散熱器鋁型材導流式模具結構設計分享

發布者：永裕金屬發布時間：2021-6-1 14:20:57

　　一、鋁型材散熱器鋁條材質。

　　從熔爐出來的鋁棒切斷后，進行抽樣檢查，擠出成形。鋁在660備用的高溫下熔化，根據需要添加其他要素，具有必要的性質。鋁材含有AL98%，含有Fe、Mg、Cu、Si、S、P等要素。AL6063Cu含量高，傳導性高。銅含量的大小直接影響導電率的好壞和鋁型材散熱片的散熱效果。

鋁型材散熱器

　　二、鋁型材散熱器設計計算。

　　首先，在設計之前，必須考慮散熱器片的厚度。一般來說，當散熱器片的厚度小于0.5毫米時，很難制造模具。目前，模具制造行業最薄的可以是0.4毫米，因為模具必須在擠壓前拋光，以平整模具表面。太薄的Fin使模具間隙很小，因此模具無法拋光。

　　其次，在擠壓模具的設計中，應注意的設計參數是倍數。

　　1.倍數定義:

　　模具按倍數可分為三類:普通倍數(12-17倍)、中倍(17-19倍)、高倍(19倍以上，也就是市場上常見的高倍齒鋁型材散熱器)。

　　2.倍數的計算方法:

　　a為齒尖間隙，b為齒根間隙，h為齒高。

第三，制約模具向更高倍數發展的主要因素是模板的強度。從上面的公式可以看出，倍數與齒的高度成正比，與齒的間隙成反比。當倍數超過25倍時，開模的成功率非常低。這是因為當齒的高度較大時，模具的根部會承受更大的壓力，很容易斷根，這就是我們所說的模具爆炸。然而，當齒的間隙較小時，模具承受的壓力面積較小。也會出現短裂紋。

　　三、鋁型材散熱器影響尺寸精度的因素。

　　1.在鋁合金擠壓成型過程中，需要冷卻和拉伸兩個步驟。在冷卻過程中，尤其是體積較大的鋁型材散熱器，熱膨脹和冷收縮會更加明顯。由于形狀、材料或冷卻條件的不同會影響最終尺寸，因此尺寸很難非常準確。許多模具設計師依靠多年的經驗來控制縮小偏差。

　　2.由于鋁在擠壓過程中溫度較高，硬度較小，搬運過程中易發生彎曲變形，因此應對其進行拉直，在拉直過程中，鋁的內晶結合方式會發生變化，使鋁的強度得到提高.拉直前后，鋁的外形尺寸會縮小3-4個，因此在一定程度上，拉直也會影響最終鋁型材散熱器成品的尺寸精度。

　　3.在擠壓過程中，模具的加工工藝水平，如平整度、模具毛刺或導流板設計缺陷都會影響尺寸精度。

鋁合金型材散熱器

　　四、鋁型材散熱器模具設計考慮因素

　　1:由于模具截面的大小不同，鋁材通過模具各處的截面的流量和流速也不同。鋁材受到相同的壓力時，鋁材大部分流向面積大，但截面積小的散熱器部通過的鋁材少，容易發生材料不足。而且，截面積大的部分，流速也比截面積小的截面積小的地方快。同時供給，但不能同時供給。因此，在設計時，必須考慮如何解決流量和流速不同的問題。

　　2：擠壓模具時，根據摩擦力的動平衡原理，達到控制鋁流速的目的。鋁在擠壓過程中會與模具內表面產生摩擦力。模具在電火花加工時，會在模具中加工一個臺階，不同部分的臺階深度不同。在間隙較小的最后底部，深度會較淺。在下沉的底部，臺階深度會更深。臺階的作用是控制鋁擠壓時的總摩擦力，通過摩擦力控制出料速度。這種設計也可以起到避空的作用，使出料時不會掛傷。

