焦明達(dá)

（哈爾濱工程機(jī)械制造有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150046）

現(xiàn)代工業(yè)提高生產(chǎn)率是第一任務(wù)，熱管技術(shù)不但有效的提高機(jī)械各部件之間的熱冷卻及熱均衡技術(shù)，而且工藝簡(jiǎn)單易于維修和更換等優(yōu)點(diǎn)，有效的提高機(jī)械加工的生產(chǎn)效率，隨著工業(yè)的發(fā)展機(jī)械加工的不斷完善與壯大，熱管技術(shù)應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，它遍布機(jī)械加工的各個(gè)領(lǐng)域無(wú)處不在，下面就來(lái)探討熱管在機(jī)械加工中的幾點(diǎn)重要應(yīng)用及優(yōu)點(diǎn)。

1 熱管防止機(jī)床主軸受熱變形

熱變形就是機(jī)械加工時(shí)機(jī)床受到摩擦、內(nèi)應(yīng)力等作用的影響容易發(fā)熱，發(fā)熱導(dǎo)致機(jī)床幾何結(jié)構(gòu)變形，造成工件生產(chǎn)誤差降低精度。而隨著機(jī)械加工高速發(fā)展，對(duì)機(jī)床要求也越來(lái)越高，機(jī)床進(jìn)入高速化、高精度化與柔性自動(dòng)化時(shí)代，工件受熱變形的影響越來(lái)越大，比重逐年增加，所以這方面必須引起重視，不斷的尋求方法給機(jī)床散熱。

機(jī)床散熱的重要手段就是給機(jī)床加上冷卻系統(tǒng)。傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)主要是水冷、風(fēng)冷、油冷等方便原理簡(jiǎn)單，可是存在很多缺點(diǎn)，有些部件無(wú)法用此方法來(lái)散熱特別是主軸，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜附帶系統(tǒng)多，為保證冷卻介質(zhì)快速散熱必須加添一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)，鋪設(shè)個(gè)多的管道以便冷卻介質(zhì)最大限度的傳導(dǎo)熱量，設(shè)備的增加給機(jī)床帶來(lái)負(fù)擔(dān)還容易造成介質(zhì)泄漏與噪音污染的問(wèn)題的出現(xiàn)，況且效率不是很高。

采用熱管散熱很大程度解決以上問(wèn)題，熱管散熱器由很多種，如單支熱管、分離型熱管、環(huán)形熱管等，其中對(duì)機(jī)床主軸散熱最有效的就是環(huán)形熱管散熱器，它被稱(chēng)為“環(huán)形蒸發(fā)器”。環(huán)形熱管散熱器套在機(jī)床主軸上，在環(huán)形散熱器中的內(nèi)腔中注入吸液芯與熱管工質(zhì)，當(dāng)機(jī)床主軸工作時(shí)產(chǎn)生的大量的熱能，這些熱能將通過(guò)熱管快速的傳導(dǎo)出來(lái)，傳遞到環(huán)形散熱器上在通過(guò)冷凝器把熱量驅(qū)散。這個(gè)辦法既簡(jiǎn)單效率又高，它可以有效的給主軸散熱。

2 熱管對(duì)鑄摸冷卻作用

熱管已經(jīng)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代工業(yè)中的每個(gè)角落，其中就包括鋁、鋅等金屬的鑄模制造。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及日用家用品這些主要是薄殼類(lèi)零件都是由鑄模來(lái)完成，它們需要通過(guò)金屬鑄模反復(fù)鑄模完成，這對(duì)冷卻系統(tǒng)要求特別嚴(yán)格，用傳統(tǒng)的方法很難保證金屬鑄摸的質(zhì)量，就拿傳統(tǒng)水冷法來(lái)說(shuō)，當(dāng)冷卻水距離鑄摸和加工模具太近時(shí)，由于模具受熱不均勻熱沖擊較大易造成鑄摸炸裂，要是為了增加冷卻的效率，加大冷卻水的流量和減少冷凝器的壁厚，就會(huì)導(dǎo)致水管破裂發(fā)生液體泄漏，直接影響鑄件的質(zhì)量損壞機(jī)器。然而采用熱管冷卻系統(tǒng)，就不會(huì)發(fā)生上面的問(wèn)題，將熱管插入鑄模中，由于熱管是內(nèi)壁是空心的，所以想冷卻模具就向熱管中加入冷卻水，采用局部冷去方法給鑄模降溫，不會(huì)導(dǎo)致由于鑄件表面受熱不均勻引起的鑄件炸裂，要是想鑄模的溫度恒溫時(shí)就不必注入冷卻水，方法簡(jiǎn)單易懂靈活多變，而且加快冷去熔融金屬調(diào)高脫模速度，大大提高生產(chǎn)效率保證質(zhì)量。

3 深制冷鑄造中熱管的作用

深制冷鑄造技術(shù)是一個(gè)比較復(fù)雜的技術(shù)，它是將金屬鑄模放置在深制冷的條件下，并且保證在制造過(guò)程中環(huán)境不能變化，必須在深制冷狀態(tài)下，鑄摸內(nèi)壁形成一層薄薄的霜也就是固態(tài)水。把澆筑液體注入金屬鑄模中時(shí)，鑄模壁內(nèi)固態(tài)水汽化轉(zhuǎn)變成氣態(tài)水，然后遇到處在深制冷條件下的鑄模內(nèi)壁，又會(huì)迅速冷卻變成固態(tài)水，就這樣反反復(fù)復(fù)循環(huán)著在這種條件下就制造出來(lái)“熱管效應(yīng)”，這個(gè)熱管不是看得見(jiàn)摸得著的，而是在大環(huán)境下人為的制造一個(gè)抽象的熱管，這個(gè)熱管大小形狀都由鑄模形狀決定。

