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散熱器鋁型材導流式模具結構設計分享


發(fā)布者：永裕金屬   發(fā)布時(shí)間：2021-6-1 14:20:57


　　一、鋁型材散熱器鋁條材質(zhì)。

　　從熔爐出來(lái)的鋁棒切斷后，進(jìn)行抽樣檢查，擠出成形。鋁在660備用的高溫下熔化，根據需要添加其他要素，具有必要的性質(zhì)。鋁材含有AL98%，含有Fe、Mg、Cu、Si、S、P等要素。AL6063Cu含量高，傳導性高。銅含量的大小直接影響導電率的好壞和鋁型材散熱片的散熱效果。


鋁型材散熱器


　　二、鋁型材散熱器設計計算。

　　首先，在設計之前，必須考慮散熱器片的厚度。一般來(lái)說(shuō)，當散熱器片的厚度小于0.5毫米時(shí)，很難制造模具。目前，模具制造行業(yè)最薄的可以是0.4毫米，因為模具必須在擠壓前拋光，以平整模具表面。太薄的Fin使模具間隙很小，因此模具無(wú)法拋光。

　　其次，在擠壓模具的設計中，應注意的設計參數是倍數。

　　1.倍數定義:

　　模具按倍數可分為三類(lèi):普通倍數(12-17倍)、中倍(17-19倍)、高倍(19倍以上，也就是市場(chǎng)上常見(jiàn)的高倍齒鋁型材散熱器)。

　　2.倍數的計算方法:

　　a為齒尖間隙，b為齒根間隙，h為齒高。


      第三，制約模具向更高倍數發(fā)展的主要因素是模板的強度。從上面的公式可以看出，倍數與齒的高度成正比，與齒的間隙成反比。當倍數超過(guò)25倍時(shí)，開(kāi)模的成功率非常低。這是因為當齒的高度較大時(shí)，模具的根部會(huì )承受更大的壓力，很容易斷根，這就是我們所說(shuō)的模具爆炸。然而，當齒的間隙較小時(shí)，模具承受的壓力面積較小。也會(huì )出現短裂紋。


　

　　三、鋁型材散熱器影響尺寸精度的因素。


　　1.在鋁合金擠壓成型過(guò)程中，需要冷卻和拉伸兩個(gè)步驟。在冷卻過(guò)程中，尤其是體積較大的鋁型材散熱器，熱膨脹和冷收縮會(huì )更加明顯。由于形狀、材料或冷卻條件的不同會(huì )影響最終尺寸，因此尺寸很難非常準確。許多模具設計師依靠多年的經(jīng)驗來(lái)控制縮小偏差。

　　2.由于鋁在擠壓過(guò)程中溫度較高，硬度較小，搬運過(guò)程中易發(fā)生彎曲變形，因此應對其進(jìn)行拉直，在拉直過(guò)程中，鋁的內晶結合方式會(huì )發(fā)生變化，使鋁的強度得到提高.拉直前后，鋁的外形尺寸會(huì )縮小3-4個(gè)，因此在一定程度上，拉直也會(huì )影響最終鋁型材散熱器成品的尺寸精度。

　　3.在擠壓過(guò)程中，模具的加工工藝水平，如平整度、模具毛刺或導流板設計缺陷都會(huì )影響尺寸精度。


鋁合金型材散熱器



　　四、鋁型材散熱器模具設計考慮因素


　　1:由于模具截面的大小不同，鋁材通過(guò)模具各處的截面的流量和流速也不同。鋁材受到相同的壓力時(shí)，鋁材大部分流向面積大，但截面積小的散熱器部通過(guò)的鋁材少，容易發(fā)生材料不足。而且，截面積大的部分，流速也比截面積小的截面積小的地方快。同時(shí)供給，但不能同時(shí)供給。因此，在設計時(shí)，必須考慮如何解決流量和流速不同的問(wèn)題。

　　2：擠壓模具時(shí)，根據摩擦力的動(dòng)平衡原理，達到控制鋁流速的目的。鋁在擠壓過(guò)程中會(huì )與模具內表面產(chǎn)生摩擦力。模具在電火花加工時(shí)，會(huì )在模具中加工一個(gè)臺階，不同部分的臺階深度不同。在間隙較小的最后底部，深度會(huì )較淺。在下沉的底部，臺階深度會(huì )更深。臺階的作用是控制鋁擠壓時(shí)的總摩擦力，通過(guò)摩擦力控制出料速度。這種設計也可以起到避空的作用，使出料時(shí)不會(huì )掛傷。

　　3.摩擦力：當鋁受到壓力時(shí)，壓力會(huì )傳遞給模具。鋁通過(guò)模具時(shí)，會(huì )對模具周?chē)膲Ρ谑┘訅毫?，壓力?huì )產(chǎn)生摩擦力。因此，在積壓過(guò)程中會(huì )伴隨摩擦力。