　　3.摩擦力：當鋁受到壓力時，壓力會傳遞給模具。鋁通過模具時，會對模具周圍的墻壁施加壓力，壓力會產生摩擦力。因此，在積壓過程中會伴隨摩擦力。

　　4.摩擦力與動平衡：鋁擠出加工是通過控制摩擦力工作的有效距離來控制總摩擦力的大小。由于面積大的地方擠出速度快，因此該部分受到摩擦力的距離大，該部分受到的總壓力大，摩擦產生的阻力使鋁材通過的速度慢。相反，在面積小的地方，由于間隙小，摩擦力工作的距離減小，相對面積大的地方受到的摩擦力變小，擠出材料受到的阻力變小，排出速度變大。這是通過控制摩擦力來平衡出料速度。

　　五、鋁合金型材擠壓散熱器模具結構分析：

　　根據其結構，模具可分為前模、中模(成型部分)和后模。

　　1：導流板

　　前模也叫導流板，主要起導流作用。導流板首先緩解鋁的擠壓力，使鋁通過導流孔在后腔重新聚合。聚合后的壓力將同時均勻地作用于模具。

　　2：成型部分

　　中模具主要起成型作用.將前模具導流后的鋁材精細排出，由于中模具的加工精度高，因此這是保證擠出尺寸精度的重要環節.因此，中模具的加工精度直接關系到產品的質量。

　　3:模具的整體結構。

　　擠出的鋁材在后模中主要冷卻硬度加強。鋁材剛擠出時，硬度小，冷卻后硬度加強，用拉伸機拉伸鋁材，使內部金屬粒子再次結晶。最后放入時效爐進行加熱處理，進一步提高鋁材的強度。

　六、鋁合金型材擠壓散熱器模具設計

1：鋁型材散熱器導流設計參數：

　　1)底板壁厚較厚，因此只剩下8毫米的引流和儲存。

　　2)齒尖的引流量是底板引流量的1.5倍。

　　3)邊齒的引流存料量為底板引流存料量的2倍。

　　4)底板的壁厚太大,故用遮擋法設計導流。

　　2.鋁型材散熱器擠壓工藝及注意事項:

　　1）.對于高密度齒和舌比較大的鋁擠壓模具，第一根鋁棒必須是150-200毫米的短鋁棒或純鋁棒。

　　2）.模具測試前，必須調整鋁擠出機的擠出中心，擠出軸、錠筒和模座的出料口在一條中心線上。

　　3).在模具測試和正常生產過程中，鋁棒的加熱溫度應保證在480-520℃之間。

　　4)、鋁型材模具的加熱溫度按照通常的模具溫度控制在480℃左右，直徑200mm以下的平模保溫時間必須在2小時以上，分流模具保溫在3小時以上的直徑在200mm以上的模具保溫為4~6小時，保證模具芯部溫度和外部溫度的均勻性。

　　5)、在試制或生產生產前，必須用氣缸墊清掃盛錠筒內膽，檢查擠出機的空運是否正常。

　　6).試模或剛開始生產時，擠出機自動關閉，各段開關歸零。由最小壓力慢慢起壓，出料約3-5分鐘，鋁材填充時主要控制壓力。壓力控制在100kg/cm2以內，電流計數據在2-3A以內，一般80-120kg/cm2可排出材料，然后慢慢加速，正常生產時的壓力速度以壓力小于120kg/cm2為基準。

　　7、鋁合金型材模具在試制模具和生產過程中，發現堵塞模具、偏移齒、速度偏差過大等現象時，立即停止，以點退的方式卸下模具，避免模具廢棄。

　　8).試模或鋁材生產過程中，出料口必須暢通，墊支或夾具松力應根據出料情況合理掌握。隨時觀察異常情況，及時處理，停機時立即停機。

　　9.)矯直過程中，應認真檢測前后變化，操作規范，用力適中，嚴格保證產品質量。

　　10).根據鋁生產計劃要求合理定尺。鋸切時，鋸齒進料速度不應太快，以免損頭，端頭必須鉗正，去除飛邊和毛刺。

　　11).鋁合金型材的籃子應標準化，包括墊條應合理放置，以免損壞型材。

　　12)、鋁型材時效溫度控制在190±5℃，保溫2.5-4小時，出現后進行風冷。

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