Технология изготовления алюминиевых и биметаллических радиаторов

Производство алюминиевых радиаторов: особенности 2-х технологий

Технология литья

Технология литья предполагает получение сплава алюминия и кремния для изготовления радиатора. Содержание кремния в данном сплаве не больше 12%. Такой состав позволяет придать изделию прочности и сохранить высокие теплопроводные качества алюминия. Для секции радиатора изготавливается специальная форма, состоящая из 2-х частей. Перед литьем форму стыкуют под давлением в литьевом агрегате, затем в нее заливается расплавленный металл.

После охлаждения форма открывается, заготовка проходит окончательное охлаждение, только после этого она извлекается. Далее производится обработка, скручиваются в единый радиатор нужной секционности, затем к заготовкам приваривают горлышко. В процессе изготовления проводятся испытания секции на герметичность, протравка антикоррозийными составами. Заключительным этапом изготовления идет покраска порошковой эпоксидно-полимерной эмалью.

Экструзивный метод

Экструзия – процесс продавливания размягченного алюминия в специально подготовленный формовочный экструдер. Метод позволяет получить отдельные элементы радиаторов с замкнутым объемом. Изначально формируются передняя и задняя части прибора, а затем они соединяются между собой путем термического прессования.

Поверхность элементов, полученных экструзионным методом – гладкая, на ней отсутствуют шероховатости и поры. Экструзионный способ используется для получения отдельных секций радиатора. Для изготовления коллектора тоже применяют эту технологию. Форму для него делают сразу с учетом размера будущего радиатора. Именно поэтому их нельзя укоротить или удлинить в процессе монтажа.

Слабым местом оборудования, изготовленного методом экструзии, считаются прессовочные швы, при повышении рабочего давления они не выдерживают нагрузки, а также в первую очередь реагируют на взаимодействие с агрессивной средой теплоносителя и подвергаются коррозии. Радиаторы, полученные методом литья, показывают высокие результаты по срокам эксплуатации и безопасности использования.

Технология производства биметаллических радиаторов

Биметаллические радиаторы состоят из стали и алюминия. Сталь обеспечивает высокую прочность конструкции, коррозионную стойкость, устойчивость к агрессивным средам. Алюминий (а вернее, его сплав – с добавлением кремния) имеет высокую теплопроводность и обеспечивает хорошую теплоотдачу. Как результат, биметаллические радиаторы имеют все преимущества алюминиевых, но не имеют их недостатков. Единственный недостаток – это высокая цена и низкая теплоотдача. Подобные характеристики обусловлены технологией изготовления.

Два этапа производства биметаллических радиаторов

Этап первый – изготовление стального сердечника, по которому впоследствии будет идти теплоноситель. Сердечник должен быть цельносварным, без единой трещины – вода или антифриз не должны попасть за его пределы, на алюминиевую рубашку. Стальной коллектор заливают расплавленным алюминием и кремнием под высоким давлением.

Заключительным этапом производства радиатора из биметалла идет окрашивание. Для этого используют специальные порошковые краски. Метод окрашивания – электростатический. Красят радиаторы тоже в 2 этапа: сначала опускают готовое оборудование в ванну для анафорезной покраски, затем покрывают порошковой эмалью. В течение всего эксплуатационного срока биметаллическое оборудование не требует дополнительного окрашивания, они отлично сохраняют свой внешний вид.

Особенности разных производителей

Единой технологии изготовления алюминия и биметаллических радиаторов — нет. Поэтому каждый производитель использует собственные методики и наработки. Здесь описаны общие схемы, которые могут иметь массу нюансов. Именно от нюансов во многом зависит качество продукции.

Большое значение имеют:

• тип сплавов;
• скорость остывания при литье;
• скорость заливки формы;
• степень усадки сплава.

Конструкция и сборка радиаторов

Алюминиевые и биметаллические радиаторы имеют схожую конструкцию, они состоят из нескольких секций, которые соединяются между собой с помощью ниппелей. Если в качестве теплоносителя планируется использовать обычный антифриз, то рекомендуется делать выбор в пользу паронита. В этом случае радиатор сохранит целостность в течение нескольких лет.

