Как устроен авто радиатор
Как делают радиаторы
Нидерланды — не та страна, которая ассоциируется у большинства с производством автомобильных компонентов. Вместе с тем, именно здесь, в городке Милль, работает одна из восьми фабрик компании, штаб-квартира и инженерный отдел NRF — одного из мировых лидеров в выпуске различных теплообменников для автомобилей, спецтехники, железнодорожных локомотивов, морских судов и индустриального сектора. Остальные заводы — в Испании, Франции и Индии. Все работают по единому стандарту качества и в совокупности производят свыше двух миллионов радиаторов в год.
Для тех, кому лень читать и кто хочет увидеть больше деталей, я приготовил 11-минутный видеоролик о том, как делают радиаторы:
Компания была основана в 1927 году в Амстердаме как мастерская по ремонту радиаторов, спустя несколько лет началось собственное производство. В 1954 году была открыта фабрика в Милле.
Найти ее за зарослями цветущих кустарников где-то посередине утыканной ветряными мельницами благополучной сельской глубинки оказалось непросто, но в итоге мне это удалось.
Посетителей встречает красивый металлический барельеф на кирпичной стене — и различные образцы выпускаемой продукции.
На предприятии два больших цеха. В одном производят алюминиевые радиаторы, в другом — медно-латунные.
Да-да, классическая технология пайки радиаторов из меди и латуни все еще востребована в специальной технике и сельском хозяйстве. Вдобавок, тут выпускают оригинальные радиаторы для снятых с производства европейских тракторов. Цех медно-латунных радиаторов — очень теплый и ламповый, но не только потому, что тут и там горят ацетиленовые горелки.
На стенах — старые инструменты, фотографии из семейного архива, сами заводчане в основном средних лет. В цеху царит семейная атмосфера. Она в целом есть на всей фабрике, но тут — особенно.
В еще одном цеху производят так называемые бокс-кулеры — радиаторы охлаждения для судовых двигателей. Их изобрели инженеры NRF в конце пятидесятых годов прошлого века. Они быстро стали стандартом для индустрии и с тех пор в технологии производства мало что изменилось. Голландская компания до сих пор мировой лидер в производстве бокс-кулеров — ими оснащают даже перспективные беспилотные контейнеровозы и танкеры.
Но давайте вернемся к теме поста — изготовлению автомобильных алюминиевых радиаторов.
Существует две принципиально разных технологии производства радиатора. Это механическая сборка и пайка. Сборные радиаторы чаще всего доступны только на вторичном рынке, в то время как с завода большинство автомобилей комплектуются паяными радиаторами.
В первом случае, радиатор изготавливается полностью механическим способом. Через отверстия в пакете из лент гофрированной алюминиевой фольги вручную вставляются трубки. Пакет слегка поджимается, на трубки устанавливают боковые пластины-коллекторы, после чего которые затем дорнуются для лучшей фиксации. На коллекторы устанавливаются полипропиленовые или полиамидные пластиковые бачки, усики пластины зажимаются на пластике. Вот и все, радиатор готов. Быстро, просто, дешево.
Низкая стоимость и есть главное преимущество механических радиаторов. Они могут быть в несколько раз дешевле паяного. При этом у них есть и целый ряд серьезных недостатков:
— Круглая форма трубок не обеспечивает нужной турбулизации потока охлаждающей жидкости.
— Эффективность теплоотдачи хромает. Трубки выделяют намного больше тепла, чем рёбра из-за отсутствия жесткой связи между трубками и ребрами. По удельной емкости такие радиаторы вдвое хуже паяных.
— Ребра легко заминаются.
— Радиатор способен выдержать меньшее давление.
— Рабочая температура двигателя, который охлаждается механически-собранным радиатором неизбежно увеличивается. Справятся ли с ней вентиляторы, большой вопрос. Появляется риск детонации, перегрева и так далее вплоть до выхода двигателя из строя — особенно в жару и при высокой нагрузке.
На фабрике NRF в Милле делают только паяные радиаторы. Они поставляются на конвейеры BMW, Porsche, DAF, Iveco, GINAF, Liebherr, Claas, Fendt, Damen, VDL и других автопроизводителей.
Трубчато-ленточный паяный радиатор состоит из четырёх компонентов: плоскоовальные трубки, ребра охлаждения, боковые коллекторы (доньи) и бачки.
