CN107520418A - 一种散热壳体的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种散热壳体的生产工艺，包括如下工序：制浆工序，将铝合金原材料经熔炼炉制得液态合金，所述液态合金在机械搅拌作用下制得半固态浆料；流变压铸工序，将半固态浆料以预定速度充填模具的型腔，然后经过增压冷却作用，制得压铸毛坯；其中，半固态浆料的进料方式为周边进料方式；时效处理工序，将压铸毛坯进行时效处理，制得所述散热壳体。本发明提供的散热壳体的生产工艺生产效率高，利用该生产工艺生产出的散热壳体具有体积小、质量轻、散热性能好等优点。

Description

一种散热壳体的生产工艺

技术领域

本发明涉及铝合金的半固态流变压铸成形技术领域，尤其涉及一种散热壳体的生产工艺。

背景技术

现有散热壳体的生产工艺一般采用传统压铸工艺，使用的铝合金原材料通常为YL102或ADC12，生产出的散热壳体导热系数通常为120-145W/m.K，无法满足现有通讯基站机箱壳体的散热要求，需要增加散热壳体的体积达到散热要求。

另外，现有压铸模具一般采用三模板模具，中间圆形进料口易出现拉不断的情况，生产效率较低。如何改善散热壳体的生产工艺，生产出体积小、质量轻、散热性良好的散热壳体，并提高生产效率，成为现在需要解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种散热壳体的生产工艺，生产效率高，利用该生产工艺生产出的散热壳体具有体积小、质量轻、散热性能好等优点。

本发明提供了一种散热壳体的生产工艺，包括如下工序：

制浆工序，将铝合金原材料经熔炼炉制得液态合金，所述液态合金在机械搅拌作用下制得半固态浆料；流变压铸工序，将半固态浆料以预定速度充填模具的型腔，然后经过增压冷却作用，制得压铸毛坯；其中，半固态浆料的进料方式为周边进料方式；时效处理工序，将压铸毛坯进行时效处理，制得所述散热壳体。

选用适用于半固态流变压铸的铝合金作为原材料，进行散热壳体的加工。优选采用高导热率的铝合金作为原材料，即该铝合金原材料的电导率大于26.0Ms/m。

优选地，制浆工序中，铝合金原材料的各个组分的质量百分比为：硅6.5％～8.5％、铜0～0.01％、铁0～0.8％、锰0～0.01％、镁0～0.01％、铬0～0.01％、锶0.06％～0.08％、铝90.58％～93.44％。

其中，铁的质量百分比优选为0～0.5％。

其中，模具内浇口截面厚度H为6～10mm。

其中，模具内浇口速度为20～30m/s。

时效处理工序中，时效处理的温度优选为300～350℃，时效处理时间为1～5h。

进一步地，时效处理的温度优选为350℃，时效处理时间为1h。

其中，搅拌作用的搅拌棒转速为800～1200转每分钟，搅拌时间为10～30秒，所述液态合金的温度控制在600℃±5℃。

制浆工序中，所述液态合金在与压铸机配套的舀汤机汤勺内制备半固态浆料。

制浆工序中，在液态合金中加入变质剂，所述变质剂加入量为汤勺内液态合金质量的1～2％。

优选地，本发明提供的散热壳体的生产工艺，所生产的散热壳体用于通讯基站机箱，散热壳体的导热系数大于180W/m.K。

本发明提供的散热壳体生产工艺，除上述主要的工序之外，还可以包括模具预热处理工序，并在模具内表面喷涂脱模剂；还可以包括锯床去水口、去毛刺飞边、喷砂等工序，提高该产品的外观质量。

本发明提供的散热壳体的生产工艺，生产效率高，利用该生产工艺生产出的散热壳体具有体积小、质量轻、散热性能好等优点。采用本发明提供的工艺方法生产出的产品导热系数大于180W/m.K，气密达到IP67要求，且产品合格率达到96％以上。

参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中散热壳体的生产工艺的流程图。

图2为现有技术中散热壳体模具的结构示意图。

图3为本发明一实施例中散热壳体模具的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明的基本思想是，选用高导热率的铝合金原材料，将铝合金原材料制备成半固态浆料，采用半固态流变压铸工艺、对压铸完成的压铸毛坯进行时效处理，进一步稳定产品导热性能，散热壳体压铸模具的浇道设计为周边进料方式，提高生产效率。本发明提供的散热壳体的生产工艺，生产效率高，利用该生产工艺生产出的散热壳体具有体积小、质量轻、散热性能好等优点。

