CN101509648B - 用于制作led路灯散热片的型材加工工艺 - Google Patents

用于制作led路灯散热片的型材加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于制作LED路灯散热片的型材加工工艺,它采用AA6063铝合金为原料,通过挤压、拉伸、人工时效处理等步骤制作而成。采用本发明的工艺制作的型材其材质密集度高,型材在加工散热片的过程中不会产生气泡或断裂面,使散热的传导得到最大限度的提升,不会因气泡或断裂面的形成,使热量集中在某个封闭的环境中,致使热量无法有效的传导到外界。

Description

用于制作LED路灯散热片的型材加工工艺
技术领域
本发明涉及一种型材的生产工艺,尤其是涉及一种用于制作LED路灯散热片的型材加工工艺。
背景技术
LED作为路灯具有发光效率高、灯具反射损失低、节省能源、安全性高、安装维护简便、长寿命等特点,采用LED路灯除了在单灯成本及最初安装的造价比高压钠灯高外,在铺设成本、耗电成本及寿命方面均大大优于高压钠灯。但由于LED路灯的亮度要求高、发热量大,并且户外使用环境比较苛刻,散热是LED路灯需要重点解决的问题之一,如果散热不好会直接导致LED快速老化,稳定性降低。
为解决LED路灯的散热问题,通常需要在灯体上设置散热片来散发热量。但目前用于加工散热片的铝型材由于工艺原因,使得其材质密集度较小,在加工过程中易产生气泡或断裂面,从而使热量集中在某个封闭的环境中(比如说气泡),致使热量无法有效的传导到外界,严重影响LED路灯的散热效果和使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种用于制作LED路灯散热片的型材加工工艺。该工艺生产出的铝型材在用于LED路灯散热片的加工过程中不会产生气泡或断裂面,能使LED路灯产生的热量迅速、有效的传导到外界,从而保证LED路灯的稳定运行和使用寿命。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是这样的:用于制作LED路灯散热片的型材加工工艺。它采用AA6063铝合金为原料,经挤压拉伸一体成型,具体过程包括如下步骤:
a、原料准备:将AA6063铝合金棒加热至480~520℃,保温2~4小时,将模具加热至480~510℃,保温2~4小时;
b、挤压:将AA6063铝合金棒和模具装入挤压机进行挤压,出来的型材淬火进行T5处理,使型材快速冷却到200℃以下,然后放入冷床,冷却至50~70℃,检查毛毡条;
c、拉伸:将得到的型材进行拉伸、张力矫直,控制拉伸变形量,使拉直不变形,不起桔皮,
d、定尺:根据要求进行定尺锯切,按图纸检测尺寸;
e、时效处理:将尺寸检验合格的型材放入时效炉中进行人工时效,时效温度180℃~250℃,保温时间1~2小时,出时效炉后空气冷却,以消除挤压后的机械力,增加型材的表面硬度,使其硬度大于等于8HW。
上述的用于制作LED路灯散热片的型材加工工艺,在步骤a中,模具最好先经过经过氮化、抛光处理后再进行加热。
前述的用于制作LED路灯散热片的型材加工工艺,在步骤c中,铝型材进行拉伸后还需要经过CNC加工处理,以保证型材内表面的光滑度满足灯具散热的需求。
前述的用于制作LED路灯散热片的型材加工工艺,型材的底面最好再采用多道拉丝处理或用铣床磨平,使底面的平整度达到0.03mm~0.1mm。
与现有技术相比,本发明选用6063排号的铝材,通过挤压拉伸(Aluminium Extrusion)的特殊工艺,加大了型材的材质密集度,在加工过程中不会产生气泡或断裂面,使散热的传导得到最大限度的提升,不会因气泡或断裂面的形成,使热量集中在某个封闭的环境中(比如说气泡),致使热量无法有效的传导到外界。使用该工艺,不仅速度上能够满足量产的需求,而且从制作的可靠性上也能够有效的保证;另一方面,本发明将拉伸后的铝型材经过CNC加工处理,使其光滑度系数在0.1左右,保证了内表面的光滑度,很好的满足了灯具散热的需求;要想根本上提高散热片吸热底的吸热能力,就必须提高其底面平整度,平整度是通过表面最大落差高度来衡量的,散热片的吸热底越平整热阻越小,越有利于热量吸收。本发明通过对型材的底面采用多道拉丝处理或用铣床磨平,使底面的平整度可达到0.03mm~0.1mm,在LED铝基板和散热片的结合度方面能够得到有效的控制,避免因散热接触不好而使铝基板的受热不均,引起爆板现象。
本发明中选用的AA6063铝合金是AL-Mg-Si系中具有中等强度的可热处理强化合金,Mg和Si是主要合金元素,广泛应用于门窗型材和幕墙行业中。其化学成份在GB/T5237-93标准中为0.2-0.6%的硅、0.45-0.9%的镁,铁的最高限量为0.35%,其余杂质元素(Cu、Mn、Zr、Cr等)均小于0.1%。
目前,用于制作LED路灯散热片的材料基本为金属材料,这主要出于三方面的考虑:①金属材料的导热性能好枛相对其它固体材料,金属具有更好的热传导能力;②金属材料易于加工枛延展性好,高温相对稳定,可采用各种加工工艺;③金属材料易获取枛虽然金属也属不可再生资源,但供货量大,不需特殊工序,价格也相对低廉。依此确定了散热片所用材料类型,具体种类的确定同样需以此为标准。下表为散热片惯用材料与常见金属材料的热传导系数。
  金属材料   热传导系数
  金   317W/mK
  银   429W/mK
  铜   401W/mK
  铝   237W/mK
  铁   48W/mK
  AA6061型铝合金   155W/mK
  AA6063型铝合金   201W/mK
  ADC12型铝合金   96W/mK
  AA1070型铝合金   226W/mK
  AA1050型铝合金   209W/mK
上表中热传导系数的单位为W/mK,即截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(1K=1℃)时的热传导功率。热传导系数自然是越高越好,但同时还需要兼顾到材料的机械性能与价格。热传导系数很高的金、银,由于质地柔软、密度过大、及价格过于昂贵而无法广泛采用;铁则由于热传导率过低,无法满足高热密度场合的性能需要,不适合用于制作高性能散热片。铜的热传导系数同样很高,可碍于硬度不足、密度较大、成本稍高、加工难度大等不利条件,在散热片中使用较少。铝作为地壳中含量最高的金属,因热传导系数较高、密度小、价格低而受到青睐;但由于纯铝硬度较小,在各种应用领域中通常会掺加各种配方材料制成铝合金,为此获得许多纯铝所不具备的特性,而成为了散热片加工材料的理想选择。
各种铝合金材料根据不同的需要,通过调整配方材料的成分与比例,可以获得各种不同的特性,适合于不同的成形、加工方式,应用于不同的领域。上表中列出的5种不同铝合金中:ADC12适合于压铸成形,但热传导系数较低,因此散热片加工中通常采用AA1070铝合金代替,可惜加工机械性能方面不及ADC12。AA1050则具有较好的延展性,适合于冲压工艺,多用于制造细薄的鳍片,但不适合户外使用用途。AA6061与AA6063具有不错的热传导能力与加工性,适合于挤压成形工艺,据我们实验得出,标号为6063排号的铝材的散热效率相当高(导热率达到203),无论从经济性和功能性方面都是最适合作为LED灯具的散热材料。通过以上分析我们确定了采用AA6063铝合金来制作用于加工散热片的型材。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
实施例。采用AA6063铝合金为原料,包括如下步骤:
a、原料准备:采购铝锭后,在熔铸车间把原料分割便于熔炼及合金均匀化,然后验证块度、化学成分,按冶炼牌号6063配料,确定各组分比例后称重、熔炼、浇注、锯切,得到AA6063铝合金棒;将AA6063铝合金棒加热至480~520℃,保温2~4小时;模具经过氮化、抛光处理后加热至480~510℃,保温2~4小时。氮化处理可大幅提高模具的硬度,模具经氮化处理其表面硬度可达到70度左右,硬度高带来的效果就是抛光效果更好,也更容易脱模。
b、挤压:将AA6063铝合金棒和模具装入1800T挤压机进行挤压,出来的型材淬火进行T5处理(T5是铝合金http://www.bmlink.com/bst/knowledge/ListKnowledge_%c2%c1%ba%cf%bd%f0_.html型材加工中标准的一种热处理过程,T5用风冷),使型材快速冷却到200℃以下,然后放入冷床,冷却至50~70℃,检查毛毡条防擦伤;
c、拉伸:将得到的型材进行拉伸、张力矫直,控制拉伸变形量,使拉直不变形,不起桔皮;
d、定尺:根据要求进行定尺锯切,按图纸检测尺寸;
e、时效处理:将尺寸检验合格的型材放入时效炉中进行人工时效,时效温度180℃~250℃,保温时间1~2小时,型材出时效炉后空气冷却,以消除挤压后的机械力,增加型材的表面硬度,使其硬度用韦氏硬度计测量大于等于8HW,符合国家标准GB5237-2004规定6063铝型材的硬度,出炉后即得成品。
为保证型材内表面和底面的光滑度满足灯具散热的需求,铝型材进行拉伸后还需要经过CNC加工处理(CNC是英文Computerized Numerical Control计算机数字化控制的缩写)。型材的底面采用多道拉丝处理或用铣床磨平,使底面的平整度达到0.03mm~0.1mm。

