铝合金因质轻、美观、良好的导热性和易加工成复杂的形状, 被广泛地用于生产散热器材。铝合金散热器型材主要有三种类型:扁宽形, 梳子形或鱼刺形;圆形或椭圆形外面散热片呈放射状;树枝形。它们的共同特点是：散热片之间距离短, 相邻两散热片之间形成一个槽形, 其深宽比很大;壁厚差大, 一般散热片薄,而其根部的底板厚度大。因此, 给散热器型材的模具设计、制造和生产带来很大的难度。
散热器型材有的尺寸较小、形状对称, 这类产品比较容易生产。而大部分散热器型材都是扁宽形, 外形尺寸较大, 有的不对称, 散热片之间的槽形深宽比很大, 其生产难度较大。需要从铸锭 、模具、挤压工艺几方面配合, 才能顺利生产出合格的散热器型材。挤压散热器型材用的合金必须具有良好的可挤压性和导热性, 一般用 1A30 、1035 和 6063 等铝合金。
目前普遍使用的是 6063 合金, 因为它除了有良好的可挤压性 、导热性外 , 还有较好的力学性能。
1、对铸锭的质量要求
合金在熔炼过程中要严格控制杂质含量, 保证熔体的纯洁度。对于 6063 合金要控制Fe 、Mg 、Si 的含量。Fe 的含量应 w(Fe)<0 .2 , Mg 、Si 的含量一般都控制在国家标准的下限, w (Mg)=0 .45～0.55, w(Si)=0 .25～0 .35。铸锭要经过充分的均匀化处理, 使铸锭的组织和性能均匀一致。
铸锭的表面要光滑, 不允许有偏析瘤或粘沙泥。铸锭的端面要平整, 不能切成台阶状或切斜度太大(切斜度应在 3 mm 以内)。因为用平面模挤压散热器型材时, 如果没有设计导流模, 铸锭直接碰到模具, 铸锭端面不平, 会导致有的地方先接触模具, 产生应力集中, 易把模具的齿形挤断, 或造成出料的先后不一, 容易产生堵模或挤压成形不好的现象。
2、对模具的要求
因为散热器型材的模具都是许多细长的齿, 要承受很大的挤压力, 每个齿都要有很高的强度和韧性, 如果彼此之间的性能有很大的差异, 就容易使强度或韧性差的那些齿断裂。因此模具钢材的质量必须可靠, 最好使用质量可靠的厂家生产的H13 钢材,或选用优质的进口钢材。模具的热处理十分重要, 要用真空加热淬火, 最好采用高压纯氮淬火, 保证淬火后模具的各部分性能均匀。淬火后要采取三次回火, 使模具的硬度保证在HRC48～HRC52 的前提下,具有足够的韧性。这是防止模具断齿的重要条件。散热器型材要能顺利挤压, 模具的设计要合理,
铝型材散热器挤压
制造要精确。一般尽量避免铸锭直接挤压到模具工作带上。对于扁宽的梳形散热器型材, 设计一个中间较小 、两边较大的导流模 , 使金属往两边流, 减少模具工作带上的挤压力, 并使其压力分布均匀。由于散热器型材断面的壁厚相差大, 设计模具工作带时要相应保持它们的差别, 即壁厚大的地方工作带要特别加大, 可以大到 20mm～30 mm , 而齿尖的位置要突破常规, 把工作带减到最小, 目的是要保证金属在各处流动的均匀性。对于扁宽形散热器型材, 为保证模具有一定的刚度, 模具的厚度要适当增加, 厚度增加量约 30～60。模具的制作也要十分精细, 空刀要做到上下 、左右 、中间保持对称, 齿与齿之间的加工误差要小于0 .05mm , 加工误差大则容易产生偏齿, 即散热片的厚薄不均匀, 甚至会产生断齿的现象。
对于设计比较成熟的断面,用嵌镶合金钢模具也是 一个较好的方法, 因为合金钢模具有较好的刚性和耐磨性,不易产生变形,有利于散热器型材的成形。
3、减少挤压力
为了防止模具断齿, 应尽量减少挤压力, 而挤压力与铸锭的长度 、合金变形抗力的大小 、铸锭的状态、变形程度的大小等因素有关 。因此, 挤压散热器铝型材的铸棒不宜太长, 约为正常铸棒长度的(0 .6～0 .85)倍 。特别是在试模和挤压第一根铸棒时, 为确保能顺利生产出合格的产品, 最好用更短的铸棒, 即正常铸棒长度(0 .4～0 .6)倍的铸棒来试模。
对于形状复杂的散热器型材断面, 除了缩短铸棒的长度外, 还可考虑用纯铝短铸棒作第一次试挤压, 试挤成功后再用正常铸锭进行挤压生产。
铸锭均匀化退火不仅可以使组织和性能均匀, 而且可以提高挤压性能和降低挤压力, 所以要求铸锭必须均匀化退火。至于变形程度的影响, 由于散热器型材的断面积一般都比较大, 挤压系数一般在40以内, 因此其影响较小。
4、挤压工艺
挤压模具的第一次试模, 有条件的话, 可以先在电脑上做模拟试验, 看模具设计的工作带是否合理, 然后在挤压机上试模。第一次试模十分重要, 操作手要让主柱塞前进上压时在低于 8 MPa 的压力下慢速前进, 最好有人用电筒光线照看模具出口处, 等挤压模具的每一个散热片都均匀挤出模孔后, 才能逐渐加压加速进行挤压。试模成功后继续挤压时, 应注意控制好挤压速度, 做到平稳操作。生产散热器型材时应注意模具的加热温度, 要使模具温度与铸锭温度相近。若温差太大, 由于上压时挤压速度慢, 会使金属温度下降, 易产生堵模或流速不均匀的现象。
综上所述，散热器型材的挤压技术除与上面因素有关外，还与挤压机的能力和水平、后部设备的自动化程度 、工人的操作技巧等有关, 不同的散热器型材断面应根据其特点采取相应的措施, 不能一概而论。
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