CN102896254B - 一种铝合金塑性材料制备led散热器工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金塑性材料制备LED散热器工艺，其特征在于先将圆形薄板的一超塑性铝合金内层其中央成型为内顶板；然后自该内顶板周缘始，将该内层逐渐收缩为下大上小的内周壁；再用塑性铝合金的一外层，其中央区域成型为一外顶板，与该内顶板的外表面同轴相固定；再将该外层自一外折缘始，逐渐收缩成型为包覆于该内周壁之外的下大上小的外周壁；该外折缘半径大于该内层的最大半径；最后收缩该外周壁的顶端部分，使其与该内周壁的顶端部分相配合且具有热传导通路；并且，该外周壁与该内周壁之间具有环形的空腔。这种双层收缩成型的方式使散热器的制造方法得到很大的革新，可快速成型为立体空腔的散热器，成型快速，工艺简单。

Description

一种铝合金塑性材料制备LED散热器工艺

技术领域

本发明涉及一种LED散热器的制备工艺。

背景技术

LED光源在照明中的已经开始应用，并且，各类替代型的灯具已经步入市场。从目前LED光源的特点来看，必然需要对其进行散热处理，例如设计合适的散热器，使LED光源在工作时所产生的热量能够及时传导至灯具表面，再经由对流散热的方式传递到空气中；这种散热方式的要求就是灯具暴露于自由空间中的表面积尽可能地大，并且通风程度尽可能地好。

基于这种思路，几乎所有的用于替代传统灯具的LED灯具，都会充分利用灯具的外壳作为热对流表面，从而将其结构设计为以散热器为安装主体的形式，最大限度地利用到灯具的表面，以至于LED光源相对于外界的热阻尽可能小。所以，这种情况下LED灯具的散热结构部分必然具有特殊的设计，使其暴露于空气中的表面积足够大，又具有足够的热容积，还需要能保持良好的机械强度和装配难度。现有的方式多半采用冲压件组合、直接铸造或车床加工等方式，这些方式各自具有其特点和运用，也得到了长足的发展。但通常，这些散热器的加工方式都具有无法避免的耗时、工艺成本高特点，这一点在大量LED灯具生产时尤为突出，因为相对于传统光源（如白炽灯），例如R20、R30或R40类带有聚光功能的LED灯具，这些散热器的加工工艺使整个灯具的生产时间倍增。

所以，LED灯具，特别是替代型的LED灯具，如何改善其散热器的制作工艺，使散热器的工艺时间可以有效地缩短，以至于接近传统光源的工艺时间，是一个值得发展的方向。

发明内容

针对现有散热器工艺复杂，其工艺时间长的问题，本发明提出一种铝合金塑性材料制备LED散热器工艺，其技术方案如下：

一种铝合金塑性材料制备LED散热器工艺，包括以下步骤：

预制：将圆形薄板的一超塑性铝合金内层其中央成型为内顶板；

内成型：自该内顶板周缘始，至该内层的外周缘，将该内层逐渐收缩为下大上小的内周壁；

外成型：用塑性铝合金的一外层，其中央区域成型为一外顶板，与该内顶板的外表面同轴相固定并构成良好的热导通路；再将该外层自一外折缘始，逐渐收缩成型为包覆于该内周壁之外的下大上小的外周壁；该外折缘半径大于该内层的最大半径；并且该外周壁高度与该内周壁高度相当构成一开口；以及

封口：收缩该外周壁的顶端部分，使其与该内周壁的顶端部分相配合且具有热传导通路；并且，该外周壁与该内周壁之间具有环形的空腔。

作为本技术方案的一些优选者，可以在如下方面具有改进：

较佳实施例中，该内周壁与外周壁均以旋压工艺制成；该内成型步骤中，该内周壁采用可伞状膨胀的内模具支撑于其内表面进行旋压；该外成型步骤中，该内周壁采用可伸缩膨胀的外模具支撑于其内表面进行旋压。

较佳实施例中，该封口步骤中，该内模具在该内周壁成型后仍然保留其位置，直至该封口步骤中该内周壁与外周壁顶端通过外侧的旋压配合之后才予以移除。

较佳实施例中，该内顶板、外顶板为平面形状；且该外顶板其周缘成型为可固定泡壳的固定部，该固定部可为环形槽、外回转面或内回转面。

较佳实施例中，该外层型步骤完成后，该外顶板与该内顶板紧密配合。

较佳实施例中，该外顶板的外侧具有反光面。

较佳实施例中，该内顶板与外顶板具有穿透的通孔；锁紧螺钉穿过此通孔并螺接本体以配合拉紧一本体；该锁紧螺钉与该开口同时将该本体固定。

本技术方案带来的有益效果是：

1.采用超塑性铝合金内层和外层双层收缩成型的方式使散热器的制造方法得到很大的革新，用形状规整的薄板快速成型为立体空腔的散热器，不但成型快速，工艺简单，避免了铸造、铣床等复杂的工艺。

