摘要：
本文介紹二系列新穎鋼塑組合散熱器：按鳥巢外形比例縮小的鳥巢型和水波浪外形的水波浪型。文中詳述多項創新給該散熱器帶來：噴塑內防腐使其有50年使用壽命；摩擦焊僅為氬弧焊1/10能耗；相等鋁量的鋁柱枝翼增加16%散熱面；仿熱熔承插連接更嚴密、可靠。
關鍵詞：散熱器，鳥巢型，水波浪型，多項創新

奧運主會場“鳥巢”，形態如同孕育生命的“巢”，它更像一個搖籃，寄托著人類對未來的希望。無論從那一方位觀看“鳥巢”，外觀曲線是那么獨特、優美，具有很強的震撼力和視覺沖擊力。鋼塑組合散熱器鋁柱翼主立面、上下二橫水管斷面外形，參照“鳥巢”外觀曲線比例縮小(見本刊?頁彩圖)，鋼塑組合散熱器主要部件溶入了“鳥巢”元素。看到這樣的散熱器，見景生情，聯想到“鳥巢”，仿佛感到絕無論比的奧運開募式還在演出，奧運火炬還在燃燒……，鳥巢型鋼塑組合散熱器向用戶奧運祝福。
奧運場館水立方，奧運健兒在水中拼搏，掀起一浪又一浪的水波浪，蕩漾吉祥。水波浪型鋼塑組合散熱器，向用戶祝福吉祥。鳥巢型、水波浪型鋼塑組合散熱器，不但有奧運祝愿，還有多項創新帶來優良的性能。
噴塑內防腐使用壽命長
專利(ZL200620136044.8)鋼塑組合散熱器，能對其鋼管進行內壁涂塑。在管內壁噴入環氧粉末，經高溫條件發生環氧基的交聯反應而固化。固化后的涂膜一般為≤0.5mm的涂層，由于環氧樹脂特有的環氧基團，與管壁結合十分牢固，形成了性能優良的環氧粉末防腐層。CJ／T120-2008《給水涂塑復合鋼管標準》及SY/T0042-1997《鋼質管道熔結環氧粉末內涂層技術標準》，對涂膜層的附著力、陰極剝離、抗沖擊能力、防腐性能等都有嚴格的要求，保證了涂膜層的質量。正如SY/T0042-1997標準條文說明1.0.1條所說；“環氧粉末涂料具有優良的防腐性、絕緣性和可靠的、耐久的使用壽命，是鋼管內涂層的優良材料，在國內外得到了普遍應用，取得了理想的效果。”標準條文給予環氧粉末內涂層如此高評論的依據是，“熔結環氧防腐涂層近四十年，十萬多公里的管道防腐應用歷史使成熟的國際和國內標準得以確立。”因此完全可以信任，涂塑鋼管使用壽命可達50年。
《鋼質管道熔結環氧粉末內涂層技術標準》SY/T0042-1997的總則1.0.2條說，“本標準適用于以熔結環氧粉末涂料為涂覆成膜材料，工作溫度為-30℃－100℃，輸送各種油品、天然氣的鋼質管道及給排水的鋼質管道內防腐工程的設計、施工及驗收，給水管道熔結環氧粉末內涂層必須符合國家現行相關衛生、安全標準的規定。”民用散熱器的工作溫度≤95度、供暖水質多為生活飲用水、鋼質管道，散熱器噴塑內防腐完全符合SY/T0042-1997標準適用范圍內。進一步說，散熱器按SY/T0042-1997標準噴塑內防腐，定會有熔結環氧粉末內涂層技術標準所述的防腐效果，防腐使用壽命50年。
涂塑鋼管既具有鋼管的高強度、高剛度，又有塑料管的高光潔度和良好的防腐性能。涂膜層內壁非常光滑，不混生細菌、霉菌；壁內不結垢，有良好的防結垢能力，流體阻力小，在一般情況下比同直徑的鋼管輸水量多15％-20％，可有效減低熱源輸送能耗15％以上。
省材節能
散熱器是供熱的終端設備，供熱調節有很大的節能空間。供熱調節也是供熱教科書中重點內容，理論性很強，讓專門從事供熱調節的學者們去討論熱惰性小的散熱器如何調節節能。散熱器將熱媒的熱加熱室內空氣，是一個能量守恒的換熱過程，這一塊無節能可言。提高散熱器效率、性能，以最少的材料散出最多的熱是散熱器最主要的節能。
散熱器材料價約占生產成本的50％，其中合金鋁型材占材料價55％左右。無論是從節能還是降低生產成本看，重點是節約合金鋁型材。
