CN104907688A - 柱状翅式散热器摩擦焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其包括以下步骤：(1)在散热器底板上预先加工透孔；(2)将柱状翅加工成预加工形状；(3)在旋转摩擦焊接设备的设备工作台上安装底板夹具，将具有预先加工的透孔的散热器底板夹持在底板夹具中夹紧，将具有预加工形状的柱状翅夹持在旋转夹具的夹头中；(4)启动旋转摩擦焊接设备，旋转夹具夹持着待焊接的柱状翅轴向快速插入散热器底板的透孔中，将柱状翅和散热器底板摩擦焊接在一起；(5)焊接完成后，旋转夹具按设定程序迅速上升返回原点。本发明所采用的摩擦焊接工艺可靠、高效，受材料限制有限，为特殊用途的不同材料的柱状翅与散热器底板的连接提供了一种优良的制造工艺。

Description

柱状翅式散热器摩擦焊接工艺
技术领域
本发明涉及散热器制造工艺，并且更具体地涉及一种柱状翅式散热器摩擦焊接工艺。
背景技术
目前，公知的散热器由铝合金、铜合金及其它各种金属制造而成，其制造工艺有很多种方式，如铝挤工艺、粘合技术、切割技术、插装技术、压固技术等，虽然铸造、挤压、粘接、机械加工等工艺形式样式繁多；但都存在着不同的缺陷，如连接不牢固，散热性差，制造成本高、粗糙不美观等等。例如，铝挤工艺受形状限制，不能把长度拉得太长，也不能做得很细，因为这样会使铝很容易折断；切割工艺技术就是在一块完整的金属锭(例如正方形的金属块)上通过机械加工去除多余部分，使得剩余部分形成圆柱翅，这种方法造价高，效率低；插装工艺技术受工艺的限制，也存在着导热不均以及不稳定的隐患；粘合与压固工艺技术生产的散热片，技术要求对散热效果影响非常明显；此外，有些方法还受到材料特性的限制等等。
摩擦焊接技术是一种先进的制造技术，但是，采用这种技术进行散热器制造受到柱状翅间距较近的限制，旋转夹具易与焊接好的前一个柱状翅干涉，因此不易实现摩擦焊接。
发明内容
本发明是针对上述现有技术的不足而提供的一种柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，解决了前述工艺方法中存在的一些问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
本发明涉及一种柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其包括以下步骤：
(1)在散热器底板上预先加工透孔；
(2)将柱状翅加工成预加工形状；
(3)在旋转摩擦焊接设备的设备工作台上安装底板夹具，将预先加工的散热器底板夹持在底板夹具中夹紧，将预加工的柱状翅夹持在旋转夹具的夹头中；
(4)启动旋转摩擦焊接设备，旋转夹具夹持着待焊接的柱状翅轴向快速插入散热器底板的透孔中，将柱状翅和散热器底板摩擦焊接在一起；
(5)焊接完成后，旋转夹具按设定程序迅速上升返回原点。
进一步地，所述旋转摩擦焊接设备为能够实现摩擦焊接功能的设备，包括立式摩擦设备和卧式摩擦焊接设备。
进一步地，所述透孔的孔径大于所述柱状翅的直径。
进一步地，所述柱状翅的预加工形状包括扭断槽和锥径。
进一步地，所述柱状翅的预加工形状包括锥径。
进一步地，所述柱状翅式散热器摩擦焊接工艺还包括以下步骤：
当柱状翅的预加工锥径接近散热器底板的透孔的孔口时，旋转夹具的夹头轴向进给改为慢速工进，旋转夹具的夹头按预先程序设定进给深度进行快速顶锻，在柱状翅的扭断槽处将柱状翅尾段扭断。
进一步地，所述慢速工进的速度为摩擦进给速度。
进一步地，所述柱状翅式散热器摩擦焊接工艺还包括以下步骤：
在旋转夹具上安装端面铣削刀具，在摩擦焊接的同时将之前焊接好的柱状翅尾端逐渐铣削掉。
进一步地，所述锥径包括小端和大端，其中所述小端等于散热器底板的透孔的孔径，大端在小端的基础上增加适合的磨耗量。
进一步地，所述扭断槽的加工尺寸通过计算与试验得出。
由于采用以上技术方案，本发明的有益效果包括：