Как производят радиаторы отопления

Радиаторы – это стационарные приборы обогрева, состоящие из секций, внутри которых циркулирует теплоноситель, и перемычек, по которым он циркулирует. Они встраиваются в инженерно-отопительную систему жилого или нежилого помещения.

Виды радиаторов

• Алюминиевые – легкие по весу секционные или цельные радиаторы, которые прекрасно отдают тепло. Они считаются самыми оптимальными по соотношению цены и качества.
• Стальные – цельные радиаторы, состоящие из металлических листов П-образной формы.
• Чугунные. В советское время их повсеместно устанавливали в жилые и нежилые помещения. На сегодняшний день практически не выпускаются.
• Биметаллические. Внутренняя часть, по которой циркулирует теплоноситель, состоит из стали, а наружная – из алюминия, что обеспечивает прекрасную теплоотдачу и долговечность эксплуатации.

Далее рассмотрим особенности производства алюминиевых, биметаллических и стальных радиаторов.

Особенности производства радиаторов

Конструкция основных деталей радиаторов производится двумя способами: экструзионным и литьевым. Температура расплавленного металла достигает до 700°C. При изготовлении первым способом элементы прессуются, а затем склеиваются между собой. Впоследствии образуется защитная пленка, которая дает дополнительную устойчивость радиатора к химическому составу теплоносителя. При литьевом способе основные детали свариваются между собой.

Этапы производства секционных алюминиевых и биметаллических радиаторов

1. Изготовление внутреннего сердечника. Для алюминиевых радиаторов – из одноименного металла, для биметаллических – из стали.
2. Испытание прочности внутренней конструкции и ее герметичность в местах склейки или сварки.
3. Изготовление внешнего корпуса.
4. Повторное испытание на прочность и герметичность.
5. Сборка секций между собой.
6. Покраска радиатора.

Этапы производства стальных радиаторов

1. Изготовление стальных листов ,которые затем соединяются между собой с помощью сварки.
2. Изготовление конвекторов П-образной формы.
3. Соединение стальных листов с конвекторами.
4. Присоединение патрубок для врезки в трубы отопительной системы.
5. Шлифовка сварочных швов.
6. Покраска радиатора.

Любой из представленных радиаторов достаточно обогреет комнату, квартиру или офис, если правильно рассчитать их мощность. Для этого нужно учесть площадь помещения, габариты батареи отопления и другие факторы.

Что необходимо знать о производстве алюминиевых и биметаллических радиаторов

Производство радиаторов отопления – сплав высоких технологий и строгих стандартов

Радиаторы отопления представляют собой приборы, предназначенные для обогрева пространства, обычно состоящие из группы секций, по которым циркулирует теплоноситель. Что может быть сложного в производстве алюминиевого радиатора отопления? Сплав алюминия заливается в форму, из него выплавляются секции, после соединения этих секций в единый отопительный прибор радиатор готов. Однако эксперты неслучайно называют радиатор высокотехнологичной продукцией.

Ведущие специалисты по производству, представители научного экспертного сообщества отрасли отопительных приборов рассказали, как производятся качественные алюминиевые и биметаллические радиаторы.

Виды и особенности производства современных радиаторов

Выделяют три основных вида алюминиевых радиаторов: экструзионные, литые и комбинированные.

Цельные экструзионные радиаторы состоят из алюминиевых прессованных профилей, которые изготавливаются методом экструзии. Такие радиаторы по своей конструкции являются неразборными.

Литые радиаторы состоят из секций, изготовленных методом литья под высоким давлением, при котором каждая отдельная секция формируется в пресс-форме. Далее секции соединяются в единый радиатор с помощью резьбовых соединительных элементов.

Комбинированные алюминиевые радиаторы сочетают в себе свойства литых и экструзионных радиаторов. Элементы горизонтальных коллекторов здесь изготавливаются методом литья под давлением, а секции – из прессованного профиля.