2.双层结构构造了合金内部的空腔，以至于散热器耗用较少的铝合金材料也可以具有较大的热容积，加快了对外顶板表面LED光源的导热速度，具有较好的散热器性能。

附图说明

以下结合附图实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例一预制步骤的一个状态，为内层10的初始侧面形态；

图2是实施例一预制步骤的第二个状态，该内层10中央区域被成型；

图3是实施例一内成型步骤完毕后的剖面示意图；

图4是实施例一外成型步骤的一个状态；

图5是实施例一外成型步骤的第二个状态；

图6是实施例一外成型步骤的第三个状态；

图7是实施例一封口步骤的一个状态示意图；

图8是实施例一一个散热器成品示意图；

图9是实施例一与一个本体60相互固定的示意图；

图10是本发明实施例二成品的一个示意图；

图11是本发明实施例三成品的一个示意图。

具体实施方式

铝合金塑性材料，也称铝合金超塑性材料，其中，超塑性是指多晶体金属材料在拉伸条件下，表现出异常高的延伸率而不产生颈缩断裂的现象，一般认为当该多晶体金属的延伸率大于200%、并且应变速率敏感指数大于0.3时，材料即具有超塑性。利用此性能可以实现常用加工方式不容易实现的形状，而该材料在汽车、航空等领域已经得到广泛应用。传统中，细晶铝合金超塑成型温度大于0.8Tm（Tm为铝的绝对熔点，0.8Tm为473℃）。高温超塑成型不仅浪费能源，还导致晶粒粗化、表面溶质原子损失，降低了成型后工件的力学性能，如果能在较低温度下进行超塑成型则可有效克服这些不足。低温超塑性是指在0.5Tm以下温度取得的超塑性，铝合金的0.5Tm为194℃。然而对铝合金，取得真正意义上的低温超塑性是非常困难的，目前公开报道的各种加工技术制备的细晶铝合金低温超塑性的最低温度均大于200℃，因此350℃以下的超塑性一般就被认为是低温超塑性。所以，本发明实施例均采用具有低温超塑性的铝合金。

实施例一：

如图1至图9所示，本发明实施例一的示意图。

图1所示为一圆形薄板的超塑性铝合金材料，在预制步骤中，作为内层10部件，对其使用冲压或旋压的工艺成型为图2所示的形状，图2中，该内层中央成型为一内顶板11。

预制步骤中，内顶板11成型后，即进入内成型步骤；该内成型步骤对内层所作的处理是：自该内顶板11的周缘始，至该内层10的外周缘，将该内层逐渐收缩为下大上小的内周壁12；在本实施例中，实现此步骤利用了一个内模具40。此内模具的末端可伞状膨胀，亦可收拢拔出，所以，可以如图3所示在膨胀状态下成为内周壁12的支撑物，然后自整个内层10底部始开始旋压收缩，直至整个内层10的外缘全部被旋压完毕，此为内成型步骤。

外成型步骤：用超塑性铝合金的一外层20，其中央区域成型为一外顶板21，此外顶板21与该内顶板11的外表面同轴相固定，并且二者构成良好的热导通路，本实施例中，由于内顶板11和外顶板21都是平面，所以可以直接紧配合，得到图4所示的形态。

在图4的基础上，该外成型步骤还要将外层20的外缘进行收缩处理；即当当内顶板11和外顶板21固定后，再将该外层20自一外折缘始，逐渐收缩成型为包覆于内周壁12之外的下大上小的外周壁22。本实施例使用一个外模具辅助完成该收缩工艺：如图4，设置一个可伸缩膨胀的外模具50，该外模具50在图5中始终支撑于外周壁22的内表面，待其旋压完成。特别地，此外模具50限定了一个外折缘，此为外层20的收缩起始边缘，所以在外模具50的支撑下，超塑性铝合金的外缘自外折缘始收缩形成外周壁22，此外周壁22与内周壁12形状相当，由于外折缘所在的半径r2大于内层10成型后的最大半径r1，所以，内周壁12和外周壁22之间必然具有间隙，如图5所示。在图5的基础上，外模具50利用回抽收缩，脱离内周壁12与外周壁22之间，得到图6所示的形态。该状态下，其内模具40仍然保留原有姿态未变。

