某车型散热器泄漏故障分析及优化

2022-09-28武栋杰

内燃机与配件 2022年16期

1 冷却系统功用及散热器基本结构

1.1 汽车冷却系统功用及工作原理

冷却系统的功用是使发动机在所有工况下都能保持在适当的温度范围内。冷却系统既要防止发动机过热，又要防止冬季发动机过冷。目前传统汽车发动机的冷却系统均为强制循环水冷系统，即利用水泵提高冷却液的能力，强制冷却液在发动机中循环流动

。

3.注重战略思维与管理者决策相融合。管理者在组织机构中是战略伙伴、是变革推动者。由于企业战略与组织机构相匹配的重要性，管理者的专业水准、个人素质对企业的战略发展起着关键的作用。因此，有必要提高管理者的专业技能水平，使其能与企业战略及组织机构相匹配。一是要改变原有的思维方式，以新的思维模式与新的视野来思考分析问题。二是要提高宏观决策水平。从宏观上把握形势，提高决策的准确性，建立适宜的企业战略并与组织机构相匹配。三是要提高学习能力和创新能力。不断进行知识更新，培养创新意识，才能制定出正确的战略决策与相应的组织机构，并凝聚员工的变革共识，带领企业员工对战略加以实践，以促进企业的发展。

系统组成主要包括冷却液、水泵、散热器(低温散热器)、冷却风扇、膨胀水箱(带压力盖)、冷却管路(包括温控阀)等零件组成。冷却系统在整车前舱的布置(图1-1)及冷却水路工作原理(图1-2)。

大学学习自由度大，学习的自主性和广泛性特点显著。大学要求大学生必须对自身的学习负责，课时数也有所减少。由于中学和大学教育衔接不通畅，大学生入学后容易出现焦虑迷茫期，导致学期动力减退，心理相对脆弱，学习成绩不合格率升高（金国雄等，2003）。大学商务英语课程通常采取班级授课制，班级学生英语水平和英语学习态度不一，而由于他们自主学习能力不足，导致班级授课效果不高，班级分层越来越严重，甚至出现有些学生完全放弃英语学习的情况。即使程度较好的班级，也更多的是由教师来主导课堂，学生被动接受。而这种英语学习方式并无法充分调动学生的主观能动性，提高学生的学习动力。

为了达到散热的效果，在发动机汽缸盖和汽缸体上都铸有冷却水套，与冷却系统连通后，通过冷却液的循环来完成发动机总成的散热。冷却液的循环过程简述如下，即水泵将低温冷却液从散热器中吸出并加压输送到汽缸体水套和汽缸盖水套中，冷却液吸收发动机产生的热量变成高温的冷却液，再从汽缸盖顶部的节温器(节温器打开状态)流回散热器中，在此过程中冷却液便将热量从发动机带至散热器。通过散热器的换热功能，在冷却风扇的强力抽吸作用下，空气高速流过散热器，将高温冷却液的热量带到空气中，降低冷却液的温度，低温冷却液在水泵的作用下又流回到发动机中，由此不断循环，从而使发动机及相关零部件得到冷却。

1.2 散热器基本结构

循环时间：55s保持0℃，55s保持100℃。

散热器芯体作为散热器的核心部分，起主要的散热作用。散热器芯体主要由散热扁管、散热带(翅片)、主板、侧板等组成。由于它具有足够的散热面积，因此能将发动机散发的热量带到周围的大气中。

本文分析的散热器是一种比较常用的结构，采用管带式、横流的芯体结构，主要参数如表1-1。

2 问题现象

售后市场出现多起车辆高温限扭的案例，通过对实车冷却系统排查发现冷却液水壶存在缺水的现象，进一步排查发现，除散热器芯体上存在明显的冷却液泄漏痕迹，其余零件均正常，在散热器泄漏点附近存在翅片堆积的现象。同时，从收集到的样本车辆的信息看，大部分车辆出现在短里程，具体信息梳理如表2-1；从回运的故障件看，未发现有碰撞或石击的痕迹，散热器芯体能看到冷却液的泄漏点及泄漏痕迹，在散热器底部角落位置，同时还现一个现象，失效散热器泄漏点处均存在不同程度的翅片堆积(见图2-1)。

众所周知，散热器总成作为冷却系统的关键零部件，散热器的失效，轻则引起冷却液减少、动力限扭，重则会造成发动机缸体拉缸，严重影响车辆的正常使用。

3 失效原因分析

进一步对冷热交变循环失效件进行金相分析，从泄漏位置看出(如图3-3)，扁管存在变形和撕裂的现象。

将故障件打压后放置测试水槽中发现，在散热器下端角落(第一根扁管上)位置有连续气泡冒出，仅有1处，其余位置未发现有气泡冒出，判断该位置即为冷却液泄漏点。通过进一步观察散热器泄漏点，发现泄漏扁管上存在细微裂纹，且裂纹附近的翅片存在堆积现象如图3-1。

为进一步确认引起扁管裂纹的原因，从芯体尺寸、扁管材料、试验验证(翅片堆积对扁管开裂的影响)、制造工艺，进行逐项排查分析。

F2=0.012X1-0.253X2+0.102X3+0.068X4+0.438X5+0.104X6+0.459X7

3.1 关键尺寸测量

从失效件中抽取3套(1#、2#、3#)失效散热器对其关键尺寸进行测量，判断散热器是否存在撞击、变形等情况，排查情况见表3-1。

实施健康教育前高血脂患者TC、TG、LDL-C、HDL-C分别为（5.46±0.52）mmol/L、（1.74±0.28）mmol/L、（4.19±0.45）mmol/L、（0.80±0.12）mmol/L；实施健康教育后高血脂患者TC、TG、LDL-C、HDL-C分别为（4.82±0.48）mmol/L、（1.41±0.23）mmol/L、（3.65±0.39）mmol/L、（1.08±0.20）mmol/L，组间比较，差异有统计学意义（t=4.044、4.072、4.055、5.368，P＜0.05）。

