摘要：
本文提出銅鋁復合散熱器中銅鋁功能錯位的新問題，銅管焊接構造將散熱器內外力錯給銅管承擔，唯一能逆轉錯位，把力讓鋁柱翼承擔的新結構恰是古老的襯管結構。襯銅管中銅管僅起耐腐作用，不支承任何內外力，銅管壁厚0.3mm足可耐用40年。襯管結構的連接強度高于銅焊管一倍，還要比常用水暖管道多加一道填料擠壓型密封。銅襯管散熱器省銅69%，成本降18%，襯不銹鋼管散熱器成本更低，它將是高品質低價位的散熱器新秀。
關鍵詞：
銅鋁功能 襯管結構 襯銅管散熱器 襯不銹鋼管散熱器

現在散熱器的品種很多，淋瑯滿目，產能早已供 過于求，采暖散熱器行業面臨著國內外市場更加激烈的競爭環境，能否在市場立足的關鍵是自主創新和產品開發。散熱器產品的改革一直不斷進行中，屈指數數能算上自主創新的散熱器不多，大多是小改小革。鋼制類散熱器來自歐洲，壓鑄鋁是歐洲風格，它的構造尺寸甚至散熱量都類似國外同類產品，唯有銅鋁復合散熱器是我國自己創新，經近十年使用站住了腳，被廣大用戶認可的一款散熱器。當然小改小革亦是進步，但使散熱器變化不大，在當前的市場環境中更需自主創新的新產品，只有對散熱器結構的根本改革，才能明顯提升散熱器性能。
散熱器的結構先看鑄鐵散熱器的結構。鑄鐵散熱器的散熱、承受內壓外力、耐腐蝕三大功能均為鑄鐵，是單一材質整體鑄造結構。單一材質沒有材質選擇功能或功能選擇材質的問題。在銅鋁復合散熱器中，有銅鋁二種以上材質，這就存在材質和功能合理的配合問題。鋁材容易成型，傳熱性能又好，用它作為散熱功能最佳。和鋁復合的銅材，擔當耐腐功能責無旁貸，至于銅材有沒有必要承受內壓和外力功能，就需進一步討論了。
銅鋁復合散熱器由橫水管和立管焊接連接組成，銅鋁復合散熱器是多種材質的焊接結構。鑄鐵散熱器的難點是鑄造，銅鋁復合散熱器的難點仍是焊接。經散熱器行業共同努力，現已解決銅橫水管和銅立管焊接技術，但因銅管價格昂貴，銅管管壁較簿，焊接連接強度不高，在連接橫水管絲母時，如用力較小影響密封效果，容易漏水；如用力偏大，則連接的銅立管受不了安裝必要的扭矩，產生變形甚至損壞，這是銅鋁復合散熱器反映較多的問題，除此之外，銅鋁復合散熱器暗存在銅鋁功能錯位問題。
銅鋁復合中銅管多承擔內壓和外力功能的問題在于：銅鋁復合散熱器的規范規定，銅立管最小厚度0.6mm。按測定在采暖熱水中紫銅管的腐蝕速度是0.005mm/年，推薦散熱器使用年限15年，紫銅管的壁厚0.1mm已滿足耐腐功能，但承受1.0Mpa內壓，紫銅管壁厚就需0.5mm，耐壓所需壁厚占到銅立管厚度83%，銅鋁復合加銅管的主要目標是防腐，不是承壓，但在壁厚占有比例中，銅管耐壓是主，防腐是次，本末倒置了銅鋁復合的功能位次，這就是所謂銅鋁功能錯位癥狀之一。銅鋁功能錯位癥狀之二是：散熱器鋁型材許用應力是33Mpa，紫銅管的許用應力是41.2Mpa，紫銅管大于鋁型材許用應力。構件受力能力是材質許用應力和受力面或斷面系數的乘積。銅鋁復合的銅管在內鋁管在外，鋁管斷面大于銅管，加上鋁柱翼的斷面，鋁材的受力面積遠遠大于銅管，空心的鋁型材，鋁型材斷面系數更大。綜合應力和受力面二項受力能力的基本要素，鋁型材的受力能力，無論是承受軸向力、斷面的環向力、還是承受外力作用的扭力矩，都遠遠高于銅管。銅鋁復合中承受能力強的鋁材不用，反而用受力能力弱小的銅管來承受散熱器的內壓和外力。銅鋁復合中銅鋁功能錯位造成稀有紫銅金屬浪費，連接強度削弱，生產成本大幅度增加。