封口步骤：在完成图6所示的外模具抽离以后，在图7中收缩该外周壁22的顶端部分，使其与该内周壁12的顶端部分相配合且具有热传导通路；并且，该外周壁22与该内周壁12之间具有环形的空腔23。外周壁22高度与该内周壁12高度相当构成一开口30，如图8所示，此状态下，内模具40抽离，得到一个完整的散热器，其中，内顶板11和外顶板21的部位用于安装光源，使LED光源的热量可以快速地传导进入散热器。

可见，采用超塑性铝合金内层10和外层20双层收缩成型的方式使散热器的制造方法得到很大的革新，用形状规整的薄板快速成型为立体空腔的散热器，不但成型快速，工艺简单，避免了铸造、铣床等复杂的工艺，同时其双层结构构造了合金内部的空腔23，以至于散热器耗用较少的铝合金材料也可以具有较大的热容积，加快了对外顶板21表面LED光源的导热速度，具有较好的散热器性能。

如图9所示，本实施例得到的散热器与一个本体60相互固定的示意图。该内顶板11与外顶板21具有穿透的通孔；锁紧螺钉61穿过此通孔螺纹配合拉紧一本体60；该锁紧螺钉61与该开口30同时将该本体60固定，可见，该实施例得到的散热器可以通过简单有效的方式固定其他附件，例如灯具的本体60，使之构成一个R20、R34或R40的整灯，装配快速，工艺简单。

在本实施例中，外顶板21其周缘成型为可固定泡壳的固定部13，该固定部为内回转面，泡壳（未标示）可以用胶合的方式定位并固定于此。

实施例二：

如图10所示，本发明实施例二得到的散热器示意图，本实施例与实施例不同的是，其固定部13为一环形槽状，可以比较稳固地插接泡壳于外顶板21之外，同时，该固定部13的形状可以在预制、外成型时得到处理，不需要散热器成型后续的工艺，使散热器工艺速度仍然得到保证。

实施例三：

如图11所示，本发明实施例三得到的散热器示意图。该实施例与实施例一得到的散热器不同的是，其固定部13为外回转面的形式，可以插接泡壳，并具有较大的插接面；另外，在外顶板21的外表面具有一个反光面24，此反光面具有二次光学设计，使外顶板21同时具有光学处理的功能。而反光面24形状本身可以在预制以及外成型步骤中在原有的工艺时间内完成，

可见，本发明的实施例使铝合金散热器的成型大大缩短了工艺时间，利用超塑性铝合金的特性，快速地成型为各种散热器。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种铝合金塑性材料制备LED散热器工艺，其特征在于：包括以下步骤：

预制：将圆形薄板的一超塑性铝合金内层其中央成型为内顶板；

内成型：自该内顶板周缘始，至该内层的外周缘，将该内层逐渐收缩为下大上小的内周壁；

外成型：用塑性铝合金的一外层，其中央区域成型为一外顶板，与该内顶板的外表面同轴相固定并构成良好的热导通路；再将该外层自一外折缘始，逐渐收缩成型为包覆于该内周壁之外的下大上小的外周壁；该外折缘半径大于该内层的最大半径；并且该外周壁高度与该内周壁高度相当构成一开口；以及

封口：收缩该外周壁的顶端部分，使其与该内周壁的顶端部分相配合且具有热传导通路；并且，该外周壁与该内周壁之间具有环形的空腔。

2.根据权利要求1所述一种铝合金塑性材料制备LED散热器工艺，其特征在于：该内周壁与外周壁均以旋压工艺制成；该内成型步骤中，该内周壁采用可伞状膨胀的内模具支撑于其内表面进行旋压；该外成型步骤中，该内周壁采用可伸缩膨胀的外模具支撑于其内表面进行旋压。

3.根据权利要求2所述一种铝合金塑性材料制备LED散热器工艺，其特征在于：该封口步骤中，该内模具在该内周壁成型后仍然保留其位置，直至该封口步骤中该内周壁与外周壁顶端通过外侧的旋压配合之后才予以移除。

4.根据权利要求1所述一种铝合金塑性材料制备LED散热器工艺，其特征在于：该内顶板、外顶板为平面形状；且该外顶板其周缘成型为可固定泡壳的固定部，该固定部可为环形槽、外回转面或内回转面。

5.根据权利要求1所述一种铝合金塑性材料制备LED散热器工艺，其特征在于：该外层型步骤完成后，该外顶板与该内顶板紧密配合。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述一种铝合金塑性材料制备LED散热器工艺，其特征在于：该外顶板的外侧具有反光面。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述一种铝合金塑性材料制备LED散热器工艺，其特征在于：该内顶板与外顶板具有穿透的通孔；锁紧螺钉穿过此通孔并螺接本体以配合拉紧一本体；该锁紧螺钉与该开口同时将该本体固定。