CN105063437B - 物联网用信息采集装置的壳体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物联网用信息采集装置的壳体，所述壳体由高导热铝合金构成，通过对铝合金的组分含量以及微观结构的改进，使得该信息采集装置的壳体导热性和强度得到大幅度提高，并且还保持了整体设备的轻量化。
Description
技术领域
本发明属于物联网、合金和热处理领域，特别是涉及一种物联网用信息采集装置的壳体。
背景技术
信息采集装置尤其是扫码头是物联网技术比较常规使用的设备，在很多工业生产线上，设置非常多个信息采集装置，对生产线上的产品进行各种信息采集，由于其各司其职，因此其耐用性受到广泛关注。目前一些信息采集装置采用塑料外壳，且在内部设置小型风扇进行散热，但是这种散热方式导致扫码头整体尺寸增加且散热效果不好。还有一些信息采集装置外壳和支架采用金属材质，但是如果采用内部风扇，则依然会导致整体装置尺寸较大，如果采用外部风扇整体降温，则会导致生产线上的产品受到影响。并且现有信息采集装置的壳体和支架强度不是很高，如果采用强度高的合金（如钢），则整体质量大幅度增加。伴随着该领域产品的小型化、微型化和集成化的发展趋势，如何在有限的空间内进行有效的散热并且还保持一定的强度成为相关产品急需解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提出物联网用信息采集装置的壳体。
本发明的目的之二在于提出物联网用信息采集装置的壳体的制备方法。
具体通过如下技术手段实现：
物联网用信息采集装置的壳体，所述壳体由高导热铝合金构成；
所述高导热铝合金的化学成分按重量百分比为：Si：8~12%，Mg：0.2~0.5%，Cu：0.2~0.5%，Fe：0.08~0.28%，Mn：0.01~0.10%，Ni：0.51~0.98%，RE：0.02~0.06%，Sr：0.005~0.06%，Ti：0.02~0.08%，Ca：0.01~0.08%，B：0.01~0.06%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述高导热铝合金微观结构中α-Al为等轴晶，铝硅共晶相呈细小的纤维状，硅相为颗粒状，均匀分布在铝基体周边，所述α-Al的等效粒径为2~5μm，所述颗粒状的硅相粒径为2~5μm，并且在截面的表面至表面以下0.5mm处α-Al的平均等效粒径为3~3.5μm，在核心处直径为0.5mm面积内α-Al的平均等效粒径为4~5μm。
作为优选，所述高导热铝合金的化学成分按重量百分比为：Si：9~11%，Mg：0.3~0.5%，Cu：0.2~0.3%，Fe：0.18~0.20%，Mn：0.08~0.10%，Ni：0.58~0.90%，RE：0.03~0.05%，Sr：0.008~0.016%，Ti：0.03~0.06%，Ca：0.03~0.05%，B：0.02~0.05%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述高导热铝合金微观结构中α-Al为等轴晶，铝硅共晶相呈细小的纤维状，硅相为颗粒状，均匀分布在铝基体周边，所述α-Al的等效粒径为2~5μm，所述颗粒状的硅相粒径为2~3.5μm，并且在截面的表面至表面以下0.5mm处α-Al的平均等效粒径为3~3.5μm，在核心处直径为0.5mm面积内α-Al的平均等效粒径为4.5~5μm。
所述高导热铝合金的制备方法包括如下步骤：
（1）熔炼：将铝合金按照其化学组分含量形成熔体；
（2）除气精炼：在熔体中通入惰性气体，进行除气精炼处理，除气精炼后保持15~50min，然后进行拔渣步骤；
（3）浇铸：将步骤（2）得到的熔体进行浇铸成型；
（4）退火：将浇铸成型后的半成品置入退火炉中，加热至310~380℃，保温20~50min后炉冷至室温；
（5）深冷：将退火后的半成品置入深冷箱中，冷却至-110~-150℃进行深冷处理，保持该温度25~35min后，出箱恢复到室温；
（6）固溶：将深冷处理后的半成品加热至490~510℃，固溶保温3~5小时，然后空冷至室温；
（7）精细化处理：将固溶得到的半成品经过切边，打磨步骤得到最终成品。
所述浇铸成型为浇铸为信息采集装置的壳体形状。
作为优选，所述熔炼步骤中将熔体分为两个部分，其中一个熔体加热至920~960℃，另外一个熔体加热至750~780℃，然后将二者混合。
