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烤漆附着力测试和涂层附着力测试仪安装步骤的过程
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拉拔式附着力仪F106/5
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电线电缆挤出的常见问题
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你可能喜欢铜铝复合散热器的挤出工艺技术分析与研究
散热器型材其结构均是由多个齿形组成，为了提高散热效率，增大散热面积，在每个齿上大都布有多个尖牙，这种结构虽然有效地提高了散热效率，改善了散热效果，增加了散热面积， 但是却给型材挤压带来了很大的阻力。
&摘要：铝合金散热器型材是铝合金挤压型材中难度较大，技术含量较高的一种。散热器产品由于其特殊的性能要求，对于与热源直接接触的表面，需要镶嵌铜片提高散热器的导热率，而目前的各种铜铝结合的工艺普遍在两者之间存在粘结层，不可避免地影响到散热器的性能。
　　本文提出了一种覆铜散热器复合型材一次挤压成形的方法，文中详细论述了铜铝复合加工机理和散热器覆铜设计及其结构分析，通过传统的铝型材挤压设备及模具的结构进行设计改造。分别在挤压设备上增加了铜板的送料机构，在挤压模具、模套、模座等挤压工具上增加输送铜板的进料口，初步实现了覆铜散热器复合型材一次挤压成形。
　　随着科学技术的不断进步，新结构、新材料和新工艺的应用日益广泛。现代工程中的许多零部件需要工作在高温或低温、腐蚀介质、电磁场或放射性环境中，所选用的材料应该是能满足工作要求的特殊材料，单独使用一种材料常常不能满足实际应用中的各种要求，并且有色金属材料的用量也比较大。为了节约大量的优质贵重有色金属材料，降低成本，简化制造工艺，保证不同的工作条件下使用不同的材料，充分发挥不同材料的性能优势，异种有色金属材料的复合技术在实际生产中有着广泛的应用。
　　目前，工程上大量采用的是单纯的铝散热器，由于铝的导热系数较低，仅为230W/m℃(0℃时)，大量的热量很难被迅速带走。而铜的导热系数较高，为382W/ m℃(0℃时)，但铜散热器的重量较大，并且在恶劣环境下的三防(防潮、防霉、防盐雾)较难。
　　铜铝复合制作的散热器，较好地发挥了两种金属各自的优势，做到了优势互补，不但能使散热器耐腐蚀，产品重量轻寿命长，而且还提高了散热器其他方面的技术参数指标。
　　近几年来，散热器生产商在原有铝合金散热器的基础上作了技术改进，在散热翅片反面加上5～6mm厚的紫铜板，或者在铝制散热翅中加入紫铜散热管，以利于提高散热效果。目前高速CPU芯片就采用了此种设计的散热器进行散热，但由于铝－铜的物理性质差异较大，形成致密可靠的连接难度较大，因此如何将二者有效地连接在一起成了此项技术应用的关键。现有的焊接技术是先在铝表面镀镍，再与铜板实行软钎焊，即形成铝－镍－铜体系。这一工艺方法基本上能达到产品设计的技术要求，但由于需要增加电镀工艺，因此生产成本较高，而且由于镍的热传导性较差，阻碍了散热器散热效果的进一步提高，没有最大限度的发挥此种(铜－铝)散热器设计的技术优势。
　　目前市面上充斥着各种各样的铜铝结合的散热器，采用不同的工艺将铜与铝结合在一起。常用的有钎焊、螺丝锁合、热胀冷缩结合、机械式压合等方式。
2　覆铜散热器的加工机理与设计