下面通过具体实施例的方式，对根据本发明所提供的散热壳体的生产工艺进行详细描述。

实施例1

实施例1中散热壳体的生产工艺具体如下：

制浆工序，选用铝合金原材料的配方为：硅7.397％、铜0.0013％、铁0.603％、锰0.0033％、镁0.0055％、铬0.0046％、锶0.0591％、铝90.87％。将铝合金原材料在集中熔炼炉中熔炼、精炼除气处理制得液态合金将制得的液态合金转入压铸机旁的电保温炉；选用400T冷室压铸机，在压铸联动程序指令下将保温炉的合金液舀入与压铸机配套的舀汤机的汤勺中，在汤勺中加入变质剂，变质剂加入量为汤勺内液态合金质量的1％，在机械搅拌制浆机作用下形成粒状晶半固态浆料。液态合金的温度控制在595℃，搅拌作用的搅拌棒转速为800rpm，搅拌时间为20s。在舀汤机的汤勺中制备半固态浆料，便于半固态压铸的连续生产。

流变压铸工序，模具如图3所示，模具采用两模板模具，浇道设计为圆盘产品周边进料方式，内浇口截面厚度H为6mm，内浇口速度为30m/s。用高温油温机对压铸模具进行预热处理，将完成预热处理的模具安装在压铸机上，用喷涂机在压铸模具内表面喷脱模剂，合模。舀汤机将汤勺内的半固态浆料倒入压铸机熔杯中，半固态浆料在压铸机压力作用下以一定的速度充填模具型腔，充型结束后增加压力，模具型腔中的产品在压铸机增压压力作用下凝固冷却，产品在模具型腔保压凝固后开模。其中，压铸机的压铸压力为14Mpa，压射速度为3.6m/s，增压压力为28Mpa。

时效处理工序，取件机将压铸机中的压铸毛坯取出，运输至锯床去除水口，水口锯切完成后，取件机将压铸毛坯运输至时效炉，压铸毛坯在时效炉中进行时效处理，时效处理的温度为320℃，时效处理时间为3h。对时效处理后的压铸毛坯进行去除飞边、毛刺和吹砂处理。

因产品的导热系数测试复杂，生产过程一般测量电导率，经试验数据得出电导率与导热系数的对应关系为导热系数：电导率＝7:1。通过对实施例1采用的铝合金原材料和制得的产品进行电导率的测定，铝合金原材料的电导率为26.0～27.0Ms/m，未经时效处理的产品电导率为22.5～24.52Ms/m，时效处理后的产品电导率为27.25～27.7Ms/m。经时效处理后产品导热率明显提升。

实施例2～8

实施例2～8与实施例1使用相同的铝合金原材料，生产的操作工序参考实施例1，但各工序的操作参数发生了变化，具体操作工艺参数及产品电导率和生产效率的测定结果如表1所示：

表1实施例1～8不同制备工艺的性能表征情况

实施例9～12

实施例9～12的基本工序与实施例1相同，区别仅在于铝合金原材料的选取不同，实施例9～12的铝合金原材料的配方的区别及其对材料电导率的影响详见表2。

表2

需要说明的是，原材料组分总含量略小于100％，可以理解残余量为微量杂质或无法分析出的少量组分。

对比例

为了进一步地说明本发明的有益效果，选择目前较为常用的散热壳体生产工艺作为对比实施例。

现有散热壳体的生产工艺一般采用传统压铸工艺，压铸模具通常采用如图2所示的三模板结构的模具，浇道设置在模板中间位置。生产中经常出现中间圆形进料口拉不断的情况，生产效率低，通常为70s/个。

现有散热壳体的生产工艺中，通常选用的铝合金原材料为YL102、ADC12、AlSi8或A380。其中，YL102的电导率为16～18Ms/m；ADC12的电导率为12～14.5Ms/m；AlSi8的电导率为20～22Ms/m；A380的电导率为11～13Ms/m。使用上述铝合金原材料生产出的的散热壳体的电导率通常为17.1～20.7Ms/m，即导热系数为120～145W/m.K。

