CN113976652A - 一种宽幅散热器挤压生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种宽幅散热器挤压生产工艺，属于铝合金加工领域。本发明通过各个工艺参数的合理控制，使得型材在挤压过程中阻力减小，成型率大大增加并且有效地保护了模具及挤压过程中出现设备超压现象，同时可以连续的挤压生产，防止憋压现象的发生，保证了产品的尺寸、性能及热传递。同时使高性能散热器铝合金一体化的生产制造成为了可能，大大增加了我国轻量化的生产需要，减少了散热器的成本，增加了散热器的适配性和热传导性。

Description

一种宽幅散热器挤压生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金加工领域，涉及一种宽幅散热器挤压生产工艺。
背景技术
因铝合金质轻、良好的成形性及导热性能，是用于制备散热器的重要材料。而为保证散热器结构一体化、及与热源的良好匹配及热的传递，对散热器的结构、尺寸精度及表面质量要求较高。传统散热器多为组装式结构，以一定尺寸宽幅的底板为基体，将散热用翅片依次插入翅片槽中，此拼装制备方法操作繁琐、不便于安装拆卸，且影响传热效率，由于翅片与底板为非一体化结构，使用一定时间后，翅片易出现松动现象，散热器结构稳定性降低，从而影响传热性能。而新型的铝合金一体化散热器从根本上解决了此问题，铝合金散热器是由特定的挤压机直接生产制造出来，无须中间拼接工序，使得散热器结构稳定，热传导效果好，装配简单且适配性较好。
而在实际生产中由于散热器功能及结构需求，其断面形状较为复杂，多为梳子形锯齿状结构，齿间距较小、齿高较高且壁厚较薄，齿之间形成槽型且深宽比较大，且由于挤压工艺的复杂及产品质量的高要求在挤压过程中易于出现表面质量缺陷及尺寸精度偏差等缺陷，因而给生产及模具设计制造带来极大难度。目前行业内高成分宽幅散热器的成品率不足20％，且尺寸整形难度极大，由于其高性能、高强度的要求，使得产品的淬火方式只能为水冷，但水冷又使产品的尺寸形状变得不受控制。严重制约了中型散热器的研发与推广。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种宽幅散热器挤压生产工艺，采用全新的挤压工艺，并使用特制的合金成分加风冷淬火的方式，用低棒温并且根据型材表面情况控制挤压杆运行速度，来微量调整产品的成型性，摆脱了高性能必须用水冷的要求，最终攻克了高成分宽幅散热器挤压成型性难的行业难题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种宽幅散热器挤压生产工艺，采用铝合金铸锭，其成分以重量组分计包括Si：≤0.6％，Fe：≤0.3％，Cu:≤0.10％，Mn：≤1.0％，Mg：0.35％～0.6％，Zn：≤0.15％，Ti：≤0.1％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al；采用上述铝合金铸锭通过挤压筒加热、模具加热、铸锭加热、挤压、淬火、整形工艺生产宽幅散热器。
可选的，在挤压筒加热过程中，将挤压筒分为三区，一区控制温度为440-450℃、二区温度控制为450-460℃、三区温度控制为380-400℃。
可选的，模具加热过程控制模具温度为450℃-500℃。
可选的，铸锭加热采用六区加热法，一区加热温度设定在450-460℃、二区加热温度设定在440℃-450℃、三区加热温度设定在430-440℃、四区加热温度设定在430-440℃、五区加热温度设定在420-430℃、六区加热温度设定在410-420℃。
可选的，挤压过程控制挤压速度为0.5-1.0m/min。
可选的，采用风冷方式淬火，进淬火区温度需控制在430-450℃。
可选的，淬火过程控制淬火速率为100℃/min。
可选的，整形过程包括对淬火后的产品进行拉伸，并切除头尾区废料。
本发明的有益效果在于：
本发明采用先进的挤压设备、严格监控生产工艺可以稳定生产出宽530mm，齿壁厚1.0mm，齿高95mm，齿距15mm的型材，此发明对传热用散热器领域具有突破意义，高成分宽幅散热器具有一体化、高强度、高尺寸精度等优势，大大增加了散热器与热源的装配精度及热传递性能。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明实施例中成型的散热器示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明涉及一种宽幅散热器挤压生产工艺，该宽幅散热器的尺寸示意图如图1所示。散热器因其自身结构特点，断面结构较为复杂，齿部较高且很薄，根部底板厚度较大，壁厚差大，深宽比大，同时由于Al-Mg-Si系铝合金属合金化程度较高的高强度、高性能合金，在挤压宽度较大的、尺寸精度要求高的、且断面结构较为复杂的散热器生产上存在很大的难度。本发明优化了合金成分，铸锭合金成分：Si：≤0.6％，Fe：≤0.3％，Cu:≤0.10％，Mn：≤1.0％，Mg：0.35％～0.6％，Zn：≤0.15％，Ti：≤0.1％，单个≤0.05％，合计≤0.15％，Al—余量。
