CN212191134U - 一种变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构，其包括：模具本体，所述模具本体内设有型腔，所述模具本体上设有排气孔以及与型腔相连通的注液孔，所述型腔里设有散热器的模具型芯；加热装置，其用于在所述型腔被提供熔融状态的导电性金属时，对所述型腔中的导电性金属提供热量。本实用新型可以用于生产齿厚小于1.0mm，齿间距小于或等于1.0mm，且齿高大于20mm，散热器底板厚度10mm及以上，散热器宽度达200mm以上的散热器；在成型过程中，所生产的散热器不会产生变形，且无需对散热器进行二次加工，有效降低成本并缩短产品生产周期大大提高了生产效率。

Description

一种变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构

技术领域

本实用新型涉及金属铸造模具技术领域，具体是涉及一种变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构。

背景技术

目前，铝挤型散热器广泛应用于通信、逆变器、IGBT、服务器、车载音响、车灯、大功率LED舞台灯及城市射灯、大功率激光器、IT领域及稳压电源、逆变器电源、充电桩电源、开关电源、通讯电源、交直流电源、各类电控柜等诸多领域，其在工业型材领域里占比巨大，而铝挤型散热器的现有生产方式是：无论在国际或国内采用原材料普遍都是传统的6063变形铝合金，通过挤压机的挤压力将6063变形铝合金铸棒，再在挤压成型模具中挤压成型得到铝挤型散热器。但由于高倍齿散热器的模具所承受的压力具有极限性，当散热器齿厚小于1.0mm，齿间距小于或等于1.0mm，且齿高大于20mm，散热器底板厚度10mm及以上，散热器宽度达200mm以上时，将意味着模具的工作齿需要承受2500吨挤压机的压应力，这种要求是任何模具钢都难以达到的，也即是，在实践中这种对模具苛刻的极限承压要求几乎为不可能。

与此同时，在成型过程中，一旦模具的齿部出现歪斜状态，需要再次上机台加热至460～480℃，这样会导致齿部产生形变；另外一般工艺都要求铸棒的温度高而模具的温度相对低一些以保持模具初始的相对刚性，但长期的实践证明，挤压高倍齿的变形铝合金散热器会有极限性，超过极限会导致模具的刚性失效，这一点是业界的痛点。而采用压铸铝合金生产压铸铝散热器，由于压铸铝的导热系数如ADC12仅仅是变形铝合金的1/2左右，同时又不能阳极氧化，压铸铝生产的散热器往往达不到要求。

另外在很多场合下，挤压出来的变形铝合金散热器，往往需要在其底板上、散热器齿部上进行二次机加工，以去除很多部位的多余物料，这会造成很大浪费，从而增加了大量的机加工和材料成本，比如微波散热壳体通信部件，需要用厚的铝板加工成壳体，不仅浪费了大量的铝金属，仅二次机加工就需要近2个小时，加工成本居高不下。

综上所述，现有变形铝合金高倍齿散热器的生产工艺达不到使用要求，不仅良品率低且成本高，而且无法生产生产齿厚小于1.0mm，齿间距小于或等于1.0mm，且齿高大于20mm，散热器底板厚度10mm及以上，散热器宽度达200mm以上的散热器，因此现有变形铝合金高倍齿散热器的生产工艺迫切需要改进，有鉴于此，本申请人提供一种变形铝合金高倍齿散热器液态精密铸造成型的模具，此模具是基于液态精密铸造成型工艺而设计的，如果变形铝合金一旦能够实现液态精密铸造成型，那将给变形铝合金拓展更广泛的应用市场带来业界颠覆性的变化。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构。

一种变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构。

所述模具结构，包括：

模具本体，所述模具本体内设有型腔，所述模具本体上设有排气孔以及与型腔相连通的注液孔，所述型腔里设有散热器的模具型芯；

加热装置，其用于在所述型腔被提供熔融状态的导电性金属时，对所述型腔中的导电性金属提供热量。

从上可知，金属从熔炼过程由固态金属经预加热达既定温度后，液态金属熔体沿注液孔进入模具本体型腔内进行充型，而型腔内气体从排气孔排出，因此液态金属熔体从熔炼炉至铸型模具型腔充型连铸流动的过程，始终有加热装置控制着液态金属的熔体温度，属恒温流动充型状态，液态金属熔体在真空环境或惰性气体保护下的环境、或在空气环境下将液态金属熔体注入模具，且从注液孔至型腔的全程过程，均处于被加热状态之中，故此可以实现等温重力连续铸造的工艺过程。当液态金属熔体充型完成后，停止加热，然后待液态金属熔体冷却成型后，将模具本体拆解即可得到成品的散热器，在成型过程中不会产生变形的情况，且无需对散热器进行二次加工，有效降低成本并缩短产品生产周期大大提高了生产效率。

