CN101007381A - 一种铝合金风冷冷板密封成型工艺 - Google Patents

Abstract

一种铝合金风冷冷板密封成型工艺，它包括以下步骤：1.按结构设计进行冷板壳体、散热翅片、盖板零件的外形加工，冷板的结构设计为嵌入式腔体结构，在冷板壳体两端各开设Φ2－3mm的钎焊工艺孔2－3个；2.将散热翅片与冷板壳体、盖板用氮气保护炉中钎焊方法进行焊接；3.在冷板壳体上铣出印刷电路板插槽；4.将盖板与壳体垂直焊缝采用搅拌摩擦焊焊接；5.按图纸要求进行冷板外形及两端通风口的机械加工，将钎焊工艺孔加工成两端通风口。采用本发明的钎焊和搅拌摩擦焊结合的工艺方法焊接的铝合金冷板提高了焊缝表面耐深加工的能力，保证了铝合金冷板深加工后的密封性要求，提高了电子结构机箱的焊接成品率。

Description

一种铝合金风冷冷板密封成型工艺

技术领域

本发明涉及电子设备机箱铝合金风冷冷板的制作。

背景技术

广泛应用于海、陆、空各类电子设备的机箱是接受内部组件热量并将热量导出到周围环境的精密复杂结构，机箱是通过导入一定压力的冷风实现内部结构的散热要求。为了防止潮湿冷却风在温度、湿热交变的工作环境下出现凝露，影响机箱内电子设备正常工作，机箱必须采用全金属密封设计，一般雷达用机箱风道及连接焊缝处要求保持气密3.5Kpa无泄露。

机箱的几何形状多为扁平的长方体，一般机箱由前框，左右侧板，中隔冷板和后框组成，目前的机箱，多采用风冷密闭冷板作为箱体侧板以提高机箱整体结构换热系数。如图1为一个典型结构的铝合金风冷机箱结构，其中该机箱的左、右侧板，两块中板分别都是由内含翅片的铝合金散热冷板。为了实现铝合金冷板上印刷电路板插槽的精确定位，冷板在焊接成形后必须经过精密的机械加工。为了保证机箱结构的制造精度，必须进行多次焊接。如图2所示，在冷板钎焊后必须进行冷板外形和插槽的机械加工，保证冷板外形尺寸和冷板插入侧板的钎焊装配间隙，在该加工过程中可能产生的问题是原本为平面的冷板表面为了加工出凸凹相间的印刷电路板插槽，部分焊缝被机加工后导致冷板局部焊缝被加工铣削掉，从而使冷板的密封性变差。经加工后的冷板在与机箱侧板组装钎焊成一体的焊接过程中，由于目前铝钎焊缺乏性能优良并具备不同温度梯度的钎焊料，机箱组装钎焊只能采用与冷板钎焊相同的焊料和焊接工艺，因此同样的钎焊工艺和加热温度造成了冷板第一次钎焊焊缝的重熔和流失现象，因此机箱结构密封性不能得到有效的保证，漏气率居高不下，目前只能进行焊后胶补堵漏。

由铝合金机箱结构特点可知，焊接工艺是铝合金冷板制造过程中的关键环节。目前国内外多采用真空钎焊和气体保护钎焊方法来实现冷板的连接[参见：宋君，相控阵雷达冷板的加工技术研究.电子机械工程2002.Vol 8.No.3；余红华，钎焊技术在电子产品中的应用.电子机械工程2003 Vol 19.No.3]，钎焊工艺可成批生产，生产效率高，但钎焊存在接头强度较低、对零件加工装配、清洗要求严格的缺点。同时钎焊缝致密性差，对于一次焊后需要表面加工的冷板，容易发生焊缝加工后泄漏，产品报废率很高。尽管目前采用真空钎焊工艺对冷板焊缝致密性有所改善，但目前真空钎焊冷板结构只能采用LF21防锈铝材料，接头强度低(仅100Mpa)，同时真空钎焊过程复杂生产效率较低的状况仍然存在。

发明内容

本发明的目的是提供一种密封性好，制作较简单，成品率高的铝合金风冷冷板密封成型工艺。

一种铝合金风冷冷板密封成型工艺，它包括以下步骤：

步骤1.按结构设计进行冷板壳体、散热翅片、盖板零件的外形加工，冷板的结构设计为嵌入式腔体结构，在冷板壳体两端各开设Ф2-3mm的钎焊工艺孔2-3个；

步骤2.将散热翅片与冷板壳体、盖板用氮气保护炉中钎焊工艺方法进行焊接；

步骤3.在冷板壳体上铣出印刷电路板插槽；

步骤4.将盖板与壳体垂直焊缝采用搅拌摩擦焊焊接；

步骤5.按图纸要求进行冷板外形及两端通风口的机械加工，将钎焊工艺孔加工成两端通风口。

上述的铝合金风冷冷板密封成型工艺，所述的冷板的结构设计为嵌入式腔体结构，盖板与壳体配合间隙为0.10-0.20mm，保证在焊接过程中的盖板与基板的自约束定位，搭接台阶宽度W与焊缝焊接深度H始终不小于3mm。

上述的铝合金风冷冷板密封成型工艺，所述的步骤1中的钎焊工艺孔与焊缝H下端有板距离3毫米以上，以防止在搅拌摩擦焊接过程中引起焊接塌陷。

上述的铝合金风冷冷板密封成型工艺，所述的步骤2中钎焊采用铝-硅共晶钎料，配合QF钎剂进行。

上述的铝合金风冷冷板密封成型工艺，所述的步骤3中，搅拌摩擦焊接在350～480℃、1.0-1.2吨压力下进行。

原有单一钎焊工艺焊接的铝合金冷板结构强度低，焊缝致密性差，尤其是对于需二次焊接的机箱，由于二次焊接都用钎焊，容易造成焊缝重熔和流失现象，冷板结构泄漏报废率高，采用钎焊结合搅拌摩擦焊的工艺方法焊接的铝合金冷板提高了焊缝表面耐深加工的能力，保证了铝合金冷板深加工后的密封性要求，提高了电子结构机箱的焊接成品率。

