高效散热用铝型材

高效散热用铝型材

余海波

广东高登铝业有限公司广东肇庆526241

摘要：铝合金密度低，强度高还耐腐蚀，导热性能良好。工业，建筑，电子产品等方面广泛应用。散热器有非常优秀的导热性在电子产品方面的应用非常之广，但是因结构复杂及加工难度系数比较大，这时模具设计尤为重要，加工工艺必须合理优化为辅。本文以实际生产来论述高倍数密齿带管散热器铝型材模具设计及优良的加工工艺的关键点。

关键词：高效散热器铝型材；分流模；模具；模具设计

引言：

随着社会的进步，人们生活水平的不断提高，像航天科技，汽车，电脑，手机等很多领域电子产品用的散热器。铝型材散热器有着质量轻，美观耐用，散热率高，可塑性好等优点，特别是带高倍齿的散热器尤为突出其导热性能。但是高倍数齿散热器因齿长且密，结构的复杂，对挤压模具设计人员，模具钢的材质及加工工艺提出非常高的要求，任何一项做不到位都会影响模具的质量。

一、散热器结构的分析

散热器作为挤压型材有以下特点：（产品图如图1）

（1）散热器为空心且带高倍数密齿。

（2）散热器空心部分带螺丝孔需要装配，所以要求精度高，尺寸公差±0.1

（3）散热器齿密集为高倍数密齿，要求不可有变形，且齿部分与根部壁厚落差较大。

（4）散热器整个外形长度超过200mm难度系数较高，要求不容许出现变形，公差为±0.2.

图1产品图尺寸

二、散热器挤压模具设计

从结构断面分析可以看出散热器型材的难点处较多，空心部位与实心处壁厚落差较大，齿部分还带有空心部分，齿倍数较高且密，具截面大小不同，会导致铝料通过模具各个横截面的流量与流速不尽相同。铝料受到相同挤压力的情况下，铝料会出现大部分流向横截面较大的地方，而横截面较小的面积会出现铝料较少，甚至会出现缺料现象，并且横截面积较大部分流速会比横截面积较小的部分流速快，实心部分流速比空心部分流速快，齿部的流速比根部实心部分慢，设计时必须考虑解决流量与流速不等的问题。

2.1模具结构的布局

由于此为空心型材即模具应为分流模结构，分上模与下模组合模具。分析散热器结构，米重，本公司机台吨位，最终选择2000T机台¢205MM挤压筒直径，进料孔直径控制在¢190MM。考虑到模具强度，必须合理的分配上下模具的厚度，采用下模与上模厚度比例分配系数为0.6：0.4，。考虑到空心部分和齿部分的金属流量与流速必须均衡，能充分在焊合室焊合，保证型材密度及空心部分的壁厚，下模具焊合室深度确定为深15MM，上模桥沉桥10MM即作为上焊合室用。

2.2挤压模具型孔尺寸

2.2.1模芯尺寸

因空心部分窄长，尺寸公差为±0.2，考虑到模具进料孔金属流速的情况，模芯为偏心定位，缩水率为1.0137，考虑到模具的加工可能会出现误差，在设计时壁厚必须做预变壁厚，加工时模芯离下空刀5mm做15度保护台，起到模芯的加强保护作用。加工时不可出现尖角，必须用圆过渡。

2.2.2下模型孔尺寸

模具的悬臂部分最长133mm宽184mm，尺寸的公差±0.2mm，悬臂太长及易变形，缩水比较大及加工可能的误差，故该悬臂部分设计时缩水为1.013%，空芯部分缩水率为1.012%，超长悬臂要做预变形0.15度。

2.2.3模具工作带设计

进料口布局起到金属的流速均衡，那工作带就起到流速的调节作用。流速不均会严重影响型材的成型度，壁厚的偏差及表面情况考虑到悬臂部分为实心且壁厚较厚，为减缓流速起到调节作用，故悬臂处的工作带长11mm，为保证出材的外形定型作用，下模悬臂部分加5mmX5mm高拦基。为保证空芯部分流速与悬臂部分一致，空芯部分工作带会设计短一些，最外面部分7.5mm离中心部分8mm。

图7为下模的工作带

三、水槽挤压模具加工工艺及把控

3.1上模与下模的加工工艺及把控

用UG建3D模型，CNC数控高精度的设备粗精加工，可以有效的保证模芯，进料孔及下模焊合室的精度，粗精加工工艺孔，线切割以基准面为水平面工艺孔为中心分中加工，上下模具同芯加工无误差。CNC数控设备很好解决因手工铣床加工出现精度不高易偏差等缺点。为提高质量，加工注意以下凡点：

（1）CNC数控粗精车必须同心加工。

（2）CNC数控加工中心保证基准面的垂直度和光洁度，销钉和螺丝孔上下模必须一致，铣削基准面平面度小于0.05mm，粗糙度达到Ra0.8mmμm。模芯数控可以精加工到位。

（3）电火花加工下模时，电极必须圆滑过渡，不可有棱角、毛刺，一级空刀精加工时空刀部分必须均匀，毛条部位电流适当调小一些。

（4）线切割必须以基准面校平行，再用工艺孔分中误差必须小于0.03mm方可加工。

结束语：

采用先进的加工工艺，高精度的数控设备对水槽挤压模具的加工，可以提高精度减少误差，壁厚均匀。还可以大大的提高生产效率，节约成本。类似水槽一样复杂型材对工艺要求高及为重要。此型号水槽挤压模具已成功量产，完成生产任务为铝合金挤压模具提供新思路。

参考文献：

[1]铝质型管汽车散热器[P].李政.中国专利：CN103742249A，

[2]铝合金挤压工业及技术和装备发展现状与趋势[J].刘静安，刘志铭.铝加工.2008（02）

[3]热挤压模具热处理时裂纹产生的原因及预防措施[J].刚建伟，王铭霁，冯正海.轻金属.2000（07）