Все эти детали изготавливаются из алюминия, но в случае с бачками возможна «пластиковая» опция. Вместо простых плоскоовальных трубок в промышленных теплообменниках могут применяться трубки с турбулизаторами — завихрителями потока охлаждающей жидкости, либо пластины с размещенными между ними турбулизаторами (здесь — гофрированная алюминиевая лента).
Плоскоовальные трубки и пластины поступают на фабрику уже в готовом виде, в шестиметровых коробках. Их поверхность заранее покрыта припоем, необходимым для пайки. Их нарезают на нужную длину под спецификацию конкретной модели теплообменника. Затем в случае с пластинами они покрываются флюсом на специальной машине — сначала с одной, а затем с другой стороны. Флюс необходим прежде всего для равномерного распределения ранее нанесенного припоя в момент пайки.
Изготовление гофрированной ленты рёбер охлаждения происходит на формовочных машинах, в которые подается из рулона алюминиевый лист нужной ширины толщиной 0.2 мм.
В результате формовки получается прочная конструкция, которая имеет высокие показатели жесткости как в продольном, так и в поперечном направлении. Гофрированная лента также нарезается на нужную длину.
Боковые коллекторы изготавливаются из алюминиевых пластин двумя основными способами, в зависимости от спецификаций изделия — лазерная резка и прессование, либо совокупность этих процессов.
Далее на специальном стенде, на котором оператор стоит на подъемной платформе, происходит сборка радиаторного пакета.
Слоеный пирог — гофрированная лента, трубка, снова лента, снова трубка… Стенд необходим для точной сборки, он же выполняет роль пресса для поджатия пакета.
Гидравлическая составляющая необходима прежде всего для сборки больших индустриальных радиаторов, но и маленькие собирают тут же. На этой линии, кстати, больше всего женщин. Услышав русский язык, одна из них заулыбалась — девушка с косой приехала работать на голландский завод из Литвы.
После сборки пакета радиатора, его переносят со стенда и устанавливают боковые коллекторы. Это происходит вручную, при помощи опрессовки и тяжелого резинового молотка, поэтому назвать специалиста оператором тут никак не получается: в этой вроде бы простой операции легко ошибиться и замять трубки, и радиатор будет испорчен.
После установки коллекторов, радиатор почти готов к пайке.
Почти — потому что если по конструкции предусмотрены металлические бачки, их устанавливают до пайки методом сварки.
Нам повезло, и мы наблюдали за процессом приваривания бачков на оригинальные масляные радиаторы для двигателя BMW S65B44 — 444-сильного атмосферного V8 от модели M3 в кузове E90/E92/E93. BMW размещает заказ на их производство раз в году, и в последние годы это не более 200 экземпляров. Рядом лежат похожие радиаторы для Porsche. На бачках — клеймо легендарной немецкой радиаторной марки Längerer & Reich. Субподряд! TIG-сварка происходит в среде инертного газа.
Пайка радиаторов происходит в печи. В зависимости от типа теплообменника, используются печи различных типов. Большие радиаторы по конвейеру направляют в огромную печь, где они запекаются вертикально в течение 2-3 часов при температуре от 600 до 700 градусов Цельсия.
Те, что поменьше, направляются на проходящую вдоль почти всего цеха линию, по которой радиатор перемещается подобно пицце на роликовых направляющих.
На первой установке конвейера печи происходит очистка радиатора, потом он попадает в специальную камеру, где на поверхность равномерно наносится флюс путем разбрызгивания. После этого радиатор подсушивается и выползает на участок контроля, где при необходимости оператор наносит дополнительное количество флюса. Далее в течение пары часов радиатор движется по печи. Происходит термохимическая реакция, флюс и припой расплавляются, и на выходе мы имеем практически готовый радиатор, в котором все его компоненты представляют собой единое целое.
Теперь можно установить пластиковые бачки, если это предусмотрено конструкцией. К сожалению, в день моего визита на фабрику никто не выполнял такой операции. Скажу только, что на NRF для производства бачков применяют только первичное сырьё — переработанный пластик не используется.
Затем радиатор необходимо проверить на герметичность. Этой проверке подвергаются все изделия без исключения. Радиатор вновь устанавливается на стенд и опускается в ванну с водой. В него подается воздух под давлением в полторы атмосферы, и оператор визуально следит за тем, чтобы нигде не струились пузырьки воздуха. Проверка занимает несколько минут. Если все хорошо, мастер берет металлический штамп и выбивает на радиаторе свое клеймо.
