4.3 空调产品的材质分析与设计

1.空调常用材质

（1）空调钣金材料

按板金材料可分为热轧板、冷轧板、不锈钢板；按表面处理工艺可分为热镀锌板、电镀锌板、彩涂板及高耐腐蚀钢板、锌—铝合金、锌铝镁稀土合金板等。

① 热轧板

用连铸板坯或初轧板坯作原料，经步进式加热炉加热，高压水除鳞后进入粗轧机，粗轧料经切头、尾、再进入精轧机，实施计算机控制轧制，终轧后即经过层流冷却（计算机控制冷却速率）和卷取机卷取、成为直发卷。直发卷的头、尾往往呈舌状及鱼尾状，厚度、宽度精度较差，边部常存在浪形、折边、塔形等缺陷。其卷重较重、钢卷内径为760mm。将直发卷经切头、切尾、切边及多道次的矫直、平整等精整线处理后，再切板或里卷，即成为热轧钢板、平整热轧钢卷、纵切带等产品。热轧精整卷若经酸洗去除氧化皮并涂油后即成热轧算洗板卷。该产品有局部替代冷轧板的趋向，价格适中，深受广大用户喜爱。

② 冷轧板

用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、塑性指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件。轧硬卷可作为热镀锌厂的原料，因为热镀锌机组均设置有退火线。轧硬卷重一般在6～13.5t，钢卷内径为610mm。

一般冷连轧板、卷均应经过连续退火（CAPL机组）或罩式炉退火消除冷作硬化及轧制应力，达到相应标准规定的力学性能指标。

冷轧钢板的表面质量、外观、尺寸精度均优于热轧板，且其产品厚度右轧薄至0.18mm左右，因此深受广大用户青睐。以冷轧钢卷为基板进行产品的深加工，成为高附加值产品，如电镀锌、热镀锌、耐指纹电镀锌、彩涂钢板卷及减振复合钢板、PVC复膜钢板。

冷轧产品和热轧产品薄板，是上道工序和下道工序的区别。热轧产品是冷轧产品的原料，冷轧是将经酸洗处理的热轧钢卷上机使用辊式轧机轧制。都是冷加工成型，主要是将厚规格的热轧板轧制成薄规格的冷轧板，如3.0mm的热轧板上机轧可生产出0.3～0.7mm的冷轧卷，主要原理是利用挤压原理强行变形。热轧钢板分为厚板（厚度大于4mm）和薄板 （厚度0.35～4mm）两种，冷轧钢板只有薄板（厚度为0.2～4mm）一种。

由于热轧工艺技术的发展提高，在精度要求不是那么严格的场合已经广泛的使用热轧板了。如热轧镀锌板是以热板为基板经过酸洗后直接镀锌，与传统镀锌板相比，由于少了冷轧这道工序而有着明显的成本优势，在建筑、汽车制造、钢板仓制造、铁路客车制造、高速公路护拦板、制造等行业有着良好的发展前景。

随着热轧工艺技术的发展，热轧产品质量不断提高，厚度逐渐减薄，采用热轧薄板为原料生产热轧镀锌板替代了原来传统的单张镀锌，不仅拓宽了热轧镀锌板的使用范围，而且也挤占了以冷轧板为基板的热镀锌板市场份额。在国际上，热轧镀锌板已经得到广泛的应用。

电镀锌板其基本材料主要为冷轧板，表面采取电镀锌方式进行防腐处理，锌层厚度为20～50g/m ² ，有一定防腐蚀能力。电镀锌镀层均匀，表面光洁度好，涂装附着力强，焊接性能好。前几年，在空调室外机外壳饭金件作为基材广泛应用，因锌层比较薄，耐腐蚀性能不如热镀锌板且电镀成本高，在热镀锌板涂装附着力及表面质量问题解决后，已逐渐被热镀锌板材取代，只有在防腐蚀性能要求不高、对零部件表面质量要求比较高、需要焊接零部件上才有所使用。计算机机箱、小家电产品仍大量采用电镀锌板。

按锌液中加入铅多少，镀锌表面形状又分为大锌花、正常锌花、小锌花、无锌花。合铅量越多，则钢板锌花越大，表面质量越粗糙，而钣金防腐蚀力较高。由于无锌板不含铅，符合环保要求，且表面质量好，近年来已得到广泛使用，目前空调钣金基本都使用无锌花板。

