BR112020000056B1 - Método para produzir placa de refrigeração - Google Patents

Abstract

A invenção fornece um método para fabricar uma placa de resfriamento, que consiste em um material com muito boa condutividade térmica, como cobre, alumínio, suas ligas ou similares. A placa de resfriamento tem pinos sobressalentes aproximadamente perpendicularmente sobre uma área de base sobre uma área tiva coberta pelo meio refrigerante. Os pinos são cercados por uma borda periférica planar substancialmente estendida radialmente, funcionalmente necessária. A placa de resfriamento é produzida em uma ferramenta por conformação de uma peça de trabalho. Para esse fim, como peça de trabalho, é inserido por exemplo um recorte de material plano, com uma espessura uniforme do material, de forma precisa centralizada na ferramenta. A ferramenta compreende pelo menos uma matriz externa ou matriz de borda periférica para produzir a borda periférica substancialmente plana e uma matriz interna que coopera com os orifícios de moldagem de pino na ferramenta para produzir os pinos. Para peça de trabalho pressionada pela matriz interna é moldada por prensagem por meio da matriz externa a borda periférica com uma espessura de material reduzida. No caso de matriz externa pressionada, os pinos são moldados por meio da matriz interna por prensagem em cooperação com os orifícios de moldagem de pino .

Description

Descrição

[0001] A invenção se refere a um método para a produção de uma placa de resfriamento feita de material com muito boa condutividade térmica, como cobre, alumínio, suas ligas ou similares, com pinos que se projetam aproximadamente perpendicularmente sobre uma superfície base em uma superfície ativa coberta pelo meio refrigerante em que os pinos são circundados por uma borda periférica plana, que se estende substancialmente radialmente em que a placa de refrigeração é produzida em uma peça de trabalho, por meio de conformação de uma peça de trabalho.

[0002] Tais placas de resfriamento são usadas, por exemplo, em construções de baterias, inversores, células de combustível, componentes elétricos ou eletrônicos sensíveis ao calor, como chips ou similares.

[0003] Normalmente, as placas de resfriamento do tipo genérico são produzidas por meio de forjamento ou usinagem, que geralmente requerem retrabalho adicionalmente elaborado. Até então, essas placas de resfriamento na produção são relativamente caras e geralmente também são produzidos resíduos durante o processamento do material com muito boa condutividade térmica, que é relativamente cara em termos de custos de produção.

[0004] É conhecido do documento de patente DE 2015 120 835 A1, um método de fabricação de placas de resfriamento, no qual um material plano é processado por meio de laminação. Isso resulta em pinos de forma irregular, que devem ser suficientemente espaçados para criar pinos de comprimento praticamente igual. Além disso, são necessários retrabalhos complexos, em particular demorados. Portanto, uma densidade de pinos menor é obtida na superfície ativa e o efeito de resfriamento é reduzido.

[0005] A invenção tem como objetivo fornecer um método para a produção de uma placa de resfriamento do tipo genérico, que seja favorável em termos de custos, e que economiza material e economiza recursos, além de ter um efeito de resfriamento extremamente eficaz com elevada densidade de pino na superfície ativa.

[0006] De acordo com a invenção, para esse fim, é proposto um método para a produção de uma placa de resfriamento feita de material com muito boa condutividade térmica, como cobre, alumínio, liga ou similar com pinos sobressalentes aproximadamente perpendicularmente sobre uma superfície base, em uma área ativa coberta pelo meio refrigerante, em que os pinos são circundados por uma borda periférica plana funcionalmente necessária e que se estende substancialmente radialmente, e a placa de resfriamento é feita em uma ferramenta através da conformação de uma peça de trabalho, que se caracteriza pelo fato de que a peça de trabalho é inserida na forma de um material de um recorte de material plano com espessura uniforme de material, de forma exatamente centralizada na ferramenta, que compreende pelo menos uma matriz externa (matriz de borda periférica) para produzir a borda periférica substancialmente plana e uma matriz interna (matriz de pino) cooperando com orifícios de moldagem de pino na ferramenta para gerar os pinos, em que, com a peça de trabalho mantida pressionada pela matriz interna, a borda periférica é formada com espessura reduzida de material por meio da matriz externa e, em seguida, com a a matriz externa pressionada por meio da matriz interna, os pinos são formados em cooperação com os orifícios de moldagem de pino da ferramenta.

