一文了解散熱器的選材要求和擠壓工藝

鋁合金因質(zhì)輕美觀、良好的導(dǎo)熱性和易加工成復(fù)雜的形狀，被廣泛地用于散熱器材上。鋁合金散熱器材主要有三種類型：扁寬形，梳子形或魚刺形;圓形或橢圓圓形外面散熱片呈放射狀;樹枝形。如圖1所示。它們的共同特點(diǎn)是：散熱片之間距離短，相鄰兩散熱片之間形成一個(gè)槽形，其深寬比很大;壁厚差大，一般散熱片薄，而其根部的底板厚度大。因此給散熱型材的模具設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)帶來很大的難度。

散熱器型材有一部分尺寸較小、形狀對(duì)稱的產(chǎn)品比較容易生產(chǎn)，大部分散熱器型材扁寬形，外形尺寸較大，有的不對(duì)稱，散熱片之間的槽形深寬比很大，其生產(chǎn)難度較大。需要從鑄錠、模具、擠壓工藝幾方面配合，才能順利生產(chǎn)出散熱器型材。擠壓散熱器型材用的合金必須具有良好的可擠壓性和導(dǎo)熱性，一般用的有1A30、1035和6063等合金。目前普遍使用較多的是6063合金，因?yàn)樗擞辛己玫目蓴D壓性、導(dǎo)熱性外，還有較好的力學(xué)性能。

鋁合金散熱器型材的生產(chǎn)要從鑄錠的質(zhì)量、模具的材質(zhì)和設(shè)計(jì)、減少擠壓力以及擠壓工藝等方面著手。

1、鑄錠的質(zhì)量要求

鑄錠的合金成分要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，保證合金萬分的純潔度。對(duì)于6063合金要控制Fe、Mg、Si的含量。Fe的含量應(yīng)小于0.2%，Mg、Si的含量一般都控制在國家標(biāo)準(zhǔn)的下限，Mg含量0.45%～0.55%，Si含量0.25%～0.35%。鑄錠要經(jīng)過充分的均勻化處理，使鑄錠的組織、性能均勻一致。

鑄錠的表面要光滑，不允許有偏析瘤或粘有沙泥。鑄錠的端面要平整，不能切成臺(tái)階狀或切斜度太大（切斜度應(yīng)在3㎜以內(nèi)）。因?yàn)榕_(tái)階狀或切斜度太大，用平面模擠壓散熱型材時(shí)，如果沒有設(shè)計(jì)導(dǎo)流樫，鑄錠直接碰到模具，由于鑄錠端面不平，出現(xiàn)有的地方先接觸模具，產(chǎn)生應(yīng)力集中，易把模具的齒形擠斷，或造成出料的先后不一，容易產(chǎn)生堵模或擠壓成型不好的現(xiàn)象。

2、對(duì)模具的要求

因?yàn)樯崞餍筒牡哪＞叨际窃S多細(xì)長的齒，要承受很大的擠壓力，每個(gè)齒都要有很高的強(qiáng)度和韌性，如果彼此之間的性能有很大的差異，就容易使強(qiáng)度或韌性差的那些齒產(chǎn)生斷裂。因此模具鋼材的質(zhì)量必須可靠，最||好使用質(zhì)量可靠的廠家生產(chǎn)的H13鋼材，或選用優(yōu)質(zhì)的進(jìn)口鋼材。模具的熱處理十分重要，要用真空加熱淬火，最||好采用高壓純氮淬火，可以保證淬火后模具的各部分性能均勻。淬火后要采取三次回火，使模具的硬度保證在HRC48～52的前提下，具有足夠的韌性。這是防止模具斷齒的重要條件。

散熱器型材要能順利擠壓成功，關(guān)鍵是模具的設(shè)計(jì)要合理，制造要精||確。一般盡量避免鑄錠直接擠壓到模具工作帶上。對(duì)于扁寬的梳形散熱器型材，設(shè)計(jì)一個(gè)中間較小、兩邊較大的導(dǎo)流模，使金屬往兩邊流，減少模具工作帶上的擠壓力，而且使其壓力分布均勻。由于散熱器型材斷面的壁厚差大，設(shè)計(jì)模具工作帶時(shí)要相應(yīng)保持它們的差別，即壁厚大的地方工作帶要特別加大，可以大到20mm～30mm，而齒尖的位置要突破常規(guī)，把工作帶減到最小?？傊ＷC金屬在各處流動(dòng)的均勻性。對(duì)于扁寬形散熱器，為保證模具有一定的剛度，模具的厚度要適當(dāng)增加。厚度增加量約30%～60%。模具的制作也要十分精細(xì)，空刀要做到上下、左右、中間保持對(duì)稱，齒與齒之間的加工誤差要小于0.05mm，加工誤差大容易產(chǎn)生偏齒，即散熱片的厚薄不均勻，甚至?xí)a(chǎn)生斷齒的現(xiàn)象。

對(duì)于設(shè)計(jì)比較成熟的斷面，用嵌鑲合金鋼模具也是一個(gè)較好的方法，因?yàn)楹辖痄撃＞哂休^好的剛性和耐磨性，不易產(chǎn)生變形，有利于散熱器型材的成形。

3、減少擠壓力

為了防止模具斷齒應(yīng)盡量減少擠壓力，而擠壓力與鑄錠的長、合金變形抗力的大小、鑄錠的狀態(tài)、變形程度的大小等因素有關(guān)。因此擠壓散熱鋁型材的鑄棒不宜太長，約為正常鑄棒長度的（0.6～0.85倍）。特別是在試模和擠壓第||一根鑄棒時(shí)，為確保能順利生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，最||好用更短的鑄棒，即正常鑄棒長度（0.4～0.6）倍的鑄棒來試模。

對(duì)于形狀復(fù)雜的散熱大喊型材斷面，除了縮短鑄棒的長度外，還可考慮用純鋁短鑄做第||一次試擠壓，試擠成功后再用正常鑄錠進(jìn)行擠壓生產(chǎn)。

鑄錠均勻化退火不僅可以使組織和性能均勻，而且可以提高擠壓性能和降低擠壓力，所以要求鑄錠必須均勻化退火。至于變形程度的影響，由于散熱器型材的斷面積一般都比較大，擠壓系數(shù)一般在40以內(nèi)，因此其影響較小。

4、擠壓工藝

散熱器型材生產(chǎn)的關(guān)鍵是擠壓模具的第||一次試模，有條件的話，可以先在電腦上做模擬試驗(yàn)，看模具設(shè)計(jì)的工作帶是否合理，然后在擠壓機(jī)上試模。第||一次試模十分重要，操作手要讓主柱塞前進(jìn)上壓時(shí)在低于8MPa的低壓力下慢速前進(jìn)，最||好有人用電筒光線照看模具出口處，等擠壓模具的每一個(gè)散熱片都均勻擠壓?？缀?，才能逐漸加壓加速進(jìn)行擠壓。試模成功后繼續(xù)擠壓時(shí)，應(yīng)注意控制好擠壓速度，做到平穩(wěn)操作。生產(chǎn)散熱器型材時(shí)應(yīng)注意模具的加熱溫度，要使模具溫度與鑄錠溫度相近。若溫差太大，由于上壓時(shí)擠壓速度慢，會(huì)使金屬溫度下降，易產(chǎn)生堵模或流速不均勻的現(xiàn)象。