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《新型钛镁铝合金散热器的技术创新分析》

来源:https://www.3171688.com  作者:中国采暖散热器网   2015-11-23 阅读:72


在全球生态环境日益严峻的今天,低碳经济、节能减排成为全球经济的发展战略,新技术、新材料成为全球企业突破节能、高效瓶颈元素。暖通行业是全社会能源消费总量的37%,能源消耗触目惊心,同时传统能源为主能源结构导致碳排放与日俱增,对生态环境带来巨大的生态环境压力 。节能减排成为全球发展中需要当务之急的主要课题。

一、新材料是暖通行业节能减排的奠基石

在有色金属结构材料领域,未来的发展方向是轻质、高强、大规格、耐高温和耐腐蚀,而新型轻合金的物化性能恰好符合这一发展潮流。新型轻合金主要铝镁钛合金,目前已广泛应用于电力装备、交通运输、船舶及海洋工程和航空航天领域,在“十二五”期间,将重点满足航空航天、轨道交通和汽车轻量化等交通运输装备的需求。铝、镁、钛合金将成为有色新材料产业的“轻骑兵”,美国第四代F35飞机的材料钛镁铝合金材料占55%、碳纤维复合材料占40%、钢仅占5%、我国深海潜水器90%为钛合金、日本丰田汽车镁铝钛合金比例达78%,暖通空调业已经将钛镁铝合金作为最合适的热交换金属材料。由于钛镁铝合金具有密度小、质量轻、结构性强、金属强度高300-620Mpa、耐腐蚀、耐候性好。被国家863计划推荐位“二十一世纪材料”,国内社会能耗中约43%在于建筑建材能耗,在建筑能耗中,采暖、制冷是最耗能的,在建筑物热能损耗中,我国北方城镇总的建筑面积约85亿平方米,总的采暖能耗每年约1.62亿吨标煤,还不包括已经进入采暖区的中原、华东等地区,我国是一个能源消费大国,2011年我国,中国国家统计局2012年3月5日公布,初步核算显示,2011年中国能源消耗总量为34.8亿吨标准煤,比2010年增长7%,能源环保压力与日俱增,节能减排成为我国当务之急、刻不容缓的艰难重任。国家住建部也在近期出台采暖新标准,计量采暖已经进入区域实施阶段,低温采暖是我国采暖别无选择的出路。而我国的采暖模式仍然是停留在与西方发达国家水平相差甚远的水平,提高热转换效率是采暖必须突破的瓶颈,选择导热率高,材质轻、结构性散热好的材料是解决我国落后采暖模式的出路之一。

二、钛镁铝合金是热转换效率高、金属强度好、耐腐蚀性强、结构性好、经济性优的最佳材料

在选择什么材料为最合适的热转换效率方面,前人曾经做了大量的尝试,因为材料发展的因素,许多良好的期望均难以实现,在材料方面突破性发展的今天,各行业也因材料的突破与应用而使各行业有日新月异的发展进步,纵观人类工业革命的发展史,材料的发展史成就工业革命的发展、铝合金材料的激励着各行业高速发展、铝合金由于密度小、导热性好、结构性强易成型、价格低廉、等优势,在建筑、交通航空、航天、汽车灯领域日益增长。镁合金被业内称为:最有前途的轻量化材料之一,欧洲汽车制造商提出“3公升汽油轿车”新概念,镁合金零件成为世界各大汽车公司零件的主要发展方向。钛合金材料的发展由军工领域逐步向民用化转化,钛合金因密度小、强度高、耐腐蚀性好倍受世关注,正因为新材料的突破性发展推动着各行业的飞速发展。人类享受着现代物质文明的今天,飞机、高铁、手机、电脑笔记本无一不折射着钛镁铝合金材料的光芒与贡献。

正因为材料的属性与功能使产品更成分发挥它的效率,材料属性决定着产品的物理性能与化学性能,金属强度、导热性、结构性、耐腐蚀性,是热转换产品必须具备的要素,钛镁铝合金是热转换产品的不二选择。同时低廉的价格,钛镁铝合金在民用市场中有无限的用武之地。同时钛镁铝合金具有其他材料部具有的延展性,可以根据热转换、辐射、对流原理满足热传导的要求。如将产品内、外部结构与热媒接触部分,可以设计为粗糙度、细纹、内传热筋(增加换热面积、提高热转换效率),这是钢、铜等材料不具有的材料属性。钛镁铝合金在具备金属强度的前提下具备机加的易切削、易机加的优点,材料在结合现代数控机床机加技术,可以非常精密将材料加工成为高装配性部件,满足了流水线、规模化的要求。材料的耐腐蚀性一直是被行业有偏见的因素,一直认为铝合金的耐腐蚀性差,容易被碱腐蚀,由于航天、航空、交通、高铁、汽车、建筑、家电行业迫切需要有密度小、金属强度高、耐候性好、耐腐蚀性高、外观易处理的材料需求拉动。脱颖而出的新型钛镁铝合金材料均满足了各行业的要求,钛镁铝合金本身的耐腐蚀性具佳,目前采用的新材料表面处理技术、电泳、钝化技术使钛镁铝合金如虎添翼,电泳、钝化后面的中性盐雾试验均在700—1300小时,是目前其它表面防腐涂层望尘莫及的耐腐蚀能力。由此钛镁铝合金材料具备了导热性、结构性、耐腐蚀性、回收率高、经济性优等诸多优势,是散热器、热转换产品的具佳选择。