[0007] Na invenção, portanto, é utilizada uma prensagem a frio econômica ou prensagem com aquecimento, e na formação dos pinos sobre a área ativa coberta pelo meio refrigerante, o material do recorte de material plano é usado diretamente pela conformação, de modo que substancialmente nenhuma perda de material e resíduo de material são produzidos com a produção de acordo com a invenção e trata-se de um modo de fabricação que economiza material e eficiente em termos de recursos. Além disso, o material excedente produzido durante o processo de acordo com a invenção está presente na área de superfície da peça de trabalho, na qual os pinos são formados na superfície ativa durante a produção da placa de resfriamento. A superfície restante do recorte de material plano permanece intacta durante a formação de pinos e, portanto, oferece superfícies de apoio correspondentes para as vedações, por exemplo, sem a necessidade de pós-processamento adicional. No caso do método de acordo com a invenção, é feito em um processamento de conformação, por um lado, a moldagem da borda periférica substancialmente plana e funcionalmente necessária por meio da matriz de borda periférica associada (matriz externa) e, por outro lado, a moldagem dos pinos por meio da matriz interna (matriz de pino) em cooperação com os orifícios de moldagem de pino na ferramenta.

[0008] De preferência, por meio de um dispositivo de ejeção, pelo menos alguns dos orifícios de moldagem de pino adjacentes à borda periférica da ferramenta são fechados antes e de forma deslocada por um comprimento de pino durante a moldagem da borda periférica por meio da matriz externa.

[0009] De preferência, no método de acordo com a invenção, os pinos são calibrados a partir de suas extremidades finas. Ao calibrar, as extremidades livres dos pinos são pressionadas ou imersas. Além disso, durante a calibração dos pinos, uma formação contracônica também pode ser produzido se tal calibração for realizada a partir das extremidades livres dos pinos, de modo que o diâmetro dos pinos se torne menor a partir da extremidade livre na direção da superfície de base.

[0010] Alternativamente, por meio da calibração, pode ser prevista também uma formação cônica, se tal calibração for feita partindo das extremidades livres dos pinos, de modo que o diâmetro dos pinos se torne maior a partir das extremidades livres na direção da superfície de base.

[0011] Convenientemente, o recorte de material plano é formado em formato triangular. Em particular, ele pode ser um recorte de material plano retangular.

[0012] De preferência, o recorte de material plano é formado a partir de material laminado ou prensado, em particular de cobre laminado.

[0013] Em resumo, é essencial no método de acordo com a invenção que as placas de resfriamento com os pinos sejam produzidas exclusivamente por conformação.

[0014] Detalhes adicionais, características e vantagens da invenção tornar-se-ão evidentes a partir da descrição a seguir de exemplos de concretização preferidos, sem caráter limitante com referência aos desenhos anexos. Onde:

[0015] A figura 1 é uma vista esquemática em corte de um exemplo de aplicação de uma placa de resfriamento de acordo com a invenção;

[0016] As figuras 2 a 7 são vistas em corte parcial em perspectiva esquemática para ilustrar a sequência de processo no método de fabricação de uma placa de resfriamento de acordo com a invenção;

[0017] A figura 8 e a figura 9 são ampliações de recortes de pinos individuais da placa de resfriamento mostrada na figura 7 e

[0018] Finalmente, as figuras 10 a 12 mostram esquematicamente como exemplos outras formas de concretização dos pinos.

[0019] Nas figuras do desenho, as partes iguais ou semelhantes recebem os mesmos números de referência.

[0020] Na figura 1, um exemplo de aplicação para um arranjo de resfriamento 1 ao todo designado pelo número 1 é mostrado esquematicamente. Em um componente 2 a ser resfriado, tal como um componente elétrico ou eletrônico, uma placa de resfriamento 3 é montada com a superfície oposta dos pinos. Como mostrado, a placa de resfriamento 3 compreende pinos 4 em uma superfície ativa 5 coberta pelo meio refrigerante. Por meio de uma vedação 6, no exemplo ilustrado, uma tampa 7 estanque a fluidos é conectada com a borda periférica planar W que se estende substancialmente radialmente, que circunda os pinos 4, de modo que entre a tampa 7 e os pinos 4 da placa de resfriamento 3 seja formado um espaço intermediário 8, pelo qual circula em meio refrigerante 9, tal como líquido de resfriamento ou fluido de resfriamento.

[0021] A sequência do método de acordo com a invenção para a produção de uma placa de resfriamento de material com muito boa condutividade térmica será explicada em mais detalhes com referência às figuras 2 a 7.

