Procesul de fabricație a radiatoarelor prelucrate CNC

Un radiator este o componentă de gestionare termică concepută pentru a disipa căldura de la dispozitivele electronice în mediul înconjurător. În radiatoarele pentru electronice, căldura este transferată prin conducție de la sursa de căldură (cum ar fi un procesor sau un modul de alimentare) la baza radiatorului, apoi dispersată prin aripioarele radiatorului prin convecție și radiație.

Înțelegerea a ceea ce este un radiator, a modului în care funcționează radiatoarele și a modului în care sunt fabricate este esențială atunci când se selectează soluții precum radiatoare din aluminiu, radiatoare din cupru, radiatoare răcite cu lichid sau radiatoare personalizate pentru aplicații industriale și electronice.

Dintre toate metodele de fabricație, radiatoarele prelucrate CNC oferă cea mai mare libertate și precizie de proiectare, fiind ideale pentru aplicații complexe, de înaltă performanță și de volum redus, în care radiatoarele extrudate sau extrudarea radiatoarelor nu pot îndeplini cerințele de proiectare.

1. etapa de gestionare a materiilor prime

1.1 pregătirea țaglei metalice

material selection
high conductivitate termică metals and composites are selected according to termic and mechanical requirements:

• aliaje de aluminiu: aa6061-t6 / aa6063-t5 / t651

• aliaje de cupru: c1100 / c1020

• materiale compozite: alsic, cuw

Aceste materiale sunt utilizate în mod obișnuit în radiatoarele de aluminiu, radiatoarele de cupru și soluțiile industriale de radiatoare de înaltă calitate.

certificarea și verificarea materialelor

• verificarea certificatelor de materiale

• analiza compoziției spectrale

• exemplu (aa6061): si 0,4–0,8%, mg 0,8–1,2%

testarea proprietăților fizice

• conductivitate termică:

• aluminiu ≥ 180 w/m·k

• cupru ≥ 380 w/m·k

• duritate:

• 6061-t6: hb 95–100

• 6063-t5: hb 75–85

• rezistență la tracțiune:

• 6061-t6 ≥ 290 mpa

• 6063-t5 ≥ 175 MPa

pretratarea țaglelor

• detensionare (dacă este necesar): 300°C × 2 ore, răcire în cuptor

• verificare a planeității suprafeței: ≤ 0,1 mm / 100 mm

• toleranță dimensională: ±0,5 mm (L × l × H)

1.2 pregătirea materialelor auxiliare

• unelte de tăiere:

• scule din carbură (gradul K)

• scule diamantate PCD

• scule acoperite (staniu / tian)

• sisteme de răcire:

• lichid de răcire solubil în apă (5–8%)

• lichid de răcire pe bază de ulei pentru prelucrarea radiatoarelor CNC de înaltă precizie

• materiale de fixare:

• corpuri de iluminat din aluminiu

• dispozitive de expansiune hidraulică

• sisteme de prindere cu vid

2. etapa de proiectare a procesului și programare a camei

2.1 Dezvoltarea strategiei de prelucrare

planificarea rutei de proces

• prelucrare brută: frezare de mare viteză (absorbție de material 80–90%)

• semifinisare: prelucrare contur cu adaos de 0,1–0,2 mm

• finisare: prelucrare de precizie la dimensiunile finale

optimizarea traiectoriei sculelor

• Prelucrare contur: pas cu pas 0,5–2,0 mm

• traiectorii paralele ale sculei: 30–70% din diametrul sculei

• traiectorii spiralate ale sculei: impact redus la intrarea sculei

strategii de control al deformării

• prelucrare simetrică

• tăiere stratificată (≤ 0,5 mm per strat în timpul finisării)

• prelucrare intermitentă pentru a minimiza acumularea de căldură

2.2 programare came

Prelucrarea modelului 3D

• repararea și simplificarea modelului

• Configurarea adaosului de prelucrare:

• degroșare: 0,3–0,5 mm

• finisare: 0–0,05 mm

• segmentarea regiunilor de prelucrare bazate pe caracteristici

generarea traiectoriei sculelor

• degroșare:

• adâncime de tăiere: 2–5 mm

• viteză de avans: 800–1500 mm/min

• finisare:

• adâncime de tăiere: 0,1–0,3 mm

• viteză de avans: 2000–4000 mm/min

• curățarea colțurilor folosind unelte cu diametru mic

post-procesare și simulare

• generare de cod NC pentru sisteme CNC specifice

• verificarea coliziunii și a deplasării

• estimarea timpului de prelucrare (±10%)

3. etapa de pregătire a prelucrării

3.1 Configurarea mașinii CNC

selecția mașinii

• Centre de prelucrare verticale cu 3 axe: radiatoare standard prelucrate CNC

• CNC pe 4/5 axe: suprafețe curbate complexe

• centre de prelucrare de mare viteză: ax ≥ 12.000 rpm pentru aripioare subțiri

verificarea preciziei mașinii

• precizie de poziționare: ±0,003 mm

• repetabilitate: ±0,001 mm

• bătaia radială a axului: ≤ 0,003 mm

3.2 proiectarea sistemului de fixare

• dispozitive de poziționare multipunct (principiul celor 6 puncte)

