铜铝复合散热器的复合工艺设计

 

　　铜铝复合（铜管铝片）散热器是近几年来在我国出现的新型散热器，它具有散热效率高、对水质要求低、防腐蚀性能好、无需满水保养、重量轻、体积薄、造型美等特点，符合我国散热器产品“以优质轻型高效节能散热器为发展重点”的行业指导政策，得到业内专家的首肯和广大用户的青睐。

 

　　铜铝结构散热器由于材料成本及制造成本相对较高，使其市场竞争受到一定的影响，降低材料成本和制造成本是各生产企业的当务之急。采用铝合金型材与铜管结构的铜铝复合散热器能合理地减少材料用量，提高金属热强度，是降低材料成本有效途径。

 

　　铜铝复合散热器受材料和结构特性的制约，实现机械自动化大生产难度大，绝大多数生产企业还是以人工操作为主的生产方式生产，效率低、生产成本高，产品质量取决于操作工人的技术熟练程度，控制难度相对较大；尤其是焊接和铜铝复合工艺是该散热器生产的技术瓶颈。解决焊接和铜铝复合的工艺问题能较大幅度地降低生产成本，为铜铝复合散热器实现机械自动化或半自动化生产铺平道路。

 

　　铜铝复合散热器结构特点是铜管为过水和承压元件，铝合金翼片为主要散热元件。由于铝合金翼片不承受系统的工作压力，可以设计得比较薄，这就是铝合金型材与铜管结构的铜铝复合散热器优势所在。如何将铜管与铝合金翼片紧密结合形成复合构件，一般有下列几种方法： 一装配式：该方法是将散热翼片做成分体式，用螺钉或铆钉连接固定于翼管上。其优点是结构简单，加工、安装方便，翼片可以在铜管焊接后安装，焊接操作工艺性较好。缺点是为保证连接强度和刚度，铜管和翼片连接部位壁厚相对较厚，材料用量较大、安装效率较低、结合紧密性较差，生产成本高。江西方大新型铝业有限公司的初期产品采取该结构，单片（600中心距）散热量约149.7W，重2.4kg，金属热强度0.99W/kg℃。 二．液压扩涨：该方法是将散热翼片做成整体式，将铜管插入翼片后，利用液压使铜管扩涨而形成一体的铜铝复合构件。）其特点是：结合紧密性好，散热效率高、相对装配式结构铜管和翼片的壁厚薄，节省材料用量，一次扩涨可达1mm（直径）以上，特别适用较长翼片的加工。其缺点是生产效率较低、液涨密封的可靠性较低。江西方大新型铝业有限公司采取该工艺生产的散热器，单片（600中心距）散热量约162.7W，重1.5kg，金属热强度达1.7W/kg℃。 三．机械拉拔扩涨：该方法是利用机械拉拔的方式使铜管扩涨与翼片紧密结合。其特点是：结合紧密性好，散热效率高。其缺点一次扩涨量有限，由于铜管和铝合金型材尺寸和形状误差较大，间隙太小不利长翼片、管的穿入，适用较短翼片的加工。加工时，铜管必须留足工艺夹紧部位，工艺耗材大，辅助工序增加，综合生产效率较低。 四．弹性过盈配合法：选择合理过盈的配合，能满足紧密结合的配合要求，但由于铝合金型材和铜管的热挤压及拉拔加工产生的尺寸和形状误差较大（铝合金型材Φ20内孔GB5237《铝合金建筑型材》规定其超高精级加工允差达±0.33mm）实际生产中采用一般的过盈配合装配方法是行不通的。 江西方大新型铝业有限公司结合自身铝合金型材加工的企业优势，利用铝合金的弹性特点，采用弹性过盈配合法设计取得铜铝复合工艺的突破。该方法是在铝合金翼片型材与铜管配合的圆周上开设两个小缺口利用铝合金的良好弹性，直接用拉、压将铜管插入铝合金翼片形成铜铝复合散热翼片构件。采用该方法加工的散热器散热效率及金属热强度与液压扩涨法生产的散热器接近，但生产效率高5倍以上，经济效益显著。