附图说明

图1为铝合金风冷冷板的结构示意图；

图2为铝合金风冷冷板的三视图。

附图中：1为壳体；2为盖板；3为散热翅片；4为工艺孔。

具体实施方式

实施例1：铝合金风冷冷板

冷板外形尺寸：367mm×183mm×22mm

加工步骤

1.数控加工冷板壳体：

装夹毛胚铝板373mm×216mm×25mm

1.按结构设计进行冷板壳体毛胚外形加工367mm×183mm×22mm，铣六面.对尺寸367mm×183mm×22mm，

2.在冷板壳体中心铣247_-0.15 ^-0.05×140_-0.15 ^-0.05×13mm方腔，然后四周铣宽4mm台阶，保证上部槽255+₀₀₅ ⁺⁰¹⁵×148+_0.05 ⁺⁰¹⁵×4mm，

3.在冷板壳体两端各开设Ф2-3mm的钎焊工艺孔3个；

2.数控加工加工盖板：

装夹毛胚铝板263mm×156mm×4mm

1.铣四面，对尺寸255_-0.15 ^-0.05×148_-0.15 ^-0.05，

2.去毛刺，修四角R3；

3.散热翅片：247×140×9mm；

4.散热翅片与冷板壳体、盖板钎焊焊接将散热翅片与冷板壳体、盖板用氮气保护炉中钎焊工艺方法进行焊接，

钎料：≠0.05mm Al-Si共晶钎料

钎剂：QF钎剂

焊接温度为605±5℃；

5.冷板壳体与盖板搅拌摩擦焊接

采用Ф4毫米搅拌头

转速：1000转/分，

压力：1.0吨，

焊接前进速度：100mm/min；

6.按设计图纸进行冷板外形及两端通风口的机械加工，将钎焊工艺孔加工成两端通风口，即制成铝合金风冷冷板。

实施例2：铝合金风冷冷板

冷板外形尺寸：367mm×183mm×22mm

加工步骤

1.数控加工冷板壳体：

装夹毛胚铝板373mm×216mm×25mm

1.按结构设计进行冷板壳体毛胚外形加工367mm×183mm×22mm，铣六面.对尺寸367mm×183mm×22mm，

2.在冷板壳体中心铣247_-0.15 ^-0.05×140_-0.15 ^-0.05×13mm方腔，然后四周铣宽4mm台阶，保证上部槽255+_0.05 ⁺⁰¹⁵×148+_0.05 ⁺⁰¹⁵×4mm，

3.在冷板壳体两端各开设Ф2-3mm的钎焊工艺孔3个；

2.数控加工加工盖板：

装夹毛胚铝板263mm×156mm×4mm

1.铣四面，对尺寸255_-0.15 ^-0.05×148_-0.15 ^-0.05，

2.去毛刺，修四角R3；

3.散热翅片：247×140×9mm；

4.散热翅片与冷板壳体、盖板钎焊焊接将散热翅片与冷板壳体、盖板用氮气保护炉中钎焊工艺方法进行焊接，

钎料：≠0.05mm Al-Si共晶钎料，

钎剂：QF钎剂，

焊接温度为605±5℃；

5.冷板壳体与盖板搅拌摩擦焊接

采用Ф4毫米搅拌头

转速：1500转/分，

压力：1.2吨，

焊接前进速度：300mm/min；

6.按设计图纸进行冷板外形及两端通风口的机械加工，将钎焊工艺孔加工成两端通风口，即制成铝合金风冷冷板。

Claims (5)

1.一种铝合金风冷冷板密封成型工艺，其特征是它包括以下步骤：

步骤1.按结构设计进行冷板壳体(1)、散热翅片(3)、盖板(2)零件的外形加工，冷板的结构设计为嵌入式腔体结构，在冷板壳体(1)的两端各开设钎焊工艺孔(4)2-3个；

步骤2.将散热翅片(3)与冷板壳体(1)、盖板(2)用氮气保护炉中钎焊工艺方法进行焊接；

步骤3.在冷板壳体上铣出印刷电路板插槽；

步骤4.将盖板与壳体垂直焊缝采用搅拌摩擦焊焊接；

步骤5.按图纸要求进行冷板外形及两端通风口的机械加工，将钎焊工艺孔加工成两端通风口，即制成铝合金风冷冷板。

2.根据权利要求1所述的铝合金风冷冷板密封成型工艺，其特征是：所述的冷板的结构设计为嵌入式腔体结构，盖板(2)与冷板壳体(1)配合间隙为0.10-0.20mm，搭接台阶宽度W与焊缝焊接深度H始终不小于3mm。

3.根据权利要求1所述的铝合金风冷冷板密封成型工艺，其特征是：所述的步骤1中的钎焊工艺孔(4)与焊缝H下端有板距离3毫米以上。

4.根据权利要求1所述的铝合金风冷冷板密封成型工艺，其特征是：所述的步骤2中，钎焊采用铝-硅共晶钎料，配合QF钎剂进行。

5.根据权利要求1所述的铝合金风冷冷板密封成型工艺，其特征是：所述的步骤3中，搅拌摩擦焊接在350～480℃、1.0-1.2吨压力下进行。

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