熔炼步骤中的各原料除铝之外均采用中间合金的方式加入。
本发明中所谓的等效粒径为将不规则形状的微观结构按照体积等效为球体后的直径，这样的定义为本领域通用的定义方式。
本发明的效果在于：
1，通过合理调整铝合金的组分含量，尤其是Sr、B和稀土RE的含量，使得其导热性得到改善；Sr和B作为变质剂，通过合理限定其含量，使得产品的气孔、疏松等缺陷也得到减少；RE作为效果非常明显的晶粒细化剂，使得整体晶粒得到大幅度的细化。
2，通过合理设定铝合金的微观结构，使得其导热性和表面性能得到优化，更加适用精密仪器的壳体和支架等装置。
3，熔炼过程中通过将两个不同温度的熔体混合，可以将初生的硅相细化至20μm以下，为后续进一步细化减小了难度。
4，通过对热处理进行改进，创造性的设置了退火-深冷-固溶的铝硅合金热处理工艺流程，使得设定的微观结构的实现成为可能，并且大幅度提高了强度。
5，通过对信息采集装置的壳体和支架的材质进行改进，提高了其导热性能和强度性能，使得该装置的耐用性得到了大幅度的提高，并且满足了生产线的的高强度、连续性的信息采集的需求，并且保证了在狭小空间内保证了导热性，只要环境温度不够高，则能满足设备散热的要求。
具体实施方式
实施例1
物联网用信息采集装置的壳体，所述信息采集装置包括壳体和电路板支架，所述壳体和电路板支架均由高导热铝合金构成；所述高导热铝合金的化学成分按重量百分比为：Si：9%，Mg：0.3%，Cu：0.3%，Fe：0.12%，Mn：0.08%，Ni：0.66%，RE：0.035%，Sr：0.008%，Ti：0.06%，Ca：0.05%，B：0.03%，余量为Al和不可避免的杂质；所述高导热铝合金微观结构中α-Al为等轴晶，铝硅共晶相呈细小的纤维状，硅相为颗粒状，均匀分布在铝基体周边，所述α-Al的等效粒径为2~5μm，所述颗粒状的硅相粒径为2~5μm，并且在截面的表面至表面以下0.5mm处α-Al的平均等效粒径为3.3μm，在核心处直径为0.5mm面积内α-Al的平均等效粒径为4.3μm。
经过检测，在使用之后的1、5、8、24、38、55小时后，其内、外表面温度均符合生产要求。抗拉强度为296MPa，热导率为193W/（m·K）。
实施例2
物联网用信息采集装置的壳体，所述信息采集装置包括壳体、电路板支架、信息采集模块、信息传输模块以及透射玻璃；
所述壳体和电路板支架均由高导热铝合金构成；所述信息采集装置为信息扫码器；
所述高导热铝合金的化学成分按重量百分比为：Si：11%，Mg：0.3%，Cu：0.2%，Fe：0.11%，Mn：0.02%，Ni：0.65%，RE：0.05%，Sr：0.02%，Ti：0.06%，Ca：0.06%，B：0.036%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述高导热铝合金微观结构中α-Al为等轴晶，铝硅共晶相呈细小的纤维状，硅相为颗粒状，均匀分布在铝基体周边，所述α-Al的等效粒径为2~5μm，所述颗粒状的硅相粒径为2~5μm，并且在截面的表面至表面以下0.5mm处α-Al的平均等效粒径为3.0μm，在核心处直径为0.5mm面积内α-Al的平均等效粒径为4.9μm。
所述高导热铝合金的制备方法包括如下步骤：
（1）熔炼：将铝合金按照其化学组分含量形成熔体；各原料除铝之外均采用中间合金的方式加入；将熔体分为两个部分，其中一个熔体加热至950℃，另外一个熔体加热至750℃，然后将二者混合。
（2）除气精炼：在熔体中通入惰性气体，进行除气精炼处理，除气精炼后保持15~50min，然后进行拔渣步骤；
（3）浇铸：将步骤（2）得到的熔体进行浇铸成型；
（4）退火：将浇铸成型后的半成品置入退火炉中，加热至360℃，保温32min后炉冷至室温；
（5）深冷：将退火后的半成品置入深冷箱中，冷却至-130℃进行深冷处理，保持该温度29min后，出箱恢复到室温；
（6）固溶：将深冷处理后的半成品加热至496℃，固溶保温3.2小时，然后空冷至室温；
（7）精细化处理：将固溶得到的半成品经过切边，打磨步骤得到最终成品。
所述浇铸成型为浇铸为信息采集装置的壳体和电路板支架的形状。
经过检测，壳体和支架的抗拉强度为301MPa，热导率为192W/（m·K）。
Claims (3)
1.物联网用信息采集装置的壳体，其特征在于，所述壳体由高导热铝合金构成；