Масляные радиаторы рассчитаны на большее давление, поэтому их проверяют на автоматическом стенде. В них подается жидкость под давлением 16 атмосфер, и если все в порядке, станок сам ставит соответствующее клеймо.
При разговоре о тестировании стоит упомянуть и заводскую лабораторию, которая служит в основном для тестирования прототипов новых продуктов. Тестируют их по разному. Мне, например, показали тест новой модели радиатора для локомотива — давление в нём каждую секунду менялось от 0 до 2.5 атмосфер. В спецификации на изделие сказано про 148 000 таких циклов, а по протоколу испытания видно, что этот радиатор прошел без разрушения более трех миллионов циклов.
В соседнем помещении смонтирована своеобразная аэродинамическая труба — стенд для оценки теплотехнических параметров радиаторов. Вокруг него —переплетение труб и проводов. Радиатор устанавливается на напорную камеру, в хвосте установки размещается мощный вентилятор.
Перед радиатором размещаются датчики температуры, которые позволяют отслеживать изменение температуры воздуха. Программа испытаний управляется компьютером, что также позволяет максимально точно оценивать эффективность работы радиатора при различных условиях.
После проверки на герметичность, радиатор подсушивается и направляется на участок упаковки.
Упаковка тут происходит практически полностью вручную, без суеты и спешки, с использованием большого количества картона. К радиаторам с логотипом EasyFit прилагают и необходимый набор крепежей и прокладок для упрощения установки.На сегодняшний день установочными наборами комплектуется примерно 2000 наименований производимой продукции.
Поскольку у марки 8 заводов по всему миру, в 18 странах включая Голландию есть собственные дистрибьюторские центры. Один из них в получасе езды от завода. Здесь на площади без малого 9000 квадратных метров оборудовано свыше 13 000 мест для палетт. Единовременно на складе хранится до 400 000 коробок с продукцией. В этом центре обрабатывают заказы для западноевропейских стран. Продукция для России отгружается с похожего склада в Польше.
Вот так делают автомобильные радиаторы на заводе в Голландии. Буду рад вашим комментариям и дополнениям!
Читайте также другие мои производственные репортажи:
Радиатор охлаждения двигателя
Если в автомобиле хороший мощный двигатель и хороши все другие узлы, но нет радиатора системы охлаждения, то это стоячий автомобиль, который нельзя эксплуатировать. Радиатор охлаждения — устройство, которое предназначено для отведения тепла от находящейся внутри жидкости в окружающую среду.
История создания
Первые образцы водяных радиаторов охлаждения были без насоса (помпы). Жидкость циркулировала самостоятельно. Конструктивно охлаждающие устройства создавались таким образом, чтобы создавался эффект термосифона (труба с жидкостью в трубе с вакуумом.
За счет эффекта термосифона жидкость охлаждения попадала в радиатор. В термосифоне происходит следующие физические явления: если вода нагревается, значит плотность ее уменьшается. Вода с уменьшенной плотностью поднимается вверх. Нагретая жидкость, которая поднималась вверх, оказывалась в устройстве проходя через верхний патрубок.
А в самом радиаторе температура жидкости уменьшалась, а плотность увеличивалась. Прохладная утяжеленная жидкость опускалась вниз и через патрубок заходила в рубашку охлаждения ДВС.
Основной минус радиатора с термосифоном в том, что такое устройство плохо начало справляться с охлаждением моторов повышенной мощности. Далее, конструкторы изобрели помпу для поддержания циркуляции в двигателях любых мощностей.
Устройство радиатора охлаждения
Основная функция этого устройства — отведение тепла от нагретых веществ. Это можно обеспечить конструктивной особенностью радиатора и материалами из чего он сделан. Также, для создания наилучшего эффекта охлаждения, место монтажа должно быть таким, где устройство встречается с большим потоком воздушного сопротивления. Поэтому на всех автомобилях, вне зависимости от марки и модели, радиатор системы охлаждения устанавливается спереди перед двигателем и, поэтому элементы кузова перед радиатором делают щелевым (решетка радиатора).
Есть автомобили, в которых мотор устанавливается сзади. Даже при таком расположении ДВС, радиатор ставят спереди. Единственное, приходится прокладываться длинные магистрали для циркуляции жидкости. На спортивных авто можно встретить конструкцию, когда ДВС и радиатор находятся сзади, но по бокам кузова есть воздухозаборники.
