CN102297616A - 一种薄形热管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄形热管的制造方法，主要包括材料准备步骤：填粉烧结步骤；注液真空步骤：及密封二步骤。本发明所提供的工艺方案中，系直接由扁状管经烧结程序得到薄形热管，因此所制成的薄形热管不会存在中间内凹，毛细结构裂缝及影响内部空间大小等缺陷，并且在烧结过程中无论插拔中心棒还是填粉都能够顺利进行无障碍，因此其对薄形热管的成本、成品率及工艺难度都有着极大的改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种热管，特别是涉及一种薄形热管的制造方法。
背景技术
热管是一种高效的热交换组件，可应用于各种需要散热的元器件，而由于其应用广泛性及针对领域的不同，在外形及尺寸上也需要有更多的适应性调整，其中薄形热管就是针对需要较大传温或贴装面积的元器件的适应性设计。公知的，热管结构主要包括一带密闭内腔的管体，在密闭内腔内设置有毛细结构及工作液，而薄形热管则将管体设置为扁平状，并通常用扁平面来安置元器件。
如图1所示，并可参考中国专利CN201053839Y，目前的热管制造方法，系由一经拉伸，裁切的金属圆管原材料，先进行一端封口，再插入圆形中心棒后，进行填粉烧结，待形成毛细结构后，拔出中心棒，对第二端进行缩口，而在缩口时留有注液口以注入工作液，并在之后进行完全密封以形成一完整的圆形热管结构，而如要制成薄形或扁状，则需要对已得到的圆形热管进行压扁及其它后续工序，最终才得到薄形热管。经申请人验证，该传统工艺制成的薄形热管，在其结构及性能上会存在瑕疵，主要体现在：（1）热管压扁制成薄形过程中，由于管体内部无支撑，被压后的表面可能会形成内凹，影响外观及内部空间大小，且支撑性能不足，并可能拉伤管体表面；（2）由于在压扁工艺前，管体内的毛细结构已经烧结固定成型，由于烧结后的毛细结构很脆弱，而压扁工艺会对管体内部造成拉伸，因此极容易拉裂毛细结构或使毛细脱落、结构变形，进而对热管的热传导性能造成影响。
台湾专利Ｉ288224公开了一种热管的制造方法，其系在金属管一端封口后进行弯压，之后如果要插入扁平的中心棒以进行填粉烧结，最终制成弯压成形的热管，然而该工艺在填粉烧结时，由于管体的弯曲，会造成烧结填充难度大，且无法顺利进行，而即便完成烧结，拔出中心棒也困难重重，将造成低良品率而提高成本。可见其在工艺难度上，仍需要有所改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种不会使外形出现内凹及毛细结构出现裂缝或变形，且更为简单合理的薄形热管制造工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种薄形热管的制造方法，其包括以下步骤：
步骤1：材料准备：准备具有预定尺寸，且第一端密封，第二端开口的金属扁状管；
步骤2：填粉烧结：从扁状管第二端插入扁平中心棒，再填充粉末原料，并对填充的管进行烧结以形成毛细结构后，拔出中心棒；
步骤3：注液真空：从扁状管的第二端向管内注入工作液，并对管内抽真空；
步骤4：密封二：将扁状管的第二端密封。
作为一种优选方案，步骤1还包括以下步骤：
步骤1.1：原材料准备：准备金属圆形管原材料；
步骤1.2：拉伸：将圆形管拉伸至预定直径；
步骤1.3：裁切：将圆形管裁切为预定长度；
步骤1.4：清洗：对圆形管进行清洗；
步骤1.5：密封一：将圆形管的第一端密封；
步骤1.6：压扁：将圆形管压扁成扁状管。
其中，上述步骤1.4的密封一及步骤4的密封二中，密封方式为点焊密封。
作为另一种优选方案，步骤1还包括以下步骤：
步骤1.1：原材料准备：准备金属圆形管原材料；
步骤1.2：拉伸扁管：将圆形管拉伸为预定尺寸的扁状管；
步骤1.3：裁切：将扁状管裁切为预定长度；
步骤1.4：清洗：对扁状管进行清洗；