所述高导热铝合金的化学成分按重量百分比为：Si：8~12%，Mg：0.2~0.5%，Cu：0.2~0.5%，Fe：0.08~0.28%，Mn：0.01~0.10%，Ni：0.51~0.98%，RE：0.02~0.06%，Sr：0.005~0.06%，Ti：0.02~0.08%，Ca：0.01~0.08%，B：0.01~0.06%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述高导热铝合金微观结构中α-Al为等轴晶，铝硅共晶相呈细小的纤维状，硅相为颗粒状，均匀分布在铝基体周边，所述α-Al的等效粒径为2~5μm，所述颗粒状的硅相粒径为2~5μm，并且在截面的表面至表面以下0.5mm处α-Al的平均等效粒径为3~3.5μm，在核心处直径为0.5mm面积内α-Al的平均等效粒径为4~5μm；
所述高导热铝合金的制备方法包括如下步骤：
（1）熔炼：将铝合金按照其化学组分含量形成熔体；
（2）除气精炼：在熔体中通入惰性气体，进行除气精炼处理，除气精炼后保持15~50min，然后进行扒渣步骤；
（3）浇铸：将步骤（2）得到的熔体进行浇铸成型；
（4）退火：将浇铸成型后的半成品置入退火炉中，加热至310~380℃，保温20~50min后炉冷至室温；
（5）深冷：将退火后的半成品置入深冷箱中，冷却至-110~-150℃进行深冷处理，保持该温度25~35min后，出箱恢复到室温；
（6）固溶：将深冷处理后的半成品加热至490~510℃，固溶保温3~5小时，然后空冷至室温；
（7）精细化处理：将固溶得到的半成品经过切边，打磨步骤得到最终成品；
所述浇铸成型为浇铸为信息采集装置的壳体形状；
所述熔炼步骤中将熔体分为两个部分，其中一个熔体加热至920~960℃，另外一个熔体加热至750~780℃，然后将二者混合。
2.根据权利要求1所述的物联网用信息采集装置的壳体，其特征在于，所述高导热铝合金的化学成分按重量百分比为：Si：9~11%，Mg：0.3~0.5%，Cu：0.2~0.3%，Fe：0.18~0.20%，Mn：0.08~0.10%，Ni：0.58~0.90%，RE：0.03~0.05%，Sr：0.008~0.016%，Ti：0.03~0.06%，Ca：0.03~0.05%，B：0.02~0.05%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述高导热铝合金微观结构中α-Al为等轴晶，铝硅共晶相呈细小的纤维状，硅相为颗粒状，均匀分布在铝基体周边，所述α-Al的等效粒径为2~5μm，所述颗粒状的硅相粒径为2~3.5μm，并且在截面的表面至表面以下0.5mm处α-Al的平均等效粒径为3~3.5μm，在核心处直径为0.5mm面积内α-Al的平均等效粒径为4.5~5μm。
3.根据权利要求1所述的物联网用信息采集装置的壳体，其特征在于，熔炼步骤中的各原料除铝之外均采用中间合金的方式加入。
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Inventor after: Xu Dahai Inventor before: Luo Zhicheng |
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Effective date of registration: 20170823 Address after: 064200 Tangshan City Zunhua city of Hebei Province Yu Zhen Ma village party on Xinyu 7 ranked No. 8 Applicant after: Xu Dahai Address before: 510640 Guangdong City, Tianhe District Province, No. five, road, public education building, unit 371-1, unit 2401 Applicant before: GUANGDONG GAOHANG INTELLECTUAL PROPERTY OPERATION Co.,Ltd. |
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Granted publication date: 20170919 |