ラジエーター分野における新しいアルミニウム加工技術の応用

アルミニウム合金は、ラジエーター製造で最も広く使用されている金属の1つです。アルミニウム合金は、低密度、高熱伝導性、良好な延性、高強度の特性を有します。軽量で高性能な放熱成分の製造に重要な材料です。アルミニウム合金ラジエーターの加工技術には、押出、スタンピング、フライス、歯のシャベル、ダイキャスト、摩擦攪拌溶接、ろう付けなどが含まれます。

近年、いくつかの新しいアルミニウム加工技術が登場し、寸法精度、製品品質、高性能、軽量化の面で利点を示しています。

制御可能な雰囲気は、ろう付けプロセスが炉内で行われ、炉内のガスは空気ではなく、無酸素窒素環境で製品温度均一性を維持するために窒素を添加することを意味します。2021年6月、セコ/ワーウィックと有名な国内ラジエーター会社蘇州レテック冷却技術有限公司(「Retech」)は、電気自動車用バッテリーコールドプレートプロジェクトの制御大気アルミニウムろう付生産ラインを提供する協力を得ました。同時に、セコ/ワーウィックは、Retechの5Gベースステーション熱交換器の生産も提供します。         真空ろう付けは、基材をほとんど溶かしにくい結合方法です。炉は真空状態にあるため、炉内の温度を高精度に制御・調整することができます。厳密な寸法精度を必要とする精密部品の接合に適しています。昭和電工は真空ブラジングプロセスを使用して、電気自動車のパワーモジュール(PM)用のアルミニウムラジエーターを製造しています。

電気自動車のPMは、車両全体の性能を向上させ、電気自動車の航続距離を拡張し、エネルギー効率を向上させるのに役立つ重要なコンポーネントです。PMは車内の限られたスペースに設置されなければならないので、PMラジエーターは、コンパクトな構造、設置方法の自由度の高さ、高効率と高い放熱性を持っている必要があります。昭和デンコ製のPMアルミラジエータは、真空ろう付けで小型化されています。放熱用アルミニウムフィンは絶縁基板に直接接続されており、冷却水回路の位置の柔軟な設計は、汎用性と高い放熱効果を達成するように柔軟に設計されています。

TWIはCoreFlow™と呼ばれる破壊的な技術を発明し、ワークピースを溶かすことなくワークピースの地下下の材料を処理することができます。CoreFlow ™は、摩擦攪拌溶接(FSW)と摩擦攪拌チャネル(FSC)のさらなる発展であり、冷却回路チャネルを単一の処理工程で2次元または3次元の積分部品に統合することを可能にします。これらのチャネルは、熱交換器やその他の製品に使用できます。CoreFlow™技術は、IGT、LED、CPU/GPU、モーター、バッテリー、電源などの液体冷却エンクロージャのコールドプレートなど、熱管理システムの代替的かつ効率的な製造プロセスです。

ラジエータの形状は、製造工程の限界により比較的単純な場合がありますが、金属材料の添加剤製造(AM)は、ラジエーターの設計と製造を根本的に変更する機会を製造業者に提供します。一般に、熱交換器とラジエータは線形、長方形、管状、またはシェル設計です。したがって、限られたスペースでのインストールは困難な場合があります。AMは、従来のスペースよりも小さく軽いが、同じ性能を持つ不規則な空間に熱交換器を設計して設置することができます。AMはまた、複数の部品を1個にすることができ、溶接の必要量を減らすか、溶接をまったく必要としないため、クーラント漏れの可能性を低減します。PWRのエンジニアは、最小の壁の厚さ、表面仕上げ、熱伝達効率をテストするためのベンチマークとしてAM技術に基づいてフィン構造とチューブアレイを備えた熱交換器を設計し、最終的にEplus3Dレーザービームパウダーベッド(PBF-LB)で融合し、最高効果のアルミニウムラジエーターはEP-M250Proで製造されています。

接着剤ジェット3Dプリンティング技術のパイオニアであり、世界的リーダーであるExOneは、6061アルミニウム合金接着剤ジェット3Dプリンティングが顧客のフォード・モーター・カンパニーによって承認されたと発表しました。ExOneの特許取得済みバインダージェット3Dプリンティングおよび焼結プロセスは、99%の密度とダイキャストアルミニウムに匹敵する材料特性を持つ付加的に製造されたアルミニウム合金部品を迅速かつ再現的に提供することができます。接着剤ジェットアルミニウム合金の添加物製造は、実行可能な商業方法であり、大量生産の速度は、アルミニウム合金ラジエーターの添加剤製造の競争力を向上させるレーザーベースの3D印刷のそれよりもはるかに速いです。