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散熱片加工過程中,細(xì)節(jié)控制直接影響產(chǎn)品的散熱效率、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及可靠性。以下從材料選擇、工藝執(zhí)行、質(zhì)量管控等維度,詳細(xì)說明需注意的關(guān)鍵細(xì)節(jié):
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一、材料預(yù)處理與選型細(xì)節(jié)
1. 材料純度與性能匹配
鋁合金(如 6063、1060):
擠壓工藝需確保硅(Si)含量≤0.6%,避免模具磨損;鎂(Mg)含量 1.0-1.5%,提升擠壓流動性。
板材沖壓前需退火處理(350-400℃保溫 1 小時(shí)),降低硬度(HV≤60),減少開裂。
銅材(紫銅 T2):
含氧量需<0.03%,避免高溫加工時(shí)產(chǎn)生 “氫脆”(尤其鏟齒工藝)。
沖壓前表面打磨去除氧化層,防止模具劃傷。
2. 板材 / 坯料表面質(zhì)量
擠壓坯料需檢查表面無氣泡、裂紋,尺寸公差控制在 ±0.1mm(如直徑 100mm 的鋁棒,橢圓度≤0.2mm)。
沖壓板材厚度公差≤±0.02mm(如 0.3mm 厚鋁板,實(shí)測范圍 0.28-0.32mm),避免因厚度不均導(dǎo)致翅片高度偏差。
二、各加工工藝的關(guān)鍵執(zhí)行細(xì)節(jié)
1. 擠壓成型
模具溫度控制:
模頭預(yù)熱至 480-520℃(鋁合金),坯料加熱至 460-490℃,溫差超過 30℃易導(dǎo)致翅片扭曲。
擠壓速度控制在 10-15mm/s,速度過快會因摩擦生熱使翅片邊緣熔化(俗稱 “糊邊”)。
冷卻工藝:
擠出后立即水冷(水溫≤25℃),冷卻延遲超 10 秒會導(dǎo)致鋁合金時(shí)效不足,硬度不達(dá)標(biāo)(目標(biāo) HV≥80)。
2. 沖壓成型
模具間隙設(shè)置:
沖裁間隙為材料厚度的 8-12%(如 0.5mm 鋁板,間隙 0.04-0.06mm),間隙過小易產(chǎn)生毛刺,過大則翅片邊緣塌角。
凸模刃口需研磨至粗糙度 Ra≤0.4μm,避免拉傷板材。
沖壓油使用:
銅材沖壓需使用極壓乳化液(濃度 8-10%),防止高溫粘模;鋁合金可用輕質(zhì)礦物油,避免殘留影響后續(xù)陽極氧化。
3. 鏟齒加工
刀具參數(shù):
鏟齒刀材質(zhì)選用 CBN(立方氮化硼)或陶瓷,前角 5-8°,后角 10-15°,刀具鈍了需立即更換(刃口磨損超過 0.1mm 會導(dǎo)致翅片撕裂)。
切削速度控制在 80-120m/min(銅材),進(jìn)給量 0.05-0.1mm/r,過高會導(dǎo)致刀具過熱崩刃。
冷卻方式:
采用高壓油霧冷卻(油霧顆?!?μm),噴嘴對準(zhǔn)切削區(qū),油溫控制在 30-40℃,避免銅材因高溫軟化粘刀。
4. 折鰭與焊接工藝
折鰭精度:
折疊角度偏差≤±1°(如 90° 翅片,實(shí)測 89-91°),可用角度規(guī)逐片檢測,角度偏差會導(dǎo)致堆疊間隙不均(目標(biāo)間隙≤0.03mm)。
焊接細(xì)節(jié):
真空釬焊(鋁合金)需控制真空度≤1×10?3Pa,溫度 580-600℃,保溫時(shí)間 15-20 分鐘,溫度不足會導(dǎo)致焊料(如 Al-Si 合金)未完全熔化,形成虛焊。
三、后處理與表面處理細(xì)節(jié)
1. 去毛刺與清洗
化學(xué)去毛刺:
鋁合金用硝酸 + 氫氟酸混合液(體積比 5:1),溫度 40-50℃,處理時(shí)間 3-5 分鐘,過度處理會導(dǎo)致翅片變?。ê穸葥p失≤0.01mm)。
超聲波清洗:
銅散熱片需用丙酮去除沖壓油,清洗時(shí)間≥10 分鐘,清洗后立即烘干(120℃,30 分鐘),避免水漬殘留導(dǎo)致氧化。
2. 表面處理工藝
陽極氧化:
硫酸濃度 15-20%,溫度 18-22℃,電壓 12-15V,氧化時(shí)間 20-30 分鐘,膜厚控制在 5-10μm(過薄耐蝕性差,過厚影響散熱)。
鍍鎳(銅材):
電鍍液 pH 值 4.0-4.5,溫度 55-65℃,電流密度 2-3A/dm2,鎳層厚度 2-3μm,需均勻無漏鍍(可用硫酸銅溶液測試,漏鍍處會立即變紅色)。
四、質(zhì)量檢測與過程控制細(xì)節(jié)
1. 在線尺寸監(jiān)測
擠壓成型時(shí),用激光測徑儀實(shí)時(shí)監(jiān)測翅片高度(如目標(biāo)高度 10mm,波動范圍≤±0.05mm),每 5 分鐘記錄一次數(shù)據(jù),超差立即調(diào)整模具。
沖壓過程中,用二次元影像儀抽檢翅片間距(如設(shè)計(jì)間距 1.5mm,實(shí)測 1.45-1.55mm),每批次抽檢≥5%。
2. 熱性能實(shí)測
熱阻測試:
在風(fēng)洞測試中,風(fēng)速控制在 2-5m/s(模擬自然 / 強(qiáng)制散熱場景),加熱功率 50-100W,測量基板與翅片頂部溫差,熱阻 = 溫差 / 功率,需≤設(shè)計(jì)值的 110%。
耐壓測試(針對液冷散熱片):
充入 0.5MPa 壓縮空氣,浸入水中 30 秒,無氣泡冒出(泄漏量≤5ml/min),避免冷卻液滲漏。
3. 可靠性驗(yàn)證
鹽霧測試:
陽極氧化散熱片需通過 500 小時(shí)中性鹽霧(5% NaCl 溶液,35℃),表面無腐蝕斑點(diǎn);鍍鎳銅片需通過 1000 小時(shí),鎳層無剝落。
五、安全與設(shè)備維護(hù)細(xì)節(jié)
1. 設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控
擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)壓力需穩(wěn)定在 120-150MPa,波動超過 5MPa 需停機(jī)檢查油缸密封性。
沖床的離合器行程誤差≤0.1mm,超過可能導(dǎo)致模具碰撞損壞(尤其多工位級進(jìn)模)。
2. 操作人員防護(hù)
鏟齒加工時(shí),需佩戴防飛濺面罩(切削銅屑速度可達(dá) 30m/s),機(jī)床護(hù)板需加裝吸音棉(噪音≤85dB)。
化學(xué)處理工序需配備酸堿中和池,操作人員穿戴耐酸堿手套(材質(zhì)為丁腈橡膠),避免皮膚接觸腐蝕液。