原標(biāo)題：福州大學(xué)：薄壁鋁合金濾波器散熱殼體RSF半固態(tài)壓鑄工藝模擬

濾波器設(shè)備使用功率大、集成度高,對(duì)散熱性要求高，需要濾波器散熱殼體進(jìn)行充分散熱。因此要求濾波器散熱殼體具有較高的熱導(dǎo)率，殼體表面的散熱片要盡量減薄，在滿足產(chǎn)品強(qiáng)度的前提下要盡可能符合輕量化設(shè)計(jì)以便于安裝、維護(hù)。該類產(chǎn)品的制造常采用壓鑄工藝，但壓鑄濾波器散熱殼體存在氣孔、氧化夾雜等缺陷，其散熱片壁厚較大，所能達(dá)到的最小壁厚是1.5mm,這使得散熱殼體質(zhì)量較重，散熱性能差，降低了產(chǎn)品的使用性能。

半固態(tài)壓鑄技術(shù)采用處于液、固兩相溫度區(qū)間的半固態(tài)金屬漿料。在壓鑄過(guò)程中，由于金屬漿料固相率大、粘度高、晶粒圓整，在合適的壓射參數(shù)下金屬漿料將以接近層流方式流動(dòng)充滿型腔，充型過(guò)程平穩(wěn)、均勻，可以實(shí)現(xiàn)近凈成形。早期的半固態(tài)壓鑄技術(shù)主要用于解決厚大壓鑄件的氣孔和氧化夾雜問(wèn)題，對(duì)于超薄壁鋁合金精密結(jié)構(gòu)件的半固態(tài)壓鑄研究較少。采用從瑞典引進(jìn)的RSF（Rapid Slurry Forming）半固態(tài)制漿技術(shù)，結(jié)合壓鑄工藝實(shí)現(xiàn)了超薄壁鋁合金精密結(jié)構(gòu)件濾波器散熱殼體的量產(chǎn)（壁厚為0.8~1.0mm），RSF半固態(tài)制漿技術(shù)的基本原理是用熵交換材料EEM（(Enthal-py Exchange Material）作為冷卻劑來(lái)吸收熱量和提供外來(lái)形核質(zhì)點(diǎn)，從而促進(jìn)金屬液的非均勻形核，通過(guò)控制熔體的焓熵來(lái)快速制備金屬半固態(tài)漿料。

通過(guò)前期對(duì)RSF半固態(tài)壓鑄的研究發(fā)現(xiàn)，半固態(tài)壓鑄時(shí)，壓射低速值和高低速轉(zhuǎn)換位置對(duì)半固態(tài)漿料的充型狀態(tài)影響較大。如果速度轉(zhuǎn)換時(shí)刻較早，半固態(tài)漿料將產(chǎn)生飛濺、卷氣等問(wèn)題。因此，本課題基于RSF半固態(tài)快速制漿技術(shù)，針對(duì)濾波器散熱殼體精密結(jié)構(gòu)件的發(fā)展需要，采用MAGMA軟件模擬了濾波器散熱殼體在不同的壓射低速值和高低速切換位置下半固態(tài)漿料的充填狀態(tài)，并根據(jù)模擬所獲得的最佳半固態(tài)壓鑄參數(shù)進(jìn)行了實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證。

圖文結(jié)果

圖1為濾波器散熱殼體。該零件形狀規(guī)則，由數(shù)片矩形散熱片組成且水平布置在同一平面上。散熱片要求壁厚均勻且壁厚維持在0.8~1.0mm,脫模斜度維持在1°左右，表面無(wú)縮松、氣孔。

圖1 濾波器散熱殼體三維圖

表1 Al-7Si-Mg合金的主要化學(xué)成分（%）

表2 模擬方案

圖2 半固態(tài)壓鑄充型模擬結(jié)果(方案1)

圖3 半固態(tài)壓鑄充型模擬結(jié)果(方案2)

圖4 半固態(tài)壓鑄充型模擬結(jié)果(方案3)

以上3種方案的模擬結(jié)果表明,壓射低速值和高低速切換位置對(duì)半固態(tài)充型過(guò)程影響很大。對(duì)比方案1和方案2可知,當(dāng)壓射速度切換較早時(shí),粘度較大的半固態(tài)漿料在高速壓射的作用下仍然會(huì)以噴流的方式進(jìn)行充型,在充型前端產(chǎn)生尖刀狀的飛濺。推遲高低速切換的位置,可以使大量半固態(tài)漿料平穩(wěn)流入型腔并平鋪分散開(kāi)。當(dāng)?shù)退賶荷滢D(zhuǎn)換為高速壓射時(shí),平鋪的漿料會(huì)將高速壓射產(chǎn)生的力均勻地分散在漿料的各個(gè)部分,不會(huì)使產(chǎn)生的充型力集中在某一區(qū)域,從而使飛濺噴流情況得到明顯改善。

圖5 濾波器散熱殼體半固態(tài)壓鑄毛坯件

圖6 濾波器散熱殼體微觀組織

采用壓射低速為0.1m/s,高低速切換位置為720mm的方案,進(jìn)行濾波器散熱殼體的實(shí)際生產(chǎn),得到了合格的壓鑄件。壓鑄件表面無(wú)縮松、氣孔等缺陷,其散熱片壁厚均勻且大致維持在0.8~1.0mm的范圍,與模擬的結(jié)果大致相同,從而驗(yàn)證了模擬結(jié)果的可靠性。

圖7 散熱片X射線探傷圖

本文作者：

張宇 王連登 許朋朋
福州大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院
王沁峰
集美大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院
王連登 曹海春 鄭江水 羅振華
福建省瑞奧麥特輕金屬有限責(zé)任公司

本文來(lái)自：《特種鑄造及有色合金》雜志，《壓鑄周刊》戰(zhàn)略合作伙伴