而這個(gè)熱管的結(jié)構(gòu)原理并不復(fù)雜，熱管的內(nèi)腔就是金屬鑄模與所鑄鑄件的空隙，熱管冷凝劑就是鑄模壁上的固態(tài)水，鑄模內(nèi)腔熔融金屬就是熱管散熱的熱源，而鑄件的表層、鑄模的內(nèi)壁和深層冷狀態(tài)下的金屬鑄模構(gòu)成熱管的散熱管道。這個(gè)深層冷制造鑄模與模內(nèi)熔融金屬構(gòu)成一個(gè)特定的熱腔，制造這樣的熱管是需要幾個(gè)必備的基本條件，這個(gè)鑄模必須是由金屬構(gòu)成，鑄模壁要有大量的“毛細(xì)血管”以便液態(tài)氮等冷凝劑注入（注：冷凝劑一般都用液態(tài)氮，因?yàn)槠渲评湫Ч枚鵁o(wú)污染），金屬鑄模必須在深制冷的條件下保持，至于鑄模內(nèi)腔的固態(tài)水則是空氣中氣態(tài)水就可以了，雖然深層冷鑄造的熱管看似并不是很復(fù)雜但是這幾樣條件缺一不可。

使用這樣熱管的鑄模對(duì)鑄模材料要求不是特別高，用于制造鑄模的金屬用導(dǎo)熱系數(shù)較低的合金鋼就可以制造，沒(méi)有耐高溫、強(qiáng)度大、耐熱疲勞等要求。鑄模內(nèi)腔不用涂耐高溫涂料，而且比涂有耐高溫材料的鑄模壁更為光滑保證鑄件的質(zhì)量。由于鑄模內(nèi)壁與鑄件之間的熱管內(nèi)腔存在，不用擔(dān)心局部過(guò)熱或熱沖擊對(duì)鑄件的影響，加上鑄模內(nèi)壁上的固態(tài)水散熱系統(tǒng)，可以有效的避免因水冷卻引起的飛濺和爆炸保證鑄件質(zhì)量。這樣的鑄模不但維修和成本較低，使用壽命大大延長(zhǎng)跟換也容易，有效提高鑄件的質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。

4 熱管在橡膠、塑料擠出機(jī)的應(yīng)用

以往制造橡膠、塑料擠出機(jī)的螺桿工作時(shí)需要對(duì)加入原料段進(jìn)行不斷的加熱，還必須在擠出產(chǎn)品工序時(shí)進(jìn)行制冷處理，這就要求生產(chǎn)橡膠、塑料的擠出機(jī)額外的加裝供熱和制冷系統(tǒng)，消耗大量的動(dòng)力和能量，占用空間大復(fù)雜繁瑣。利用熱管技術(shù)就可以對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)解決，把擠出機(jī)的螺桿用熱管方式制造我們叫他熱管式螺桿，通過(guò)熱管式螺桿把橡膠、塑料擠出機(jī)擠出產(chǎn)品工序時(shí)的熱量轉(zhuǎn)移到喂料工作段去，這樣既可以把該降溫的地方降溫，該加熱的地方加熱，還不需要額外加裝動(dòng)力等系統(tǒng)，又不消耗動(dòng)力和能量，一舉多得，很大程度上提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本。而熱管式螺桿制造工藝并不是很復(fù)雜，只要把螺桿制成空心作為熱管的內(nèi)腔加入芯水就可以了。

5 熱管在特合金電爐上的應(yīng)用

以前特合金生產(chǎn)制造所用的降溫主要采用，在電爐其煙塵降溫上下功夫，用布袋除塵技術(shù)處理電爐上的高溫?zé)焿m，在布袋除塵器上加上一個(gè)余熱鍋爐，把高溫灰塵收集到余熱鍋爐中去，可是這個(gè)余熱鍋爐缺點(diǎn)特別多如難清理、容易出現(xiàn)露點(diǎn)泄漏、效率非常低、設(shè)備體積龐大等等，極易引起因余熱鍋爐不能及時(shí)清理灰塵導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作。而采用熱管交換器既可以迅速減低電爐廢氣的溫度收集高溫灰塵和廢氣，而且還可以有效的回收利用電爐生產(chǎn)時(shí)所產(chǎn)生的粉塵，其中包括鐵合金粉塵等可回收再利用的灰塵，還可以把產(chǎn)生出來(lái)的多余副產(chǎn)熱蒸汽重新再利用，節(jié)約成本提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益安全可靠，其優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)是現(xiàn)代特合金電爐生產(chǎn)不可缺少的設(shè)施。

結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在機(jī)械加工機(jī)械設(shè)備上普遍應(yīng)用熱管技術(shù)，它的熱處理能力實(shí)際應(yīng)用很強(qiáng)，有效的提高機(jī)械工作效率降低成本，本文就熱管在機(jī)械加工上的幾點(diǎn)應(yīng)用，簡(jiǎn)要說(shuō)明熱管的優(yōu)點(diǎn)，淺析熱管對(duì)現(xiàn)在工業(yè)的重要性。

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