3.2 失效件材料分析

对扁管材料进行检测，排查零件材料是否符合设计要求，试验方法参照GB∕T7999-2015《铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法》进行，通过切割不同的3套失效散热器，获取3片扁管，用于材料分析，分析结论见表3-2。

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3.3 故障复现(通过冷热交变循环试验)

根据金属热胀冷缩的特性，结合经验分析，若翅片出现了堆积，散热器在冷却液冷热交变或冷热不均匀时，散热器芯体上的扁管会出现受力不均匀，进而造成应力集中的现象

。为验证这一假设，选取3件存在翅片堆积(3峰堆积)的散热器总成零件进行热循环试验，实验循环次数为 337500(即2.25倍高低压循环，其中1倍循环为150000次

，其中，冷却液温度：0 ± 2℃ to 100 ± 2℃；

我国的银行、证券公司、保险公司、基金公司等金融机构都开办了种类繁多、性质各异的理财业务，不同金融机构的理财产品，由于其不同的监管主体出台的监管标准和采取的监管措施不同，缺乏一套相互协调的机制，从而导致不同的金融机构所面临的监管程度和服从成本存在很大的差异，造成各类金融机构在市场上面对不公平、不合理的竞争条件，异化了理财产品在金融市场上的竞争。

压力：150±10 kPa(G)；

3)从模拟数据显示：随着开挖深度,距离盾构井50 m左右范围内冠梁轴力影响较大，呈现受拉状态；在四个工况下，标准段第一道的内支撑轴力均大于盾构井轴力值.工况一：标准段内支撑轴力大于盾构井内支撑轴力；工况二：最大内支撑轴力还是标准段第一道内支撑；工况三：最大轴力出现在盾构井第二道内支撑，且标准段第一道和第二道内支撑轴力大于第三道；工况四：最大内支撑轴力在盾构井第三道内支撑，且标准段第三道内支撑轴力大于第一道和第二道内支撑轴力.从模拟轴力云图能看出，随着开挖深度的增大，内支撑的最大轴力位置，也逐渐下移，最终出现在盾构井的斜撑位置.

发动机散热器主要由水室、散热器芯体等组成。

从光谱分析数据看出，散热器芯体的扁管材料均在设计限值范围内，说明扁管的材料性能符合设计要求。

耐久循环完成后对试验件进行气密测试，将散热器置于水下100mm至150mm，使用压力衰减系统进行测试，测试条件如下：

环境温度23℃±5℃，压力：min250 kPa(A)

持续时间:>60s，气检≤ 4cc/min(干燥空气)

从试验结论(统计为上表)看，3件≥3峰堆积的样品均出现失效，失效现象均为扁管裂纹，失效点在翅片堆积附近，且1件样件无法完成1倍寿命的热循环试验,失效件见图3-2。

3.4 金相分析

为准确找出散热器的泄漏点，首先对失效件进行密封性试验湿试(气密测试)，测试要求：散热器打压压力250kPa(A), 保压60s，气检≤ 4cc/min(干燥空气)。

结合冷热循环验证结论和金相分析结论可以得出，翅片出现堆积时，在钎焊后便会合为一体，该处扁管在冷热交变循环试验时出现受力不均匀，最终引起应力集中，从而造成扁管撕裂的现象(图3-3)，最终表现为散热器渗漏。

所以，从试验结论看，翅片堆积对扁管开裂有直接影响，且故障现象与售后故障现象表现一致。

3.5 制造工艺及控制排查

从制造工艺流程(如图3-4)可以看出，造成翅片堆积的工序可能为制管/滚翅、芯体组装阶段，结合故障件生产批次，进一步排查发现，产线存在翅片来料长度偏长并通过手工裁切后继续回用的情况。

由于翅片由裁切机器控制，精度控制±2峰，而手工裁切的尺寸无法有效控制，会引起翅片长度超差的情况。

毛主席1936年在保安对斯诺说：“这是我们唯一的外债，是红军拿了藏民的粮食而欠的债，有一天我们必须向藏民偿还我们不得不从他们那里拿走的给养。”④《红星照耀中国》159页和《长征——前所未有的故事》308页。邓小平同志在1952年7月21日西南军政委员会第一次全体会议上说：“红军北上，在那里（川西北兄弟民族地区）是把他们（当地老百姓）搞苦了，这在当时是为保存红军，没有办法，把他们的粮食吃光了，他们吃了很大的亏，要在具体利益上向他们赔偿，真正要从经济上帮助他们得到利益。”⑤《血对西藏说》第31页——32页。

从表3-1测量数据看出，零件关键尺寸均在设计要求的限值范围。

同时，在排查生产工艺卡时，并未看到对翅片堆积的检查或管控，这也是造成散热器翅片堆积的一个潜在因素。

综上分析，造成散热器扁管失效的根本原因为翅片堆积诱发局部应力集中，从而引起散热器开裂并漏液的失效现象。

采用SPSS17.0统计学软件进行数据处理，计量资料以表示，组间差异比较采用t检验，计数资料以%表示，组间差异比较采用χ2检验。