步骤1.4：密封一：将扁状管的第一端密封。
其中，步骤1.4的密封一及步骤4的密封二中，密封为点焊密封。
作为上述方案的进一步改进，步骤2的填粉烧结中的中心棒为扁平状长棒、具有至少两平行长棒部的分叉棒或是由两分体的平行长棒组成。
作为上述方案的进一步改进，步骤3的注液真空之前还包含缩口二步骤，该缩口二步骤为将扁状管的第二端进行缩口。
上述缩口二步骤之后还包括退火步骤，该退火步骤为将扁状管置于惰性气体空间中进行退火。
上述密封二步骤之前还包含一真空定长步骤，该定长步骤在扁状管的第二端处裁断以得到规定长度。
上述扁状管的宽度与高度比大于或等于3。
上述扁状管为铜管，填粉烧结步骤中的烧结温度为900℃-950℃。
本发明的有益效果：本发明所提供的工艺方案，系直接由扁状管经烧结程序得到薄形热管，因此所制成的薄形热管不会存在中间内凹，毛细结构裂缝及影响内部空间大小等缺陷，并且在烧结过程中无论插拔中心棒还是填粉都能够顺利进行无障碍，因此其对薄形热管的成本、成品率及工艺难度都有着极大的改善。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得的其它设计方案和附图：
图1是传统工艺中薄形热管的制造方法；
图2是本发明第一种实施例的工艺流程图；
图3是本发明第二种实施例的工艺流程图；
图4是扁状管的结构示意图；
图5是中心棒第一种实施例的结构示意图；
图6是中心棒第一种实施例中插入扁状管的结构示意图；
图7是中心棒第二种实施例的结构示意图；
图8是中心棒第二种实施例中插入扁状管的结构示意图；
图9是中心棒第三种实施例的结构示意图；
图10是中心棒第四种实施例的结构示意图；
图11是中心棒第一种实施例中扁状管烧结后的结构示意图；
图12是中心棒第二及第三种实施例中扁状管烧结后的结构示意图；
图13是中心棒第四种实施例中扁状管烧结后的结构示意图；
图14是薄形热管的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明所提供的薄形热管的制造方法，与传统的先制成圆形热管，再对圆形热管压扁的步骤不同，其另开避径，首先制成扁状管，再由扁状管制成薄形热管，总的说，其工艺步骤包括：
材料准备步骤：准备具有预定尺寸，且第一端密封，第二端开口的扁状管；
填粉烧结步骤：从扁状管第二端插入中心棒，再填充粉末原料，并对填充的管进行烧结以形成毛细结构后，拔出中心棒；
注液真空步骤：从扁状管的第二端向管内注入工作液，并对管内抽真空；
密封二步骤：将扁状管的第二端密封。
针对材料准备的方式，本发明提供了两种较为典型的优选方案，下面分别进行详细说明：
如图2所示为本发明的第一种优选方案，进行细分后，本发明的工艺步骤可分为以下几步：
步骤（1），原材料准备：准备金属圆形管原材料，例如铜盘管；
步骤（2），拉伸：将圆形管拉伸至预定直径；
步骤（3），裁切：将圆形管裁切为预定长度；
步骤（4），清洗：对裁切后的圆形管进行清洗；
步骤（5），密封一：将圆形管的第一端密封，优选采用点焊密封；
步骤（6），压扁：将圆形管压扁，形成扁状管；如图4所示，经压扁后的扁状管1，其宽度与高度比大于或等于3，一般尺寸范围为：高度2-4mm，管壁厚度0.2-0.45mm，管口径3-10mm；
步骤（7），插棒：从扁状管的开口端，即第二端插入中心棒，中心棒需要适配扁状管的形状，常用的实施方案如图5及图6所示，中心棒2可以是扁平状长棒，与扁状管1的内腔形状相适配，以直接插入；或是如图7及图8所示，中心棒2采用两长棒21及22，相互平行插入扁状管1内腔的两侧，使内腔留出中部空间；此外还可以如图9所示，中心棒2为具有两平行长棒部的分叉棒，该结构相当于将两长棒21及22集成在一起，其插入方位及留出的内腔空间和两长棒21及22一样，当然除此之外，还可以是具有多个平行长棒部的中心棒，每一长棒部相互隔开一定距离，其结构如图10；
