挖掘機暖風散熱器漏水問題分析及控制

摘要：暖風系統一般采用發動機冷卻水的余熱作為熱源，針對挖掘機空調暖風散熱器漏水的問題，從暖風散熱器的結構設計、材料、腐蝕機理等方面分析漏水的原因，并通過元素分析等技術手段對典型問題進行分析確認，提出空調暖風散熱器漏水的控制方法。

關鍵詞：暖風散熱器;腐蝕;漏水;發動機;控制

0 ?引言

空調或暖風系統已成為大多數工程機械產品（裝載機、挖掘機、堆土機等）的標準配置。由于工程機械產品的使用工況惡劣，環境復雜，對空調或暖風系統的可靠性要求越來越高，針對暖風散熱器早期漏水或多次漏水的問題及解決方案一直困擾著主機廠及客戶。本文從暖風散熱器的結構設計及漏水原因等方面進行分析，并通過技術分析手段對典型故障進行分析確認，為暖風散熱器漏水問題的控制、改善提供方案依據。

1 ?暖風系統的組成

工程機械空調暖風散熱系統采用余熱水暖式采暖系統，是利用發動機冷卻循環水的余熱作為熱源，其工作的介質是發動機冷卻液。如圖1所示，當需要采暖時，啟動發動機，打開發動機上的暖水閥開關，發動機冷卻循環水流經空調單元內的暖風散熱器。此時，打開空調開關并將溫度設定到所需溫度，混合風門打開，冷空氣流經暖風散熱器加熱后，經出風口送出熱風，以達到給駕駛室供熱采暖的目的。

2 ?暖風散熱器的結構特點及要求

工程機械暖風散熱器一般采用汽車行業成熟的散熱器工藝及技術方案，其特點是輕量化、散熱器效率高、通用性較好、成本低。散熱器主材一般采用3003防銹鋁，內壁進行耐蝕處理?？紤]通用化及成本因素，暖風散熱器設計的結構比較緊湊，為提高散熱器效率，通常連接兩側水箱的扁管通道厚度只有2mm或低至1.2mm?？紤]到工況惡劣，一般對耐壓性能、振動性能及耐腐蝕性要求較高（見表1）。

3 ?暖風散熱器漏水一般故障現象及產生原因

①焊縫開裂漏水，此故障主要是由于散熱器結構設計的耐振能力不足或者焊接不良導致。

②管壁破裂漏水，此故障主要為散熱器結構設計的耐壓強度不滿足要求導致脹管破裂漏水。

③腐蝕性漏水，分為外表面腐蝕性泄漏和內表面腐蝕性泄漏。外表面腐蝕性泄露主要是因為環境惡劣，空氣中具有腐蝕性的化學成分或者具有腐蝕性的粉塵長期聚集在散熱器表面產生化學反應從而造成散熱器外表面腐蝕，多表現為不局限于暖風散熱器表面腐蝕，其他部件也存在腐蝕現象;內表面腐蝕性泄露主要與暖風系統內部物質及工作介質有關，如使用不符合要求的防凍液或者系統內部有不明顆粒物污染，引起化學腐蝕等等。

4 ?典型漏水案例的原因分析

4.1 案例一

一臺已工作約109小時的挖掘機出現空調暖風散熱器漏水問題，服務人員此前曾因同樣問題更換過一個新的暖風散熱器，本次為再次漏水。為開展調查分析，技術服務人員立即趕赴現場對故障情況進行了解，并對防凍液進行采樣后同故障件返回分析。

4.1.1 防凍液進行目測、嗅覺檢查判斷，結果如表2。

從氣味及顏色觀察結果推測該客戶機未使用主機廠的原廠防凍液或者添加過其他品牌的防凍液。

4.1.2 防凍液元素對比分析

按ASTMD659測試方法對故障機防凍液及原廠防凍液進行成分元素，結果如表3。

分析結果看，故障機防凍液鋁元素含量明顯增高，說明暖風系統、冷卻系統存在較嚴重的腐蝕情況。推測防凍液對鋁制散熱器的腐蝕作用較大。

4.1.3 防凍液腐蝕性試驗

為找到造成鋁制散熱器腐蝕的原因，我們對采樣的防凍液按玻璃器皿法進行腐蝕性試驗分析，從試驗結果看，故障機防凍液對鋁的腐蝕量達到84.5mg，遠高與標準值30mg范圍，說明該故障機冷卻系統的防凍液受到嚴重污染且對冷卻系統部件具有較高的腐蝕性。

4.1.4 故障件解剖情況

通過對故障件兩側集液管進行解剖（見圖2），發現暖風散熱器集液管內壁面存在大面積的腐蝕痕跡，漏水部位已經腐蝕穿孔。

綜合以上試驗分析結果及解剖現象，我們認為該故障機暖風散熱器漏水的原因是該機在冷卻系統日常維護保養中添加了其他類型的防凍液，造成冷卻系統的防凍液具有較強的腐蝕性，最終導致暖風散熱器腐蝕、泄漏。

4.2 案例二

一臺挖掘機出現空調暖風散熱器漏水的早期故障反饋，服務人員更換一個暖風散熱器后問題解決，為查找原因要求經銷商按要求采樣并返回故障件進行分析。

針對防凍液的分析，未發現防凍液具有明顯的腐蝕性。對暖風散熱器進行解剖（見圖3），發現暖風散熱器材進水側扁管通道上被較多鐵屑或樹葉等異物堵塞，集液管內壁存在劃痕和腐蝕面，扁管管壁穿孔漏水。

對腐蝕面進行電鏡掃描發現壁面有明顯劃痕，表面生成物能譜分析結果提示含有較高的Fe元素（見圖4）。

綜合以上分析，暖風散熱器被鐵屑等硬質顆粒堵塞、沖刷，造成芯體內壁刮傷，內壁保護層破壞，使其耐用能力降低，堵塞同時加速了暖風散熱器管道內壁的腐蝕。

5 ?故障解決措施

根據以上原因分析，造成暖風散熱器漏水的原因一種是冷卻液具有腐蝕性，一種是冷卻系統有異物導致暖風散熱器壁面被異物沖刷、堵塞，進而腐蝕穿孔。針對此類故障，現場解決的辦法是將原發動機冷卻系統及暖風系統中具有腐蝕性的防凍液釋放，同時清理冷卻系統中異物，然后添加符合主機廠要求的防凍液。

6 ?總結

基于暖風散熱器漏水問題的原因分析，造成冷卻系統污染的污染物主要來源于制造端或客戶端，因此暖風散熱器漏水問題的控制需要從以下兩個方面進行控制：

①主機廠內部應嚴格控制防凍液的品質及冷卻系統、發動機系統內部的清潔度。特別是防凍液和發動機等冷卻系統相關部件的倉儲管理，避免防凍液變質或發動機部件銹蝕。

②服務端應完善冷卻系統日常維護保養的操作規范并加強培訓，讓服務人員和用戶意識到混用防凍液、劣質防凍液或不符合要求的冷卻液（如污染的河水、自來水等）對暖風散熱器系統的危害，降低暖風散熱器腐蝕漏水的發生率。

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作者簡介：陸海濤（1979-），男，壯族，廣西武鳴人，工程師，本科，廣西柳工機械股份有限公司，研究方向為工程機械。