隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，室外通信設(shè)備不斷向著小型化、輕量化的方向發(fā)展，這就要求室外壓鑄機(jī)箱的體積需要做的盡可能小，重量盡可能的輕，這對設(shè)備的散熱能力提出了更高的要求，常規(guī)的壓鑄技術(shù)已經(jīng)遇到瓶頸，在散熱方面很難有更大的突破；而半固態(tài)壓鑄具有組織均勻、無縮孔縮松等優(yōu)勢，其導(dǎo)熱率與鍛造鋁比較接近，可以很好的提升壓鑄機(jī)箱的散熱效率。

1 半固態(tài)壓鑄技術(shù)的介紹

半固態(tài)壓鑄技術(shù)自 20 世紀(jì) 70 年代由美國麻省理工學(xué)院的研究小組首次提出，經(jīng)過40 多年的研究與發(fā)展，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已被廣泛關(guān)注和研究，一些技術(shù)已進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段。

1.1 半固態(tài)壓鑄原理

半固態(tài)是指金屬原料中既有液態(tài)也有固態(tài)的金屬漿料。處于固液相區(qū)間的合金經(jīng)過連續(xù)攪拌后呈現(xiàn)出低的表觀粘度，此時在結(jié)晶過程中形成的樹枝晶被粒狀晶代替（見圖 1）；這種漿料很容易變形，只要加很小的力就可以充填模具型腔，半固態(tài)壓鑄是利用壓鑄機(jī)強(qiáng)制將半固態(tài)金屬熔液壓入形狀復(fù)雜的金屬模具內(nèi)的一種精密鑄造方法。

1.2半固態(tài)鋁合金材料

通常認(rèn)為最適合半固態(tài)成形的液相率區(qū)間為30%-60%，圖2是不同的合金材料在不同溫度下的固相率。 從上圖可以看出半固態(tài)壓鑄可選用的鋁合金材料比較多，如A356、A357、2014、7010 等，為了提高鑄件的導(dǎo)熱效果及方便購買材料，選擇了材料 A356，它的導(dǎo)熱系數(shù)是159W/m K，遠(yuǎn)高于普通ADC12的96W/mK的導(dǎo)熱率。

1.3 半固態(tài)壓鑄件的特點(diǎn)

在傳統(tǒng)液態(tài)壓鑄成形過程中，由于合金熔體通常以枝狀晶組織形式凝固，流動性就會由于先凝固的固相所形成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)而降低，在鑄件組織中往往會形成粗大的枝狀晶組織，并伴生有大量的縮松、縮孔等缺陷，影響到產(chǎn)品的導(dǎo)熱性。

在半固態(tài)壓鑄過程中，由于半固態(tài)合金漿料的澆注溫度控制在固液兩相區(qū)內(nèi)，漿料中的固相以近球狀的非枝晶組織形式懸浮在液相基體中，使熔體具有良好的流動性，可以制作壁厚較薄的零件，同時在一定強(qiáng)度攪拌的作用下漿料以分布均勻，細(xì)小的非枝晶、近球狀的顯微組織凝固；在漿料充型過程中，半固態(tài)金屬的流動屬于層流，避免了氣體的卷人，且由于澆注溫度處于固液兩相區(qū)，顯著降低了鑄件內(nèi)部的氣孔含量，使鑄件組織致密。兩種壓鑄件剖開后的截面效果如圖3 所示。

2 半固態(tài)壓鑄技術(shù)在通信設(shè)備中的應(yīng)用

隨著技術(shù)的發(fā)展，通信運(yùn)營商對通信設(shè)備的體積和重量越來越關(guān)注；通信設(shè)備的體積和重量就做的越來越小了；而設(shè)備的功率卻越來越高，單位體積上的熱耗越來越大，普通壓鑄件自然散熱很難滿足散熱要求，下文以某通信設(shè)備為例，介紹半固態(tài)壓鑄技術(shù)在通信設(shè)備上的應(yīng)用。

2.1 設(shè)備功耗

該設(shè)備需在環(huán)境溫度 40℃下進(jìn)行工作，主要芯片功耗如下表 1 所示，芯片位置如圖 4 所示。

該通信設(shè)備機(jī)箱如下圖 5 所示；芯片頂部與機(jī)箱緊密接觸，芯片散熱方式如下圖 6 所示：

2.2 普通壓鑄機(jī)箱散熱效果

普通液態(tài)壓鑄機(jī)箱安裝 PCB 板后，設(shè)備在 40℃環(huán)境中工作時各芯片的表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)如下表2 所示。

2.3 半固態(tài)壓鑄機(jī)箱散熱效果

設(shè)備機(jī)箱采用半固態(tài)技術(shù)壓鑄，機(jī)箱安裝 PCB 板后，設(shè)備在 40℃環(huán)境中工作時各芯片的表面溫度實(shí)測數(shù)據(jù)如表3 所示。

從上述兩張表中的數(shù)據(jù)可以看出通信設(shè)備采用半固態(tài)壓鑄技術(shù)后，鋁合金壓鑄機(jī)箱的整體散熱能力有了明顯的提升，各主要芯片的表面溫度都有較大幅度的降低。

3 結(jié)語

本文給出了半固態(tài)壓鑄技術(shù)的一種新應(yīng)用領(lǐng)域，利用該壓鑄技術(shù)，可降低壓鑄件中氣孔的含量，使得壓鑄件更加密實(shí)，提高了壓鑄件的導(dǎo)熱率，對室外壓鑄機(jī)箱自然散熱能力的提升有很大的幫助，可以使壓鑄機(jī)箱做的更小、更輕。半固態(tài)壓鑄技術(shù)在通信行業(yè)中將會有很好的應(yīng)用前景。