Производство радиаторов отопления – сплав высоких технологий и строгих стандартов и поэтому необходимо знать основные вопросы изготовления алюминиевых и биметаллических радиаторов.
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 с добавлением кремния (для прочности) 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. В чем же особенности производства каждого такого вида алюминиевых радиаторов?
Цельные экструзионные радиаторы состоят из алюминиевых прессованных профилей. Как понятно из названия, изготавливаются такие профилиметодом экструзии:сплав алюминияпродавливаетсячерез формы, а затем получаемые элементы соединяются между собой посредством сварки. Такие радиаторы по своей конструкцииявляются 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 (ниппелей). Для герметизации межсекционных стыковприменяют прокладки из графита или паронита, высокотемпературного силикона или иных материалов.
Комбинированные алюминиевые радиаторы сочетают в себе свойства литых и экструзионных радиаторов. Элементы горизонтальных коллекторов здесь изготавливаются методомлитья под давлением, в то время каксекции – 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. Секции биметаллического радиатора для центрального отопления состоят из стального сердечника в виде тонкостенных стальных труб (канал для прохода теплоносителя) с наружным оребрением из алюминиевого сплава, выполняющим функцию теплоотдачи.Поэтому теплоноситель (вода) проходит по коллектору без соприкосновения с алюминием, что многократно повышает прочность радиатора и защищает алюминиевый сплав от окисления.
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 анализадля входного контролясырья и качества расплава;
- работы квалифицированных технологов и операторов литейных машин.
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?
Согласно ГОСТ 31311-2005,литые алюминиевые радиаторы должны изготавливаться из сплавов алюминия, обеспечивающих требуемые технологические и конструкционные параметры отливок.
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. Каждоепроизводство 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 кремнияпомогает улучшить литейные свойства сплава, придать ему большую жидкотекучесть. В результате у производителейпоявляется 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, которая тесно связана с толщиной ребер: чем тоньше ребра, тем ниже теплоотдача, здесь действуют элементарные законы физики.
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,
- включения,
- поверхностные дефекты,
- 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. мощностьтепловой энергии, исходящей от нагревательного прибора, ирабочее 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, проведенныев лаборатории M.R.T. Миланского политехнического университета (Politecnicodi Milano) исследования 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 отопленияосуществляется и самими производителями еще на этапе изготовления.Контроль на производстве многоступенчатый и многофакторный.
Во-первых, задачи по контролю качества лежат на самом персонале: и у рабочего, и у мастера, и у начальника смены одна из основных мотиваций – именно выпуск качественной продукции.
Вторая часть – это технологическая служба, которая разрабатывает технологии производства по каждой производственной операции и следит за соблюдением утвержденных технологических карт.
Третье – служба качества, которая осуществляет контроль на каждой стадии производства, а также входнойконтроль сырья(спектрографический контроль): невозможно выплавить качественный металл без оперативной проверки соответствия химическому составу сплава. Такая проверка должна осуществляться в лабораториях спектрального анализа.
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).
Требования к осуществлению заводского производственного контроля должны быть оформлены в письменном виде и утверждены изготовителем. Такая система производственного контроля обеспечивает достижение общего уровня качества и требуемых технических характеристик продукции. Производитель должен иметь в своем распоряжении необходимое оборудование и квалифицированный персонал, чтобы проводить соответствующие проверки и испытания.
Таким образом, чтобы производить качественныеалюминиевые или биметаллическиерадиаторы,изготовителю необходимо иметьглубокие знания, умения и навыки в широких областях машиностроения, металлургии и металлообработки,надежное современное оборудование и высококвалифицированный персонал.
При этом очевидно, что, только следуя государственным стандартам, осуществляя строгий контроль качества и соблюдая требования 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 начальника отдела отопительных приборов и систем отопления НИИ сантехники;
- 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.