文：重庆大江美利信压铸有限责任公司 钱昌才
摘 要：通讯基站设备在通讯过程中扮演着重要角色，其负责对各种信号的接收与发送，数字处理模块是其核心之一，电路越来越高度集成化，由此产生的热量也越来越大。CPU 产生的热量需要通过机框外壳散发出去，如何对其进行散热提出了更高的要求。铝合金具有良好的导热性能，其压铸件常用于此类设备的外壳，可以满足一定的散热要求。散热叶片的形状特征,会影响其散热性能。对于铝合金压铸件,散热叶片的形状特征参数，对压铸工艺起着关键性作用。本文从理论设计结合实际生产，对散热叶片的特征参数对其成型性影响进行研究。
关键词：通讯；机框；散热；铝合金；叶片；压铸工艺；成型性
1、前言
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通讯基站设备在通讯过程中扮演着重要角色,其负责将对各种信号的接收与发送, 数字处理模块是其核心之一,电路越来越高度集成化,由此产生的热量也越来越大。传统的通过散热孔空气对流方式,由于空气中带静电灰尘的存在,在散热过程中会将灰尘带入 CPU 周围环境中,严重影响各类电子元器件的正常工作。壳体外设计成带散热叶片的结构,可以解决此类需要有一定防尘要求的问题。
铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝合金在导热性能上，其导热系数介于 130W/m•K～160W/m•K 之间；铝合金具有的优越性能，可以满足通讯类设备壳体的散热性要求。
压力铸造简称压铸，是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速充填钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素，缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用，使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件，甚至优质铸件。
压铸工艺具有生产效率高,产品组织致密,外形美观等特点,被广泛应用汽车零部件及通讯用基站壳体。
2 、机框上散热叶片成型性
压铸成型工艺中,零件的结构设计对最终铸件的成型性有着重要影响,对于薄壁类机框上散热用叶片的成型,叶片特征参数成为关键性因素。
叶片成型性的好坏会影响铸件产品的外观及内部质量。因此,研究叶片特征参数对叶片最终成型性有着重要意义。
高宽比:将高度 H 与宽度 W 进行较所得的值,用 H/W 来表示。本文中,将对叶片宽度
W 为 1.24mm～1.55mm,高度 H 为 2mm～8mm,高宽比 H/W 介于1.6-5.16,叶片间隙 G 为 2.75mm～3.5mm 之间的机框上的叶片进行研究。
2.1 产品特性参数
本次研究的叶片,均为从基板上长出,叶片形状如下图 1 所示：材质选用 AlSi9Cu3(Fe)
铝合金。基板平均壁厚为 2.5mm。
2.2 散热片的特征参数
叶 片 尺 寸 参 数 为 : 高 度 H(mm), 宽 度W(mm)(小头),间隙 G(mm), 拔模斜度θ(°)，平均壁厚 B(mm); 如下图 2 所示：
2.3 叶片设计
不同型号的叶片参数如表 1 所述: 按照模具设计手册，将带叶片的三种产品的模具 #p#分页标题#e#
3D 设计完成，并制作模具。三种不同型号的叶片，其基板壁厚均为2.5mm,主体结构均为机
框类。产品结构类似,外形尺寸长(mm)×宽(mm)×高(mm)：323×278×22。产品重量为 1.3-1.5kg。
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。模流上对充填、凝固、速度、温度、卷气等进行了模拟分析。
如下图 3 所示：
2.4模具制作
通过计算选择压铸机的锁模力，模具适合机型吨位为 800 吨；采用 QT500 模框及 DIEVAR模芯材料制作好模具。 模具图如下图 4 所示：
2.5 铸件的生产及分析
压铸机型选择 DM800T 级卧式冷室压铸机。铸件材质均为 Al Si9Cu3(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。确保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铸件。铸件如下图五所示:
通过对批量生产的压铸毛坯品进行分析,结果发现,样品 1 在远离浇口区域的叶片顶端出现穿透性冷隔,其他区域未出现此类缺陷;样品 2 在远离浇口区域的叶片顶端未出现穿透性冷隔,但是部分区域出现花纹；样品 3 整个叶片区域未出现缺陷;因此可以判断,样品1成型差,样品 2 成型好,样品 3 成型较好。
铸件1，由于叶片(小头)宽度为 1.25mm，叶片间隙为 2.75mm；铸件 2 叶片(小头)宽度为1.55mm，叶片间隙为 2.95mm；铸件 3 叶片(小头)宽度为 1.25mm，叶片间隙为 3.5mm；三种铸件叶片高宽比H/W 分别为：4.4,5.16,1.6。几种参数对叶片成型性影响如下图6 所示：
对叶片成型性，使用 MA 系数来表达(如图6所示)，成型性好即MA 系数为 1.0，成型差的即 MA 系数为 0；通过简化定义，铸件1 叶片上出现穿透性冷隔，其MA 为 0.3；铸件2 叶片上未出现冷隔，但存在部分花纹，其 MA 为 0.8；铸件 3 叶片上未出现缺陷，其MA 为 1.0；通过绘制并对图六进行分析，结果发现，叶片高度越低,其成型性越好；高宽比越小，叶片成型性越好；叶片间隙越大，其成型性越好；叶片宽度越宽，其成型性越好。
3、结论
通过对三种不同特征参数的铸件进行分析，得到下面几条结论：
（1）基板厚度为 2.5mm,对叶片的成型没有影响；
（2）高度越低,MA 系数越高, 叶片成型性越好；
（3）高宽比越小,MA 系数越大,叶片成型性越好；
（4）叶片间隙越大,MA 系数越大,叶片成型性越好；
（5）叶片宽度越宽,MA 系数越大,叶片成型性越好。
