暖气散热片水管结构的探究

  暖气片的结构中，水管和散热片为铝合金管材和板材，边框为钢板冲压件连接而成。其中铝合金的热膨胀系数为23.6×10-6/K，钢材的热膨胀系数为12×10-6/K，两者相差约为一倍，这应该是总成中各系统热变形不协调、相互制约的主体因素。具体将有两个大的方面：钢框架的刚性总体上约束了高度方向上的铝水管的伸长变形，导致其热过程弯曲塑性变形，冷却后水管将承受拉伸载荷。钢框架两侧边柱刚性略低，热过程中散热片的横向热膨胀将会引起总成胀成“鼓形”，但实际上远没有达到所需的膨胀量，因此边缘处的散热片已经严重的失稳变形，以释放变形应力，而且强调一旦局部结构失稳变形之后，后续将在此处继续地变形，产生应变集中的现象。但在冷却后这种变形将约束整体横向的收缩，并将作用到散热片水管上。


  扁形的水管承受的拉力在钎焊的平面上，对于水管相当于承受了近似于失圆的载荷，其端头圆角内表面承受最大的拉应力，可以引发其开裂。整体的暖气片工作中有温度场不均的情况，对开裂也会有一定的影响。出现暖气片局部开裂、暖气片漏水问题的原因是工作中反复加热与冷却而引起的热疲劳开裂。导致暖气片热疲劳的原因是工作中总成的各部位的热膨胀的不协调、相互制约、局部严重挤压变形。这种变形在冷却后将构成结构热疲劳载荷及应力，引起局部开裂。具体的开裂位置与整体结构及热变形场有关。