散熱器型材擠壓加工

1、.1.1 前言由于鋁合金型材，的導(dǎo)熱性能較好，因此，在鋁合金的擠壓型材中，各種類(lèi)型的散熱器型材巳被廣泛地應(yīng)用在電器、機(jī)械等行業(yè)中。散熱器型材其結(jié)構(gòu)均是由多個(gè)齒形組成，為了提高散熱效率，增大散熱面積，在每個(gè)齒上大都布有多個(gè)尖牙，這種結(jié)構(gòu)雖然有效地提高了散熱效率，改善了散熱效果，增加了散熱面積，但是卻給型材擠壓帶來(lái)了很大的阻力。對(duì)于如圖1所示的每個(gè)齒形的懸臂較小、其舌比小于3的散熱器型材，采用普通平模的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)正常的型材擠壓。而對(duì)于如圖2所示的帶有大懸臂的散熱能型材，山于其舌比大于3，采用普通的平模設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在型材擠爪時(shí)極易造成模只從齒根部斷裂，致使模具報(bào)廢。因此，對(duì)于大懸臂的散熱器型材，

2、必須改變常用的設(shè)計(jì)方案，以避免上述斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。 2 截面分析圖2為某帶有大懸臂的散熱器型材的截面設(shè)計(jì)圖。從圖中可知，此散熱器型材其截面外形長(zhǎng)度為170mm，高度為45mm，設(shè)計(jì)有14個(gè)35mm高的齒形，兩齒間距為1Omm,，在每個(gè)齒形的兩側(cè)布有0.5mm高，1mm間距的尖牙。從其標(biāo)注的尺寸上可計(jì)算出此散熱器型材懸臂處舌比為：(45-10)/(10-3):4.693，在各齒間存在著危險(xiǎn)斷面。特別是該截面的底部壁厚較厚(達(dá)1Omm)，而齒部最薄處的壁厚僅有1.5mm，截面壁厚相差懸殊，更增大了危險(xiǎn)斷面的斷裂系數(shù)。 另外，從圖中的技術(shù)要求巾得知，擠壓此型材的擠壓筒內(nèi)徑僅為170mm，而此型材截面

3、的外接圓直徑卻達(dá)175.8mm，大于擠壓筒內(nèi)徑尺寸，要實(shí)現(xiàn)此型材的正常擠壓難度極大。3 模具設(shè)計(jì)3.1 結(jié)構(gòu)分析這種大懸臂的散熱器型材模具，如果選用普通平模的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，由于其底部壁厚與齒部壁厚相差懸殊，而齒部又布有多個(gè)尖牙，使齒部的擠壓阻力極大，致使危險(xiǎn)斷面的斷裂系數(shù)增大，使模具的擠壓壽命極大地降低。為了使模具在擠壓時(shí)模孔各部的流速均勻，擠壓平穩(wěn)，在設(shè)計(jì)其模具結(jié)構(gòu)時(shí)，打破了實(shí)心型材大都采用平模形式的常規(guī)設(shè)計(jì)理念，將此型材模具設(shè)引成帶有流口、分流橋的分流模的形式，與常規(guī)分流模不同的是：在此分流模的上模分流橋上，沒(méi)有決定型材內(nèi)孔尺寸的型芯部分，因此，稱(chēng)之為假分流模，如圖3所示。 3.2上模設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

4、這種假分流模的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將型孔壁厚較厚的部分設(shè)計(jì)在上模分流橋的遮擋之下，使其起到阻礙金屬流動(dòng)的作用，從而降低此處金屬的流速，使型材擠出時(shí)趨于平穩(wěn)。這種帶有分流橋的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以有效地減小大懸臂型材模具危險(xiǎn)斷面的斷裂系數(shù)，增強(qiáng)模具的強(qiáng)度。由于型材的齒形上存在著許多用米增加散熱面積用的尖牙，極大地增大了擠壓阻力。在設(shè)計(jì)時(shí)，將齒部盡量地暴露在分流口處，最大限度地減小擠壓阻力，促進(jìn)型材成形。由于擠壓此型材所用的擠壓筒直徑小于型材的外接圃直徑，在設(shè)計(jì)上模時(shí)，為了使金屬能夠充分填充到?？椎母魈帲瑢⑸夏５姆至骺谠O(shè)計(jì)成帶有斜度的擴(kuò)展形式如圖4所示。 3.3 下模設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)由于模具的齒頂部是最不易填充的部位，為了