為什么會產生銅鋁功能錯位？是銅鋁復合散熱器的焊接結構造成的，屬結構性矛盾。因立管一定要和橫水管連接才能成為散熱器，橫水管和立管一焊接，就成為同一焊接件，成為同一的受力體系。在同一的受力體系中，橫水管和立管均受這一體系所有力的作用。換句話說，因焊接結構錯使銅鋁復合的銅立管承受散熱器的外力和內壓力。
怎樣改變銅鋁復合散熱器的連接結構，逆轉銅鋁功能錯位？還得從焊接結構分析。任何連接結構的基本要求是連接牢固和嚴密。橫水管和立管是焊接結構，焊接結構的特點是連接牢固和嚴密成一體，像一個連體嬰兒，一項焊接連接起了二個作用。要達到連接的基本要求又能逆轉銅鋁功能錯位的唯一新結構是，古老的襯管結構。若襯管結構襯的是銅管，銅鋁復合散熱器就是襯銅管散熱器。
襯銅管散熱器逆轉了銅鋁功能錯位，橫水管與鋁柱翼由機械加結構膠雙固定。對于Φ22銅立管，采暖試水壓產生的盲板力是57kg，焊接連接銅管最大許可力為215Kg，襯銅管散熱器的雙固定許可受力是434Kg，雙固定連接是焊接連接許可受力的二倍，正常安裝擰絲不會扭曲散熱器。水暖管道常用的密封是管絲加填料，管絲是受力，填料是密封。襯銅管散熱器密封連接是，二道成形填料加上液體填料密封，它要比常用水暖管道多加一道密封，二道密封連接使橫水管和立管連接更嚴密，確保散熱器安全不漏水。
說了半天，所謂的襯銅管散熱器不是和插接型散熱器相似？答案很肯定，兩者根本不同。插接型散熱器橫水管的管件插入立管中，插和接是固定，也是密封，立管是受力件，也是密封件，也是一個連體嬰兒。在這里且不論插接型固定力是否足夠，是否穩定，也不論插接型是否能保住密封，根本的區別在于：插接型散熱器牢固和密封不分，插接型的接件-簿壁不銹鋼管既承受散熱器外力和內壓力，還多承受很大的脹管應力，而襯銅管散熱器根本不存在此類特征性的問題。順便提出，有人在插接部位加密封膠以加強插接的密封。要知道密封膠只能起密封作用，不能作為固定的膠，插接型是靠過盈插入產生一定的脹力來固定橫水管和立管，插接處加了密封膠，則喪失或減弱原有的固定力。用戶安裝散熱器后，一旦有足夠大、不定方向、往復的熱冷縮脹力作用插接散熱器，橫水管和立管將發生位移而漏水。
襯銅管散熱器和壓鑄鋁用“O”形圈加激光焊接的雙重密封復合連接的差異在何處？襯銅管散熱器的成形填料和雙重密封O形圈都是擠壓型密封圈，最常用的密封，這一點相同，誰也不會，也不允許把最常用的密封劃入自己的專利保護范圍。壓鑄鋁的特征是“O”形圈加激光焊接雙重密封，襯銅管散熱器是非焊接的機械加結構膠雙固定和二道成形填料加液體填料密封，兩者特征各不相同，不同的專利技術。客觀地講，激光焊和“O”形圈擠得很近，激光焊很容易燒傷“O”形圈，襯銅管散熱器不存在此類問題，若感興趣可以將襯銅管散熱器的新結構引入壓鑄鋁中，也許會開劈出另一片新天地。
歸納新結構的襯銅管散熱器有益效果有：
⒈省銅生產成本低。
銅管是鋁柱翼管的內襯管，襯銅管散熱器的襯銅管只傳遞內壓力，不支承任何力，襯銅管的功能僅是耐腐防腐。銅內襯管壁厚0.1mm能耐腐15年，照理說襯管壁厚0.1mm已符合要求，但管壁過分薄不好內襯，取銅襯管壁厚0.3mm，耐腐40多年比較適宜。