彩涂钢板也称预涂钢板，与普通钣金件加工成型后进行涂装工艺（也称后涂）相反，预涂钢板是钢板成型前已在表面进行涂膜处理。基本材料一般为电渡锌板，表面涂装在冷轧后的生产线上完成，预涂钢板表面一般由底层膜（打底层）和表层膜（最上层）等两层涂膜构成，采用普通高分子聚酯树脂材料，涂膜厚度为20～30μm。与钣金后涂工艺相比，预涂板有较强耐腐蚀性能、很好表面质量、减少环境污染、提高效率等好处。在国外家电企业已大量推广应用。在国内，预涂板在建筑外观板材上广泛应用。由于价格较贵及模具加工特殊性在家电业尚未得到普遍应用，目前，在空调面板、冰箱洗衣机外观钣金等需要高表面质量上有较多使用。随着社会进步，预涂钢板大量替代钢板后涂工艺将成为必然趋势。

（2）空调塑料材料

塑料是指具有可塑性的高分子材料的通称。一般按照它的热熔性把它们分成热固性塑料和热塑性塑料。它是世界三大有机高分子材料之一（三大高分子材料是塑料、橡胶、纤维）。塑料的英文名是plastic，俗称塑胶。塑料的种类繁多，工艺繁多。

空调产品常用的塑料材料主要有ABS、MABS、PS、HIPS、PP、POM等。

① ABS

ABS英文名称为Acrylonitrile-Butadene-Styrene，它将PS、SAN、BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯，ABS的特性主要取决于3种单体的比率及分子结构，因此在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上不同品质的ABS材料。ABS材料具有超强的易加工性、外观特性、低蠕变性和优异的尺寸稳定性，以及很高的抗冲击强度，再加上其注塑成型的产品具有高光亮的优点，因此被广泛应用于外观件、高级玩具等的设计。设计时，缩水率一般在千分之四到千分之六，常取中间值千分之五。

② MABS

MABS可以被当作透明的ABS，与ABS具有相似的机械性能、耐化学性能及加工性能。通过调整橡胶和树脂的比率，MABS不仅能够获得ABS材料的性能优势，而且还能具有良好透明性能。MABS比PC更易着色，具有更好的抗环境应力开裂性能。作为一种无定型塑料，MABS具有与ABS和PC相似的收缩率，因而其注塑成型能够采用与后两者相同的模具。

③ HIPS

HIPS为PS的改性材料，它含有5%～15%橡胶成分，其韧性比PS提高了四倍左右，冲击强度大大提高，它具有PS具有的成型加工、着色力强的优点。HIPS制品为不透明性，HIPS吸水性低，加工时可不需预先干燥。

HIPS无法进行电镀，高光面也不如ABS，但某些牌号的某些力学性能，已经达到或超过ABS，同时HIPS相对ABS具有明显的价格优势，所以在一些场合，可以采用相对低价的HIPS代替ABS，如内部塑料件或对外观要求不高的塑料件等。

④ PS

PS英文名称为Polystyrene，中文名称为聚苯乙烯，是一种比较古老的塑料，生产工艺也已经较为完善。与其他塑料相比，PS具有的特点是有良好的透明性（透光率为88%～92%）和表面光泽、容易染色，硬度高、刚性好。此外，还有良好的耐水性、耐化学腐蚀性和加工流动性能。其主要缺点是性脆、冲击强度低、易出现应力开裂、耐热性差等。家电产品中主要用于一些内饰件，如蜗壳。

⑤ PP

PP英文名称为Polypropylene，中文名称为聚丙烯，与其他塑料相比，PP机械性能在常温下，比PE、ABS、PS好，特别是温度超过80℃时，它的机械性能不至于下降很多。PP的表面硬度比不上PS、ABS，但比PE高，并有优良的表面光泽，因此，它可以做家电外壳等产品。

PP最大的特点是它有良好的耐弯曲疲劳性。PP材料生产的活络铰链，能经受几十万次的开合弯曲而不损坏，俗称百折胶。

⑥ POM

POM英文名称为Polyoxymethylene，中文名称为聚甲醛。它是一种高结晶聚合物，具有表面光滑、有光泽、吸水性小，尺寸稳定、耐磨、强度高、自润滑性好、着色性好，耐油、耐过氧化物的优点。

POM具有较好的综合性能，在热塑性塑料中是最坚硬的，是塑料材料中力学性能最接近金属的品种之一。其抗张强度、弯曲强度、耐疲劳强度、耐磨性和电性能都十分优良，可在-40℃～100℃长期使用。

根据POM的特点，其被广泛用于制造各种滑动、转动机械零件，做各种齿轮、枉杆、滑轮、链轮，特别适宜做轴承，热水阀门、精密计量阀、输送机。

（3）空调铜材料

铜具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和延展性等物理化学特性。导电性能和导热性能仅次于银，纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。纯铜的新鲜断面是玫瑰红色的，但表面形成氧化铜膜后外观呈紫红色故常称为紫铜。

