汽车散热器压力交变疲劳性研究
作者:文/张丽英
来源:《时代汽车》 2018年第12期
    1引言
    汽车散热器作为发动机冷却回路最重要的换热器,随着对整车的轻量化,经济,高效的要求不断提升,汽车散热器的结构设计和材料选型要求也随之不断增严。同时,随着质量三包和零部件设计寿命的不断提升:三包从3年10万公里或提升至8年12万公里等,设计寿命从10年或提升至15年,对散热器的耐疲劳特性的要求也越来越高。耐压力交变疲劳实验作为模拟和检测散热器实际使用工况的测试,是对散热器芯体设计,芯体组装或钎焊工艺,以及材料抗拉伸的一个综合考验。
    2散热器耐压力交变实验标准解析
    目前国内外大多数车企耐压力交变分为高低压2个分段,低压范围在OKpa-200Kpa,次数10-20万次;高压范围在25Kpa-325Kpa,次数1万-2万次。其中频率0.1-2HZ。
    另外压力交变波形一般分为梯形和正弦两种,对于压力爬升速率有较高的要求。如图1所示:分别为美汽车发动机水箱
系车企1的正弦波形和美系车企2的梯形波形,在2S之内需要完成从低压爬升至高压。
    最后对于实验结果的接受标准,绝大数车企或者国标都以散热器的密封性作为实验合格的评判标准。但是部分美系车企和欧系车企,除了密封性要求,还有置信度和可靠度的要求。
    以目前比较严苛的某美系车企标准为例展开讨论,其公式1为置信度,可靠度,样件数量和循环次数的换算关系。其中可靠度R要求为0.99,置信度C要求为0.5,wellbul计算B斜率为3.由公式1可以计算得出在确定样件数量n的前提下,可以得出实验循环次数(Test life)
   
    一般由于实验设备容量能力限制,设备一次能放置的样件数量基本在6-8件。以6件为例代入上述公式中,则得出实验循环次数为337500(即2.25倍高低压循环,其中1倍循环为150000次,总的实验时间为21天)。如此高的循环次数,不仅是对产品的耐久性提出高要求,相应的实验测试和时间成本都比较高,因此需要在前期设计上来降低或者避免失效的风险。