原標題：福州大學：薄壁鋁合金濾波器散熱殼體RSF半固態壓鑄工藝模擬

濾波器設備使用功率大、集成度高,對散熱性要求高，需要濾波器散熱殼體進行充分散熱。因此要求濾波器散熱殼體具有較高的熱導率，殼體表面的散熱片要盡量減薄，在滿足產品強度的前提下要盡可能符合輕量化設計以便于安裝、維護。該類產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，所能達到的最小壁厚是1.5mm,這使得散熱殼體質量較重，散熱性能差，降低了產品的使用性能。

半固態壓鑄技術采用處于液、固兩相溫度區間的半固態金屬漿料。在壓鑄過程中，由于金屬漿料固相率大、粘度高、晶粒圓整，在合適的壓射參數下金屬漿料將以接近層流方式流動充滿型腔，充型過程平穩、均勻，可以實現近凈成形。早期的半固態壓鑄技術主要用于解決厚大壓鑄件的氣孔和氧化夾雜問題，對于超薄壁鋁合金精密結構件的半固態壓鑄研究較少。采用從瑞典引進的RSF（Rapid Slurry Forming）半固態制漿技術，結合壓鑄工藝實現了超薄壁鋁合金精密結構件濾波器散熱殼體的量產（壁厚為0.8~1.0mm），RSF半固態制漿技術的基本原理是用熵交換材料EEM（(Enthal-py Exchange Material）作為冷卻劑來吸收熱量和提供外來形核質點，從而促進金屬液的非均勻形核，通過控制熔體的焓熵來快速制備金屬半固態漿料。

通過前期對RSF半固態壓鑄的研究發現，半固態壓鑄時，壓射低速值和高低速轉換位置對半固態漿料的充型狀態影響較大。如果速度轉換時刻較早，半固態漿料將產生飛濺、卷氣等問題。因此，本課題基于RSF半固態快速制漿技術，針對濾波器散熱殼體精密結構件的發展需要，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漿料的充填狀態，并根據模擬所獲得的最佳半固態壓鑄參數進行了實際生產驗證。

圖文結果

圖1為濾波器散熱殼體。該零件形狀規則，由數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合金的主要化學成分（%）

表2 模擬方案

圖2 半固態壓鑄充型模擬結果(方案1)

圖3 半固態壓鑄充型模擬結果(方案2)

圖4 半固態壓鑄充型模擬結果(方案3)

以上3種方案的模擬結果表明,壓射低速值和高低速切換位置對半固態充型過程影響很大。對比方案1和方案2可知,當壓射速度切換較早時,粘度較大的半固態漿料在高速壓射的作用下仍然會以噴流的方式進行充型,在充型前端產生尖刀狀的飛濺。推遲高低速切換的位置,可以使大量半固態漿料平穩流入型腔并平鋪分散開。當低速壓射轉換為高速壓射時,平鋪的漿料會將高速壓射產生的力均勻地分散在漿料的各個部分,不會使產生的充型力集中在某一區域,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,進行濾波器散熱殼體的實際生產,得到了合格的壓鑄件。壓鑄件表面無縮松、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,與模擬的結果大致相同,從而驗證了模擬結果的可靠性。

圖7 散熱片X射線探傷圖

本文作者：

張宇 王連登 許朋朋
福州大學機械工程及自動化學院
王沁峰
集美大學機械與能源工程學院
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任公司

本文來自：《特種鑄造及有色合金》雜志，《壓鑄周刊》戰略合作伙伴