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鋁合金因質輕美觀、良好的導熱性和易加工成復雜的形狀，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。它們的共同特點是：散熱片之間距離短，相鄰兩散熱片之間形成一個槽形，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計、制造和生產帶來很大的難度。

 

　　散熱器型材有一部分尺寸較小、形狀對稱的產品比較容易生產，大部分散熱器型材扁寬形，外形尺寸較大，有的不對稱，散熱片之間的槽形深寬比很大，其生產難度較大。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，因為它除了有良好的可擠壓性、導熱性外，還有較好的力學性能。

 

　　鋁合金散熱器型材的生產要從鑄錠的質量、模具的材質和設計、減少擠壓力以及擠壓工藝等方面著手。

 

　　1、鑄錠的質量要求

 

　　鑄錠的合金成分要嚴格控制雜質含量，保證合金萬分的純潔度。對于6063合金要控制Fe、Mg、Si的含量。Fe的含量應小于0.2%，Mg、Si的含量一般都控制在國家標準的下限，Mg含量0.45%～0.55%，Si含量0.25%～0.35%。鑄錠要經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，不能切成臺階狀或切斜度太大（切斜度應在3㎜以內）。因為臺階狀或切斜度太大，用平面模擠壓散熱型材時，如果沒有設計導流樫，鑄錠直接碰到模具，由于鑄錠端面不平，出現有的地方先接觸模具，產生應力集中，易把模具的齒形擠斷，或造成出料的先后不一，容易產生堵模或擠壓成型不好的現象。

 

　　2、對模具的要求

 

　　因為散熱器型材的模具都是許多細長的齒，要承受很大的擠壓力，每個齒都要有很高的強度和韌性，如果彼此之間的性能有很大的差異，就容易使強度或韌性差的那些齒產生斷裂。因此模具鋼材的質量必須可靠，最好使用質量可靠的廠家生產的H13鋼材，或選用優質的進口鋼材。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，關鍵是模具的設計要合理，制造要精確。一般盡量避免鑄錠直接擠壓到模具工作帶上。對于扁寬的梳形散熱器型材，設計一個中間較小、兩邊較大的導流模，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，設計模具工作帶時要相應保持它們的差別，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，把工作帶減到最小。總之要保證金屬在各處流動的均勻性。對于扁寬形散熱器，為保證模具有一定的剛度，模具的厚度要適當增加。厚度增加量約30%～60%。模具的制作也要十分精細，空刀要做到上下、左右、中間保持對稱，齒與齒之間的加工誤差要小于0.05mm，加工誤差大容易產生偏齒，即散熱片的厚薄不均勻，甚至會產生斷齒的現象。

 

　　對于設計比較成熟的斷面，用嵌鑲合金鋼模具也是一個較好的方法，因為合金鋼模具有較好的剛性和耐磨性，不易產生變形，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、變形程度的大小等因素有關。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，為確保能順利生產出合格的產品，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。

 

　　對于形狀復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行擠壓生產。

 

　　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，擠壓系數一般在40以內，因此其影響較小。

 

　　4、擠壓工藝

 

　　散熱器型材生產的關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，看模具設計的工作帶是否合理，然后在擠壓機上試模。第一次試模十分重要，操作手要讓主柱塞前進上壓時在低于8MPa的低壓力下慢速前進，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散熱片都均勻擠壓模孔后，才能逐漸加壓加速進行擠壓。試模成功后繼續擠壓時，應注意控制好擠壓速度，做到平穩操作。生產散熱器型材時應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，由于上壓時擠壓速度慢，會使金屬溫度下降，易產生堵模或流速不均勻的現象。

 

　　散熱器型材擠壓工藝參數見表1。

 

　　表1  散熱器型材擠壓工藝參數

 

　　合  金             鑄錠溫度/℃　　擠壓筒溫度/℃　模具溫度/℃　　擠壓系數　　擠壓速度min-1

 

       1035,1A30　　400～470　　400～440　　   400～460　    　20～60　　   15～50

 

       6063　　         500～520　　400～450　　   480～500　　   15～40　　    10～30

 

　　5、結束語散熱器型材的擠壓技術除與上面因素有關外，還與擠壓機的能力和水平、后部設備的自動化程度、工人的操作技巧等有關，不同的散熱型材斷面應根據其特點采取相應的措施，不能一概而論。

 

　　原摘《摘自全國第13屆輕合金加工學術交流會論文集》