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高密散熱器鋁型材的模具設計

文章出處:人氣:32發表時間:2019-2-18 12:22:18

高密齒散熱器鋁合金型材由于其良好的散熱性能得到越來越廣泛的應用。但是散熱器鋁型材由于齒又多又密,屬于生產難度系數較高的鋁型材。要生產合格的散熱器鋁型材,模具的設計是重要因素。通過實際例子介紹了這類型材模具的設計。其設計的主要理念在于通過合理的金屬分配供應、合理的金屬流速調整, 降低金屬擠壓成形時對懸臂的沖擊,從而改善懸臂的受力狀況,達到提高懸臂的強度和剛度的目的。實踐證明,這些是可行的和有效的,供同行參考,下面分幾種設計思路以大家探討,相互交流下。

  一、鋁合金散熱器的分析

  (1)鋁合金散熱器型材的特點與分類

  鋁合金的導熱性能本來就很好,如果增大型材的表面積,那么散熱效果會更佳,因此,鋁合金散熱器型材在空調、電子等需要控溫的工業生產中獲得了廠泛的應用。

  目前,鋁合金散熱器型材主要分為集中空調和交通運輸業用的大型鋁合金散熱器型材和電子及精密機械與儀表工業中使用的小型精密高倍齒散熱器型材。前者的斷面尺寸大,舌比R一般不大于10 ,寬度為200~800mm ,需要在大型擠壓機上生產;后者一般斷面尺寸較小,而精度更嚴,舌比R一般大于 10 ,有的甚至大于 20 ,是一種難度很大的擠壓型材。


  鋁合金散熱器型材多用純鋁或軟鋁合金生產,因此允訐使用寬展導流模擠壓。

二、大型散熱器型材模具設計

  (2)大型散熱器型材模的設計結構特點與方法

  大型散熱器上用鋁合金擠壓型材多為實心,其特點是外接圓尺寸大,斷面形狀復雜,壁厚相差懸殊,散熱齒距小而懸臂大。當同一截面的斷面比值和舌比(懸臂長:齒距=舌比)值及型材外接圓直徑超過一定范圍時,用平面模擠壓很難使金屬流動均勻,且極易損壞模具。為了解決上述問題,開發研制了幾種典型結構的模具。

  (一)寬展導流模

  寬展倒流模是在25MN擠壓機上用φ260mm的擠壓筒擠壓的外接圓直徑為 200~340mm的大型梳狀散熱器型材。這些型材的平面間隙要求極為嚴格,舌比較大,而且筋板與齒的壁厚相差懸殊。該種模具采用了寬展結構和導流結構,導流板中心部位比較靠近模孔,而邊部呈扇形擴大以調整金屬流速。

  (二)分流組合模結構

  該種結構可擠壓的復雜斷面的散熱型材。這類型材的壁厚差過于懸殊,斷面比值超過100 以上;放射型齒頂處于擠壓筒邊緣,中心與邊部流速差十分懸殊,難以控制;齒多且為波紋狀,增大了表面積,加劇了流速控制和成形難度;舌比大,懸臂長和支承剛度難以保證。

  按常規的方法設計與加工模具顯然難以獲得合格的產品。為此,在充分研究了金屬流動規律、模具各結構要素的作用及其對流動速度的影響與互相作用關系之后,研制岀了所示的結構。

  結構模具主要用于擠壓放射形散熱型材,其特點是:按斷面形狀進行一次金屬流量預分配。擴大靠近擠壓筒邊緣的分流面積,使之呈扇形按一定的范圍向中心縮小過渡,以適應中心部分金屬重新焊合速度的需要。分流孔邊部沿模子直徑方向呈一定角度擴展,以加快齒尖的流速,便于在分流空間上為二次填充擠壓創造條件。由于型材中心面積過大,為控制該部分的流速,在設計四個分流孔的基礎上,再在中心部位加一個 40mm并帶有螺紋狀的分流孔,以適應金屬二次焊合的流量需要。


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