襯銅管散熱器的銅立管不和橫水管焊接，不要求橫水管是銅管，另一個原因是橫水管沒有鋁管復合，橫水管沒有理由，也沒有必要一定用銅管。俗話說得好，好鋼用在刀刃上，現在是好銅用在襯管上。把橫水管的紫銅省下來，橫水管兩端頭黃銅絲堵也省下來，盡可能節省稀有金屬，節約貴重材料資源。厚鋼管替代銅橫水管，增大散熱器剛度，內防腐也很好處理。橫水厚鋼管可用現有的任一種內防腐，還能用熱鍍鋅防腐，更推薦涂塑內防腐。交通大學介電與功能材料研究所研究員周師岳，在“第二屆采暖散熱器綜合工藝技術與發展論壇暨相關配套件產品展示交易洽談會” 說，散熱器“產品的結構如果打開了，可以用粉末涂料來進行施工，而且施工的效率肯定比常規的提高幾倍甚至幾十倍。”粉末內防腐的工效高，綜合成本價將比溶劑型內防腐涂層低。襯銅管散熱器打開了散熱器產品的結構，完全能用粉末涂料防腐，不但成本低，生產沒有污染，散熱器生產過程更環保。

襯銅管散熱器最大限度降低了銅耗，去消了銅橫水管，襯銅管壁厚0.3mm。以Φ22銅立管的H=600mm襯銅管散熱器計，每柱散熱器耗銅0.314Kg降至0.098Kg，省銅69%。除去增加鋼橫水管及其附件所需費用，每柱散熱器約省7元，生產成本約降18%，耐腐年限增至40多年，散熱器內連接強度高于銅焊管一倍，還要比常用水暖管道多加一道密封。總之，襯銅管散熱器的性能全面大幅度提高，生產成本明顯下降。

⒉襯管結構構成低價位的襯不銹鋼管散熱器。
不銹鋼和銅的耐腐能力相當，不銹鋼管價比銅管低近一半，市場曾紛紛推出不銹鋼水道散熱器，火紅了一陣,短時期內頻頻漏水而消失在市場中。熔焊高溫改變不銹鋼材的金相組織結構，喪失了不銹鋼的耐腐蝕性能，熔焊是不銹鋼的致命點。襯管結構中襯的是不銹鋼管，就成了內襯不銹鋼管散熱器。襯管結構的水道連接沒有焊接，沒有不銹鋼的致命點，再推薦用薄壁不銹鋼無縫管，不銹鋼管水道中無任何焊縫，杜絕熔焊高溫改變不銹鋼材性能的可能，防止不銹鋼的悲劇重現。
襯管結構的襯不銹鋼管散熱器性能和襯銅管散熱器的性能完全相同，不再重復敘述，價位如何？大概的比較就知。目前薄壁不銹鋼無縫管3萬每噸，壁厚0.3mm；薄壁無縫鋼管0.9萬每噸，壁厚要1.5mm，不銹鋼管和鋼管容重差1.6%，取等值比價格沒有多大的誤差，從壁厚和價格的比例可知，散熱器用不銹鋼無縫管要比用無縫鋼管便宜，何況鋼管還有耐腐防腐處理費用；2.5mm厚鋼管4千元每噸，壁厚是不銹鋼無縫管的8.3倍，價格比是1/7.5倍，一般認為厚鋼管的鋼鋁復合散熱器便宜，但襯不銹鋼管散熱器價位更低，而且襯不銹鋼管還有降價的空間，若熟練掌握襯不銹鋼管技術，不銹鋼管壁厚減到0.2mm，能耐腐30年仍高于采暖散熱器行業的規定。襯不銹鋼管散熱器有許多優勢能成為市場新秀，高性能適合中高擋裝飾的家庭，低價位又能拿到批量工程的定單，適用范圍廣，以致能影響各散熱器在市場中定位，襯不銹鋼管散熱器首先會搶奪鋼鋁復合散熱器市場份額，若鋁型材價1.5萬/噸，簿鋼板0.45萬/噸，襯不銹鋼管散熱器還會與鋼制柱翼散熱器拚搶客戶。
⒊新工藝。
