Алюминиевые отливки под давлением для компонентов связи: материалы, характеристики и применение

Литье алюминия под давлением является предпочтительным методом производства компонентов связи. — включая крышки радиочастотного экрана, корпуса антенн, корпуса базовых станций и корпуса разъемов — поскольку они обеспечивают электромагнитное экранирование, управление температурным режимом и жесткость конструкции в одной бесшовной детали. Для большинства коммуникационного оборудования Рекомендуемый материал — алюминиевый сплав АЦП12 (эквивалент JIS A383). , обеспечивающий тонкостенную отливку до 0,6–1 мм, теплопроводность около 130 Вт/м·К и допуски на размеры до ±0,05 мм — точность, с которой не могут постоянно сравниться корпуса из штампованного металла или пластика, отлитого под давлением.

В этой статье объясняется, почему Коммуникационный компонент Литье алюминия под давлением подходит для коммуникационных приложений, где выбор сплава и процесса имеет наибольшее значение, а также как выбрать деталь, которая будет надежно работать в 5G, базовых станциях и сетевых средах.

Почему литье под давлением алюминия подходит для компонентов связи

Коммуникационное оборудование — малые соты 5G, макробазовые станции, радиочастотные фильтры, маршрутизаторы и коммутаторы — разделяет три требования, которым литье алюминия под давлением удовлетворяет лучше, чем альтернативные процессы: электромагнитная совместимость, рассеивание тепла и постоянство размеров на тысячах производственных единиц.

Алюминий обладает естественной проводимостью, поэтому литой корпус действует как сам по себе. Экран электромагнитных/радиочастотных помех без дополнительных токопроводящих покрытий. Поскольку литье под высоким давлением (HPDC) позволяет получить бесшовную цельную конструкцию, а не сварную или состоящую из нескольких частей сборку, здесь нет швов, через которые могла бы выйти электромагнитная утечка, что является критически важным требованием, когда фильтр или радиочастотный модуль расположены в сантиметрах от антенны, работающей в перекрывающихся диапазонах частот.

Алюминий также хорошо проводит тепло. Теплопроводность чистого алюминия достигает примерно 205 Вт/м·К. и даже сплавы для литья под давлением, оптимизированные для потока, а не для чистой проводимости, такие как ADC12, по-прежнему обеспечивают мощность около 130 Вт/м·К — этого достаточно, чтобы отводить тепло от усилителей мощности и радиочастотных модулей через встроенные ребра, залитые непосредственно в корпус, что устраняет необходимость в отдельном компоненте радиатора.

Какой алюминиевый сплав указать

Выбор сплава определяет, соответствует ли отлитый под давлением компонент связи одновременно требованиям по экранированию, температуре и стоимости. На три сплава приходится подавляющее большинство литья под давлением в мире.

ADC12 — значение по умолчанию для тонкостенных корпусов с высокой детализацией.

На долю ADC12 приходится большая часть отлитого под давлением алюминия коммуникационного класса. , главным образом потому, что содержание кремния (9,6–12%) придает ему превосходную текучесть, позволяя заполнять тонкие, сложные полости пресс-формы, такие как ребра корпуса антенны или геометрия порта разъема, с меньшим количеством дефектов пористости, чем у сплавов с низким содержанием кремния. Он также аккуратно обрабатывает и нарезает резьбу для вторичных операций, таких как резьбовые монтажные бобышки, а его предел прочности на разрыв в литом состоянии обычно составляет от 210 до 260 МПа.

А380 — для структурных корпусов с повышенными нагрузками

A380 является североамериканским эквивалентом ADC12 и химически подобен, но более высокое содержание меди (3–4% по сравнению с 1,9–3%) в ADC12 придает ему немного больший предел текучести, что делает его лучшим выбором для шасси базовых станций или монтажных кронштейнов, которые несут структурную нагрузку в дополнение к экранирующим функциям.

АлСи10Мг — для термообрабатываемых высокопроизводительных применений.

В отличие от ADC12 и A380, AlSi10Mg может подвергаться термообработке T6, чтобы значительно повысить прочность после литья, что делает его пригодным для корпусов мощных радиочастотных усилителей, где важны как устойчивость к термоциклированию, так и механическая прочность. Он стоит дороже и используется более избирательно, чем два других сплава.

Требования к точности и допускам

Коммуникационные компоненты часто соединяются с прокладками, уплотнениями, креплениями для печатных плат или волноводными интерфейсами, где погрешность размеров даже в несколько сотых миллиметра может поставить под угрозу эффективность экранирования или защиту от проникновения. Литье под высоким давлением в сочетании с прецизионно обработанными полостями пресс-формы обычно обеспечивает допуски на размеры от ±0,01 мм до ±0,05 мм. , поэтому он остается доминирующим процессом для деталей, критичных к радиочастотам, а не литьем в песчаные формы или литьем пластмасс под давлением.