步骤（8），填粉：从扁状管的开口端填入过筛的粉末原料，以填满扁状管内腔的剩余空间；
步骤（9），烧结：对填粉后的扁状管进行烧结以形成毛细结构，扁状管和粉末原料一般采用铜质材料，由于铜的熔点约为1065-1083℃，本实施例下的烧结温度可取900-950℃；
步骤（10），拉棒：将中心棒由扁状管的内腔中拉出，其中，如图11所示，为图5及图6实施例中采用扁状中心棒2所形成的毛细烧结结构11，其均匀附着在扁状管1的内腔壁上，厚度约0.2-0.7mm，而内腔中间部分，则为所形成的供水汽流通的密闭空间12；而图7、图8及图9两种实施例的情况下，形成的毛细烧结结构11如图12所示，位于扁状管1内腔的中间，而内腔左右两侧为拔出中心棒后的留出的空间12，用于水汽流通；而如果采用图10所示的中心棒2，其产生的毛细烧结结构11如图13所示，为分隔开的多段结构，每一格毛细烧结结构11之间，都留有供水汽流通的空间12；
步骤（11），缩口：对扁状管的第二端进行缩口，以便于抽真空或注液；
步骤（12），退火：将扁状管置于惰性气体，如氮气空间中进行退火，以消除内应力；
步骤（13），注液真空：从扁状管缩口后的第二端注入工作液，并将管内部抽真空，以防混入气体，进行封口；
步骤（14），真空定长：将上述热管半成品置入真空状态箱中，在其第一端进行加热，使管内的热传导介质成均压、均温及均湿的饱和态，然后将扁状管在缩口处裁断，并在裁断处压合封口；
步骤（15），密封二：对上述真空定长后的热管半成品封口，优选采用点焊密封。
在上述工艺步骤完成之后，即可得到完整的薄形热管，其结构如图14，且之后可跟随后续工艺。
如图3所示，除了上述方案外，本发明还提供了另一种优选方案，其与图2所示的第一种方案相比，最大的不同在于制成扁状管的流程有所不同，下面细分步骤进行说明：
步骤（1），原材料准备：准备金属圆形管原材料，例如铜盘管；
步骤（2），拉伸扁管：将圆形管拉伸为预定尺寸的扁状管，一般可采用旋压拉伸机来实现，旋压拉伸机可将圆形管拉伸为扁状管；扁状管1的形状可参图4，宽度与高度比大于或等于3，一般尺寸范围为：高度2-4mm，管壁厚度0.2-0.45mm，管口径3-10mm；
步骤（3），裁切：将扁状管裁切为预定长度；
步骤（4），清洗：对裁切后的扁状管进行清洗；
步骤（5），密封一：将扁状管的第一端密封，优选采用点焊密封；
步骤（6），插棒：从扁状管的开口端，即第二端插入中心棒，中心棒需要适配扁状管的形状，常用的实施方案如图5及图6所示的扁平状长棒，以和扁状管1的内腔形状相适配；或是如图7及图8所示，中心棒2采用两长棒21及22，相互平行插入扁状管1内腔的两侧，使内腔留出中部空间；此外还可以如图9及图10所示，中心棒2为具有至少两平行长棒部的分叉棒，该结构相当于将两两长棒21及22集成在一起，其插入方位及留出的内腔空间和两长棒21及22一样；
步骤（7），填粉：从扁状管的开口端填入过筛的粉末原料，以填满扁状管内腔的剩余空间；
步骤（8），烧结：对填粉后的扁状管进行烧结以形成毛细结构，扁状管和粉末原料一般采用铜质材料，由于铜的熔点约为1065-1083℃，本实施例下的烧结温度可取900-950℃；
步骤（9），拉棒：将中心棒由扁状管的内腔中拉出，其中，如图11所示，为图5及图6实施例中采用扁状中心棒2所形成的毛细烧结结构11，其均匀附着在扁状管1的内腔壁上，厚度约0.2-0.7mm，中间为供水汽流通的密闭空间12；而图7、图8及图9两种实施例的情况下，形成的毛细烧结结构11如图12所示，位于扁状管1内腔的中间，而内腔左右两侧为拔出中心棒后的留出的空间12，用于水汽流通；此外相应的例子，还可参照图13，为采用图10的中心棒2，最终形成多段毛细烧结结构11及空间12；
步骤（10），缩口：对扁状管的第二端进行缩口，以便于抽真空或注液；
步骤（11），退火：将扁状管置于惰性气体，如氮气空间中进行退火，以消除内应力；
