CN112846127B - 5g基站散热壳的压铸方法及其应用的半固态压铸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及5G基站散热壳的压铸方法及其应用的半固态压铸方法，该压铸方法包括：Ⅰ.在机边炉内放入铝硅合金锭进行熔炼，完成熔炼并保持合金熔体温度为610℃‑650℃；Ⅱ.在机边炉和/或舀料勺内保有带球状晶核的半固态浆料；压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备；Ⅲ.通过压铸设备完成压铸等步骤。本发明的压铸方法利用以上述保有的半固态浆料的球状晶核为种子，动态且持续生成更多球状晶核，进而实现减少制浆工序的频次的效果，从而优化上述半固态压铸方法。

Description

5G基站散热壳的压铸方法及其应用的半固态压铸方法
技术领域
本发明涉及合金压铸方法领域，具体涉及5G基站散热壳的压铸方法及其应用的半固态压铸方法。
背景技术
半固态加工技术是20世纪70年代美国麻省理工学院M .C .Flemings等人发明的一种先进、节能、环保的金属成形工艺。半固态浆料的制备是半固态加工技术的基础与关键，半固态浆料的制备方法多样。
在现有的5G基站散热壳的压铸领域，常用的方法为类似文献“薄壁铝合金滤波器散热壳体RSF半固态压铸工艺模拟”(张宇，王连登，许朋朋，特种铸造及有色合金，2016)公开的一种RSF浆料快速制备方法，即通过控制熔体的焓熵来快速制取半固态浆料 ,以获得球状晶核。但是该方案中，每次舀料勺取料均需要完成一遍制浆工序，操作麻烦且还存在如舀料勺周沿处的合金熔体受到的搅拌和扰动小，倒料时容易粘在舀料勺内壁等问题。并且该工艺面对铝合金牌呈为如AlSi4、AlSi5、AlSi9、AlSi10等共晶区窗口小的产品并不适用等。
发明内容
本发明提供5G基站散热壳的压铸方法及其应用的半固态压铸方法，以解决上述问题。
本发明采用如下技术方案：
一种铝硅合金半固态压铸方法，包括以下步骤：
Ⅰ.在机边炉内放入铝硅合金锭或铝水进行熔炼，完成熔炼并保持合金熔体温度为610℃-650℃。
Ⅱ.在机边炉和/或舀料勺内保有带球状晶核的半固态浆料。压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备。
Ⅲ.通过压铸设备完成压铸。
进一步地：
上述步骤Ⅱ的实现方式包括：ⅰ.以上述铝硅合金锭或铝水加入至上述机边炉内的重量为周期，定期在上述舀料勺内完成上述半固态浆料的制作，并将该半固态浆料倒回机边炉内。压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备。
更进一步地：
上述步骤Ⅱ由以下实现方式中的至少一种实现：
ⅰ.以上述铝硅合金锭或铝水加入至上述机边炉内的重量为周期，定期在舀料勺内完成上述半固态浆料的制作，并将该半固态浆料倒回机边炉内。压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备。
ⅱ.以该铝硅合金锭或铝水加入至该机边炉内的重量为周期，定期往机边炉内加入由除该机边炉外其他机边炉或者其他设备制备的上述半固态浆料。压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备。
ⅲ.以该铝硅合金锭或铝水加入至该机边炉内的重量为周期，定期在舀料勺内完成该半固态浆料的制作。制作完成后，在压铸设备工作时，将舀料勺内部分半固态浆料送至压铸设备且将部分半固态浆料留存于舀料勺内。而后同一个周期内，每次压铸设备工作时，舀料勺均由机边炉内舀出部分合金熔体与其内部的半固态浆料混合，并将舀料勺内部分混有半固态浆料的合金熔体送至压铸设备且将部分该合金熔体继续留存于舀料勺内。
