暖氣散熱片水管結構的探究

  暖氣片的結構中，水管和散熱片為鋁合金管材和板材，邊框為鋼板沖壓件連接而成。其中鋁合金的熱膨脹系數為23.6×10-6/K，鋼材的熱膨脹系數為12×10-6/K，兩者相差約為一倍，這應該是總成中各系統熱變形不協調、相互制約的主體因素。具體將有兩個大的方面：鋼框架的剛性總體上約束了高度方向上的鋁水管的伸長變形，導致其熱過程彎曲塑性變形，冷卻后水管將承受拉伸載荷。鋼框架兩側邊柱剛性略低，熱過程中散熱片的橫向熱膨脹將會引起總成脹成“鼓形”，但實際上遠沒有達到所需的膨脹量，因此邊緣處的散熱片已經嚴重的失穩變形，以釋放變形應力，而且強調一旦局部結構失穩變形之后，后續將在此處繼續地變形，產生應變集中的現象。但在冷卻后這種變形將約束整體橫向的收縮，并將作用到散熱片水管上。


  扁形的水管承受的拉力在釬焊的平面上，對于水管相當于承受了近似于失圓的載荷，其端頭圓角內表面承受最大的拉應力，可以引發其開裂。整體的暖氣片工作中有溫度場不均的情況，對開裂也會有一定的影響。出現暖氣片局部開裂、暖氣片漏水問題的原因是工作中反復加熱與冷卻而引起的熱疲勞開裂。導致暖氣片熱疲勞的原因是工作中總成的各部位的熱膨脹的不協調、相互制約、局部嚴重擠壓變形。這種變形在冷卻后將構成結構熱疲勞載荷及應力，引起局部開裂。具體的開裂位置與整體結構及熱變形場有關。