CN101712059A

CN101712059A - 一种用于制作半开放沟槽式热管的多齿芯头

Info

Publication number: CN101712059A
Application number: CN200910193598A
Authority: CN
Inventors: 汤勇; 欧栋生; 陈剑鸿
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2009-10-31
Filing date: 2009-10-31
Publication date: 2010-05-26

Abstract

本发明公开了一种用于制作半开放沟槽式热管的多齿芯头，包括芯头基体、倾斜式齿形和微沟槽结构，芯头基体为圆管型结构，中心设有用于安装的通孔；芯头基体的管壁的外表面均匀分布倾斜式齿形，倾斜式齿形的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽结构；微沟槽结构与管体轴向平行布置；所述的倾斜式齿形是一种倾斜式齿形，在热管的横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成5°-45°夹角。本发明的多齿芯头是专门用于生产具有半开放沟槽式热管的成型刀具，通过沿用成熟微沟槽式热管加工方法，即高速旋压方法，生产具有半开放沟槽式热管，应用该刀具可实现规模化生产，解决现有技术沟槽式热管加工难题。

Description

一种用于制作半开放沟槽式热管的多齿芯头

技术领域

本发明涉及一种用于加工沟槽式热管的多齿芯头，尤其涉及一种用于制作半开放沟槽式热管的多齿芯头。

背景技术

随着微电子领域芯片热流密度急剧增加及有效散热空间日益狭小等新特点和新现象的出现，传统的利用增大有效散热面积进行散热的方法已经不能满足散热需求，而具有高导热率、良好的等温性、热响应快、结构简单、无需额外电力驱动等优点的小型/微型热管成为高热流密度芯片导热的理想元件。热管的传热性能主要取决于管内壁吸液芯结构。传统铜粉烧结式吸液芯结构虽然具有较强毛细压力，但由于烧结层与管内壁的接触热阻大、液体回流阻力大，且吸液芯结构易损坏，更致命的是烧结层较厚，重量比沟槽式重40-60％。内置金属丝网式吸液芯结构虽然空隙率可以达到45-75％，但同样是增加了热管的重量，另外其加工环境要在带有真空系统的真空焊室内进行，所以对加工环境要求相当高，同时，对于小型薄壁热管，在管内置入金属丝网，操作就显得极不方便，而且金属编织网与热管内壁存在接触不紧密现象，导致其径向热阻增大，影响传热性能，并且生产成本较高，该方法现在基本上已经不再采用。而光滑沟槽式吸液芯结构的热管具有壁薄、重量轻、不存在接触热阻、热响应快、吸液芯结构不易损坏等优点，符合电子器件轻薄短小型化发展趋势。

沟槽式热管的生产工艺已经相当成熟。中国发明专利申请200410051825.2公开了热管内壁的毛细组织微沟槽的制造设备及其制造方法，该方法采用高速充液旋压法和多齿芯头使铜管基管内壁金属产生连续塑性成形，形成微沟槽。内壁面的金属在多齿芯头与旋压球的压力作用下，经过复杂的塑性流动后发生塑性变形，从而形成最终的内壁面微沟槽。铜管内壁面形成微沟槽后，拉动铜管进给，就可以获得具有微沟槽结构的热管坯体。在加土过程中，可通过设定不同的加工参数，加工出不同的截面形状和齿型的微沟槽。对热管坯体进行后续的封口、抽真空、灌注工作等操作，最终可以获得沟槽式热管，但是该方法加工难度大，工艺复杂，不利用规模化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制作热管的多齿芯头，特别涉及一种能够生产具有高毛细压力的热管的多齿芯头。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于制作半开放沟槽式热管的多齿芯头，包括芯头基体、倾斜式齿形和微沟槽结构，芯头基体为圆管型结构，中心设有用于安装的通孔；芯头基体的管壁的外表面均匀分布倾斜式齿形，倾斜式齿形的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽结构；微沟槽结构与管体轴向平行布置；其特征在于所述的倾斜式齿形是一种倾斜式齿形，在热管的横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成5°-45°夹角。