由于采用液态成型的方式，在生产过程中无需挤压，使本实用新型可以用于生产齿厚小于1.0mm，齿间距小于或等于1.0mm，且齿高大于20mm，散热器底板厚度10mm及以上，散热器宽度达200mm以上的散热器。另外，本实用新型能使得液态金属保持良好的流动性，保证了充型的完整性和产品的质量，同时纠正传统降温铸造模式中如疏松、砂眼、气孔、热裂、冷纹、热结、冷隔等诸多固有的缺陷，使液态金属熔体保持恒温流动充型状态是变形铝合金能够实现液态精密铸造成型的关键一步，是变形铝合金及其复合材料的熔炼、充型、控制凝固等过程是金属基复合材料液态精密铸造成型领域里一次具有填补空白的开创性的技术革命。

作为本实用新型的一种改进，所述加热装置包括电磁感应线圈，所述模具本体置于电磁感应线圈中，在所述型腔被提供熔融状态的导电性金属时，电磁感应线圈使得所述型腔内的导电性金属中产生感应电流而被加热。

作为本实用新型的一种改进，所述模具型芯包括若干个并排设置的安装部以及竖向设在安装部下端面的芯片，若干个安装部通过紧固件紧密相连接在一起，且相邻芯片间留有竖向间隙以及芯片下端面与型腔底部之间留有间距，所述安装部通过可拆卸方式固定在型腔上部，注液孔与型腔的连通口设在型腔的底部。

进一步地，所述模具型芯为陶瓷模具型芯。

可选地，所述紧固件为螺栓螺母，所述螺栓两端分别置于型腔内部的卡槽内而固定。

作为本实用新型的一种改进，所述模具本体包括内模和外模，外模包覆在内模外，所述内模包括内左板、内右板、内上板、内下板、内前板和内后板，且所述内左板与内上板的对接接缝、内右板与内上板的对接接缝都为Z字型，所述外模包括外左板、外右板、外上板、外下板、外前板和外后板，所述外左板与外上板的对接接缝、外左板与内下板的对接接缝以及外右板与内下板的对接接缝都为Z字型，所述外模上设有耐高温自锁式扣带，所述自锁式扣带将外模的外左板、外右板、外上板、外下板、外前板和外后板捆绑固定。

进一步地，所述内左板与内上板的对接接缝和所述外左板与外上板的对接接缝相错开。

进一步地，所述模具本体为无机耐火材料模具本体或陶瓷模具本体。

本实用新型具备以下有益效果：

由于采用液态成型的方式，在生产过程中无需挤压，使本实用新型可以用于生产齿厚小于1.0mm，齿间距小于或等于1.0mm，且齿高大于20mm，散热器底板厚度10mm及以上，散热器宽度达200mm以上的散热器；在成型过程中，本实用新型所生产的散热器不会产生变形，且无需对散热器进行二次加工，有效降低成本并缩短产品生产周期大大提高了生产效率。另外，本实用新型能使得液态金属保持良好的流动性，保证了充型的完整性和产品的质量，同时纠正传统降温铸造模式中如疏松、砂眼、气孔、热裂、冷纹、热结、冷隔等诸多固有的缺陷，使液态金属熔体保持恒温流动充型状态是变形铝合金能够实现液态精密铸造成型的关键一步，是变形铝合金及其复合材料的熔炼、充型、控制凝固等过程是金属基复合材料液态精密铸造成型领域里一次具有填补空白的开创性的技术革命。还有利用本实用新型生产散热器不仅节省了传统的“压铸机”类装备，而且过程中无噪音、无污水排放、无废渣排放和无废气排放，也即是绿色生产的环保态基础制造业的典范，大大减少了环境污染源的产生。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本申请变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构的剖面示意图。

附图标记说明：10、型腔；20、排气孔；30、注液孔；40、模具型芯，41、安装部，42、芯片，43、螺栓；50、电磁感应线圈；60、外模，61、外左板，62、外右板，63、外上板，64、外下板；70、内模，71、内左板，72、内右板，73、内上板，74、内下板；80、自锁式扣带。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步描述。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、内、外、顶、底等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