Равномерная толщина стенок имеет такое же значение, как и абсолютный допуск. Неравномерные секции стенок охлаждаются с разной скоростью во время отливки, что может вызвать деформацию или пористость, создающую микрозазоры, а микрозазоры — это именно те места, где электромагнитные помехи просачиваются через хорошо экранированный корпус. Определение одинаковой толщины стенок всей конструкции, обычно в диапазоне от 0,6 до 3 мм в зависимости от размера детали, является одним из наиболее экономичных способов защитить характеристики защиты еще до того, как инструмент будет разрезан.

Экологическая герметизация и обработка поверхности

Наружное оборудование связи — макробазовые станции, небольшие соты, антенные блоки на крыше — должно выдерживать дождь, пыль, перепады температуры и воздействие ультрафиолета в течение срока службы, который часто составляет от 15 до 20 лет. Корпуса из литого под давлением алюминия обычно рассчитаны на IP65 или выше Это означает, что они полностью пыленепроницаемы и защищены от струй воды под низким давлением в любом направлении, а этот рейтинг с трудом удается выдерживать корпусам с пластиковыми швами в течение длительного срока эксплуатации.

Обработка поверхности — это то, что превращает необработанную отливку в деталь, долговечную в полевых условиях. К распространенным вариантам отделки коммуникативного жилья относятся:

• Черное анодирование — улучшает как коррозионную стойкость, так и эффективность теплового излучения, что обычно указывается для наружных корпусов ВЧ-мощностей.
• Порошковая покраска — добавляет прочное, устойчивое к УФ-излучению цветное покрытие, сохраняя при этом защиту от коррозии открытых корпусов базовых станций.
• Хроматное конверсионное покрытие — сохраняет электропроводность на поверхности, что важно там, где сам корпус является частью пути заземления или экранирования.
• Покрытие (никель или цинк) — используется избирательно на стыках прокладок или разъемов для улучшения проводимости и снижения риска гальванической коррозии в местах соприкосновения разнородных металлов.

Где литой алюминий используется в коммуникационном оборудовании

Приведенные ниже категории компонентов составляют большую часть спроса на алюминиевые отливки под давлением в телекоммуникационном секторе, и каждая из них основана на несколько разной комбинации свойств сплава.

1. Базовые станции и корпуса для малых сот — структурные корпуса, сочетающие в себе защиту от электромагнитных помех, защиту от атмосферных воздействий и встроенные радиаторные ребра для модулей усилителя мощности.
2. Корпуса и обтекатели антенн — тонкостенные отливки, требующие строгого контроля размеров, чтобы не искажать диаграмму направленности антенны.
3. Крышки и банки с радиочастотным экраном — небольшие высокоточные детали, которые изолируют чувствительные радиочастотные каскады на печатной плате от соседних схем.
4. Корпуса разъемов и переключателей — тонкостенные отливки с высокой детализацией, в которых текучесть ADC12 четко заполняет точную геометрию отверстий
5. Шасси сетевого оборудования — корпуса маршрутизаторов, коммутаторов и модемов, в которых литой корпус используется как для экранирования, так и для пассивного охлаждения.

Контрольный список технических характеристик для новых литых деталей связи

Прежде чем прикрепить коммуникационный компонент к оснастке, проверьте следующие моменты на литейной машине, чтобы снизить риск дорогостоящих изменений конструкции после вырезания формы.

Соображения стоимости и устойчивости

Литье алюминия под давлением требует более высоких первоначальных затрат на оснастку, чем литье пластика под давлением, но этот разрыв сужается или меняется на противоположное по мере увеличения объема, поскольку детали, отлитые под давлением, часто устраняют необходимость в отдельном металлическом экране или компоненте радиатора — корпус выполняет обе задачи одновременно. Соотношение прочности и веса алюминия также обеспечивает Экономия массы на 60–70 % по сравнению со стальными шкафами. эквивалентной прочности, что напрямую влияет на стоимость доставки и трудозатраты на установку оборудования, монтируемого на крыше или башне.

Алюминий также пригоден для полной и многократной переработки без потери свойств материала, что становится все более актуальным, поскольку сетевые операторы и производители оборудования устанавливают цели по обеспечению замкнутой экономики. Корпус из литого под давлением алюминия по окончании срока службы можно переплавить в новый, а не выбросить, в отличие от корпусов из композитного или окрашенного пластика.