　　覆铜散热器突出的问题是铜/铝接头的连接[1]。实践证明，在负荷较大的情况下，用传统方法对铜与铝连接所生产的电工产品是极不可靠的[2]。采用表而堆焊、爆炸复合、轧制复合等多种方法均可成功制备铜/铝连接件，然而就性能和价格比而言，采用挤压法制备复合接头具有明显的优势，通过该方法形成的铜/铝连接件可以降低成本、减轻构件质量以及发挥铜、铝各自的优点，并能变异种金属的焊接为同种金属的焊接[3-5]。铜、铝复合时，在复合界而上会生成一层金属间化合物(如CuAl2等)，这类金属间化合物硬而脆，会导致复合板的结合强度和弯曲性能等降低，且导电性变差[6]，因此，这种过渡层不能太厚，否则将对材料的使用特性产生影响。另外，由于铝的线收缩系数大于铜的线收缩系数，在冷却过程中铜/铝复合界而附近产生很大的应力，当界面结合强度不足时，将致使原先良好的铸造结合而开裂。因此，选择合理的复合工艺至关重要。
　　铜/铝复合材料采用固－液复合法制备，首先要对铜板进行预处理：将铜板在脱脂剂中进行脱脂处理，用清水冲洗后在钢丝轮上进行除锈和打毛处理，打毛的目的是为增加界面的接触而积。铜/铝复合层的形成主要是铜与铝的界面反应和相互扩散的结果，复合界面的冶金结合是通过接触面上金属的熔化和扩散过程实现的。当液态铝与固态铜接触时，固态铜表面发生界面反应以及铜和铝原子的相互扩散，在两种金属中形成扩散层，在界面上还形成金属间化合物。复合界面的冶金结合是通过界面层上固体的局部熔化和原子扩散的物理冶金过程实现的。
在固－液复合的条件下，使用熔剂对铜板进行预浸镀，在铝锭挤压温度为480℃以上，铜板预热温度为400℃时，获得了界面过渡层厚度为45&m，剪切强度为57 MPa的良好复合界面[7]。
　　同时，固－液复合界面上存在熔化区和非熔化区，铜/铝复合界面的结合是通过铜/铝接触面上铜的熔化和铜与铝之间的扩散实现的。
3　散热器覆铜设计及结构分析
　　在铝合金散热器底部镶嵌0.2mm厚度的铜板，可以大大提高散热器的散热效率，同时节约大量成本。散热片选用较高导热系数的材料对提高热传导效率很有帮助，铝的导热系数为735KJ/(M?H?K)，铜的导热系数为1386KJ/(M?H?K)，在所有其它条件均相同的时候，铜在单位时间内传导的热量是铝的近两倍。
　　如果将铝合金散热片改用铜来制造，对热的传导速率将会有一个很可观的提升，这样当然就对高度集中的热量具有明显&疗效&。但是，还需要考虑铜的比重比铝大，将不符合散热片重量限制的要求； 红铜的硬度不如铝合金AA6063，某些机械加工性能不如铝；铜的熔点比铝高很多，不利于挤压成形等等问题。所以这里就把铜、铝结合应用，利用铜的高导热系数特点，把热量传导至铝材质的鳍片，再通过风扇的对流作用散发至空气中。既保证其重量不超标，又可量产，也取得了一定的效能提升。
　　散热片的肋片分布间距是5.5mm，厚度从1mm到3mm不等；且肋片数目较多。很明显，肋片分布区域的挤压力分布极不均匀，存在很大的摩擦力；同时肋片强度较低，在热挤压过程中很容易发生偏折。反之，散热器底部供料充足，相比较肋片而言，强度大，挤压力小，热挤压过程中流速快，从而型材整体很容易发生扭拧和侧弯。同时，铜铝结合时亲和力较差，必须严格控制铜板与铝锭的接触面、挤压力以及挤压温度，这也增加了对型材挤压过程中流动稳定性的要求，以及对铜板附着力的要求。
由于模具的齿顶部是最不易填充的部位，为了使此处填充充分，在下模齿顶处的焊合室，设计了可起促流作用的30&斜面，从而更好地改善了此处的流速。另外，此分流模下模焊合室的设计结构，不同于常规形式的分流模结构，与上模的分流口尺寸不是完全对应的，在焊合室上，下宽度的取值依据散热器型材宽度，按平模导流口的设计形式取值，这样有利于 齿顶部不易填充的部分充分填充。
4　结构方案设计
　　4.1　挤压模模面的设计
　　送料机构是一个类似于连续挤压装置的铜卷。通过预先对铜板进行表面处理（主要通过脱脂、除锈、打毛处理等），使铜板表面具有一定粗糙度，能够增大与半固态铝锭的接触面积。这里的铜板厚度是0.2mm，所以在液态铝锭的流动过程中，利用表面摩擦力能够带动薄铜板一起运动。由表1可以知：挤压过程中的模具温度达到480-500℃,挤压速度为10－30m/min。