本发明采用9000T卧式挤压机进行生产，并特定制作专用散热模具，本实施例中所生产的散热器尺寸及性能要求如下：材选用底板宽530mm，齿壁1.0mm，齿高95mm，齿间距15mm的宽幅、齿槽深宽比大，挤压成型性难。强度性能：屈服强度Rp0.2≥200MPa、抗拉强度Rm≥230MPa，断后伸长率≥20％；硬度达到70-80HBa。
挤压前期准备需要对挤压筒和模具进行加热，挤压筒分为三区加热，一区控制温度为440-450℃、二区温度控制为450-460℃、三区温度控制为380-400℃；实测筒温不低于450℃，筒温应与模具温度区间大致相同，可更好的增加熔合性，减少摩擦及剪应力。模具加热的控制温度为450℃-500℃，且模具挤压环选用专用环来减小模具承压；高的模具温度可以更好的增强熔融性和结合性，减小了挤压突破时的压力，为成型提供了稳定的基础。
挤压过程对铸锭采用六区加热法，一区加热温度设定在450-460℃、二区设定为440℃-450℃、三区设定为430-440℃、四区设定为430-440℃、五区设定为420-430℃、六区设定温度410-420℃。实测头尾要求控制在430℃-450℃。挤压速度：挤压速度需控制在0.5-1.0m/min，根据成型情况瞬时调整挤压速度，在挤压初期，随着突破压力的变化以及料头尺寸的检测及时调整挤压速度，通过控制挤压速度，使产品尺寸满足特定要求，务必在头端废料区内完成挤压调型，保证后续成品端产品尺寸符合要求。
淬火方式为风冷，由于需要控制散热器的尺寸变化，传统的水冷淬火方法无法满足产品的成型要求，故淬火方式需为风冷，使得散热器在淬火过程中形变量较小，保证了产品的尺寸。进淬火区温度需控制在430-450℃，淬火速率为100℃/min，保证淬火的充分性，同时也保证了产品的尺寸，间隙，性能。整形过程设置在淬火后，淬火后的产品经拉伸后，切除头尾区废料，而后对成品进行检测，对不符合标准的尺寸经由特制的整形机进行微整，直至符合成型标准。
本发明通过各个工艺参数的合理控制，使得型材在挤压过程中阻力减小，成型率大大增加并且有效地保护了模具及挤压过程中出现设备超压现象，同时可以连续的挤压生产，防止憋压现象的发生，保证了产品的尺寸、性能及热传递。同时使高性能散热器铝合金一体化的生产制造成为了可能，大大增加了我国轻量化的生产需要，减少了散热器的成本，增加了散热器的适配性和热传导性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管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，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种宽幅散热器挤压生产工艺，其特征在于：采用铝合金铸锭，其成分以重量组分计包括Si：≤0.6％，Fe：≤0.3％，Cu:≤0.10％，Mn：≤1.0％，Mg：0.35％～0.6％，Zn：≤0.15％，Ti：≤0.1％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al；
采用上述铝合金铸锭通过挤压筒加热、模具加热、铸锭加热、挤压、淬火、整形工艺生产宽幅散热器。
2.根据权利要求1所述的宽幅散热器挤压生产工艺，其特征在于：在挤压筒加热过程中，将挤压筒分为三区，一区控制温度为440-450℃、二区温度控制为450-460℃、三区温度控制为380-400℃。
3.根据权利要求1所述的宽幅散热器挤压生产工艺，其特征在于：模具加热过程控制模具温度为450℃-500℃。
4.根据权利要求1所述的宽幅散热器挤压生产工艺，其特征在于：铸锭加热采用六区加热法，一区加热温度设定在450-460℃、二区加热温度设定在440℃-450℃、三区加热温度设定在430-440℃、四区加热温度设定在430-440℃、五区加热温度设定在420-430℃、六区加热温度设定在410-420℃。
5.根据权利要求1所述的宽幅散热器挤压生产工艺，其特征在于：挤压过程控制挤压速度为0.5-1.0m/min。
6.根据权利要求1所述的宽幅散热器挤压生产工艺，其特征在于：采用风冷方式淬火，进淬火区温度需控制在430-450℃。
7.根据权利要求1所述的宽幅散热器挤压生产工艺，其特征在于：淬火过程控制淬火速率为100℃/min。
8.根据权利要求1所述的宽幅散热器挤压生产工艺，其特征在于：整形过程包括对淬火后的产品进行拉伸，并切除头尾区废料。
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