ⅳ.以该铝硅合金锭或铝水加入至该机边炉内的重量为周期，定期往舀料勺内加入在除该舀料勺外的其他设备制备的上述半固态浆料。加入完成后，在压铸设备工作时，将舀料勺内部分半固态浆料送至压铸设备且将部分半固态浆料留存于舀料勺内。而后同一个周期内，每次压铸设备工作时，舀料勺均由机边炉内舀出部分合金熔体与其内部的半固态浆料混合，并将舀料勺内部分混有半固态浆料的合金熔体送至压铸设备且将部分该合金熔体继续留存于舀料勺内。
上述步骤Ⅱ中的在上述舀料勺内完成上述半固态浆料的制作前，将上述机边炉内的合金熔体温度提升至接近液相线。
上述步骤Ⅱ中的上述半固态浆料的制作通过搅拌生成固态晶核的制取工艺制作。
上述步骤Ⅰ中的上述合金熔体以质量百分比含量计包括以下组分：Si9%-10%、Fe0.7%-1.2%、Mg0-0.6%、Mn0-0.3%、Zn0-0.4%、变质剂0.3%，余量为Al和不可避免的杂质，各组分的重量百分比总和为100%。
上述步骤Ⅰ中的上述合金熔体以质量百分比含量计的组分中Al为86%-89%。该步骤Ⅰ中的保持合金熔体温度为630℃-650℃。
一种5G基站散热壳的压铸方法，该5G基站散热壳的压铸方法采用上述的一种铝硅合金半固态压铸方法压铸成型。
上述5G基站散热壳的最小壁厚小于1mm、拔模角度小于0.8°、平均壁厚小于2.2mm。
由上述对本发明描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
第一，本发明通过对机边炉内合金熔体温度控制配合在机边炉和/或舀料勺内保有带球状晶核的半固态浆料，即实现利用以上述保有的半固态浆料的球状晶核为种子，动态且持续生成更多球状晶核，进而实现减少制浆工序的频次的效果，从而优化上述半固态压铸方法的进行。
第二，由于本发明RSF制浆后，并不直接用于压铸（至少不是直接全部）且本发明制浆频次并不是每次舀料勺取料均制浆，即本发明的压铸方法在一定程度解决了RSF制浆方法（或其他半固体制浆方法）中的制浆完成后倒料时容易粘在舀料勺内壁等问题。
第三，在铝合金牌呈为如AlSi4、AlSi5、AlSi9、AlSi10等共晶区窗口小的产品的生产时，通过单独的制浆工序实现上述带球状晶核的半固态浆料的制取，并将该半固态浆料在上述步骤Ⅱ加入至机边炉，进而实现上述产品的半固态压铸。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
实施例一：
一种5G基站散热壳的压铸方法，该5G基站散热壳所用铝合金牌呈为AlSi8，属于亚共晶铝硅合金。该5G基站散热壳的最小壁厚小于1mm、拔模角度小于0.8°、平均壁厚小于2.2mm且其单侧侧面的最大投影面积小于6000cm²，导热率为147w/mk。该5G基站散热壳的压铸方法包括以下步骤：
Ⅰ.在机边炉内放入铝硅合金锭或铝水进行熔炼，完成熔炼并保持合金熔体温度为630℃-640℃。
Ⅱ.在机边炉和/或舀料勺内保有带球状晶核的半固态浆料；压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备。
具体的，该步骤为以上述铝硅合金锭或铝水加入至上述机边炉内的重量为周期，定期在上述舀料勺内完成上述半固态浆料的制作，并将该半固态浆料倒回机边炉内。压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备。
上述舀料勺内完成上述半固态浆料的制作前，将上述机边炉内的合金熔体温度提升至接近液相线。且在舀料勺内合金熔体温度为645℃时开始RSF半固态压铸工艺中的半固态浆料制取工艺，搅拌时长为10-20s。
上述压铸设备工作时，由舀料勺从机边炉内舀出合金熔体后送至压铸设备后，压铸设备的压铸温度为605℃。
Ⅲ.通过压铸设备完成压铸。该舀料勺的舀出和铝硅合金锭或铝水加入至机边炉的动态过程参考现有的压铸过程，此处不再赘述。
实施例二：