　　4.摩擦力與動(dòng)平衡：鋁擠出加工是通過(guò)控制摩擦力工作的有效距離來(lái)控制總摩擦力的大小。由于面積大的地方擠出速度快，因此該部分受到摩擦力的距離大，該部分受到的總壓力大，摩擦產(chǎn)生的阻力使鋁材通過(guò)的速度慢。相反，在面積小的地方，由于間隙小，摩擦力工作的距離減小，相對面積大的地方受到的摩擦力變小，擠出材料受到的阻力變小，排出速度變大。這是通過(guò)控制摩擦力來(lái)平衡出料速度。

　　五、鋁合金型材擠壓散熱器模具結構分析：


　　根據其結構，模具可分為前模、中模(成型部分)和后模。


　　1：導流板


　　前模也叫導流板，主要起導流作用。導流板首先緩解鋁的擠壓力，使鋁通過(guò)導流孔在后腔重新聚合。聚合后的壓力將同時(shí)均勻地作用于模具。

　　2：成型部分


　　中模具主要起成型作用.將前模具導流后的鋁材精細排出，由于中模具的加工精度高，因此這是保證擠出尺寸精度的重要環(huán)節.因此，中模具的加工精度直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　3:模具的整體結構。


　　擠出的鋁材在后模中主要冷卻硬度加強。鋁材剛擠出時(shí)，硬度小，冷卻后硬度加強，用拉伸機拉伸鋁材，使內部金屬粒子再次結晶。最后放入時(shí)效爐進(jìn)行加熱處理，進(jìn)一步提高鋁材的強度。

　  六、鋁合金型材擠壓散熱器模具設計

　　鋁合金型材散熱器模具

        1：鋁型材散熱器導流設計參數：

　　1)底板壁厚較厚，因此只剩下8毫米的引流和儲存。

　　2)齒尖的引流量是底板引流量的1.5倍。

　　3)邊齒的引流存料量為底板引流存料量的2倍。

　　4)底板的壁厚太大,故用遮擋法設計導流。


　　2.鋁型材散熱器擠壓工藝及注意事項:

　　1）.對于高密度齒和舌比較大的鋁擠壓模具，第一根鋁棒必須是150-200毫米的短鋁棒或純鋁棒。

　　2）.模具測試前，必須調整鋁擠出機的擠出中心，擠出軸、錠筒和模座的出料口在一條中心線(xiàn)上。

　　3).在模具測試和正常生產(chǎn)過(guò)程中，鋁棒的加熱溫度應保證在480-520℃之間。

　　4)、鋁型材模具的加熱溫度按照通常的模具溫度控制在480℃左右，直徑200mm以下的平模保溫時(shí)間必須在2小時(shí)以上，分流模具保溫在3小時(shí)以上的直徑在200mm以上的模具保溫為4~6小時(shí)，保證模具芯部溫度和外部溫度的均勻性。

　　5)、在試制或生產(chǎn)生產(chǎn)前，必須用氣缸墊清掃盛錠筒內膽，檢查擠出機的空運是否正常。

　　6).試?；騽傞_(kāi)始生產(chǎn)時(shí)，擠出機自動(dòng)關(guān)閉，各段開(kāi)關(guān)歸零。由最小壓力慢慢起壓，出料約3-5分鐘，鋁材填充時(shí)主要控制壓力。壓力控制在100kg/cm2以?xún)?，電流計數據?-3A以?xún)?，一?0-120kg/cm2可排出材料，然后慢慢加速，正常生產(chǎn)時(shí)的壓力速度以壓力小于120kg/cm2為基準。

　　7、鋁合金型材模具在試制模具和生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)現堵塞模具、偏移齒、速度偏差過(guò)大等現象時(shí)，立即停止，以點(diǎn)退的方式卸下模具，避免模具廢棄。

　　8).試?；蜾X材生產(chǎn)過(guò)程中，出料口必須暢通，墊支或夾具松力應根據出料情況合理掌握。隨時(shí)觀(guān)察異常情況，及時(shí)處理，停機時(shí)立即停機。

　　9.)矯直過(guò)程中，應認真檢測前后變化，操作規范，用力適中，嚴格保證產(chǎn)品質(zhì)量。

　　10).根據鋁生產(chǎn)計劃要求合理定尺。鋸切時(shí)，鋸齒進(jìn)料速度不應太快，以免損頭，端頭必須鉗正，去除飛邊和毛刺。

　　11).鋁合金型材的籃子應標準化，包括墊條應合理放置，以免損壞型材。

　　12)、鋁型材時(shí)效溫度控制在190±5℃，保溫2.5-4小時(shí)，出現后進(jìn)行風(fēng)冷。

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