鋁柱枝翼散熱器專利(ZL200520079772.5)充分利用了合金鋁型材，用相同量的鋁增加散熱面，并提高其散熱面的傳熱效率。
鋁柱翼最小壁厚一般為0.8mm，每公斤鋁型材拉出0.84M2左右散熱面。鋁柱枝翼散熱器專利是在鋁柱翼面上，設數量多、尺寸短小、翼片薄的枝翼。這樣的鋁柱枝翼，每公斤鋁型材拉出0.98M2散熱面，比一般鋁柱翼節約16％合金鋁型材。

增加散熱器散熱量另一方法是提高鋁柱枝翼散熱片的表面溫度。靠熱媒越近，鋁柱枝翼散熱片的表面溫度越高，散熱量越大。鋁柱枝翼散熱片可以把枝翼設置在靠熱媒最近處。若把枝翼從離熱媒60mm處靠近至25mm，鋁枝翼表面溫度提高10％，相應散熱量提高10％。
先進焊接工藝節能
散熱器行業權人士指出，散熱器生產過程有很大的節能空間。焊接是散熱器生產耗能的重點。
阻焊焊制鋼制柱式散熱器，一般焊接片頭閃光對焊機每臺電源容量為300KVA，雙頭對管機每臺電源容量500KVA，組片機為500KVA，這三套設備所需電源容量總和約為1300—1500KVA，阻焊電源容量大得驚人。
氬弧焊單機容量約12Kw，焊接速度慢，單班產量上千柱的廠家約需氬弧焊機20-30臺，焊接所需電源容量總和約250KVA。另外需較多的高水平的焊接技能工，焊接質量不穩定，生產效率低。氬弧焊制造成本不會低。
鋼塑組合散熱器的承插組合連接件要焊接，當然亦可用電阻焊、氬弧焊，但更適合摩擦焊。摩擦焊的優勢為：
⑴接頭質量好且穩定。焊接過程由機器自動控制，參數設定后容易監控，重復性好，不依賴于操作人員的技術水平和工作態度。不需考級焊工操作。焊接過程不發生熔化，屬固相熱壓焊，接頭為鍛造組織，因此焊縫不會出現氣孔、偏析和夾雜，裂紋等鑄造組織的結晶缺陷，焊接接頭強度遠大于熔焊、釬焊的強度，達到甚至超過母材的強度。
⑵效率高。對焊件準備通常要求不高，焊接設備自動化程度高，可在流水線上生產，每件焊接時間以秒計，一般只需零點幾秒至幾十秒。詢問摩擦焊焊機生產廠，磨擦焊接該散熱器的連接件，每分鐘自動焊5個頭。效率高是其它焊接方法如熔焊、釬焊不能相比的。
⑶節能、節材、低耗。不需焊條、焊劑、釬料、保護氣體，不需填加金屬，也不需消耗電極。磨擦焊接該散熱器的連接件，據摩擦焊機生產廠提供資料，每臺摩擦焊機僅需11KW。單班產量上千柱的焊接，有二臺摩擦焊機就夠了，焊接所需電源總容量22Kw，是氬弧焊≈1/10，能耗極低。
⑷環保，無污染。焊接過程不產生煙塵或有害氣體，不產生飛濺，沒有弧光和火花，沒有放射線。
⑸焊件尺寸精度較高。由于摩擦焊接為固態連接，其加熱過程具有能量密度高、熱輸入速度快以及沿整個摩擦焊接表面同步均勻加熱等特點，故焊接變形較小。在保證焊接設備具有足夠大的剛性、焊件裝配定位精確以及嚴格控制焊接參數的條件下，焊件尺寸精度較高。焊接接頭的長度公差和同軸度可控制在±0.1mm左右。
摩擦焊技術被譽為未來的綠色焊接技術。但摩擦焊技術亦有缺點，磨擦焊機價格較貴，用于該散熱器的摩擦焊機每臺30萬左右，包含焊接的工裝設備，而且只能專業性、流水線工作，局限性大。
雖摩擦焊首次被引入散熱器行業，但國內摩擦技術已有50多年，摩擦焊技術相當成熟，何況鋼塑組合散熱器的連接件僅需用最基本的摩擦焊機，焊機的規格較小。散熱器用摩擦焊無任何疑點，問題是經濟上是否有利。生產規模越大采用摩擦焊越經濟。有規模的散熱器廠不妨算一算經濟帳，您廠的規模上鋼塑組合散熱器、摩擦焊是否有好的經濟效益。
仿熱熔承插連接
一般認為，承插連接總是不太牢靠。其實不然，有文說，“管件可采用熱熔連接或電熔連接，　　　　管材、管件連接部位的強度不低于管材本身的強度”。
管道在內壓作用下，管壁任意一點將產生應力，其中環向應力為最大。管道的力學特性，即管壁厚、管徑、可承受壓力與許應力之間的關系，無論是金屬管材還是塑料類管材，都可用下式表示：
