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散热器铝型材的模具怎样设计?

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2018.09.14
信息摘要:
高密齿散热器铝合金型材由于其良好的散热性能得到越来越广泛的应用。但是散热器铝型材由于齿又多又密,属于男生产的铝型材。要生产合格的散热器铝型材…

高密齿散热器铝合金型材由于其良好的散热性能得到越来越广泛的应用。但是散热器铝型材由于齿又多又密,属于男生产的铝型材。要生产合格的散热器铝型材,模具的设计是重要因素。通过实际例子介绍了这类型材模具的设计。其设计的主要理念在于通过合理的金属分配供应、合理的金属流速调整, 降低金属挤压成形时对悬臂的冲击,从而改善悬臂的受力状况,达到提高悬臂的强度和刚度的目的。实践证明,这些是可行的和有效的,供同行参考,下面分几种设计思路以大家探讨,相互交流下。

一、铝合金散热器的分析

1)铝合金散热器型材的特点与分类

铝合金的导热性能本来就很好,如果增大型材的表面积,那么散热效果会更佳,因此,铝合金散热器型材在空调、电子等需要控温的工业生产中获得了厂泛的应用。 

目前,铝合金散热器型材主要分为集中空调和交通运输业用的大型铝合金散热器型材和电子及精密机械与仪表工业中使用的小型精密高倍齿散热器型材。前者的断面尺寸大,舌比R一般不大于10 ,宽度为200~800mm ,需要在大型挤压机上生产;后者一般断面尺寸较小,而精度更严,舌比R一般大于 10 ,有的甚至大于 20 ,是一种难度很大的挤压型材。

铝合金散热器型材多用纯铝或软铝合金生产,因此允讦使用宽展导流模挤压。

铝型材散热器

二、大型散热器型材模具设计

2)大型散热器型材模的设计结构特点与方法

大型散热器上用铝合金挤压型材多为实心,其特点是外接圆尺寸大,断面形状复杂,壁厚相差悬殊,散热齿距小而悬臂大。当同一截面的断面比值和舌比(悬臂长:齿距=舌比)值及型材外接圆直径超过一定范围时,用平面模挤压很难使金属流动均匀,且极易损坏模具。为了解决上述问题,开发研制了几种典型结构的模具。

(一)宽展导流模

宽展倒流模(图4-3-90)是在25MN挤压机上用φ260mm的挤压筒挤压的外接圆直径为 200~340mm的大型梳状散热器型材。这些型材的平面间隙要求极为严格,舌比较大,而且筋板与齿的壁厚相差悬殊。该种模具采用了宽展结构和导流结构,导流板中心部位比较靠近模孔,而边部呈扇形扩大以调整金属流速。

散热器铝型材模具设计

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散热器铝型材挤压模具

(二)分流组合模结构

该种结构可挤压如图4-3-91和图4-3-92所示的复杂断面的散热型材。这类型材的壁厚差过于悬殊,断面比值超过100 以上;放射型齿顶处于挤压筒边缘,中心与边部流速差十分悬殊,难以控制;齿多且为波纹状,增大了表面积,加剧了流速控制和成形难度;舌比大,悬臂长和支承刚度难以保证。

按常规的方法设计与加工模具显然难以获得合格的产品。为此,在充分研究了金属流动规律、模具各结构要素的作用及其对流动速度的影响与互相作用关系之后,人们研制岀了如图4-3-93和图4-3-94所示的结构。

4-3-93结构模具主要用于挤压放射形散热型材,其特点是:按断面形状进行一次金属流量预分配。扩大靠近挤压筒边缘的分流面积,使之呈扇形按一定的范围向中心缩小过渡,以适应中心部分金属重新焊合速度的需要。分流孔边部沿模子直径方向呈一定角度扩展,以加快齿尖的流速,便于在分流空间上为二次填充挤压创造条件。由于型材中心面积过大,为控制该部分的流速,在设计四个分流孔的基础上,再在中心部位加一个 40mm并带有螺纹状的分流孔,以适应金属二次焊合的流量需要。 

4-3-94所示结构模具的主要特点是综合了宽展导流模和平面分流模的功能及优点,采用二次变形(即宽展变形、分流调整变形和挤出成形)的工艺原理设计而成,从而拓宽了挤压工艺范围,提高了模具使用寿命,保证了商品的品质。

太阳花散热器挤压模具

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(三)电子用高倍齿散热器型材模的设计特点与方法

该类型材属高精度高难度型材,需采用特殊的工艺和设计制造特种模具才能挤压成功。模具材料一定要好的高强耐热合金钢,需经过锻造、预处理和探伤。模具硬度不宜过高,且不宜氮化处理。模具设计可根据其形状和技术要求,采用特种导流模、宽展模及平面组合模等方式,对每个尺寸、每个部位的结构和尺寸进行精密计算和调配。如工作带、出口带以及宽展角、导流模尺寸等都要进行精密设计,以精密分配金属流量和流速。此外,在制模时一定要按图纸处处到位,并保证公差。在生产此类散热器型材时,修模和挤压工的控制也十分重要。

 太阳花铝合金散热器模具

 (四)铝型材散热器型材模的设计案例

4-3-95~4-3-98为各类铝合金散热器型材挤压模的设计方案。这些设计图都是经生产实践考验过的,但在选用时应结合本企业的使用条件。

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三、几种散热器设计实例

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综上所述,将大悬臂的散热器型材模具设计成假分流模的结构,不仅有效地减少了由于模具承受较大的正面压力所导致的模孔危险断面的断裂,极大地延长了模具的使用寿命,而且,这种带有分流桥的结构,还有效地减小了模孔底部较大壁厚处的流速,确保了挤压型材流速的均衡平稳、同时,这种结构的挤压模具设计方案,为壁厚相差悬殊的实心型材模具的设计开辟了新的思路和途径。

散热器型材的挤压技术除与上面因素有关外,还与挤压机的能力和水平、后部设备的自动化程度、工人的操作技巧等有关,不同的散热型材断面应根据其特点采取相应的措施,不能一概而论。

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