所述的热管管体由高速钢制备形成。

所述的倾斜式齿形的齿数为45-65齿。

与现有技术方法相比较，本发明具有以下优点：

(1)本发明采用倾斜齿式拉刀，加工的沟槽式热管沟槽呈半开放状态，可以显著的提高热管的毛细压力，有利于提升热管传热性能。

(2)本发明采用的拉刀采用铣削、线切割等传统机械加工方法制作，工艺可行，制作简单。

(3)应用本发明的多齿芯头可加工出半开放式沟槽热管，沿用传统沟槽式热管成熟的高速旋压加工方式，工艺简单可行。

附图说明

图1为本发明多齿芯头的立体结构示意图；

图2为图1的横截面的结构示意图；

图3为本发明实施例所用拉刀铣削过程的示意图；

图4为利用本发明制作的热管的立体结构示意图；

图5为图4热管的横截面的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1、2所示，一种用于制作半开放沟槽式热管的多齿芯头，包括芯头基体1、倾斜式齿形2和微沟槽结构3，芯头基体1为圆管型结构，芯头基体1的直径范围是2.4-9.4mm。中心设有用于安装的通孔11；芯头基体1的管壁的外表面均匀分布倾斜式齿形2，倾斜式齿形2的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽结构3；微沟槽结构3与管体轴向平行布置；倾斜式齿形2是一种倾斜式齿形，在热管的横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成5°-45°夹角。芯头基体1材料优选高速钢，采用铣削、线切割或其他机械加工方法获得。

如图4-5所示，应用上述多齿芯头制作的半开放沟槽式热管，包括热管管体4、齿形5和微沟槽6，所述热管管体4为两端密封的圆管结构，齿形5均匀分布于热管管体4内壁面，齿形5的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽6。微沟槽6与管体轴向平行布置。齿形5是一种倾斜式齿形，在热管横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成5°-45°夹角。热管管体4的材料选用一种导热系数高的金属，最好是紫铜；齿形5在热管横截面上均匀分布于管体内壁，齿数优选45-65齿。

实施例1：

一种用于制作半开放沟槽式热管的多齿芯头，包括芯头基体1、倾斜式齿形2和微沟槽结构3，芯头基体1为圆管型结构，圆管直径为5.4mm。芯头基体1的中心设有用于安装的通孔11；芯头基体1的管壁的外表面均匀分布倾斜式齿形2，倾斜式齿形2的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽结构3；微沟槽结构3与管体轴向平行布置；倾斜式齿形2是一种倾斜式齿形，在热管的横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成15°夹角。倾斜式齿形2为用45齿，齿高0.28mm，平均齿宽0.175mm。

应用上述多齿芯头制作的半开放沟槽式热管，包括热管管体4、齿形5和微沟槽6，所述热管管体4为两端密封的圆管结构，热管外径6.0mm，齿形5均匀分布于热管管体4内壁面，齿形5的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽6。微沟槽6与管体轴向平行布置。微沟槽6槽深0.28mm，平均槽宽0.175mm。齿形5是一种倾斜式齿形，在热管横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成15°夹角。热管管体4的材料选用一种导热系数高的金属，最好是紫铜；齿形5在热管横截面上均匀分布于管体内壁，齿数优选45齿。

如图3所示，为加工多齿芯头的示意图；采用拉刀铣削加工。采用立式盘铣刀为加工刀具，分度卡盘作为夹具。加工时立式盘铣刀沿拉刀的轴向进给，进给过程中，利用金属塑性变形的特性，上一刀加工的齿形受压迫自然产生倾斜，调节一定的吃刀量可以获得一定的齿形倾斜角度。吃刀量越大，倾斜的角度越大。本实施例采用吃刀量为0.25mm，获得角度为15°。

利用上述加工获得的多齿芯头(拉刀)，沿用当前沟槽式热管的成熟加工方法，高速旋压技术，可以获得本实施例的半开放式沟槽热管。所获得的半开放式沟槽热管齿形与拉刀齿形啮合，因此获得的微沟槽也相应倾斜角度为15°。倾斜的齿形将微沟槽与热管内部空间分隔成半封闭状态，进而提高了微沟槽的深宽比。根据毛细压力的形成原理，此结构能够有效提高沟槽热管的毛细压力，提高热管的传热性能。

Claims

1.一种用于制作半开放沟槽式热管的多齿芯头，包括芯头基体、倾斜式齿形和微沟槽结构，芯头基体为圆管型结构，中心设有用于安装的通孔；芯头基体的管壁的外表面均匀分布倾斜式齿形，倾斜式齿形的两个齿之间形成具有毛细作用的微沟槽结构；微沟槽结构与管体轴向平行布置；其特征在于：所述的倾斜式齿形是一种倾斜式齿形，在热管的横截面上，其任意一个单齿的几何中心线与该齿形所在位置的径向方向成5°-45°夹角。

2.根据权利要求1所述的用于制作半开放沟槽式热管的多齿芯头，其特征在于：所述的热管管体由高速钢制备形成。

3.根据权利要求1所述的用于制作半开放沟槽式热管的多齿芯头，其特征在于：所述的倾斜式齿形的齿数为45-65齿。