σ＝P×D/2e 　　　　 （1）
上式中：　
σ－管道環向應力（MPa）
P－管內壓力（MPa）
D－管徑（mm）
e－管壁厚（mm）
管道的許用設計應力[σ]應大于管材環向應力，即：
[σ]≥σ
(1)式表明，當管材、管徑一定，提高管道的強度只有加厚管壁厚度e值。在承插連接部位，主要作用力是使承和插管分離的拉拔力。其作用力的關系用下式表示：
τ=KxF/A 　　　　　　 (2)
上式中：
 τ－承和插管道連接面的剪切應力 （MPa）
K-應力集中系數
F-使承和插管道分離的拉拔力 　　　 (N)
A-承和插管道間連接面的面積 （mm2）

承插管道為熱熔連接，連接面的許用剪切強度[τ]應為該塑料的許用剪切強度[τ]。若為膠接面，則為膠的許用剪切強度[τ]。無論是熱熔連接還是膠接，該材質的許用剪切強度[τ]，應大于承和插管道連接面的剪切應力τ，即：
[τ]≥τ
不論是金屬管材還是塑料類管材，上式均成立，但相關的K、[τ]值，依據材質決定。當膠接材質、管徑一定，提高承插連接部位的強度，是通過加長插入深度，增加A值來達到。因加長插入管對成本影響不大，插入管長要比計算的長度長得多，連接部位的強度要富余得多。現列舉聚乙烯(PE)熱熔承插管來進一步說明。
按《建筑給水聚乙烯類管道工程現規程》CJJ/T98-2003，聚乙烯(PE)管管徑dn=40mm，壁厚3.7mm，20℃長期承壓1.0Mpa，熱熔插入管件的管道插入長度平均18.25mm。若工作壓力升至1.5Mpa，管道的環向應力σ=12.16Mpa，大于管道的許用設計應力[σ]=9.0Mpa，管道本身強度不允許工作壓力升高。長期承壓1.0Mpa時，熱熔連接部位剪切應力τ=3.87Mpa；承壓1.5Mpa時，剪切應力τ=5.8Mpa，仍然小于熱熔連接部位的許用剪切強度[τ]=8.5Mpa，即使工作壓力升高，管件連接部位仍然安全工作。以上數據清楚的說明，“管材、管件連接部位的強度不低于管材本身的強度”的論點是正確的。這一論點適用金屬管材及塑料類管材，也適用承插管的連接為熱熔或膠接。鋁塑復合管就是一個實例。
鋁塑復合管是承和插管相同長度的雙重承插連接，內外兩層塑料，中間夾鋁管。塑料和金屬鋁管之間涂熱熔膠。鋁塑復合管充份發揮各材料的特長，用鋁管承受管道環向應力，用熱熔膠承受使鋁塑分離拉拔力產生的剪切應力。塑料和金屬的粘接比較困難，粘接能力遠遠低于塑料同質相熔和金屬與金屬粘接，就是這樣承插復合的鋁塑復合管已用得很好，使用壽命50年。塑料熱熔承插連接也是50年使用壽命，有理由相信，金屬與金屬粘接的承插連接能長期可靠工作。
熱熔承插連接是通過同質相熔獲得承插連接處的強度及嚴密性。承插粘接是在管道的承和插面上涂粘接膠得到的強度及嚴密性，雖與前者方法不同，但目的相同。管道承插粘接一般指冷膠粘接，如PVC雨水低壓管道的連接。鋼塑組合散熱器內噴塑防腐，外噴塑裝飾均要熱固化，散熱器的承插連接必然經受高溫烘烤。冷膠是不允許的，應用高溫膠，在噴塑熱固化的同時承插粘接也熱固化。鋼塑組合散熱器的承插連接稱為膠粘接是不合適的，但也不同于熱熔承插連接。熱熔是加熱熔化，而鋼塑組合散熱器是加熱固化。只因兩者都需有加熱過程，故暫稱鋼塑組合散熱器的承插連接為仿熱熔承插連接。
承插連接的名稱是否合適并不重要，重要的是其內容。鋼塑組合散熱器承插粘接，用性能更高的膠替代塑料同質相熔，有足夠富余的插入管長，仿熱熔承插連接要比熱熔承插連接更嚴密、可靠。

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