• sisteme de fixare flexibile

• dispozitive de fixare în vid pentru aripioarele radiatorului cu pereți subțiri

controlul forței de strângere

• strângere hidraulică: 0,5–1,0 mpa

• strângere pneumatică: 0,4–0,6 mpa

• prindere mecanică: cuplu controlat la ±0,1 nm

4. etapa de prelucrare CNC

4.1 prelucrare brută

• alinierea piesei de lucru folosind palpatoare de muchii (±0,01 mm)

• sisteme de coordonate: g54–g59

• prelucrarea suprafeței de referință primare (planeitate ≤ 0,02 mm)

parametrii de tăiere brută

• turația axului: 8000–12.000 rpm

• viteză de avans: 1500–3000 mm/min

• adâncime de tăiere: 2–5 mm

• trecere peste: 60–70% diametru sculei

monitorizarea procesului

• monitorizarea forței de tăiere

• urmărirea uzurii sculelor

• temperatură de tăiere ≤ 80°C

4.2 semi-finisare

• adaos uniform de material: 0,1–0,2 mm

• pre-prelucrarea găurilor și canelurilor

controlul în timpul procesului

• palpare pe mașină

• compensarea offset-ului sculei

• inspecția preliminară a rugozității suprafeței

4.3 finisare (proces critic)

prelucrarea aripioarelor radiatorului

• Prelucrarea aripioarelor subțiri folosind freze frontale φ1–φ3 mm

• turația axului: 18.000–24.000 rpm

• viteză de avans: 300–800 mm/min

• lichid de răcire intern de înaltă presiune (≥70 bar)

măsuri antivibrații

• controlul consolei sculei (l/d ≤ 4)

• strategie de alimentare variabilă

• interpolare elicoidală

prelucrarea suprafeței de montare

• frezare frontală (freze φ40–φ80 mm)

• rugozitatea suprafeței: ra ≤ 0,8 μm

• planeitate: ≤ 0,03 mm / 100 mm

prelucrarea găurilor

• găurire cu burghie din carbură

• alezare la toleranță h7

• filetare pentru filete de înaltă rezistență

structuri speciale

• caneluri în T și caneluri profilate

• Prelucrarea suprafețelor curbate pe 5 axe

• prelucrarea microstructurilor (scule φ0,1–φ0,5 mm)

4.4 tehnologii avansate de prelucrare

• prelucrare de mare viteză:

• turația axului: 20.000–40.000 rpm

• viteză de avans: 5000–15.000 mm/min

• micro-frezare:

• precizie: ±0,002 mm

• rugozitatea suprafeței: ra ≤ 0,1 μm

• prelucrare asistată cu ultrasunete:

• frecvență: 20–40 kHz

• amplitudine: 5–20 μm

5. controlul calității în timpul procesului

5.1 inspecție online

• palpatoare tactile pentru aliniere și inspecție dimensională

• compensarea automată a sculelor

• scanare laser pentru profile de suprafață

• sisteme de viziune pentru detectarea defectelor

5.2 monitorizarea parametrilor de proces

• senzori de forță de tăiere

• analiza frecvenței vibrațiilor

• monitorizarea temperaturii sculei și a piesei de lucru

6. puncte critice de control al calității (CTQ)

7. capacitatea procesului și timpul de execuție

total lead time: 18–31 working days
capacity:

• CNC pe 3 axe: 10–30 buc/zi

• CNC pe 5 axe: 5–20 buc/zi

• micro-prelucrare: 1–5 buc/zi

8. caracteristicile și avantajele procesului

avantaje tehnice

• libertate extrem de mare de proiectare

• precizie la nivel de micron

• potrivit pentru soluții personalizate de radiatoare

• Ideal pentru radiatoare CPU, ventilatoare CPU, ventilatoare radiatoare, radiatoare cu ventilator și radiatoare răcite cu lichid

limitări ale procesului

• utilizare redusă a materialelor (30–60%)

• cost ridicat de prelucrare

• nu este potrivit pentru producția de masă

aplicații recomandate

• prototipuri și validare

• produse de mare valoare, în loturi mici

• radiatoare cu geometrie complexă

• radiatoare industriale de înaltă performanță

nu este recomandat pentru:

• produse standardizate de volum mare

• aplicații sensibile la costuri

• Modele simple de radiatoare extrudate

Acest proces de fabricație a radiatoarelor prelucrate CNC este optimizat pentru producția de radiatoare de înaltă precizie, complexe și de volum redus. Prin combinarea strategiilor de prelucrare optimizate, a controlului strict al procesului și a metodelor avansate de inspecție, producătorii de radiatoare pot obține performanțe termice superioare, precizie dimensională și fiabilitate pe termen lung. Procesul poate fi ajustat flexibil pentru a echilibra performanța și costul în funcție de cerințele specifice ale aplicației.