确认，提出空调暖风散热器漏水的控制方法。

关键词：暖风散热器;腐蚀;漏水;发动机;控制

0  引言

空调或暖风系统已成为大多数工程机械产品（装载机、挖掘机、堆土机等）的标准配置。由于工程机械产品的使用工况恶劣，环境复杂，对空调或暖风系统的可靠性要求越来越高，针对暖风散热器早期漏水或多次漏水的问题及解决方案一直困扰着主机厂及客户。本文从暖风散热器的结构设计及漏水原因等方面进行分析，并通过技术分析手段对典型故障进行分析确认，为暖风散热器漏水问题的控制、改善提供方案依据。

1  暖风系统的组成

工程机械空调暖风散热系统采用余热水暖式采暖系统，是利用发动机冷却循环水的余热作为热源，其工作的介质是发动机冷却液。如图1所示，当需要采暖时，启动发动机，打开发动机上的暖水阀开关，发动机冷却循环水流经空调单元内的暖风散热器。此时，打开空调开关并将温度设定到所需温度，混合风门打开，冷空气流经暖风散热器加热后，经出风口送出热风，以达到给驾驶室供热采暖的目的。

2  暖风散热器的结构特点及要求

工程机械暖风散热器一般采用汽车行业成熟的散热器工艺及技术方案，其特点是轻量化、散热器效率高、通用性较好、成本低。散热器主材一般采用3003防锈铝，内壁进行耐蚀处理。考虑通用化及成本因素，暖风散热器设计的结构比较紧凑，为提高散热器效率，通常连接两侧水箱的扁管通道厚度只有2mm或低至1.2mm。考虑到工况恶劣，一般对耐压性能、振动性能及耐腐蚀性要求较高（见表1）。

3  暖风散热器漏水一般故障现象及产生原因

①焊缝开裂漏水，此故障主要是由于散热器结构设计的耐振能力不足或者焊接不良导致。

②管壁破裂漏水，此故障主要为散热器结构设计的耐压强度不满足要求导致胀管破裂漏水。

③腐蚀性漏水，分为外表面腐蚀性泄漏和内表面腐蚀性泄漏。外表面腐蚀性泄露主要是因为环境恶劣，空气中具有腐蚀性的化学成分或者具有腐蚀性的粉尘长期聚集在散热器表面产生化学反应从而造成散热器外表面腐蚀，多表现为不局限于暖风散热器表面腐蚀，其他部件也存在腐蚀现象;内表面腐蚀性泄露主要与暖风系统内部物质及工作介质有关，如使用不符合要求的防冻液或者系统内部有不明颗粒物污染，引起化学腐蚀等等。

4  典型漏水案例的原因分析

4.1 案例一

一台已工作约109小时的挖掘机出现空调暖风散热器漏水问题，服务人员此前曾因同样问题更换过一个新的暖风散热器，本次为再次漏水。为开展调查分析，技术服务人员立即赶赴现场对故障情况进行了解，并对防冻液进行采样后同故障件返回分析。

4.1.1 防冻液进行目测、嗅觉检查判断，结果如表2。

从气味及颜色观察结果推测该客户机未使用主机厂的原厂防冻液或者添加过其他品牌的防冻液。

4.1.2 防冻液元素对比分析

按ASTMD659测试方法对故障机防冻液及原厂防冻液进行成分元素，结果如表3。

分析结果看，故障机防冻液铝元素含量明显增高，说明暖风系统、冷却系统存在较严重的腐蚀情况。推测防冻液对铝制散热器的腐蚀作用较大。

4.1.3 防冻液腐蚀性试验

为找到造成铝制散热器腐蚀的原因，我们对采样的防冻液按玻璃器皿法进行腐蚀性试验分析，从试验结果看，故障机防冻液对铝的腐蚀量达到84.5mg，远高与标准值30mg范围，说明该故障机冷却系统的防冻液受到严重污染且对冷却系统部件具有较高的腐蚀性。

4.1.4 故障件解剖情况

通过对故障件两侧集液管进行解剖（见图2），发现暖风散热器集液管内壁面存在大面积的腐蚀痕迹，漏水部位已经腐蚀穿孔。

综合以上试验分析结果及解剖現象，我们认为该故障机暖风散热器漏水的原因是该机在冷却系统日常维护保养中添加了其他类型的防冻液，造成冷却系统的防冻液具有较强的腐蚀性，最终导致暖风散热器腐蚀、泄漏。

4.2 案例二

一台挖掘机出现空调暖风散热器漏水的早期故障反馈，服务人员更换一个暖风散热器后问题解决，为查找原因要求经销商按要求采样并返回故障件进行分析。

针对防冻液的分析，未发现防冻液具有明显的腐蚀性。对暖风散热器进行解剖（见图3），发现暖风散热器材进水侧扁管通道上被较多铁屑或树叶等异物堵塞，集液管内壁存在划痕和腐蚀面，扁管管壁穿孔漏水。

对腐蚀面进行电镜扫描发现壁面有明显划痕，表面生成物能谱分析结果提示含有较高的Fe元素（见图4）。

综合以上分析，暖风散热器被铁屑等硬质颗粒堵塞、冲刷，造成芯体内壁刮伤，内壁保护层破坏，使其耐用能力降低，堵塞同时加速了暖风散热器管道内壁的腐蚀。

5  故障解决措施

根据以上原因分析，造成暖风散热器漏水的原因一种是冷却液具有腐蚀性，一种是冷却系统有异物导致暖风散热器壁面被异物冲刷、堵塞，进而腐蚀穿孔。针对此类故障，现场解决的办法是将原发动机冷却系统及暖风系统中具有腐蚀性的防冻液释放，同时清理冷却系统中异物，然后添加符合主机厂要求的防冻液。

6  总结

基于暖风散热器漏水问题的原因分析，造成冷却系统污染的污染物主要来源于制造端或客户端，因此暖风散热器漏水问题的控制需要从以下两个方面进行控制：

①主机厂内部应严格控制防冻液的品质及冷却系统、发动机系统内部的清洁度。特别是防冻液和发动机等冷却系统相关部件的仓储管理，避免防冻液变质或发动机部件锈蚀。

②服务端应完善冷却系统日常维护保养的操作规范并加强培训，让服务人员和用户意识到混用防冻液、劣质防冻液或不符合要求的冷却液（如污染的河水、自来水等）对暖风散热器系统的危害，降低暖风散热器腐蚀漏水的发生率。

参考文献：

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[2]张晓钦，况敏.铝制散热器腐蚀失效原因分析[J].金属热处理，2011，36（增刊）.

[3]左玉婷，杜凤贞，夏雯，刘淑凤，刘安生，张智慧.铝合金散热器腐蚀失效分析[J].腐蚀与防护，2016（12）.

作者简介：陆海涛（1979-），男，壮族，广西武鸣人，工程师，本科，广西柳工机械股份有限公司，研究方向为工程机械。