压铸散热(rè)片因结构多为薄壁、多筋条( fins ),在生产(chǎn)过程中易(yì)因金属流动不均、冷却应力、模具设计不合理等原因产生变形(如翘曲、弯曲、扭曲),直(zhí)接影响装(zhuāng)配精度(dù)和散热效率。以下从模具(jù)设计、工艺参数、材(cái)料选择、后(hòu)处理等方面,详细介绍减少(shǎo)变形(xíng)的关键措施:

一(yī)、优化(huà)模具(jù)设计,从源头控制应力
模具是决定压铸件形状和应力分布的核心,合(hé)理设计可显著减少变形:
优化型腔与型芯结构
壁厚均匀化:散热片的筋(jīn)条、基板厚度差异过大会(huì)导致冷却速度不同,产生内应力。设计时(shí)需尽(jìn)量保证壁厚一致(允许(xǔ)误差(chà)≤10%),若(ruò)需局(jú)部加厚(如安(ān)装孔),应(yīng)通过渐变过渡(坡度≤15°)减(jiǎn)少应力集(jí)中。
筋条布局对称:多组散(sàn)热筋(jīn)应沿基板中心对称分布,避免单侧(cè)密集或长度差(chà)异过大(如左右筋条数(shù)量、高度一致),防止冷却时因收缩不均导致翘曲。
增加加强筋:在基板边缘或薄弱区域增设横向加(jiā)强筋(截面呈 T 型或 L 型(xíng)),提高整体刚性,抑制变形(尤其针对大面积薄壁基板(bǎn),加强筋间距建议≤50mm)。
合理设计浇口与溢流系统
浇口位置与数量:采用中心对称浇口(如中心直(zhí)浇口、环形浇口),使金属液从中心向四周均匀填(tián)充,避免单侧冲击导致的流动不均;对于大型散热片(piàn),可采用多浇口(2-4 个,对称分布),确保各区域填充速度(dù)一致(zhì)。
溢流槽与排(pái)气槽:在筋条末(mò)端、拐角等易卷气位(wèi)置设(shè)置溢流槽(容积为该区域金属量的 1.5-2 倍),同时开设排气槽(深(shēn)度 0.05-0.1mm,宽(kuān)度 5-10mm),减(jiǎn)少气孔和收缩(suō)缺陷(xiàn),避免因局部组织疏松导致的变形。
优化模(mó)具(jù)冷却系统
均匀布水(shuǐ):在模具(jù)型腔和型芯内开设冷(lěng)却水道(dào),确保与散热片各部位的距离一致(通常 15-25mm),通水(shuǐ)流量均(jun1)匀(温差≤5℃),避免局部冷却过(guò)快或过慢。例如,筋条密集区域需加密水道,基板底部(bù)设置环形水道。
随(suí)形冷却:对(duì)复杂曲面(miàn)散热片,采用 3D 打印技术制作随形冷却镶块,使冷(lěng)却水路贴(tiē)合零件形(xíng)状,提高冷却均匀性,减少应力积累。
二、优化(huà)压铸工艺参数,减少成型应力
工艺参数直接影响金属液填充、凝固过程,需通过调试找到(dào)平衡:
控制填充与压(yā)射参数
填充速度:采用(yòng) “慢 - 快 - 慢” 分段(duàn)填充:初始阶段慢速(0.5-1m/s),避免金(jīn)属液冲击型腔导致湍流;中间阶段快速(2-5m/s),确保筋条等薄壁区(qū)域充满;最后阶段减速(0.8-1.5m/s),减少(shǎo)卷气。
压射比压:根据材料选择合适比压(铝合金通常 30-80MPa),比(bǐ)压过低易导致填充(chōng)不足、缩(suō)松;过高则会增加模具应力和零件内应力,加剧变形。建议通过试模确(què)定 “临界比压”(刚好充满且无缩松(sōng)的最小比压)。