实验结果说明：

由表1中实施例1的测定结果与对比例相比得知，压铸模具浇道设计更改为周边进料方式后，生产效率由70s/个提升至50s/个，散热壳体的电导率由17.1～20.7Ms/m提升至27.25～27.7Ms/m。实施例1与对比例相比，生产工艺的生产效率更高，生产出的散热壳体散热性能更好。

由表1中实施例2～8的实验对比数据可知，时效处理的温度为250℃，时效处理的时间为1h时，产品的电导率未能稳定达到25.8Ms/m以上，即不满足产品导热系数大于180W/m.K的要求；时效温度提高至400℃后，产品电导率的提升并不明显；时效处理参数为300℃，1h时，产品电导率可以稳定达到25.8Ms/m；时效处理参数为300℃，5h时，产品电导率可以稳定达到27Ms/m以上。因此，时效处理的参数选取为：时效处理温度为300～350℃，时效处理时间为1～5h。利用该参数经时效处理后的产品的电导率大于25.8Ms/m，即产品导热系数大于180W/m.K。

时效处理的温度和时间对产品导热性能有明显的影响。但时效处理的温度越高，能耗越高，生产成本越高；时效处理的时间越长，不仅能耗越高，生产成本提升，生产效率还会随之下降。时效处理参数优选为350℃，1h，产品电导率可以达到27Ms/m以上，产品导热性能进一步提升，并且热处理时间短，有利于生产效率的提高和生产成本的降低。

由表2的实验对比数据可知，当铝合金原材料的配方为硅6.5％～8.5％、铜0～0.01％、铁0～0.8％、锰0～0.01％、镁0～0.01％、铬0～0.01％、锶0.06％～0.08％、铝90.58％～93.44％时，铝合金原材料的电导率为26.0～27.0Ms/m。与对比例中常用的铝合金原材料相比，导热性能明显提升。利用本发明提供的铝合金原材料配方生产出的散热壳体导热性能良好。

综上所述，本发明的具有下述有益效果：生产效率高，利用该生产工艺生产出的散热壳体具有体积小、质量轻、散热性能好等优点。采用本发明提供的工艺方法生产出的产品导热系数大于180W/m.K，气密达到IP67要求，且产品合格率达到96％以上。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种散热壳体的生产工艺，其特征在于，所述散热壳体的生产工艺包括如下工序：

制浆工序，将铝合金原材料经熔炼炉制得液态合金，所述液态合金在机械搅拌作用下制得半固态浆料；

流变压铸工序，将半固态浆料以预定速度充填模具的型腔，然后经过增压冷却作用，制得压铸毛坯；

其中，半固态浆料的进料方式为周边进料方式；

时效处理工序，将压铸毛坯进行时效处理，制得所述散热壳体。

2.如权利要求1所述的散热壳体的生产工艺，其特征在于，所述制浆工序中，所述铝合金原材料的各个组分的质量百分比为：硅6.5％～8.5％、铜0～0.01％、铁0～0.8％、锰0～0.01％、镁0～0.01％、铬0～0.01％、锶0.06％～0.08％、铝90.58％～93.44％。

3.如权利要求1所述的散热壳体的生产工艺，其特征在于，所述模具内浇口截面厚度H为6～10mm。

4.如权利要求1所述的散热壳体的生产工艺，其特征在于，所述模具内浇口速度为20～30m/s。

5.如权利要求1所述的散热壳体的生产工艺，其特征在于，所述时效处理工序中，时效处理的温度为300～350℃，时效处理时间为1～5h。

6.如权利要求5所述的散热壳体的生产工艺，其特征在于，所述时效处理的温度为350℃，时效处理时间为1h。

7.权利要求1所述的散热壳体的生产工艺，其特征在于，所述搅拌作用的搅拌棒转速为800～1200转每分钟，搅拌时间为10～30秒，所述液态合金的温度控制在600℃±5℃。

8.如权利要求1所述的散热壳体的生产工艺，其特征在于，所述制浆工序中，所述液态合金在与压铸机配套的舀汤机汤勺内制备半固态浆料。

9.如权利要求1所述的散热壳体的生产工艺，其特征在于，所述制浆工序中，在液态合金中加入变质剂，所述变质剂加入量为汤勺内液态合金质量的1～2％。

10.如权利要求1至9中任一项所述的散热壳体的生产工艺，所述散热壳体用于通讯基站机箱，所述散热壳体的导热系数大于180W/m.K。