通信系統(tǒng)公司是如何看待半固態(tài)壓鑄技術(shù)在通信設(shè)備上的應(yīng)用
隨著技術(shù)的不斷進步,室外通信設(shè)備不斷向著小型化、輕量化的方向發(fā)展,這就要求室外壓鑄機箱的體積需要做的盡可能小,重量盡可能的輕,這對設(shè)備的散熱能力提出了更高的要求,常規(guī)的壓鑄技術(shù)已經(jīng)遇到瓶頸,在散熱方面很難有更大的突破;而半固態(tài)壓鑄具有組織均勻、無縮孔縮松等優(yōu)勢,其導(dǎo)熱率與鍛造鋁比較接近,可以很好的提升壓鑄機箱的散熱效率。
1 半固態(tài)壓鑄技術(shù)的介紹
半固態(tài)壓鑄技術(shù)自 20 世紀 70 年代由美國麻省理工學(xué)院的研究小組首次提出,經(jīng)過40 多年的研究與發(fā)展,在歐美等工業(yè)發(fā)達國家已被廣泛關(guān)注和研究,一些技術(shù)已進入工業(yè)化應(yīng)用階段。
1.1 半固態(tài)壓鑄原理
半固態(tài)是指金屬原料中既有液態(tài)也有固態(tài)的金屬漿料。處于固液相區(qū)間的合金經(jīng)過連續(xù)攪拌后呈現(xiàn)出低的表觀粘度,此時在結(jié)晶過程中形成的樹枝晶被粒狀晶代替(見圖 1);這種漿料很容易變形,只要加很小的力就可以充填模具型腔,半固態(tài)壓鑄是利用壓鑄機強制將半固態(tài)金屬熔液壓入形狀復(fù)雜的金屬模具內(nèi)的一種精密鑄造方法。
1.2半固態(tài)鋁合金材料
通常認為最適合半固態(tài)成形的液相率區(qū)間為30%-60%,圖2是不同的合金材料在不同溫度下的固相率。 從上圖可以看出半固態(tài)壓鑄可選用的鋁合金材料比較多,如A356、A357、2014、7010 等,為了提高鑄件的導(dǎo)熱效果及方便購買材料,選擇了材料 A356,它的導(dǎo)熱系數(shù)是159W/m K,遠高于普通ADC12的96W/mK的導(dǎo)熱率。
1.3 半固態(tài)壓鑄件的特點
在傳統(tǒng)液態(tài)壓鑄成形過程中,由于合金熔體通常以枝狀晶組織形式凝固,流動性就會由于先凝固的固相所形成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)而降低,在鑄件組織中往往會形成粗大的枝狀晶組織,并伴生有大量的縮松、縮孔等缺陷,影響到產(chǎn)品的導(dǎo)熱性。
在半固態(tài)壓鑄過程中,由于半固態(tài)合金漿料的澆注溫度控制在固液兩相區(qū)內(nèi),漿料中的固相以近球狀的非枝晶組織形式懸浮在液相基體中,使熔體具有良好的流動性,可以制作壁厚較薄的零件,同時在一定強度攪拌的作用下漿料以分布均勻,細小的非枝晶、近球狀的顯微組織凝固;在漿料充型過程中,半固態(tài)金屬的流動屬于層流,避免了氣體的卷人,且由于澆注溫度處于固液兩相區(qū),顯著降低了鑄件內(nèi)部的氣孔含量,使鑄件組織致密。兩種壓鑄件剖開后的截面效果如圖3 所示。
2 半固態(tài)壓鑄技術(shù)在通信設(shè)備中的應(yīng)用
隨著技術(shù)的發(fā)展,通信運營商對通信設(shè)備的體積和重量越來越關(guān)注;通信設(shè)備的體積和重量就做的越來越小了;而設(shè)備的功率卻越來越高,單位體積上的熱耗越來越大,普通壓鑄件自然散熱很難滿足散熱要求,下文以某通信設(shè)備為例,介紹半固態(tài)壓鑄技術(shù)在通信設(shè)備上的應(yīng)用。
2.1 設(shè)備功耗
該設(shè)備需在環(huán)境溫度 40℃下進行工作,主要芯片功耗如下表 1 所示,芯片位置如圖 4 所示。
該通信設(shè)備機箱如下圖 5 所示;芯片頂部與機箱緊密接觸,芯片散熱方式如下圖 6 所示:
2.2 普通壓鑄機箱散熱效果
普通液態(tài)壓鑄機箱安裝 PCB 板后,設(shè)備在 40℃環(huán)境中工作時各芯片的表面溫度實測數(shù)據(jù)如下表2 所示。
2.3 半固態(tài)壓鑄機箱散熱效果
設(shè)備機箱采用半固態(tài)技術(shù)壓鑄,機箱安裝 PCB 板后,設(shè)備在 40℃環(huán)境中工作時各芯片的表面溫度實測數(shù)據(jù)如表3 所示。
從上述兩張表中的數(shù)據(jù)可以看出通信設(shè)備采用半固態(tài)壓鑄技術(shù)后,鋁合金壓鑄機箱的整體散熱能力有了明顯的提升,各主要芯片的表面溫度都有較大幅度的降低。
3 結(jié)語
本文給出了半固態(tài)壓鑄技術(shù)的一種新應(yīng)用領(lǐng)域,利用該壓鑄技術(shù),可降低壓鑄件中氣孔的含量,使得壓鑄件更加密實,提高了壓鑄件的導(dǎo)熱率,對室外壓鑄機箱自然散熱能力的提升有很大的幫助,可以使壓鑄機箱做的更小、更輕。半固態(tài)壓鑄技術(shù)在通信行業(yè)中將會有很好的應(yīng)用前景。
責(zé)任編輯:售電衡衡
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