通迅类铝合金壳体压铸件散热孔成型性研究-就上UG网

以信息技术为基础的知识经济和以新能源 技术为基础的绿色经济是当今世界最重要的两 大经济领域。而以 4G 为龙头的移动通信技术正 在带来信息产业新的革命，并成为国际竞争制高 点之一。上世纪 90 年代初国际上就提出兴建信 息高速公路,随着互联网的迅猛发展，信息高速公 路已由梦想变成现实。

21 世纪移动通信技术和市场飞速发展，在新 技术和市场需求的共同作用下，未来移动通信技 术将呈现以下几大趋势：网络业务数据化、分组 化，移动互联网逐步形成；网络技术数字化、宽 带化；网络设备智能化、小型化；应用于更高的 频段，有效利用频率；移动网络的综合化、全球 化、个人化；各种网络的融合；高速率、高质量、 低费用。这正是第四代（4G）移动通信技术发展 的方向和目标。4G 通信可以使个人通信、信息 系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体， 其优越性方便地满足用户的各种需求。4G 能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝 牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信， 移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个 标准。虽然 4G 尚未大规模使用，但它是多功能 集成的宽带移动通信系统，已经逐渐成为满足市 场需求的新一代的移动通信系统。智能性能更 高，兼容性能更平滑，更高质量的多媒体通信， 通信费用更加便宜使得 4G 得以全面推广和应 用。



随着 4G 以及 5G 的不断应用,其基站设备各 方面性能要求会越来越高,大量的数据需要处理, 因此对数字处理单元的要求也会越来越高度集 成化,对设备的散热性能提出了挑战。铝合金压铸 件具有密度小以及良好的导热性和耐腐蚀性被 广泛应用于通讯基站设备。铝合金密度根据加入 的合金元素及成型工艺不同而不同，一般在 2.5g/cm³~2.88g/cm³之间;铝合金在传热性能上， 其导热系数介于 130W/mK~160W/mK 之间；通 过添加不同的合金元素可以大大提高耐腐蚀性能；普通铝合金与普通碳钢抗拉强度相当，而铝 合金的密度约为碳钢的 1/3，因此铝合金的比强 度约为碳钢的 3 倍。铝合金具有的优越性能，可 以满足通讯类设备壳体及盖子的各种性能要求。

压铸工艺，具有生产效率高，产品组织致密， 外形美观等特点，被广泛应用。有色金属压铸件， 特别是轻金属(镁及铝合金)压铸件的应用范围正 在不断扩张，有资料表明，工业发达的国家正在 用镁合金和铝合金取代钢铁铸件的趋势越来越 明显，目前压铸已经成为汽车及通讯用基站壳体 用铝合金件成型过程中应用最广泛的工艺之一， 压铸在各种成型工艺中占到 50%以上。

2 壁厚对散热孔成型性的影响

压铸成型工艺中，壁厚会影响零件的成型 性，对于散热孔的成型，壁厚成为关键性因素。 因此，研究壁厚对散热孔成型性有着重要意义。 本文中，将对壁厚为 2.0mm-2.5mm 之间的散热 壳体进行研究。

2.1 产品特性参数

产品形状如下图 1 所示：



产品外形尺寸为 350mm×138.7mm×30mm， 材质选用 AlSi9Cu3(Fe)合金，理论质量为 0.56kg。 平 均 壁 厚 为 2.2mm~2.5mm ， 孔 间 壁 厚 为 1.2mm-1.3mm。

2.2 散热孔的特征参数

散热孔的特征参数如下图 2、图 3 所示：





2.3 模流分析

通过模流分析，从理论上对产品进行了初步 分析，确定进浇方案。模 流上主要分析了充填情况。

如图 4 所示：


2.4 模具制作

通过计算压铸机的锁模力，模具适合机型吨 位为 500 吨；采用 QT500 模框及 DIEVAR 模芯 材料制作好模具。

模具图如下图 5 所示：


2.5 压铸机型的选择

通过计算，压铸机型选择 DM500T 级卧式冷室压铸机。

压铸机及周边设备如下图六所示：


2.6 样品 1 的制作及分析

样品材质为 AlSi9Cu3(Fe)铝合金锭，通过 Striko3T 溶解炉加热熔化后，加除渣剂精炼,采用 旋转除气工艺进行除氢。成份检测合格后转运至 压铸机旁的保温炉，机械手自动给汤，压铸成型 后机械手自动取件获得样品。

样品生产的工艺流程为：



产品出现穿透性裂纹,通过对零件进行分析， 结果发现裂纹区域集中在靠近浇口一侧的孔，由 于孔间壁厚仅为 1.11mm，且实测为 1.2mm~1.3 之 间 ； 而 产 品 动 静 模 方 向 形 成 的 壁 厚 为 2.2mm-2.5mm 之间，实测为 2.2mm~2.4mm 之间； 初步判断出现裂纹区域的原因为壁厚差异，理论上孔间壁厚与静模方向壁厚 2.23mm 相差 1.13mm。

要解决壁厚问题，措施主要是将孔径减小， 因此，在不影响散热性能的情况下将孔径由 ϕ 3.5mm 减小至 ϕ 3 mm，孔间壁厚由 1.1mm 增加 至 1.75，与静模方向壁厚 2.23mm 相差 0.48mm。

2.7 样品 2 的制作及分析

增加壁厚的散热孔的特征参数如下图九、图 十所示：



重复 2.6 的操作，制作样品 2，如下图 11 所示：



通过对样品 2 进行分析，图十一所示，结果 显示：孔间壁厚实测为 1.8mm~2mm 之间；而产 品动静模方向形成的壁厚实测为 2.2mm~2.4mm 之间；裂纹区域消失，产品进行散热性能测试完全合格。

3 结论

通过对两组样品结果进行分析，得到下面几 条结论：

(1) AlSi9Cu3(Fe) 材 料 用 于 壁 厚 为 2.2mm~2.4mm 的产品,充填良好；

(2) 产品动静模之间壁厚与散热孔间壁厚 差异为 1.13mm 时散热孔的成型不良，会产生裂 纹现象；

(3) 产品动静模之间壁厚与散热孔间壁厚 差异为 0.48mm 时孔的成型良好，不会产生裂纹 现象；

(4) 减小产品动静模之间壁厚与散热孔间壁厚的差异，有利于散热孔的成型；

(5) 产品动静模之间壁厚与散热孔间壁厚 差异越小，散热孔的成型性越好；

(6) 壁厚设计的合理性是散热孔成型的关 键。