模具温度:预热模具至合理温(wēn)度(铝合金模具通(tōng)常(cháng) 150-250℃),并(bìng)保持稳定。温度过低,金属液流动性差,易(yì)产生冷隔和应力;温度过高,凝固时间延长,零件易粘模变形。
优化凝固与(yǔ)开模参数
保压时间与压力:保压时间需覆盖零件凝固(gù)的 80% 以上(通常 5-15s),保压压力为压射压(yā)力(lì)的 60%-80%,确保补缩充分,减(jiǎn)少缩孔缩松导致的局部(bù)收缩不均。
开模时机:待零件充分凝固(表面温度降至 200-250℃以下)再开模,避免因强制脱模导致的塑性变形。对于复杂结构,可设(shè)置延迟开模(1-3s),让零件在模内(nèi)自然收缩释放部分应力。
三、合理选择材料与(yǔ)热处理,降低内应力
材料选择
优先选用低变形合金:如 ADC12(铝合金)流动性好、收缩率低(1.0%-1.2%),适合(hé)复(fù)杂(zá)散(sàn)热片;若(ruò)需更高强度,可选用 A380,但需严格控制杂质含量(铁≤0.8%,避免形(xíng)成硬(yìng)质(zhì)点导致应(yīng)力集中)。
控制合金成分均匀性:熔炼时确保成分波动≤0.5%,避免因成(chéng)分偏析导致(zhì)的局部性能差异(yì)和收缩不均(jun1)。
时效处理消除应力
对变形敏感的散热片,压铸后进行低温(wēn)时效处理:将零件加热至 120-180℃,保温 2-4h,缓慢冷却(≤50℃/h),通过原子扩散释放内应力(lì)。例如,铝合金散热片经 150℃×3h 时效后,残余应力可(kě)降低 30%-50%。
避免高温热处理:压铸铝合金(如 ADC12)通常不进行淬火处理,高温会导致(zhì)晶粒粗大,反而(ér)增(zēng)加脆性和变形风险。
四、改进后处理与工装设计,矫(jiǎo)正变(biàn)形
整形处理
专(zhuān)用(yòng)工装矫正:对轻微变形(≤0.5mm/m),使用与零件(jiàn)形状匹配的整形工装(如(rú)平板(bǎn)模具),施加一(yī)定压力(5-10MPa)并保持 10-30s,利用金属的塑性进行矫(jiǎo)正。注意压力不可过大,避(bì)免产生塑性变形或(huò)裂纹。
热整形:对变形较大的零件,可在时效处理时同步整形 —— 将零件固定在工装内,随炉升温至 150-180℃,保温时通过工装限制(zhì)变形,冷(lěng)却后释放,矫正效果更稳定。
合(hé)理的后加工工艺
若需(xū)铣削、钻(zuàn)孔等(děng)后加工,应分步加工:先粗加工去除大部分余量(留(liú) 0.5-1mm 精加工余量(liàng)),放置 24h 让应力释放,再精加工至尺寸,避免一次性加工导致的应力释(shì)放变形。
加工时采用对称切削:例如铣削基(jī)板(bǎn)两面时,每次切削量相等(如每面各切 0.3mm),减少单侧去(qù)除材(cái)料导致的弯曲(qǔ)。
五、生产过程的(de)其他控制措施
模具定期维护:定期检查模具型(xíng)腔、型芯的磨损情况(尤其是分型面、浇口位置),磨损(sǔn)超 0.1mm 时及时修复,避免因模具间隙(xì)不均导(dǎo)致的填充偏差。
零件存放与搬运:压铸后的零件需水平(píng)放置(避免悬(xuán)挂或堆叠),使用专用托盘(带定位槽),防止重力导致的变形(xíng);批量存(cún)放时,每层用隔板分隔,高度≤5 层。
统计过程控制(SPC):定期测(cè)量零件关键尺寸(如平面度、垂直度),记录(lù)变形数据,通过控(kòng)制图分(fèn)析趋势,及时调整工艺参数(如冷却水温、压射速度)。