5、使此處填充充分，在下模齒頂處的焊合室上，設(shè)計(jì)了可起促流作用的30°斜面，從而更好地改善了此處的流速。另外假分流模下模焊合室的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不同于常規(guī)形式的分流模結(jié)構(gòu)，與上模的分流口尺寸不是完成對(duì)應(yīng)的，在焊合室上、下寬度的取值上，依據(jù)散熱器型材寬度，按平模導(dǎo)流口的設(shè)計(jì)形式取值，這樣有利于齒頂部不易填充部分的充分填充。在下模工作帶高度的選取上，為了使刑材擠出時(shí)各部流動(dòng)的速度均勻、擠出乎穩(wěn)，將被模體遮蓋住部分原齒部工作帶沒(méi)汁為最小，其余?？赘鞑康墓ぷ鲙?，按其所處?？椎奈恢谩⑿螤?、壁厚等做相應(yīng)的調(diào)整和選擇，確保其擠壓速度趨于一致，如圖5所示。 4 結(jié)束語(yǔ)將大懸臂的散熱器型剖棋具設(shè)計(jì)成佰分流模的結(jié)構(gòu)

6、，不僅有效地減小廠(chǎng)由于模幾承受較大的正面壓力所導(dǎo)致的?？孜ｋU(xiǎn)斷面的斷裂，極大地延長(zhǎng)了模具的使用壽命，而且，這種帶不分流橋的結(jié)構(gòu)，還有效地減小了模孔底都較大壁厚處的流速，確保了擠壓型材流速的均衡、平穩(wěn)。同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的擠壓模具設(shè)計(jì)方案，為壁厚相差懸殊的實(shí)心型材模具的設(shè)計(jì)，開(kāi)辟了新的思路和途徑。.2.由于鋁合金的導(dǎo)熱性能較好，各種類(lèi)型的鋁合金散熱器型材被廣泛地應(yīng)用在電器、機(jī)械等行業(yè)中。 各種類(lèi)型的散熱器型材的結(jié)構(gòu)都是由多個(gè)齒形組成，為了提高散熱效率、增大散熱面積，在每個(gè)齒上大都有多個(gè)尖牙。這種結(jié)構(gòu)雖然有效地提高了散熱效率，改善了散熱效果，但卻給型材擠壓帶來(lái)了很大阻力。圖1所示的散熱器型材的平模設(shè)計(jì)

7、結(jié)構(gòu)中，每個(gè)齒形的懸臂較小，其舌比小于3.0，采用普通平模的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，即可實(shí)現(xiàn)正常的型材擠壓。而對(duì)于圖2所示的帶有大懸臂的散熱器型材，由于其舌比大于3.0，采用普通的平模的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在擠壓時(shí)極易造成模具從齒根部斷裂，致使模具報(bào)廢。因此，對(duì)于大懸臂的散熱器型材，必須改變常用的設(shè)計(jì)方案，避免上述斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。圖1散熱器型材的平模設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)1  斷面分析圖2為某大懸臂的散熱器型材的截面設(shè)計(jì)圖。此散熱器型材及其截面外形長(zhǎng)度為170mm，高度為45mm，設(shè)計(jì)有14個(gè)35mm高的齒，兩齒間距為10mm，在每個(gè)齒的兩側(cè)布有高0.3mm、間距1.0mm的齒牙。從其標(biāo)明的尺寸上可計(jì)算出此散熱器型材懸臂

