采暖散热器水管结构的探究

    散热器的结构中，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。

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    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。整体的散热器工作中有温度场不均的情况，对开裂也会有一定的影响。出现散热器局部开裂、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。导致散热器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。