La résistance insuffisante des tubes d'échange thermique ou des plaques latérales dans le canal le plus externe d'un radiateur à tubes-ceinture peut entraîner une déformation ou une fissuration sous la pression d'assemblage, les vibrations ou les chocs accidentels, ce qui peut finalement entraîner une fuite de liquide de refroidissement. Il s'agit d'un problème très courant dans la pratique de l'ingénierie. Alors, comment peut-on le résoudre fondamentalement ?
I. Causes de la résistance insuffisante dans le canal le plus externe
1. Manque de support: Les tubes d'échange thermique internes sont mutuellement supportés par des ailettes de refroidissement, formant une structure intégrée stable. En revanche, un côté du canal le plus externe est ouvert, soutenu uniquement par une seule couche de points de contact.
2. Concentration des contraintes: Lors de l'assemblage, la force de serrage du cadre ou du joint, ainsi que la contrainte de vibration opérationnelle, se concentrent sur ces points de support les plus externes.
3. Points faibles de fabrication: Pendant le brasage ou le soudage, le canal le plus externe subit la plus grande contraction thermique. La zone de jointure avec le réservoir collecteur peut refroidir trop rapidement, entraînant une soudure incomplète ou des joints de soudure froids, créant le maillon le plus faible en termes de résistance.
II. Conception structurelle et mesures de renforcement des connexions
1. Augmentation de l'épaisseur et de la largeur de la plaque latérale
Mesure: Remplacez le tube d'échange thermique le plus externe par une "plaque latérale" dédiée, plus épaisse et plus large. Les plaques latérales sont généralement fabriquées à partir du même matériau que les tubes (par exemple, laiton, aluminium), mais sont 1,5 à 2 fois plus épaisses ou plus, la largeur pouvant également être augmentée.
Avantage: Augmente directement le module de section de flexion, ce qui en fait la principale méthode pour améliorer la rigidité et la résistance.
Application: C'est actuellement la pratique la plus standard et la plus répandue dans la fabrication de radiateurs grand public.
2. Ajout d'ailettes de renforcement externes
Mesure: Ajoutez une couche d'"ailettes de support" ou d'"ailettes de renforcement" spéciales entre le canal le plus externe et la plaque latérale. Ces ailettes présentent des crêtes plus hautes, un matériau plus épais ou sont conçues avec des structures de nervures de renforcement spécifiques.
Avantage: Fournit un support externe élastique pour le canal le plus externe, distribuant efficacement la pression et supprimant le renflement vers l'extérieur et les vibrations. Offre un effet significatif avec une augmentation de coût limitée.
3. Optimisation de la connexion entre le réservoir collecteur et la plaque latérale
Augmenter la zone de chevauchement: Concevez la zone de chevauchement entre la plaque latérale et le réservoir collecteur pour qu'elle soit plus grande que celle des tubes standard.
Utiliser des cordons de soudure renforcés: Assurez-vous que le cordon de soudure ou de brasage au niveau de la plaque latérale est plein et continu pendant le soudage/brasage, créant une fonction de "nervure de renforcement" efficace.
4. Modification de la conception de la plaque latérale
Mesure: Concevez la plaque latérale du radiateur avec une structure "ourlée" ou "à bride" qui enveloppe partiellement le canal le plus externe, offrant un support latéral.
Avantage: Fournit une forte contrainte mécanique, empêchant le canal le plus externe d'être excessivement écrasé vers l'intérieur ou de se plier pendant l'assemblage.
III. Mesures d'amélioration des matériaux et des procédés
1. Utilisation de matériaux à résistance plus élevée
Mesure: Utilisez des matériaux en alliage à résistance plus élevée pour la plaque latérale du canal le plus externe. Par exemple, dans les radiateurs en aluminium, tout en utilisant l'alliage d'aluminium 3003 pour les tubes standard, utilisez des alliages légèrement plus résistants comme le 3005 ou le 3105 pour la plaque latérale.
Avantage: Améliore la résistance à la source du matériau.
Inconvénient: Peut entraîner des augmentations de coûts et nécessiter des ajustements des procédés de soudage/brasage.
2. Assurer la qualité du soudage/brasage
Propreté: Assurez une propreté absolue dans les zones d'assemblage de la plaque latérale et du réservoir collecteur, sans contamination par l'huile ni couches d'oxyde.
Application de la brasure d'apport: Assurez-vous qu'une couche suffisante et uniforme de matériau de brasure d'apport est appliquée dans la zone de la plaque latérale.
Profil de température du four: Optimisez la courbe de température du four de brasage pour vous assurer que la zone de la plaque latérale (généralement la partie la plus froide du radiateur) atteint également la température de brasage parfaite, formant un joint brasé de haute qualité.
3. Concevoir le canal le plus externe comme un canal de support de processus
Concevez le tube plat le plus externe comme un canal de support de processus scellé en le soudant. C'est la méthode la plus directe et la plus efficace, mais elle doit également répondre aux exigences de performance thermique du radiateur.
En pratique, une communication étroite avec le fabricant du radiateur est essentielle. Effectuez une analyse par éléments finis (FEA) pour simuler la répartition des contraintes et validez l'efficacité des mesures de renforcement par des tests de vibration et des tests de choc de pression. Cette approche intégrée permet d'identifier la solution la plus économique et la plus fiable.
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