Claims (3)

1.一种用于制作LED路灯散热片的型材加工工艺,其特征在于,它采用AA6063铝合金为原料,包括如下步骤:
a、原料准备:将AA6063铝合金棒加热至480~520℃,保温2~4小时,将模具加热至480~510℃,保温2~4小时;
b、挤压:将AA6063铝合金棒和模具装入挤压机进行挤压,出来的型材淬火进行T5处理,使型材快速冷却到200℃以下,然后放入冷床,冷却至50~70℃,检查毛毡条;
c、拉伸:将得到的型材进行拉伸、张力矫直,控制拉伸变形量,使拉直不变形,不起桔皮,
d、定尺:根据要求进行定尺锯切,按图纸检测尺寸;
e、时效处理:将尺寸检验合格的型材放入时效炉中进行人工时效,时效温度180℃~250℃,保温时间1~2小时,出时效炉后空气冷却,以消除挤压后的机械力,增加型材的表面硬度,使其硬度大于等于8HW;型材的底面采用多道拉丝处理或用铣床磨平,使底面的平整度达到0.03mm~0.1mm。
2.根据权利要求1所述的用于制作LED路灯散热片的型材加工工艺,其特征在于,步骤a中,模具在加热前需要经过氮化、抛光处理。
3.根据权利要求1所述的用于制作LED路灯散热片的型材加工工艺,其特征在于:步骤c中,铝型材进行拉伸后还需要经过CNC加工处理,以保证型材内表面的光滑度满足灯具散热的需求。
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