焊接是散熱器的關鍵工藝之一。新結構襯管散熱器的管道連接沒有焊接，但它有部件還要焊接。按行業慣例，一般用閃光電阻焊、氬弧焊等熔焊。熔焊焊接會產生尖角毛刺、暗縫、夾縫，在焊件內部無法補修；產生的高溫改變了材質性能，又會引發局部腐蝕。鋼制散熱器原本容易生銹，加上焊接不利因素，鋼制散熱器漏水大多發生在焊接連接處。對于平整的內防腐涂料表面，形成均勻的涂層才能有防腐能力，因焊接的缺陷，涂料防腐效果很難有保證。
摩擦焊是成熟、節能環保的焊接技術，因散熱器本體構造限制，至今未在散熱器行業應用。新結構散熱器構造的焊接部件可以用常用的熔焊，更適合用非熔焊的摩擦焊。因為：
①焊接質量好而且穩定。例如鍋爐蛇形管和汽車排氣門摩擦焊的廢品率，由原來閃光焊的10%和1.4%分別下降到0.01%。焊件尺寸精度高。焊接的柴油機預燃室全長的最大誤差為±0.1%mm。
②焊接生產率高。例如發動機排氣門雙頭自動摩擦焊機的生產率可達到800～1200件／h。每件焊接時間以秒計，一般只需零點幾秒至幾十秒，是其它焊接方法如熔焊、釬焊不能相比的。詢問西安摩擦焊機生產廠，包含裝卸工件時間，焊部件150～200件／h。尤其需要注意的是不需考級焊工操作。
③生產費用低，產率高。由于焊機功率小，焊接時間短，故可節省電能。摩擦焊與閃光焊比較，節省電能80～90%左右。此外工件焊接余量小；焊前工件不需特殊加工清理；本部件管內不產生焊接飛邊，管外焊接飛邊不必去除；不需填充材料和保護氣體等。因此加工成本與電弧焊比較，可以降低30%左右。詢問西安摩擦焊機生產廠，我們的加工件每臺消耗7千瓦時電能，再也沒有其他消耗。相當每個焊接頭3.5～4.6分，加人工工資的全部費用為0.1～0.13元/每個焊接頭，比起0.5元/每個氬弧焊接頭要經濟得多。
④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。摩擦焊技術被譽為未來的綠色焊接技術。
⒋新外觀。
用戶購買散熱器先看外觀，看中了外觀才會進一步問散熱器性能及價格。外觀是藝術，沒有一個標準能劃分那個散熱器達到好看，那個散熱器被劃為外觀不合格。但外觀有規律性可遵守，據散熱器行家說，散熱器要經看，耐看，協調，吸引人。有些國外散熱器的外觀看起來確實舒服，淺淺的顏色、簡潔的線條、完整的柱體，非常簡潔時尚。據觀察，國外散熱器沒有把散熱器分為上中下三大塊的分段。現有散熱器的扣罩和柱翼分界太明了，尤其是散熱器園形橫水管下的矩形孔，沒有任何裝飾處理，遺忘的一角，散熱器只能看正面，不能看側面。有的產品用擋板遮掩一下，看起來像補了一個補丁，效果不佳。趕時髦，新結構散熱器甩掉三分段的老樣，裝扮成一整體的新顏。首先統一扣罩和柱翼外貌風格及色調，尤如穿上一套合身的套裝扣罩。其次延伸柱翼高度填補橫水管下矩形孔。請看效果圖。效果圖中顯示出一個簡潔時尚新外觀的散熱器。由于裝扮套裝扣罩，額外增了6.4%散熱面，相應加大散熱量，當然要多消耗一點鋁型材。
新外觀、新結構、新工藝的三新襯管散熱器，性能大幅度提高，生產成本價格明顯下降，這都以相關行業成熟可靠的標準、工藝設備、產品的基礎上，經本人多年投入大量資金研制出來的。三新襯管散熱器的技術是可靠的，散熱器性能全面大幅度提升是客觀的。歡迎合作發展，謀共嬴。最后加一句，正告那些正人君子者，照搬仿冒必受到法律追究。

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