Кроме того, для обеспечения функционирования в условиях высокого рабочего давления производят биметаллические радиаторы, которые отличаются от цельноалюминиевых наличием закладного элемента – стального коллектора.

Основным требованием при производстве радиаторов является соответствие ГОСТ 31311-2015 «Приборы отопительные. Общие технические условия»[1].

Важнейший показатель безопасности – статическая прочность , которая обеспечивается за счет:

• – применения высококачественных алюминиевых чушек;
• – использования современных печей плавления и технологии приготовления расплава;
• – функционирования современных литейных машин и фиксированных режимов литья;
• – применения пресс-форм особой конструкции, обеспечивающей охлаждение и удаление газов;
• – наличия лаборатории спектрального анализа для входного контроля сырья и качества расплава;
• – работы квалифицированных технологов и операторов литейных машин.

Для подтверждения заявленных производителем потребительских свойств радиатора необходимо проводить испытания в специализированных лабораториях, обладающих необходимым оборудованием для измерения теплоотдачи, прочности и герметичности, в соответствии с ГОСТ Р 53583-2009 «Приборы отопительные. Методы испытаний» [2].

К сожалению, в связи с отсутствием обязательной сертификации радиаторов отопления все требования ГОСТ 31311-2005 по-прежнему остаются для производителей радиаторов «правилами хорошего тона», которые соблюдаются добросовестными предприятиями-изготовителями на добровольной основе.

Все ли сплавы одинаковы?

Химический состав сплава алюминия существенно влияет на технологические и теплофизические свойства радиатора. Для получения необходимого состава материала сплав шихтуется (формируется) различными добавками в соответствии с ГОСТ.

При этом большое значение имеет сопряжение технологии с производством. Необходимо придерживаться той разработанной технологии, которая существует на конкретном производстве. Поскольку алюминиевые сплавы подвержены очень сильному окислению, то правильное проектирование системы каналов и полостей в пресс-форме значительно влияет на качество готового изделия.

Принципиально основа сплава (алюминий) одна и та же, но отличается количество компонентов в сплаве. Каждое производство подбирает сплав под конкретные задачи и, в зависимости от выпускаемых моделей радиаторов, химические элементы сплава позволяют достигать необходимых физико-механических свойств конечного продукта.

Для этого на заводах-изготовителях, как правило, имеется возможность варьировать примеси, добавляемые в сплав алюминия, в том числе и кремний. Повышение содержания кремния помогает улучшить литейные свойства сплава, придать ему большую жидкотекучесть. В результате у производителей появляется возможность отлить радиатор с более тонкими ребрами. Это приводит к уменьшению массы радиатора: площадь поверхности остается той же, но материала на изготовление уходит меньше. Однако при этом уменьшается и теплоотдача.

При приготовлении расплавов должны обеспечиваться дегазация, контроль температуры расплава и его химического состава. При расплаве чушек и литье готовых изделий могут возникать следующие дефекты, которые влияют на качество и прочность:

– поры, насыщение воздухом,

– низкая прочность и пластичность,

– раковины, усадка и так далее.

При производстве литых радиаторов должен обеспечиваться контроль толщины стенок, а при производстве биметаллических контроль позиционирования закладного элемента.

Технические характеристики радиатора

Главные технические характеристики, по которым устанавливается уровень качества радиатора, – это номинальный тепловой поток (тепловая отдача), т.е. мощность тепловой энергии, исходящей от нагревательного прибора, и рабочее давление – максимальное избыточное давление в отопительной системе, которое способна выдержать конструкция радиатора.

Согласно ГОСТ 31311-2005, радиаторы должны быть прочными и герметичными и выдерживать пробное давление, в полтора раза превышающее максимальное рабочее. При этом давление разрушения должно превышать максимальное рабочее для литых радиаторов не менее чем в три раза. По теплоотдаче допустимое отклонение фактического значения, установленного по результатам проведения испытаний, от значения, заявленного изготовителем на упаковке и в сопроводительной документации (в паспорте отопительного прибора) должно находиться в пределах от -4% до +5%.