[0022] Na figura 2 é mostrada esquematicamente uma vista em corte parcial de uma ferramenta W, que possui muitos orifícios de moldagem 20 na parte inferior. Por meio de um dispositivo ejetor, pelo menos alguns dos orifícios de moldagem 20 adjacentes à borda periférica U são fechados. Afastada da ferramenta W, uma peça de trabalho WS é sugerida na forma de um recorte de material plano esquematicamente como uma peça em bruto 10. Esta peça de trabalho WS tem uma espessura de material uniforme ou de mesmo tamanho na figura 2.

[0023] Como ilustrado na figura 3, a peça de trabalho WS ou o recorte de material plano 10 é colocado exatamente centralizado na ferramenta W, na posição vertical sobre o seu fundo. Como pode ser visto na figura 3, o recorte de material plano 10 é disposto na ferramenta W, de modo que uma distância predeterminada A seja mantida entre os limites laterais da ferramenta W e a circunferência externa do recorte de material plano 10 na direção circunferencial.

[0024] Na figura 4 é mostrada uma vista esquemática em corte de um arranjo de matriz 22 assinalado pelo número 22. Este arranjo de matriz 22 compreende pelo menos uma matriz externa ou matriz de borda periférica 23 e uma matriz interna ou matriz de pino 24. Este arranjo de matriz 22 é movido como mostrado na figura 5 no recorte de material plano 10, de modo que no caso da peça de trabalho WS ou 10 pressionada pela matriz interna 24 seja moldada por meio da matriz externa 23 por prensagem, a borda periférica U com uma espessura de material reduzida. Como resultado, em comparação com a figura 4, uma protrusão de material 11 se forma em relação à borda periférica em forma de U na peça de trabalho WS. Como também pode ser visto nas figuras 4 e 5, partes do dispositivo de ejeção 21 preferivelmente fecham pelo menos alguns dos orifícios de moldagem de pino 20 adjacentes à borda periférica U. Como resultado, pode ser efetivamente evitado que o material da peça de trabalho WS também entre nos orifícios de moldagem 20 durante o processamento de prensagem para formar a borda periférica U.

[0025] Na ilustração de acordo com a figura 6, o processo de usinagem é explicado esquematicamente em que, com a matriz externa 23 pressionada por meio da matriz interna 24, por prensagem os pinos 4 são formados em cooperação com os orifícios de moldagem de pino 20. Como pode ser visto na figura 6, a placa de resfriamento acabada 3 tem uma área de base contínua da borda periférica U e a parte restante da placa de resfriamento 3 com os pinos 4. A espessura do material da superfície de base da placa de resfriamento 3 é substancialmente do mesmo tamanho que na borda periférica U.

[0026] Na figura 7 é ilustrada uma vista esquemática em perspectiva de uma placa de resfriamento 3 com pinos muito próximos 4 na superfície ativa 5. A borda periférica U envolve os pinos 4 e forma uma superfície de base comum com a região de base dos pinos 4.

[0027] Na figura 8, dois pinos são mostrados em uma vista esquemática e ampliada, cuja moldagem, como mostrado nas figuras 5 e 6, é formada pela interação da matriz interna 24 por um processo de prensagem em cooperação com os orifícios de moldagem de pino 20. Na figura 9, a placa de resfriamento 3 é ilustrada após um tratamento de calibração com os pinos 4 '. Como pode ser visto nas figuras 8 e 9, os pinos 4, 4 ‘ têm, após a conformação durante a conformação de acordo com a figura 6, extremidades livres 12, que são ligeiramente curvadas para fora. Na calibração de acordo com a figura 9, essas extremidades livres 12 haviam sido prensadas ou também podem estar imersas.

[0028] Finalmente, com referência às figuras 10 a 12, outros exemplos de concretização de formas de configuração dos pinos 4 são mostradas esquematicamente.

[0029] A figura 10 mostra os pinos em formato cilíndrico 4 '. Na figura 11, uma formação contracônica dos pinos 4 "é ilustrada como um exemplo, que, no entanto, se estende apenas aproximadamente mais da metade da altura do respectivo pino 4". No caso de uma formação contracônica desse tipo é feita, a partir das extremidades livres dos pinos 4 ", uma calibração de modo que o diâmetro dos pinos 4" se torne menor a partir da extremidade livre 12 na direção da superfície de base.

[0030] A figura 12 também ilustra um exemplo dessa formação contracônica de pinos 4". Neste caso, a formação contracônica se estende quase até área de base dos pinos 4"'. Alternativamente, os pinos 4 podem ser formados totalmente cônicos ou parcialmente cônicos. Isso é alcançado por meio de um tratamento de calibração correspondente. Nesse caso, a partir das extremidades livres 12 dos pinos 4, é feita uma calibração, de modo que o diâmetro dos pinos 4, começando pela extremidade livre, aumente na direção da superfície de base.

