原标题：福州大学：薄壁铝合金滤波器散热壳体RSF半固态压铸工艺模拟

滤波器设备使用功率大、集成度高,对散热性要求高，需要滤波器散热壳体进行充分散热。因此要求滤波器散热壳体具有较高的热导率，壳体表面的散热片要尽量减薄，在满足产品强度的前提下要尽可能符合轻量化设计以便于安装、维护。该类产品的制造常采用压铸工艺，但压铸滤波器散热壳体存在气孔、氧化夹杂等缺陷，其散热片壁厚较大，所能达到的最小壁厚是1.5mm,这使得散热壳体质量较重，散热性能差，降低了产品的使用性能。

半固态压铸技术采用处于液、固两相温度区间的半固态金属浆料。在压铸过程中，由于金属浆料固相率大、粘度高、晶粒圆整，在合适的压射参数下金属浆料将以接近层流方式流动充满型腔，充型过程平稳、均匀，可以实现近净成形。早期的半固态压铸技术主要用于解决厚大压铸件的气孔和氧化夹杂问题，对于超薄壁铝合金精密结构件的半固态压铸研究较少。采用从瑞典引进的RSF（Rapid Slurry Forming）半固态制浆技术，结合压铸工艺实现了超薄壁铝合金精密结构件滤波器散热壳体的量产（壁厚为0.8~1.0mm），RSF半固态制浆技术的基本原理是用熵交换材料EEM（(Enthal-py Exchange Material）作为冷却剂来吸收热量和提供外来形核质点，从而促进金属液的非均匀形核，通过控制熔体的焓熵来快速制备金属半固态浆料。

通过前期对RSF半固态压铸的研究发现，半固态压铸时，压射低速值和高低速转换位置对半固态浆料的充型状态影响较大。如果速度转换时刻较早，半固态浆料将产生飞溅、卷气等问题。因此，本课题基于RSF半固态快速制浆技术，针对滤波器散热壳体精密结构件的发展需要，采用MAGMA软件模拟了滤波器散热壳体在不同的压射低速值和高低速切换位置下半固态浆料的充填状态，并根据模拟所获得的最佳半固态压铸参数进行了实际生产验证。

图文结果

图1为滤波器散热壳体。该零件形状规则，由数片矩形散热片组成且水平布置在同一平面上。散热片要求壁厚均匀且壁厚维持在0.8~1.0mm,脱模斜度维持在1°左右，表面无缩松、气孔。

图1 滤波器散热壳体三维图

表1 Al-7Si-Mg合金的主要化学成分（%）

表2 模拟方案

图2 半固态压铸充型模拟结果(方案1)

图3 半固态压铸充型模拟结果(方案2)

图4 半固态压铸充型模拟结果(方案3)

以上3种方案的模拟结果表明,压射低速值和高低速切换位置对半固态充型过程影响很大。对比方案1和方案2可知,当压射速度切换较早时,粘度较大的半固态浆料在高速压射的作用下仍然会以喷流的方式进行充型,在充型前端产生尖刀状的飞溅。推迟高低速切换的位置,可以使大量半固态浆料平稳流入型腔并平铺分散开。当低速压射转换为高速压射时,平铺的浆料会将高速压射产生的力均匀地分散在浆料的各个部分,不会使产生的充型力集中在某一区域,从而使飞溅喷流情况得到明显改善。

图5 滤波器散热壳体半固态压铸毛坯件

图6 滤波器散热壳体微观组织

采用压射低速为0.1m/s,高低速切换位置为720mm的方案,进行滤波器散热壳体的实际生产,得到了合格的压铸件。压铸件表面无缩松、气孔等缺陷,其散热片壁厚均匀且大致维持在0.8~1.0mm的范围,与模拟的结果大致相同,从而验证了模拟结果的可靠性。

图7 散热片X射线探伤图

本文作者：

张宇 王连登 许朋朋
福州大学机械工程及自动化学院
王沁峰
集美大学机械与能源工程学院
王连登 曹海春 郑江水 罗振华
福建省瑞奥麦特轻金属有限责任公司

本文来自：《特种铸造及有色合金》杂志，《压铸周刊》战略合作伙伴