В свою очередь, теплоотдача радиатора зависит от ряда факторов. Так, многолетние исследования лаборатории M.R.T. Миланского политехнического университета (Politecnico di Milano), а также ведущих российских испытательных лабораторий отопительных приборов НИИ сантехники и Витатерм выявили зависимость тепловой мощности радиатора от материала, формы, толщины, технологии обработки поверхности, а также от параметров циркуляции теплоносителя внутри изделия.

Качество и контроль

Радиаторы находятся в жилых и общественных помещениях, то есть расположены в непосредственной близости от людей, в связи с чем к их безопасности и качеству должны предъявляться единые нормативно установленные требования.

При этом проверка качества радиаторов отопления осуществляется и самими производителями еще на этапе изготовления. Контроль на производстве многоступенчатый и многофакторный.

Технологическая служба разрабатывает технологии производства по каждой производственной операции и следит за соблюдением утвержденных технологических карт.

Служба качества осуществляет контроль на каждой стадии производства, а также входной контроль сырья (спектрографический контроль): невозможно выплавить качественный продукт, не имея надежных данных по составу и марке сплава. Проверка должна осуществляться в лаборатории спектрального анализа. При отсутствии такой лаборатории у предприятия нет возможности оперативно проверить соответствие химическому составу сплава, а значит, качество сплава оно гарантировать не может.

Кроме того, служба качества должна быть оснащена оборудованием для осуществления проверки геометрических размеров секций, толщины стенок, качества резьбы, а также для проверки на герметичность и прочность секций и радиаторов в целом.

Что касается европейского опыта контроля качества производства радиаторов, то здесь «законодателем мод» традиционно является Италия, где производитель обязан осуществлять заводской производственный контроль (FPC) для обеспечения соответствия реализуемой продукции основным параметрам Декларации о рабочих характеристиках (DoP) (аналог российского паспорта отопительного прибора). Такая система производственного контроля обеспечивает достижение общего уровня качества и требуемых технических характеристик продукции.

Таким образом, чтобы производить качественные алюминиевые или биметаллические радиаторы, изготовителю необходимо иметь глубокие знания в широких областях машиностроения, металлургии и металлообработки, надежное современное оборудование и высококвалифицированный персонал.

Гарантировать качество и безопасность радиаторов может только проведение обязательных испытаний отопительных приборов в специализированных научных институтах, обладающих требуемой лабораторной базой, на предмет оценки соответствия ГОСТ. Выдача документов должна осуществляться по единой форме сертификационными центрами, аккредитованными государством.

Только следуя государственным стандартам, осуществляя строгий контроль качества и безопасности, можно произвести надежный и энергоэффективный радиатор отопления.

Благодарим за помощь в подготовке данной статьи:

Джанлуиджи Аричи, заместителя председателя Ассоциации производителей оборудования и компонентов для отопительных систем Assotermica;

– Ренцо Маркези, руководителя лаборатории по исследованиям теплотехники M.R.T. (Misure Ricerche Termotecniche) Миланского политехнического университета;

– Клаудио Тарини, лаборатория по исследованиям теплотехники M.R.T. (Misure Ricerche Termotecniche) Миланского политехнического университета;

– Виталия Сасина, генерального директора испытательной лаборатории «Витатерм»;

– Василия Громова, профессора МАН, ученого секретаря НИИ сантехники;

– Германа Бершидского, заместителя генерального директора НИИ сантехники по науке;

– Николая Саливончика, заместителя генерального директора ОДО «ОНИКС» (Беларусь);

– Петра Смирнова, директора по стратегическому развитию Промышленной группы Royal Thermo – Campo Di Calore;

– Максима Торунова, заместителя начальника производства Промышленной группы Royal Thermo – Campo Di Calore.

1. Межгосударственный стандарт ГОСТ 31311-2005. Приборы отопительные. Общие технические условия. – М.: «Стандартинформ», 2006.
2. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 53583-2009. Приборы отопительные. Методы испытаний. – М. «Стандартинформ», 2010.