8、處舌比為：(4510)(103)=4.69>3.0，各齒均存在著危險(xiǎn)斷面。特別是該截面的底部壁厚較大(厚達(dá)10mm)，而齒部最薄處的壁厚僅為1.5mm，截面壁厚相差懸殊，更增大了危險(xiǎn)斷面的斷裂系數(shù)。另外，從圖中的技術(shù)要求中得知，擠壓此型材的擠壓筒內(nèi)徑僅為170mm，而此型材截面的外接圓直徑卻為l75.8 mm，大于擠壓筒內(nèi)徑，要實(shí)現(xiàn)型材正常擠壓的難度很大。圖2 型材截面設(shè)計(jì)圖2 設(shè)計(jì)分析2.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析從型材截面的分析中可知，此散熱器型材的齒部懸臂較大，舌比達(dá)4.69，屬于危險(xiǎn)斷面。對(duì)于用來(lái)擠壓型材的模具，其危險(xiǎn)斷面是型孔的齒尖處。這種大懸臂的散熱器型材模具，如果選用普通平模的設(shè)計(jì)結(jié)

9、構(gòu)，由于其底部壁厚與齒部壁厚相差懸殊，而齒部又布有多個(gè)尖牙，使齒部的擠壓阻力很大，致使危險(xiǎn)斷面的斷裂系數(shù)增大，模具的擠壓壽命大大降低。為了使模具在擠壓時(shí)?？赘鞑康牧魉倬鶆颉D壓平穩(wěn)，在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)，打破了實(shí)心型材大都采用平模形式的常規(guī)設(shè)計(jì)理念，將此型材模具設(shè)計(jì)成帶有流口、分流橋的分流模的形式，與常規(guī)分流模所不同的是，在此分流模的上模分流橋上，沒(méi)有決定型材內(nèi)孔尺寸的型芯部分，因此，稱(chēng)之為假分流模，如圖3所示。圖3 假分流模設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)2.2 上模設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)這種假分流模的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將型材壁厚較厚的部分設(shè)計(jì)在上分流橋的遮擋之下，使其起到阻礙金屬流動(dòng)的作用，從而降低此處金屬的流速，使型材擠出時(shí)速度趨于平穩(wěn)

10、。這種帶有分流橋的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)?？梢杂行У販p小大懸臂型材模具危險(xiǎn)斷面的斷裂系教，增強(qiáng)模具的強(qiáng)度。由于型材的齒上存在著許多用來(lái)增加散熱用的尖牙，極大地增大了擠壓阻力，在設(shè)計(jì)時(shí)，將齒部盡量地暴露在分流口處，最大限度地減少牙部擠壓阻力，促進(jìn)型材成形。由于擠壓此型材所用的擠壓筒直徑小于型材的外接圓直徑，在設(shè)計(jì)上模時(shí)，為了使金屬能夠充分填充到?？椎母魈帲瑢⑸夏５姆至骺自O(shè)計(jì)成帶有斜度擴(kuò)展形式，如圖4所示。圖4 上模設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)2.3 下模設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)由于模具的齒頂部是最不易填充的部位，為了使此處填充充分，在下模齒頂處的焊合室，設(shè)計(jì)了可起促流作用的30°斜面，從而更好地改善了此處的流速。另外，此分流模下模焊合室的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，不同于常規(guī)形式的分流模結(jié)構(gòu)，與上模的分流口尺寸不是完全對(duì)應(yīng)的，在焊合室上，下寬度的取值依據(jù)散熱器型材寬度，按平模導(dǎo)流口的設(shè)計(jì)形式取值，這樣有利于齒頂部不易填充的部分充分填充。為了使型材擠出時(shí)各部分流動(dòng)的速度均勻，擠出平穩(wěn)，將被模體遮蓋住部分的齒部工作帶設(shè)計(jì)為最小，其余?？赘鞑康墓ぷ鲙О雌渌幠？椎奈恢谩⑿螤畋诤竦茸鱿鄳?yīng)的調(diào)整和選擇，確保其擠壓速度趨于一致。如圖5所示。圖5下模設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)3 結(jié)