三、突破传统的产品制作工艺,以现代机加技术替代传统焊接

我国从生产散热器产品均以焊接方式持续了近半个世纪,随着现代工业革命的突飞猛进,现代数控机加技术的日益成熟,机械加工已经到了无所不能、如火纯青的程度,可以说现代数控智能化机加技术已经进入了“没有做不到、只有想不到”时代,在传统散热器制作模式,以焊接为主的加工制作方式,焊接的均匀度均需要人工控制存在诸多不确定因素,产品出现漏的的形式均在焊接缝的腐蚀。材料的焊接恰恰导致材料分子结构发生变化,腐蚀从焊接缝开始,不管材料的多厚,出问题仍然在焊缝。同时焊接产品存在量身打造,不利于企业的标准化、规模化生产,住房结构的多元化需要产品的多元化,模块方式是产品灵活组装配置,可以快捷满足市场、用户的需要,企业可以以标准化的方式批量生产。密封是散热器产品的焊接始终没有解决好的问题,一旦焊接缝漏水、意味着产品报废、更换(中断着客户采暖),现代以机加螺纹密封方式,解决了密封难,漏水无法解决的难题。可以在现场解决出现的问题,及时满足客户采暖应急要求,

现代数控机加技术是将散热器产品与制造汽车发动机技术生产制作散热器,精密的机加技术,标准化生产流程、以设计无缺陷的技术标准(设计流程的反复试验完善),确保产品在制作过程中没有次品、不良品的出现,产品的组装在经过千百次试验中确定产品的组装流程,产品在反复探索、试验中完善、成熟。

由于通过数控机加技术加工的产品,产品的精度、标准化程度,是传统焊接散热器无法比拟的,产品的技术等级远远高于行业标准,是企业勇于创新探索发展、蜕变性新路径。

四、产品的创新是企业发展的持续生命力

产品的生命力在创新,创新在于设计,在国内传统采暖近一个世纪的发展中。属于停滞不前,进步缓慢,材料的创新、结构的创新、生产流程的创新,目前国内的产品90%仍然处于初级阶段,铸铁、钢制、铜铝复合,国内产品发展的步履艰难与国内体制及大锅饭式的供暖模式约束限制,为什么在全国上下大力推行节能减排的今天,生产上仍然没有节能减排的散热器采暖产品出现,唯有地暖一枝独秀,在采暖多元化的中国,没有通吃天下的产品,只有入乡随俗的多元化产品去适应市场的需求,地暖是一个好节能产品,但不是全国采暖区都适宜的产品,这就需要企业去感觉市场、发现市场、丰富市场,国内采暖产品处于高同质化,高模仿化。你生产铜铝复合,同行企业蜂拥而上,你有我有大家有,在产品创新方面仍然是行业的短板、企业的软肋,也是导致行业死气沉沉的直接原因,企业为什么不愿创新、不敢创新,外界压力小,产品没有家电行业的能耗标准,国家的家电企业生产的冰箱、空调、洗衣机均需要达到国家3级能耗标准,否则没有产品市场准入证资格。如果采暖散热器颁布国家能耗标准及能耗市场准入证制度,企业还会生产几十年如一日的铸铁、钢制散热器吗?企业压力来自于市场,企业不能源源不断的为市场、经销商、客户提供与时俱进的优质产品,市场会处于一种非常消极、退化的过程,企业的创新乏力是导致市场产品老化、退化的直接元素。创新企业别无选择,企业需要持续的发展,就需要持续的创新来激活企业血液循环,活力来自于企业的创新力,我们本着对市场、对行业、对国家发展的大趋势,寻觅到企业的持续创新动力,在材料创新方面以寻求材料的导热性、结构性传热、耐腐蚀性、外观性,在产品结构方面一改持续已久的焊接工艺,采用现代数控机加技术,采用全球最成熟螺纹密封圈技术,以标准化、模块化生产技术,在产品外观方面突破传统的审美疲劳的产品设计理念,功能化、人性化、艺术化。产品以全新的理念、脱胎换骨的产品形象呈现给市场、用户。创新改变了企业,创新激活了企业循环血液,创新让企业寻求到了持续发展的源泉。

五、设计让产品增光添彩

设计从心开始、用心设计是企业孜孜不倦的追求,产品设计从功能开始、外观结束,设计的理念贯穿产品的功能、加工、制作、组装、外观全过程,产品的功能性立足于热传导、对流、机械强度、装配要求,在产品内外与热媒、空气接触表面均以产品的粗糙度(细纹、细筋)增加换热面积、强化热转换与对流。产品的内部结构设计确保产品的机械加工要求与装配需要。外观是为之一亮的产品形象。突破陈旧模式、寻求新视觉、人性化的设计理念,产品可以满足现代家装融为一体的美感,设计的创新让企业再次腾飞。

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