铜除了纯铜外，铜可以与锡、锌、镍等金属化合成具有不同特点的合金，即青铜、黄铜和白铜。在纯铜（99.99%）中加入锌，则称为黄铜，如含铜量80%，含锌量20%的普通黄铜管用于发电厂的冷凝器和汽车散热器上。加入镍称为白铜，剩下的都称为青铜，除了锌和镍以外，加入其他金属元素的所有铜合金均称为青铜，青铜又分为锡磷青铜和铍青铜。如锡青铜在我国应用的历史非常悠久，用于铸造钟、鼎、乐器和祭器等。锡青铜也可用作轴承、轴套和耐磨零件等。

与纯铜的导电性有所不同，借助于合金化，可大大改善铜的强度和耐锈蚀性。这些合金有的耐磨，铸造性能好，有的具有较好的机械性能和耐腐蚀性能。

由于铜具有上述优良性能，所以在工业上有着广泛的用途。包括电气行业、机械制造、交通、建筑等方面。目前，铜在电气和电子行业这一领域中主要用于制造电线、通信电缆和其他成品如电动机、发电机转子及电子仪器、仪表等，这部分用量约占工业总需求量的1/2。铜及铜合金在计算机芯片、集成电路、品体管、印制电路板等器材器件中都占有重要地位。

空调产品用铜主要有紫铜和黄铜。其中，紫铜直接应用于换热器铜管、空调内部连接管（配管）及外部连接管、半圆管、三通、过滤器等铜配件。主要是由于紫铜管具备良好换热性、可延展性，便于加工等特点。间接应用于压缩机、电动机、连接线组中电线。

黄铜因其良好机械强度，以及良好的铸造、锻压、焊接、防腐蚀性能，主要应用于空调产品阀体类、连接类零部件，如截止阀、分配器、管接头等。

铜价格昂贵，在空调产品上使用量大。据统计，空调产品铜材料成本占空调材料成本40%以上。

（4）空调铝材料

“铝”最重要的特性是质轻，密度约为一般金属的1/3，而常用铝导线的导电性能约为铜的61%。铝也有很高的导热度，为银的1/2，纯铝熔点为660℃。虽然纯铝极软且富延展性，但仍可用冷加工及做成合金来使它硬化。

铝及其合金的优良特点是其外观好、质轻、物理和力学性能好，以及抗腐蚀性好，从而使铝及铝合金在很多应用领域中被认为最经济实用。在大多数环境条件下，包括在空气、水（或盐水）、石油化学和很多化学体系中，铝能显示优良的抗腐蚀性。

铝的表面具有高度的反射性，辐射能、可见光、辐射热和电波都能有效地被铝反射。而阳极氧化和深色阳极氧化的表面可以是反射性的，也可以是吸收性的，抛光后的铝在很宽波长范围内具有优良的反射性，因而具有各种装饰用途及具有反射功能性的用途。

由于铝具备良好传热性及延展性，在空调产品上主要应用于换热器及电控散热片材料，另外，在空调箱产品上铝型材应用于框架结构件上。铝密度只有铜的1/3，价格也只有铜的1/3，以铝代替铜将极大降低成本。随着市场竞争的激烈，目前，铝制连接管、铝线电动机已开始得到应用。

2.空调材质的应用

空调产品的时尚潮流正在迅速蔓延，放眼目前的空调市场，我们会发现众多空调产品在外观设计上非常突出，不但花纹图案各具特色，而且在材质上也更有不同。目前来看采用钢化面板的空调越来越多，这种材质使得空调变得更坚固，而且在质感上也更显高贵。下面就介绍几款不同材质的空调产品：

（1）工程塑料+钢化玻璃

海信KFR-26GW/97FZBP空调的外观使用的塑料粒子均为进口ABS工程塑料粒子，清洁起来非常方便，而且强度很高，不易老化，使用寿命是普通塑料的两倍。它还采用了高强度的钢化玻璃，具有不变形、不变色等特点，抗击强度是普通玻璃的5～10倍，耐急冷急热，加上特有的防爆膜设计，可有效的防止玻璃脱落，提高空调的使用安全性（见图4.31）。

（2）工程塑料

空调面板虽然只采用了简单的白色，但是面板所采用的这种工程塑料材质的运用让其极具质感（见图4.32）。

（3）亚克力

美的KFR-26GW/BP2DN1Y-W空调面板采用的是亚克力材料面板和背面丝印工艺，有效的提高了空调面板的光泽度和耐磨度，满足了用户对产品高品质的需求（见图4.33）。