一种5G基站散热壳的压铸方法，该5G基站散热壳所用铝合金牌呈为AlSi9，属于亚共晶铝硅合金。该5G基站散热壳的压铸方法包括以下步骤：
Ⅰ.在机边炉内放入铝硅合金锭或铝水进行熔炼，完成熔炼并保持合金熔体温度为635℃-640℃。
该铝硅合金锭以质量百分比含量计包括以下组分：Al88%、Si9%、Fe0.7%-1.2%、Mg0-0.6%、Mn0-0.3%、Zn0-0.4%、变质剂0.3%，余量为不可避免的杂质，各组分的重量百分比总和为100%。
Ⅱ.在机边炉和/或舀料勺内保有带球状晶核的半固态浆料；压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备。
具体的，以该铝硅合金锭或铝水加入至该机边炉内的重量为周期，定期往机边炉内加入由专门的半固态浆料生产用的熔炼炉内制取的半固态浆料；压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备。
上述由专门的半固态浆料生产用的熔炼炉内制取半固态浆料为通过回收压铸厂区内散热壳不良品熔炼成合金熔体，并通过搅拌生成含有固态晶核的浆料或者RSF制浆工艺制取半固态浆料。
由于散热壳大多通过添加300ppm左右的Sr，用于变质共晶硅相，提高材料导热率，因此回收熔炼的合金熔体含有不稳定的变质剂Sr，需进行Sr去除，具体通过如下步骤实现：
ⅰ.通过电阻炉熔化压铸厂区内的收集散热壳不良品，熔化后温度控制在740℃以上，并测得Sr初始浓度。
ⅱ.根据Sr初始浓度计算熔剂加入量，其中熔剂加入量（wt. %）=[Sr初始浓度(ppm)-Sr平衡浓度(ppm)]/60 ppm ×0.5%，Sr平衡浓度为40ppm。
且该熔剂由MgCl2和KCl构成，二者的摩尔比MgCl2：KCl=3：7。上述熔剂的制备方法为在温度为600℃的保护气氛下，按照上述摩尔比将MgCl2和KCl均匀熔化为一体，待凝固后再破碎为颗粒状即可。
ⅲ.根据步骤ⅱ中计算的熔剂加入量将熔剂放置到喷粉罐，往喷粉罐中通入氮气与熔剂颗粒混合，喷粉罐中的压力控制在2Mpa-2.5Mpa，启动喷粉罐，以氮气作为载体将熔剂颗粒喷入到合金熔体的底部，直至喷粉罐中的熔剂全部用完。
ⅳ.铝水温度保持在700℃至720℃，静置20分钟，反应产物和残余熔剂自主上浮至合金熔体表面，扒去合金熔体表面的浮渣。
Ⅲ.通过压铸设备完成压铸。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种铝硅合金半固态压铸方法，其特征在于：包括以下步骤：
Ⅰ.在机边炉内放入铝硅合金锭或铝水进行熔炼，完成熔炼并保持合金熔体温度为610℃-650℃；
Ⅱ.在机边炉和/或舀料勺内保有带球状晶核的半固态浆料；压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备；
所述半固态浆料由回收压铸厂区内散热壳不良品制备；回收压铸厂区内散热壳不良品中的变质剂Sr通过以下步骤去除：
ⅰ.通过电阻炉熔化压铸厂区内的收集散热壳不良品，熔化后温度控制在740℃以上，并测得Sr初始浓度；
ⅱ.根据Sr初始浓度计算熔剂加入量，其中熔剂加入量（wt. %）=[Sr初始浓度(ppm)-Sr平衡浓度(ppm)]/60 ppm ×0.5%，Sr平衡浓度为40ppm；
且该熔剂由MgCl2和KCl构成，二者的摩尔比MgCl2：KCl=3：7；上述熔剂的制备方法为在温度为600℃的保护气氛下，按照上述摩尔比将MgCl2和KCl均匀熔化为一体，待凝固后再破碎为颗粒状即可；
ⅲ.根据步骤ⅱ中计算的熔剂加入量将熔剂放置到喷粉罐，往喷粉罐中通入氮气与熔剂颗粒混合，喷粉罐中的压力控制在2Mpa-2.5Mpa，启动喷粉罐，以氮气作为载体将熔剂颗粒喷入到合金熔体的底部，直至喷粉罐中的熔剂全部用完；