Из чего состоит радиатор системы охлаждения
Конструкция автомобильного радиатора может быть нескольких видов, но основная схема такая, как представлена на рисунке.
Пластины 6 — это сердцевина радиатора. Основной элемент теплообменного процесса. Основная часть сердцевин — это бесшовные трубки с толщиной 0,15 мм. Вокруг трубки есть медная или алюминиевая лента. Горячая жидкость проходит через труби и охлаждается.
Преимущество алюминия, как материала для изготовления радиатора только в маленьком весе, по сравнению радиаторов из других металлов. В остальном, алюминиевый радиатор уступает по долговечности, быстрее подвергается износу.
Классификация по типу сердцевин:
Материалы бачков:
Устройство парового 11 и воздушного 12 клапанов радиатора:
Функция воздушного клапана — пропускать воздух внутрь радиатора, если охлаждающая жидкость (вода, тосол, антифриз) закипела и остыла, и появился конденсат.
На пробке есть клапаны. При закипании охлаждающей жидкости (ОЖ) открывается выпускной клапан на крышке. Пар при этом выводится через пароотводную трубу. Когда в радиаторе жидкость остывает, давление падает и, если давление в радиаторе стало ниже атмосферного 1 Атм (килограмм на 1 квадратный сантиметр), то открывается впускной клапан и запускает воздух, чтобы не создавался вакуум.
Если радиатор с клапанной крышкой, то систему эту называют системой охлаждения закрытого типа, так как оно не зависит от внешнего атмосферного давления на улице.
Чтобы слить ОЖ из системы охлаждения закрытого типа, надо открутить сливной болт или открыт краник, и открыть крышку. Для полного слива жидкости из системы охлаждения двигателя, в на блоке цилиндров есть специальный сливной болт под ключ на 13 (ВАЗ).
Если радиатор с крышкой без клапанов, то система охлаждения называется открытого типа. В такой системе вода, как и положено по законам физики, кипит при +100 градусов.
Принцип работы
Движущая сила в охлаждающей автомобильной системе — это помпа. Помповый насос постоянно гоняет жидкость по системе. Есть малый круг циркуляции, есть большой. Пока ОЖ не горячая, термостат ВАЗ закрыт и она циркулирует по малому кругу (рубашка охлаждения мотора). При нагреве, термостат открывает клапан и открывается большой круг (радиатор). Горячие поверхности ДВС (головка блока цилиндров, цилиндры) передают тепло жидкости, которая уходит в радиатор и передает тепло в атмосферу. 
Ремонт своими руками
Основная не трудная диагностика — это проверка уровня жидкости в бачке.
Если долго не менять ОЖ (чем качественная, тем ее можно реже менять), появляется налет на внутренних стенках каналов. 
Загрязненные каналы уменьшают площадь сечения и затрудняю циркуляцию.
Порядок промывки радиатора:
Техника безопасности! Если двигатель горячий, открывать крышку радиатора запрещено, так как можно получить ожог кипятком или паром.
Видео
О системе охлаждения автомобилей.
Причины перегрева ДВС.
Радиатор охлаждения двигателя. Устройство, работа и промывка радиатора
Устройство и работа радиатора
Ни один двигатель внутреннего сгорания не обходится без системы охлаждения. Она не позволяет перегреть мотор во время эксплуатации автомобиля. На современных автомобилях наибольшее распространение получила жидкостная система охлаждения. Среди ее преимуществ – эффективное и равномерное охлаждение двигателя, уменьшение шумности работы.
Одним из важнейших элементов данной конструкции является радиатор. Его задача – эффективно охлаждать жидкость, отводя при этом тепло в окружающую среду. Некое подобие современного радиатора устанавливалось даже на самых ранних автомобилях с ДВС.
Радиатор охлаждения двигателя, как правило, состоит из верхнего и нижнего бачков, сердцевины, где происходит непосредственно охлаждение жидкости, и деталей крепления. Жидкость, поступающая в радиатор из водяной рубашки двигателя, охлаждается в нем до требуемой температуры, после чего снова возвращается к двигателю. Корпус бачков и сердцевина радиатора изготавливаются из легких металлов, таких как латунь или алюминий. Благодаря их хорошей теплопроводности обеспечивается эффективное охлаждение жидкости.