表1　铝合金散热器型材挤压工艺参数[8]
　　由上一节所述，在铝锭挤压温度为480℃以上，铜板预热温度为400℃时，可以获得界面过渡层厚度为45&m，剪切强度为57 MPa的良好复合界面。所以铜板还要经过预热处理，使整体温度达到400℃。经过预热处理后的铜板要及时送入到挤压模具的模腔内，与半固态铝锭一起经过工作带、一级空刀、二级空刀，最后从模垫送出铜铝复合的散热器型材。
　　在送入铜板的过程中，为了确保铜板能够顺利的进入到模腔内，同时铝锭不至于从所开的侧孔挤出，在铜板的厚度上增开0.08mm的厚度，即挤压模模面开出厚度为0.28mm的送铜板的槽。如图1所示。
图1& 挤压模模面设计
4.2　模套结构要素的设计
　　模套主要用于对导流模、挤压模、模垫的固定，及其在挤压机中的定位作用。可将铜板输送机构设计在挤压机的下方，在输送铝锭的同时，将铜带也输入挤压机中。所以在模套的下端开一条0.3mm（＝0.2mm＋0.1mm）厚度的罅缝，供铜板送料。如图2所示。
图2　模套设计
　　4.3　铜板送料机构的工作机理及过程分析
　　本设计中，铜板送料机构位于挤压机的下侧，操作人员站在挤压机右侧进行遥控操作。预热后的铝锭从挤压机的下部运送到挤压机内。铜板首先进行表面处理，先将铜板在脱脂剂中进行脱脂处理，然后进行除锈和打毛处理。又由于铜板要进行预热处理，所以在铜板的外侧有一个保温箱，保证铜板温度恒定保持在400～480℃。
　　在型材挤压开始前，操作人员先将一定长度的铜板穿过模套13、挤压模14，送入到挤压模中。如图3所示。然后运行挤压机，挤压轴开始推动铝锭运动；铝锭通过导流模后，在挤压模腔内与铜板汇合。在480℃以上的高温、10MN的高压作用下，铝锭与铜板带表面迅速发生界面反应，铜和铝原子相互扩散；在两种金属中形成扩散层，在界面上还形成金属间化合物，从而二者牢固结合。成型后的铜铝复合散热器通过空刀、后空刀、模垫11、垫环12等部位后，逐级降温强化，最后形成覆铜散热器型材，截取适当长度后进行表面处理即可。
　　如图3所示，在铜板送料过程中，为了保证铜板垂直穿过模套、模子的罅缝，在靠近模套的部位加设一个滚轮机构17，主要起到定型定位的作用。当然，不可避免的会出现铜板断裂或者铜板倾斜等问题，这就需要重新对位和植入铜板；为了减少机器的反复起停，滚轮机构对铜板的位置调控显得尤为重要。
图3　挤压机各部位结构
为了使模具在挤压时模孔各部的流速均匀、挤压平稳，在设计模具结构时，打破了实心型材大都采用平模形式的常规设计理念，将此型材模具设计成带有流口、分流桥的分流模的形式，与常规分流模所不同的是，在此分流模的上模分流桥上，没有决定型材内孔尺寸的型 芯部分，因此，称之为假分流模。
　　本章主要介绍了铜铝复合散热器的研究与应用。轧制复合法、爆炸复合法、挤压－拉拔法是生产铜铝复合材料的常用方法。应用较多的铜铝复合材料主要有铜包铝复合线材、铜铝复合接头材料、铜铝复合板带等。
　　要使大量热量通过散热器散出，本文论述的新型散热器以0.2mm紫铜板作为散热器的基板，在基板上压接铝合金型材散热肋片。在高压下，紫铜基板和铝合金型材散热肋片的接触面产生分了级的接触。用紫铜为基板是因为紫铜的导热率高，能够使热量尽量扩散开。基板上压接的散热肋片很密，能够增大散热面积。
　　详细讨论了挤压模模面和模套结构要素的设计，具体说明了铜板送料机构的工作机理及运行过程，保证了铜板源源不断的输送到挤压模模腔内，从而得到合格的铜铝复合散热器。
关键词：铜铝复合散热器，散热器，挤压模具，模具设计【图文】电线生产常见品质问题的分析及解决_百度文库
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