CN108356077A - 一种复合翅片制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合翅片制造工艺，包括如下步骤：通过铸造模具分别熔铸体积比为3:1～5:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭；用铣面机铣去铝锰合金铸锭表面的偏析夹杂，铣后的铝锰合金铸锭的厚度差≤1.5mm；将铝硅合金铸锭轧制成厚度为40mm～60mm的铝硅合金板材；将连接后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为470℃～500℃的环境下保温；保温后将其热轧成厚度为3mm～6mm的铝卷材；经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度；经过冷轧后的铝卷材在395℃±5℃的温度下完全再结晶退火；将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度。通过上述方式，本发明能够缩小翅片中心与边部的抗高温蠕变差异，有效提高产品质量，满足散热器的外观质量和散热性能。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种复合翅片制造工艺。
背景技术
汽车铝制热交换系统包括蒸发器、冷凝器、水箱、油冷却器、中间冷却器 和加热器等。它们位于汽车前端，经受雨水、路面挥发的盐分等的污染，还承 受着反复冷热循环和周期性的振动。这些对于铝制热交换器选材、防腐蚀和接 合技术等提出了严峻挑战。
散热带翅片是铝散热器的核心零件。钎焊后，在空气侧进行换热，是决定 散热器换热功率的主要因素，同时也影响气侧压力的损失。随着汽车轻量化进 程的加速，和散热器设计的优化，复合翅片的厚度要求越来越薄。
由于铝合金大铸锭在冷却时的结晶特性，随着熔体凝固的进行，残余液体 中溶质富集，由于凝固壳的收缩或残余液体中析出的气体压力，使溶质富集相 穿过形成凝壳的树枝晶的枝干和分支间隙，向铸锭表面移动，使铸锭边部溶质 高于铸锭中心。传统的翅片制造工艺制造出来的产品，其中间和边部的内部组 织有差异，在进行抗高温蠕变测试时，翅片边部条下垂高度在30-35mm，中间 条下垂高度在40mm以上。最终反映为成品中间条和边部条性能不一样，中间 条的抗高温蠕变和耐熔蚀性差，从而导致散热器钎焊后变形，散热性能差。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种复合翅片制造工艺，能够缩小翅片 中心与边部的抗高温蠕变差异，满足散热器的外观质量和散热性能。
为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种复合翅片制造工艺，包括如下步骤：
(1)通过铸造模具分别熔铸体积比为3:1～5:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金 铸锭，铸造温度为690℃～700℃；
(2)用铣面机铣去铝锰合金铸锭表面的偏析夹杂，铣后的铝锰合金铸锭的 厚度差≤1.5mm；
(3)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为40mm～60mm的铝硅合金板材，铝硅合 金板材的长度比铝锰合金铸锭的长度短120mm～180mm，将铝硅合金板材和铝锰 合金铸锭连接在一起；
(4)将连接后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为470℃～500℃的环 境下保温，保温时间≤10小时；保温后将其热轧成厚度为3mm～6mm的铝卷材；
(5)经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度；
(6)经过冷轧后的铝卷材在395℃±5℃的温度下完全再结晶退火；
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度。
优选的，步骤(1)中铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭的体积比为4:1。
优选的，所述偏析夹杂的厚度为8mm～10mm。
优选的，所述铝硅合金板材的厚度为50mm～55mm。
优选的，步骤(3)中铝硅合金板材与铝锰合金铸锭为焊接。
优选的，步骤(4)中保温温度为480℃～490℃。
优选的，步骤(4)中热轧后的铝卷材的厚度为3mm～4mm。
优选的，步骤(5)中冷轧次数为2次～4次。
优选的，所述预定厚度为0.12-0.16mm。
优选的，所述预定厚度与成品厚度之比为1.5:1～2:1。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：
提供了一种复合翅片制造工艺，缩小翅片中间与边部的抗高温蠕变差异， 减小翅片的抗塌陷性能，避免组装在散热器后在600℃左右高温下钎焊时不会发 生弯曲、倒伏和粘连等缺陷，有效提高产品质量，满足散热器的外观质量和散 热性能。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更 易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界 定。
一种复合翅片制造工艺，包括如下步骤：
(1)在铸造温度695℃的环境下，通过使用长宽比为4:1的铸造模具分别 熔铸体积比为4:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭，使铝锰合金的过饱和相溶入 铝基体。使用长宽比为4:1的铸造模具，减少合金元素在铸造时的宏观偏析。如 果合金固液区间范围宽和凝固时间久，铸造时容易因内外凝固不同步导致开裂 和组织不均匀，且冷却产生的过饱和相偏析严重。在此步骤中设置的铸造温度 和特定的长宽比模具下，过饱和相溶入铝基体，缩小内外温差，使内外同步凝 固，各化学元素在铸锭内均匀分布。
