换热器制造成本驱动因素

决定制造换热器成本的关键因素

制造成本会受到需求的巨大影响，但这不一定在热工程师或设计工程师的控制范围内。但是，您可以通过了解型芯和框架材料、界面公差、涂层和其他要求如何影响热交换器的成本来降低成本。通过在设计过程的早期让换热器制造商参与进来，您将能够确定制造成本驱动因素并选择最具成本效益的设计。

芯材和框架材料

核心和框架材料规格会显著增加热交换器的成本。核心，可以包括管，鳍和/或钣金，可以使用各种金属制造。热交换器中最常用的金属是铜、铝和不锈钢。在过去几年中，这些金属的成本大幅上升，使其占总热交换器成本的百分比更高。由于不锈钢比铜或铝更昂贵，因此选择铜或铝是有意义的，除非您的应用需要不锈钢。换热器也可以使用镍、镍、黄®、®、钛或其他金属制造。然而，由于成本较高，这些金属的使用并不频繁。

通常指定芯材以确保流体路径金属与为应用选择的冷却液兼容。例如，不锈钢可能指定用于去离子水，而杯镍可能指定用于盐水。热交换器芯材也可以根据重量选择。铝和钛是军事和航空航天应用的优惠，因为这些金属的密度较低。

核心成本也可能因所选换热器的类型而异。成本变化是由于制造特定热交换器所需的材料量不同，以及制造零件所需的工厂时间。制造最廉价的热交换器是铜管-鳍热交换器。不锈钢管翅热交换器比铜贵，因为不锈钢的重量更贵，需要更多的时间打孔，而且必须焊接。与管翅热交换器一样，真空钎平管油冷却器热交换器相对容易产生。相反，最昂贵的热交换器是真空钎片-鳍热交换器。

其他可以增加成本的热交换器规格是用于将热交换器框架连接到核心的材料和工艺。弹出铆钉是最便宜的选择，其次是螺丝，然后焊接。螺钉将比弹出铆钉提供更大的强度。扁平管热交换器框架通常与铆钉或焊接连接。通过焊接，其结果是一个更坚固、更可靠的部件，能够更好地处理冲击和振动。当空间和重量问题（例如用于重量敏感应用（例如空气空气应用）的板-翅片换热器时，焊接也更可取。焊接无需使用铆钉，从而增加重量。此外，铆钉可能需要比焊接更大的热交换器框架，因为铆钉需要广泛的金属部分才能通过，并有效地将换热器框架和芯保持在一起。然而，由于焊接过程中涉及额外的工厂时间，焊接比其他两种方法更昂贵。

用于安装换热器的接口公差

在芯材和框架材料之后，安装和管道功能的接口公差规格是下一个最大的成本驱动因素。对于安装功能，最具成本效益的方法是在单个钣金部件中设计安装功能。这将产生从 ± 0.03" 到 ± 0.06"（±0.076cm 至 ± 0.1.52 厘米）的公差。如果需要更严格的公差，必须在最终生产阶段加工产品，这将需要额外的机器时间。热交换器还可能受到金属芯片或加工冷却液的污染，因此必须格外小心。因此，这一额外的加工步骤可以显著增加成本。

对于铜管翅片热交换器，普通管道公差为 ± 1/8"- ± 3/16"（± 0.318 厘米至 ± 0.476 厘米），不锈钢和铝制品的容差为 ± 1/8 英寸（± 0.318 厘米）。如果管道需要更严格的公差，则还需要更昂贵的工具，并增加人工和检查时间。现成的管道配件成本最低，但公差越小。与 3/8" （0.953 厘米） ID 软管配合且用夹具固定的珠状管接头不需要严格的公差，因此选择此类管接头有助于降低成本。最昂贵的配件选择是定制加工配件。

热交换器和冷板涂料

保护热管理解决方案的完成

Custom heat exchangers and cold plates are often coated for corrosion protection or for cosmetic purposes. Chemical conversion coating, anodization, e-coating, and painting are four coating options that will help to minimize corrosion and/or result in a more attractive component. One of the most widely used coating options is chemical conversion coating or chromate conversion coating, also known as “Chem Film” or alodine. Conversion coating helps to minimize surface oxidation and is often specified for military as well as commercial heat exchangers and cold plates. It also sometimes serves as a surface preparation for paint.

电镀或电子涂层

提供防腐保护的第三种涂层方法称为电子涂层，也称为电镀或电镀。直流电荷应用于浸入反电荷涂料颗粒浴中的金属部件。油漆颗粒被绘制到金属零件上，油漆沉积在零件上，在整个表面上形成均匀的连续薄膜。在本文描述的四种涂料中，它是最昂贵的防腐类型。

换热器涂料

另一个重要的成本驱动因素是用于防腐或用于化妆品的换热器涂层。用于防腐的涂层在铝热交换器上最为常见，因为铝比其他金属更容易腐蚀。热交换器涂层有多种类型，可最大限度地减少腐蚀：化学转化涂层、阳极氧化、电子涂层和喷漆。

最广泛使用的涂层选择之一是化学转化涂层或铬酸盐转化涂层，也称为"化学薄膜"，可最大限度地减少表面氧化。大多数政府和商业换热器工程规范要求铝进行化学转化涂层（根据军事标准 MIL-DTL-5541F，以前是 MIL-C-5541E）。

除了化学薄膜，另一个可用于保护铝的选择是阳极氧化。通过修改接近金属表面的晶体结构，阳极氧化可最大限度地减少腐蚀和磨损。它产生更坚硬的部件，具有更大的防腐保护。然而，它不是一种常见的涂层，它比化学转化涂层更昂贵。

提供防腐保护的第三种涂层方法称为电子涂层，也称为电镀或电镀。直流电荷应用于浸入反电荷涂料颗粒浴中的金属部件。油漆颗粒被绘制到金属零件上，油漆沉积在零件上，在整个表面上形成均匀的连续薄膜。它是最昂贵的热交换器防腐保护。

换热器也可以涂上油漆，用于防腐或化妆品。例如，铜换热器有时被涂漆用于美观，因为未涂覆的铜可能会随时间而改变颜色。对于环氧涂料应用，每台换热器的成本从每台热交换器 10 美元到 200 美元不等。涂料应用的成本不仅取决于涂层本身，还取决于要涂覆的表面面积。权衡增加的耐腐蚀性或改进的外观与成本的价值，以确定选择涂层或喷漆。您希望热交换器持续多长时间？您的热交换器是否可见，热交换器外观对最终用户有多重要？在医院的设备上出现热交换器可能比工厂设备上的热交换器外观更重要。

换热器设计和制造合作伙伴关系

在设计阶段的早期与热交换器制造商合作，或在打印设计方面灵活工作，可以节省最大的成本。虽然热交换器制造中最大的成本驱动因素是年需求，但热敏和/或组件工程师对此有许多控制因素。确保每个规范都有原因，因为每个规范都可能推高成本。在概述型芯和框架材料、公差和涂层规格时，确定它们是否适用于应用非常重要。此外，必须认识到，在热交换器设计以及所使用的制造工艺中有许多替代方案，这两种方法都会影响成本。