此外，术语“包括”、“包含”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

首先参见图1，其示出了一种变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构。

所述模具结构，包括：

模具本体，所述模具本体内设有型腔10，所述模具本体上设有排气孔20以及与型腔10相连通的注液孔30，所述型腔10里设有散热器的模具型芯40；

加热装置，其用于在所述型腔10被提供熔融状态的导电性金属时，对所述型腔10中的导电性金属提供热量。

从上可知，金属从熔炼过程由固态金属经预加热达既定温度后，液态金属熔体沿注液孔30进入模具本体型腔10内进行充型，而型腔10内气体从排气孔20排出，因此液态金属熔体从熔炼炉至铸型模具型腔10充型连铸流动的过程，始终有加热装置控制着液态金属的熔体温度，属恒温流动充型状态，液态金属熔体在真空环境或惰性气体保护下的环境、或在空气环境下将液态金属熔体注入模具，且从注液孔30至型腔10的全程过程，均处于被加热状态之中，故此可以实现等温重力连续铸造的工艺过程。当液态金属熔体充型完成后，停止加热，然后待液态金属熔体冷却成型后，将模具本体拆解即可得到成品的散热器，在成型过程中不会产生变形的情况，且无需对散热器进行二次加工，有效降低成本并缩短产品生产周期大大提高了生产效率。

由于采用液态成型的方式，在生产过程中无需挤压，使本实用新型可以用于生产齿厚小于1.0mm，齿间距小于或等于1.0mm，且齿高大于20mm，散热器底板厚度10mm及以上，散热器宽度达200mm以上的散热器。另外，本实用新型能使得液态金属保持良好的流动性，保证了充型的完整性和产品的质量，同时纠正传统降温铸造模式中如疏松、砂眼、气孔、热裂、冷纹、热结、冷隔等诸多固有的缺陷，使液态金属熔体保持恒温流动充型状态是变形铝合金能够实现液态精密铸造成型的关键一步，是变形铝合金及其复合材料的熔炼、充型、控制凝固等过程是金属基复合材料液态精密铸造成型领域里一次具有填补空白的开创性的技术革命。

在本实施例中，所述加热装置包括电磁感应线圈50，所述模具本体置于电磁感应线圈50中，在所述型腔10被提供熔融状态的导电性金属时，电磁感应线圈50使得所述型腔10内的导电性金属中产生感应电流而被加热。

优选地，所述外部电源对电磁感应线圈50输入的电流可调，如接通与断开电源，改变电流的方向，改变电流的频率，改变电流的大小等等。例如通过控制器调节外部电源对电磁感应线圈50输入的电流，也即是外部电源通过控制器与电磁感应线圈50电连接而控制电磁感应线圈50输入的电流。电流的改变会导致熔融金属所受到的洛伦兹力相应改变，洛伦兹力的骤然消失、变向、大小变化等会影响熔融金属于所述型腔10内的流动，能够打散熔融金属中纤维及颗粒团块，使熔融金属的组分趋于均匀。由此可知采用电磁感应加热的方式，更加利用控制加热电流大小以及电流方向，使得熔融金属在型腔10内填充更加均匀。

在备选实施方式中，所述加热装置还可以为采用热传递、辐射加热等方式对所述型腔10的熔融金属提供热量的装置，或者为采用热传递、辐射加热、电磁感应加热等两种或两种以上方式的组合对所述型腔10的熔融金属提供热量的装置。

在本实施例中，所述模具型芯40包括若干个并排设置的安装部41以及竖向设在安装部41下端面的芯片42，若干个安装部41通过紧固件紧密相连接在一起，且相邻芯片42间留有竖向间隙以及芯片42下端面与型腔10底部之间留有间距，所述安装部41通过可拆卸方式固定在型腔10上部，注液孔30与型腔10的连通口设在型腔10的底部。模具型芯40采用多个芯片42组装的方式便于在散热器成型后将散热器与模具型芯40拆解分离。特别是当散热器齿厚小于1.0mm，齿间距小于或等于1.0mm，且齿高大于20mm，散热器底板厚度10mm及以上，散热器宽度达200mm以上时，如果安装部41为一体成型的话，由于散热器齿厚较小，将散热器与模具型芯40拆解分离时为避免散热器受到损伤不能过于用力，会导致拆解分离速度较慢。

在本实施例中，所述模具型芯40为陶瓷模具型芯40。采用处于被提供的导电性金属的熔点以下温度时导电率很低的材料制备而成，如锆陶瓷材料、钛酸铝陶瓷材料、刚玉陶瓷材料等等。