步骤（12），注液真空：从扁状管缩口后的第二端注入工作液，并将管内部抽真空，该步骤一般在真空环境进行；
步骤（13），真空定长：将上述热管半成品置入真空状态箱中，在第一端进行加热，使管内的热传导介质成均压、均温及均湿的饱和态，然后将扁状管在缩口处裁断，并在裁断处压合封口；
步骤（14），密封二：对上述真空定长的热管半成品封口，优选采用点焊密封。
同样的，在完成上述工艺步骤之后，即可得到完整的薄形热管，其结构如图14，且之后可跟随后续工艺。
由上两种实施例可见，本发明遵循的原则系首先提供扁状管，再由扁状管制成扁状的薄形热管，这与传统的先制成圆形热管，再对圆形热管压扁而制成薄形热管相互区别开来；由于本发明免去了对热管的压扁工艺，因此所制成的薄形热管不会存在中间内凹，毛细结构裂缝及影响内部空间大小等缺陷；而本发明在热管的烧结过程之前不会对管弯曲，因此中心棒的插板都可以无障碍地顺利进行；可见本发明的工艺方法，对薄形热管的成本、成品率及工艺难度都有着极大的改善。
虽然本发明参照较佳实施例而进行说明示范，惟应了解的是在不脱离本发明之精神及范畴内，对于本发明所属技术领域中具有通常知识者而言，仍得有许多变化及修改。因此，本发明并不限制于所揭露的实施例，而是以权利要求的文字记载为准，即不偏离本发明申请专利范围所为之均等变化与修饰，应仍属本发明之涵盖范围。
Claims (11)
1.一种薄形热管的制造方法，其中包括以下步骤：
步骤1：材料准备：准备具有预定尺寸，且第一端密封，第二端开口的金属扁状管；
步骤2：填粉烧结：从扁状管第二端插入扁平中心棒，再填充粉末原料，并对填充的管进行烧结以形成毛细结构后，拔出中心棒；
步骤3：注液真空：从扁状管的第二端向管内注入工作液，并对管内抽真空；
步骤4：密封二：将扁状管的第二端密封。
2.根据权利要求1所述的一种薄形热管的制造方法，其中所述步骤1还包括以下步骤：
步骤1.1：原材料准备：准备金属圆形管原材料；
步骤1.2：拉伸：将圆形管拉伸至预定直径；
步骤1.3：裁切：将圆形管裁切为预定长度；
步骤1.4：清洗：对圆形管进行清洗；
步骤1.5：密封一：将圆形管的第一端密封；
步骤1.6：压扁：将圆形管压扁成扁状管。
3.根据权利要求2所述的一种薄形热管的制造方法，其中所述步骤1.4的密封一及步骤4的密封二中，密封方式为点焊密封。
4.根据权利要求1所述的一种薄形热管的制造方法，其中所述步骤1还包括以下步骤：
步骤1.1：原材料准备：准备金属圆形管原材料；
步骤1.2：拉伸扁管：将圆形管拉伸为预定尺寸的扁状管；
步骤1.3：裁切：将扁状管裁切为预定长度；
步骤1.4：清洗：对扁状管进行清洗；
步骤1.4：密封一：将扁状管的第一端密封。
5.根据权利要求4所述的一种薄形热管的制造方法，其中所述步骤1.4的密封一及步骤4的密封二中，密封为点焊密封。
6.根据权利要求1所述的一种薄形热管的制造方法，其中所述步骤2的填粉烧结中的中心棒为扁平状长棒、具有至少两平行长棒部的分叉棒或是由两分体的平行长棒组成。
7.根据权利要求1所述的一种薄形热管的制造方法，其中所述步骤3的注液真空之前还包含缩口二步骤，该缩口二步骤为将扁状管的第二端进行缩口。
8.根据权利要求7所述的一种薄形热管的制造方法，其中所述缩口二步骤之后还包括退火步骤，该退火步骤为将扁状管置于惰性气体空间中进行退火。
9.根据权利要求1所述的一种薄形热管的制造方法，其中所述步骤4的密封二之前还包含一真空定长步骤，该真空定长步骤为在扁状管的第二端处裁断以得到规定长度。
10.根据权利要求1所述的一种薄形热管的制造方法，其中所述扁状管的宽度与高度比大于或等于3。
11.根据权利要求1所述的一种薄形热管的制造方法，其中扁状管为铜管，填粉烧结步骤中的烧结温度为900℃-950℃。
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