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行业知识

高密散热器铝型材的模具设计

高密齿散热器铝合金型材由于其良好的散热性能得到越来越广泛的应用。但是散热器铝型材由于齿又多又密,属于生产难度系数较高的铝型材。要生产合格的散热器铝型材,模具的设计是重要因素。通过实际例子介绍了这类型材模具的设计。其设计的主要理念在于通过合理的金属分配供应、合理的金属流速调整, 降低金属挤压成形时对悬臂的冲击,从而改善悬臂的受力状况,达到提高悬臂的强度和刚度的目的。实践证明,这些是可行的和有效的,供同行参考,下面分几种设计思路以大家探讨,相互交流下。

一、铝合金散热器的分析

(1)铝合金散热器型材的特点与分类

铝合金的导热性能本来就很好,如果增大型材的表面积,那么散热效果会更佳,因此,铝合金散热器型材在空调、电子等需要控温的工业生产中获得了厂泛的应用。

目前,铝合金散热器型材主要分为集中空调和交通运输业用的大型铝合金散热器型材和电子及精密机械与仪表工业中使用的小型精密高倍齿散热器型材。前者的断面尺寸大,舌比R一般不大于10 ,宽度为200~800mm ,需要在大型挤压机上生产;后者一般断面尺寸较小,而精度更严,舌比R一般大于 10 ,有的甚至大于 20 ,是一种难度很大的挤压型材。


铝合金散热器型材多用纯铝或软铝合金生产,因此允讦使用宽展导流模挤压。

二、大型散热器型材模具设计

(2)大型散热器型材模的设计结构特点与方法

大型散热器上用铝合金挤压型材多为实心,其特点是外接圆尺寸大,断面形状复杂,壁厚相差悬殊,散热齿距小而悬臂大。当同一截面的断面比值和舌比(悬臂长:齿距=舌比)值及型材外接圆直径超过一定范围时,用平面模挤压很难使金属流动均匀,且极易损坏模具。为了解决上述问题,开发研制了几种典型结构的模具。

(一)宽展导流模

宽展倒流模是在25MN挤压机上用φ260mm的挤压筒挤压的外接圆直径为 200~340mm的大型梳状散热器型材。这些型材的平面间隙要求极为严格,舌比较大,而且筋板与齿的壁厚相差悬殊。该种模具采用了宽展结构和导流结构,导流板中心部位比较靠近模孔,而边部呈扇形扩大以调整金属流速。

(二)分流组合模结构

该种结构可挤压的复杂断面的散热型材。这类型材的壁厚差过于悬殊,断面比值超过100 以上;放射型齿顶处于挤压筒边缘,中心与边部流速差十分悬殊,难以控制;齿多且为波纹状,增大了表面积,加剧了流速控制和成形难度;舌比大,悬臂长和支承刚度难以保证。

按常规的方法设计与加工模具显然难以获得合格的产品。为此,在充分研究了金属流动规律、模具各结构要素的作用及其对流动速度的影响与互相作用关系之后,研制岀了所示的结构。

结构模具主要用于挤压放射形散热型材,其特点是:按断面形状进行一次金属流量预分配。扩大靠近挤压筒边缘的分流面积,使之呈扇形按一定的范围向中心缩小过渡,以适应中心部分金属重新焊合速度的需要。分流孔边部沿模子直径方向呈一定角度扩展,以加快齿尖的流速,便于在分流空间上为二次填充挤压创造条件。由于型材中心面积过大,为控制该部分的流速,在设计四个分流孔的基础上,再在中心部位加一个 40mm并带有螺纹状的分流孔,以适应金属二次焊合的流量需要。

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