ⅳ.铝水温度保持在700℃至720℃，静置20分钟，反应产物和残余熔剂自主上浮至合金熔体表面，扒去合金熔体表面的浮渣；
Ⅲ.通过压铸设备完成压铸。
2.根据权利要求1所述的一种铝硅合金半固态压铸方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ的实现方式包括：
ⅰ.以所述铝硅合金锭或铝水加入至所述机边炉内的重量为周期，定期在所述舀料勺内完成所述半固态浆料的制作，并将该半固态浆料倒回机边炉内；压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备。
3.根据权利要求2所述的一种铝硅合金半固态压铸方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ由以下实现方式中的至少一种实现：
ⅰ.以所述铝硅合金锭或铝水加入至所述机边炉内的重量为周期，定期在舀料勺内完成所述半固态浆料的制作，并将该半固态浆料倒回机边炉内；压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备；
ⅱ.以该铝硅合金锭或铝水加入至该机边炉内的重量为周期，定期往机边炉内加入由除该机边炉外其他机边炉或者其他设备制备的所述半固态浆料；压铸设备工作时，通过舀料勺从机边炉内直接舀出合金熔体送至压铸设备；
ⅲ.以该铝硅合金锭或铝水加入至该机边炉内的重量为周期，定期在舀料勺内完成该半固态浆料的制作；制作完成后，在压铸设备工作时，将舀料勺内部分半固态浆料送至压铸设备且将部分半固态浆料留存于舀料勺内；而后同一个周期内，每次压铸设备工作时，舀料勺均由机边炉内舀出部分合金熔体与其内部的半固态浆料混合，并将舀料勺内部分混有半固态浆料的合金熔体送至压铸设备且将部分该合金熔体继续留存于舀料勺内；
ⅳ.以该铝硅合金锭或铝水加入至该机边炉内的重量为周期，定期往舀料勺内加入在除该舀料勺外的其他设备制备的所述半固态浆料；加入完成后，在压铸设备工作时，将舀料勺内部分半固态浆料送至压铸设备且将部分半固态浆料留存于舀料勺内；而后同一个周期内，每次压铸设备工作时，舀料勺均由机边炉内舀出部分合金熔体与其内部的半固态浆料混合，并将舀料勺内部分混有半固态浆料的合金熔体送至压铸设备且将部分该合金熔体继续留存于舀料勺内。
4.根据权利要求2所述的一种铝硅合金半固态压铸方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中的在所述舀料勺内完成所述半固态浆料的制作前，将所述机边炉内的合金熔体温度提升至接近液相线。
5.根据权利要求4所述的一种铝硅合金半固态压铸方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中的所述半固态浆料的制作通过搅拌生成固态晶核的制取工艺制作。
6.根据权利要求5所述的一种铝硅合金半固态压铸方法，其特征在于：所述步骤Ⅰ中的所述合金熔体以质量百分比含量计包括以下组分：Si9%-10%、Fe0.7%-1.2%、Mg0-0.6%、Mn0-0.3%、Zn0-0.4%、变质剂0.3%，余量为Al和不可避免的杂质，各组分的重量百分比总和为100%。
7.根据权利要求6所述的一种铝硅合金半固态压铸方法，其特征在于：所述步骤Ⅰ中的所述合金熔体以质量百分比含量计的组分中Al为86%-89%；该步骤Ⅰ中的保持合金熔体温度为630℃-650℃。
8.一种5G基站散热壳的压铸方法，其特征在于：采用权利要求1至7任一所述的一种铝硅合金半固态压铸方法压铸成型。
9.根据权利要求8所述的一种5G基站散热壳的压铸方法，其特征在于：所述5G基站散热壳的最小壁厚小于1mm、拔模角度小于0.8°、平均壁厚小于2.2mm。
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