[0031] Obviamente, a invenção não se limita aos exemplos de concretização ilustrados, mas são possíveis inúmeras modificações e alterações, que o versado na técnica poderá inferir em caso de necessidade, sem se afastar da ideia inventiva. Em particular, os pinos 4, 4 ', 4 ", 4" também podem apresentar, em função da respectiva área de aplicação, por calibração, formas de configuração divergentes dos exemplos de concretização ilustrados, ou também compreender combinações dos exemplos de concretização mostrados nas Figuras 9 a 12. Embora nos exemplos ilustrados o processo seja feito a partir de um recorte de material plano retangular 10, naturalmente este também pode ser de modo geral quadrado ou oval ou similar, e também pode se tratar de um recorte de material plano de configuração quadrada.

[0032] De preferência, o recorte de material plano pode ser formado a partir de material laminado ou prensado, em particular cobre laminado. Neste caso, trata- se de um material com muito boa condutividade térmica. Método para Produzir Placa de Resfriamento Lista de Sinais de Referência 1 arranjo de resfriamento no total 2 componente a ser resfriado 3 placa de resfriamento 4 Pinos na figura 8 4' Pinos na figura 9 + 10 4" Pinos na figura 11 4'" Pinos na figura 12 5 área ativa 6 vedação 7 tampa 8 espaço intermediário 9 meio refrigerante 10 recorte de material plano como peça em bruto ou peça de trabalho WS 11 Protusão de material 12 extremidade livre de pino 4 20 orifícios de moldagem de pino 21 dispositivo de ejeção 22 arranjo de matriz no total 23 matriz externa 24 matriz interna A distância U borda periférica W ferramenta WS peça de trabalho

Claims (9)

1. Método para produzir uma placa de resfriamento feita de material com muito boa condutividade térmica, tal como cobre, alumínio, ou liga dos mesmos, com pinos (4, 4’, 4’’, 4’’’) ressaltando aproximadamente perpendicular sobre uma base em uma superfície ativa coberta por meio refrigerante (5), em que os pinos (4, 4’, 4’’, 4’’’) são circundados por uma borda periférica (U) em direção radial e plana e que são necessários para operação, e a placa de resfriamento (3) é produzida em uma ferramenta (W) por meio de conformação de uma peça de trabalho (WS), em que a peça de trabalho (WS) no formato de recorte de material plano (10) com uma espessura uniforme de material é colocada exatamente centralizada na ferramenta (W) , caracterizado pelo fato de que a ferramenta (W) compreende pelo menos uma matriz externa (23) para produzir a borda periférica plana (U) e uma matriz interna (24) que coopera com orifícios de moldagem de pino (20) na ferramenta para produzir os pinos (4, 4’, 4’’, 4’’’), em que a borda periférica externa (U) é empurrada para fora com espessura reduzida de material quando uma peça de trabalho (WS) é pressionada por uma matriz interna (24) por pressão por meio da matriz externa (23), e em que, em seguida, em cooperação com os orifícios de moldagem de pinos (20) da ferramenta (W), os pinos (4, 4’, 4’’, 4’’’) são empurrados para fora quando a matriz externa (23) é pressionada por meio da matriz interna (24) por pressão.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, por meio de um dispositivo de ejeção (21), pelo menos alguns dos orifícios de moldagem de pino (20) da ferramenta (W) adjacentes à borda periférica (U) e deslocados da mesma por um comprimento de pino são fechados durante a formação da borda periférica (U) por meio da matriz externa.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os pinos (4, 4’, 4’’, 4’’’) são calibrados a partir de suas extremidades livres (12).

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que, durante a calibração, as extremidades livres (12) dos pinos (4, 4’, 4’’, 4’’’) são pressionadas planas ou imersas.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que, a partir das extremidades livres (12) dos pinos (4’), é realizada uma calibração de modo que, a partir da extremidade livre em direção a área de base, o diâmetro dos pinos (4’’, 4’’’) se torna menor, em que uma configuração contracônica é produzida.

6. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que, a partir das extremidades livres (12) dos pinos (4’), é realizada uma calibração de modo que, a partir da extremidade livre em direção a área de base, o diâmetro dos pinos se torna maior, em que uma configuração cônica é produzida.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o recorte de material plano (10) possui uma configuração em formato quadrado.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o recorte de material plano (10) possui uma configuração em formato retangular.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o recorte de material plano (10) é formado a partir de material laminado ou prensado, preferencialmente a partir de cobre laminado.