Сердцевину радиатора составляют плоские металлические пластины, которые вертикально пронизывают полые трубки, соединяющие верхний и нижний бачки. Таким образом, жидкость через сердцевину проходит множеством потоков, в результате чего увеличивается площадь и интенсивность охлаждения.
Патрубки радиатора соединяют бачки с водяной рубашкой двигателя. В нижнем бачке имеется краник, который предназначен для слива жидкости. Такой же краник установлен и на двигателе. Жидкость в систему охлаждения заливается через горловину, расположенную на верхнем бачке радиатора.
В системах охлаждения, которые имеют современные автомобили, учитывается множество параметров, таких как температура двигателя, масла, охлаждающей жидкости, окружающей среды и т. д.
Действие жидкостной системы охлаждения состоит в следующем. Насос постоянно и непрерывно обеспечивает циркуляцию жидкости. Благодаря этому омываются стенки цилиндров и головки блока, от них отводится тепло. Нагретая жидкость направляется по патрубкам в радиатор, где обеспечивается отвод теплоты в окружающую среду. После этого охлажденная жидкость возвращается в рубашку охлаждения двигателя и цикл повторяется.
Чтобы повысить эффективность работы всей системы охлаждения, дополнительно перед двигателем устанавливается вентилятор, который нагнетает воздух на поверхность радиатора. В результате процесс теплообмена сильно ускоряется.
В подавляющем большинстве на автомобили устанавливается вентилятор радиатора с электроприводом, который запускается автоматически благодаря управляющему датчику, когда температура охлаждающей жидкости становится слишком высокой. Вентилятор вместе с радиатором охлаждения устанавливаются перед двигателем.
Последствия перегрева двигателя
Одно из последствий перегрева двигателя — прогар поршня
Для предотвращения перегрева двигателя необходимо следить за показаниями датчика температуры, а также поддерживать систему охлаждения в чистоте и исправном состоянии.
Ещё кое-что полезное для Вас:
Радиатор охлаждения, демонтаж, снятие с авто…
Очистка и промывка радиатора автомобиля
Для промывки радиатора необходимо полностью слить охлаждающую жидкость. После этого система охлаждения заполняется чистой водой (желательно дистиллированной). При промывке радиатора воду следует лить в заливную горловину радиатора.
Чем промыть радиатор автомобиля? Очень часто в воду при промывке добавляют каустическую соду для более эффективной очистки внутренних поверхностей. Пропорция, в которой необходимо приготавливать смесь – 50 грамм соды на 1 литр чистой воды.
Теперь нужно запустить двигатель, дать ему поработать на холостом ходу порядка 10-15 минут.
Средство для промывки радиатора
Существуют также специальные химические средства для очистки радиаторов, например, всем известный «Hi-Gear». Они также добавляются в воду, которой промывается радиатор. Благодаря своей высокой концентрации они позволяют значительно ускорить весь процесс. С их помощью радиатор промывается всего около 7 минут, однако при использовании подобных химикатов нужно четко следовать инструкции, иначе можно повредить внутренние поверхности системы охлаждения.
Для того чтобы слить воду из системы, на нижнем бачке радиатора и блоке цилиндров есть специальные краники. При сливе жидкости заливную горловину следует держать открытой. После того, как жидкость слита, заливается новая порция, и процесс промывки продолжается до тех пор, пока из радиатора не будет сливаться чистая вода.
После окончания промывки вся вода сливается, и система промывается обычной чистой водой 4-5 раз.
Зачастую причиной перегрева двигателя автомобиля являются загрязнения наружной поверхности радиатора. Это может быть пыль, гряз, пух, останки различных насекомых и т. д.
Чтобы очистить радиатор снаружи, его продувают или промывают. Чистка радиатора сжатым воздухом может осуществляться непосредственно на автомобиле, однако такой способ малоэффективен. Промывают радиатор снаружи чаще всего водой под давлением с помощью обычных мини-моек, например, всем известный «Керхер». Однако здесь будьте аккуратны с давлением – слишком сильный напор способен повредить мягкие соты радиатора.
Водные процедуры для радиатора никогда не повредят
По завершении промывки радиатора система охлаждения заполняется свежей жидкостью. Для того чтобы избавиться от завоздушивания системы, следует открыть пробку радиатора, завести двигатель и дать ему поработать несколько минут. Лишний воздух выйдет, а вам лишь останется долить необходимое количество охлаждающей жидкости.