具体地，作为本实施例的优选地，所述紧固件为螺栓43螺母，所述螺栓43两端分别置于型腔10内部的卡槽内而固定。所述卡槽槽向可为竖向，此时将模具型芯40从模具本体顶部放入到卡槽内固定后再将模具本体顶部密封，即可固定模具型芯40；所述卡槽槽向可为水平方向，此时将模具型芯40从模具本体侧面放入到卡槽内固定后再将模具本体侧面密封，即可固定模具型芯40。

在本实施例中，所述模具本体包括内模70和外模60，外模60包覆在内模70外，所述内模70包括内左板71、内右板72、内上板73、内下板74、内前板和内后板，且所述内左板71与内上板73的对接接缝、内右板72与内上板73的对接接缝都为Z字型，所述外模60包括外左板61、外右板62、外上板63、外下板64、外前板和外后板，所述外左板61与外上板63的对接接缝、外左板61与内下板74的对接接缝以及外右板62与内下板74的对接接缝都为Z字型，所述外模60上设有耐高温自锁式扣带80，所述自锁式扣带80将外模60的外左板61、外右板62、外上板63、外下板64、外前板和外后板捆绑固定。本模具本体采用内膜和外模60双重密封，内模70由内左板71、内右板72、内上板73、内下板74、内前板和内后板拼接而成，外模60再包覆在内模70上，由于内模70和外模60都采用组装的方式，有利于重复使用和安装，另外内左板71与内上板73的对接接缝、内右板72与内上板73的对接接缝都为Z字型，外左板61与外上板63的对接接缝、外左板61与内下板74的对接接缝以及外右板62与内下板74的对接接缝都为Z字型，能更好的地密封并避免熔融金属外泄。

在本实施例中，再做进一步的改进，所述内左板71与内上板73的对接接缝和所述外左板61与外上板63的对接接缝相错开。进一步将内模70与外模60之间左上位置的对接接缝相错开，使得密封性能更好。

在本实施例中，所述模具本体为无机耐火材料模具本体或陶瓷模具本体。或采用处于被提供的导电性金属的熔点以下温度时导电率很低的材料制备而成，如锆陶瓷材料、钛酸铝陶瓷材料、刚玉陶瓷材料等等。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构，其特征在于，包括：

模具本体，所述模具本体内设有型腔，所述模具本体上设有排气孔以及与型腔相连通的注液孔，所述型腔里设有散热器的模具型芯；

加热装置，其用于在所述型腔被提供熔融状态的导电性金属时，对所述型腔中的导电性金属提供热量。

2.根据权利要求1所述的变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构，其特征在于：所述加热装置包括电磁感应线圈，所述模具本体置于电磁感应线圈中，在所述型腔被提供熔融状态的导电性金属时，电磁感应线圈使得所述型腔内的导电性金属中产生感应电流而被加热。

3.根据权利要求1所述的变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构，其特征在于：所述模具型芯包括若干个并排设置的安装部以及竖向设在安装部下端面的芯片，若干个安装部通过紧固件紧密相连接在一起，且相邻芯片间留有竖向间隙以及芯片下端面与型腔底部之间留有间距，所述安装部通过可拆卸方式固定在型腔上部，注液孔与型腔的连通口设在型腔的底部。

4.根据权利要求1所述的变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构，其特征在于：所述模具型芯为陶瓷模具型芯。

5.根据权利要求3所述的变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构，其特征在于：所述紧固件为螺栓螺母，所述螺栓两端分别置于型腔内部的卡槽内而固定。

6.根据权利要求1所述的变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构，其特征在于：所述模具本体包括内模和外模，外模包覆在内模外，所述内模包括内左板、内右板、内上板、内下板、内前板和内后板，且所述内左板与内上板的对接接缝、内右板与内上板的对接接缝都为Z字型，所述外模包括外左板、外右板、外上板、外下板、外前板和外后板，所述外左板与外上板的对接接缝、外左板与内下板的对接接缝以及外右板与内下板的对接接缝都为Z字型，所述外模上设有耐高温自锁式扣带，所述自锁式扣带将外模的外左板、外右板、外上板、外下板、外前板和外后板捆绑固定。

7.根据权利要求6所述的变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构，其特征在于：所述内左板与内上板的对接接缝和所述外左板与外上板的对接接缝相错开。

8.根据权利要求1所述的变形铝合金高倍齿散热器的液态成型模具结构，其特征在于：所述模具本体为无机耐火材料模具本体或陶瓷模具本体。

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