(2)用大型卧式铝合金铸锭铣面机铣去铝锰合金铸锭表面的偏析夹杂，铣 后的铝锰合金铸锭的厚度差≤1.5mm。通过限定铣后铝锰合金铸锭的厚度差，消 除铸锭表面楔形，使铣后的铝锰合金铸锭表面平整，铝锰合金铸锭各点的水平 位置一致，在后续步骤中将铝硅合金板材放在铝锰合金铸锭上，铝硅合金板材 与铝锰合金铸锭能够完全吻合，有利于热轧时铝硅合金板材与铝锰合金铸锭的 同步延伸。
(3)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为52.5mm的铝硅合金板材，铝硅合金板 材的长度比铝锰合金铸锭的长度短150mm，将铝硅合金板材和铝锰合金铸锭点 焊连接在一起。铝硅合金板材的长度略短于铝锰合金铸锭的长度，使硬度差别 大的铝硅合金和铝锰合金，在后续热轧时充分结合，厚度比例均匀一致。
(4)将连接后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为485℃的环境下保 温10小时。延长铸锭预热后的保温时间,使合金元素均匀分布。保温后将其热轧 成厚度为3.5mm的铝卷材。经较低温度预热并长时间保温，使铸造产生的微观 金属间化合物溶解，主要化学元素可以均匀分布。
(5)经过2～4次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度0.135mm。采用多次冷轧 减薄，使铝卷厚度、内部组织、抗塌陷性能等均匀一致。
(6)经过冷轧后的铝卷材在395℃的温度下完全再结晶退火。将退火温度 提高并精确控制后，冷轧变形组织充分再结晶，过饱和相弥散析出，使得铝卷 内部组织均匀一致。
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度0.08mm。预定厚度与成品厚 度之差与预定厚度之比为加工硬化率，即本实施例中的加工硬化率为40％。通 过提高了加工硬化率后，高温钎焊时晶粒增大，提高铝卷整体的抗塌陷性和耐 熔蚀性。
将通过上述制造工艺制造出来的翅片铝带一端固定在下垂试验装置上，另 一端悬在支撑架外，保证不锈钢支撑棒中心至试样悬臂端点长度为50mm，在 600～C±5℃的马弗炉内，保持2分钟后，将铝带下垂高度作为检测结果。通过 此检测方法做五组实验，得出的检测结果如下表所示：
| 下垂高度 | 实验一 | 实验二 | 实验三 | 实验四 | 实验五 |
| 翅片边部(mm) | 27 | 26 | 28 | 25 | 26 |
| 翅片中间(mm) | 31 | 32 | 34 | 30 | 33 |
从上表中可以看出，通过上述复合翅片制造工艺制造的翅片，其翅片边部 条的下垂高度在26mm左右，翅片中间条的下垂高度在32mm左右，大大小于 传统制造工艺制造的翅片边部条下垂高度30-35mm，中间条下垂高度40mm以 上的下垂高度，而且翅片中间条下垂高度的改善明显高于翅片边部条下垂高度， 提高翅片的抗塌陷性能，同时缩小了中间条和边部条的差异，保证翅片厚度和 形状的均匀一致，提高成品质量。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本 发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相 关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种复合翅片制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过铸造模具分别熔铸体积比为3:1～5:1的铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭，铸造温度为690℃～700℃；
(2)用铣面机铣去铝锰合金铸锭表面的偏析夹杂，铣后的铝锰合金铸锭的厚度差≤1.5mm；
(3)将铝硅合金铸锭轧制成厚度为40mm～60mm的铝硅合金板材，铝硅合金板材的长度比铝锰合金铸锭的长度短120mm～180mm，将铝硅合金板材和铝锰合金铸锭连接在一起；
(4)将连接后的铝硅合金板材和铝锰合金铸锭在温度为470℃～500℃的环境下保温，保温时间≤10小时；保温后将其热轧成厚度为3mm～6mm的铝卷材；
(5)经过多次冷轧后将铝卷材冷轧至预定厚度；
(6)经过冷轧后的铝卷材在395℃±5℃的温度下完全再结晶退火；
(7)将经过退火后的铝卷材冷轧至成品厚度。
2.根据权利要求1所述的一种复合翅片制造工艺，其特征在于：步骤(1)中铝锰合金铸锭和铝硅合金铸锭的体积比为4:1。
3.根据权利要求1所述的一种复合翅片制造工艺，其特征在于：所述偏析夹杂的厚度为8mm～10mm。
4.根据权利要求1所述的一种复合翅片制造工艺，其特征在于：所述铝硅合金板材的厚度为50mm～55mm。
5.根据权利要求1所述的一种复合翅片制造工艺，其特征在于：步骤(3)中铝硅合金板材与铝锰合金铸锭为焊接。
6.根据权利要求1所述的一种复合翅片制造工艺，其特征在于：步骤(4)中保温温度为480℃～490℃。
7.根据权利要求1所述的一种复合翅片制造工艺，其特征在于：步骤(4)中热轧后的铝卷材的厚度为3mm～4mm。
8.根据权利要求1所述的一种复合翅片制造工艺，其特征在于：步骤(5)中冷轧次数为2次～4次。
9.根据权利要求1所述的一种复合翅片制造工艺，其特征在于：所述预定厚度为0.12-0.16mm。
10.根据权利要求1所述的一种复合翅片制造工艺，其特征在于：所述预定厚度与成品厚度之比为1.5:1～2:1。
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