本发明采用了先进的摩擦焊接工艺为各种金属材料的柱状翅式散热器提供了一种先进可靠经济高效的制造工艺。该工艺受材料限制有限，为特殊用途的不同材料的柱状翅与散热器底板提供了一种优良的制造工艺。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的圆柱翅式散热器摩擦焊接工艺采用的装置的示意图；
图2是图1的局部放大图；
图3是柱状翅预加工形状的示意图；
图4是根据本发明的另一个实施例的圆柱翅式散热器摩擦焊接工艺采用的装置的局部示意图；
图5是图4中使用的旋转夹具的示意图。
附图标记说明
1、设备工作台；2、底板夹具；3、散热器底板；4、旋转夹具；41、夹头；5、柱状翅；51、扭断槽；52、锥径；6、端面铣削刀具。
具体实施方式
为达到充分公开的目的，以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。应当理解，以下所述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明的保护范围。
实施例1
一种柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其使用立式旋转摩擦焊接设备，采用摩擦焊接的方法，使散热器柱状翅5与散热器底板3可靠地连接在一起。图1和图2为该实施例采用的装置的示意图和局部放大图。图3是柱状翅预加工形状的示意图。从图3中可以看到，在此实施例，柱状翅的预加工形状包括扭断槽51和锥径52。该摩擦焊接工艺的具体步骤如下：
在立式旋转摩擦焊接设备的设备工作台1上安装底板夹具2，再将按要求加工好具有大于柱状翅直径的透孔的散热器底板3夹持在底板夹具2中夹紧，将按柱状翅预加工形状(如图3所示，包括扭断槽和锥径)加工好的柱状翅5夹持在旋转夹具4的夹头41中；启动立式旋转摩擦焊接设备，旋转夹具夹持着待焊接的柱状翅5轴向快速插入散热器底板3预先加工的透孔中；当柱状翅5的预加工锥径(见图3，锥径小端等于底板孔径，大端增加适合的磨耗量)接近散热器底板3透孔的孔口时，旋转夹具4的夹头41轴向进给改为慢速工进(摩擦进给速度)，旋转夹具4的夹头41按预先程序设定进给深度进行快速顶锻，此时，在快速顶锻力作用下会产生一个很大的扭矩，这个扭矩足以在柱状翅5的扭断槽51处将柱状翅尾段扭断(扭断槽51的加工尺寸通过计算与试验加工得出)，此时扭矩急剧下降到无负荷状态，旋转夹具4按设定程序迅速上升返回原点(装夹工件位置)，完成一根柱状翅5的焊接。此方法焊接避免了焊接旋转夹具4的夹头41与焊接好的柱状翅5之间的干涉。
实施例2
一种柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其使用立式旋转摩擦焊接设备，采用摩擦焊接的方法，使散热器柱状翅5与散热器底板3可靠地连接在一起。图4为该实施例采用的装置的示意图，图5为该实施例中使用的安装有端面铣削刀具的旋转夹具的示意图。该摩擦焊接工艺的具体步骤如下：
在立式旋转摩擦焊接设备的设备工作台1上安装底板夹具2，再将按要求加工好具有大于柱状翅直径的透孔的散热器底板3夹持在底板夹具2中夹紧，在旋转夹具4上安装端面铣削刀具6(如图5所示)，将按柱状翅预加工形状(在此实施例中，仅加工锥径，锥径小端等于底板孔径，大端增加适合的磨耗量)加工好的柱状翅5夹持在旋转夹具4的夹头41中；启动立式旋转摩擦焊接设备，旋转夹具夹持着待焊接的柱状翅5轴向快速插入散热器底板3预先加工的透孔中；当柱状翅5的预加工锥径接近散热器底板3透孔的孔口时，旋转夹具4的夹头41轴向进给改为慢速工进(摩擦进给速度)，同时将之前焊接好的柱状翅尾端逐渐铣削掉；铣削完成后，旋转夹具4按设定程序迅速上升返回原点(装夹工件位置)，完成一根柱状翅5的焊接。
该工艺通过在旋转夹具4上安装端面铣削刀具6的方法，在摩擦焊接的同时(摩擦阶段)将之前焊接好的柱状翅5尾端逐渐铣削掉的方式，避免了焊接旋转夹具4的夹头41与焊接好的柱状翅5之间的干涉。
在上述两个实施方案中，所述立式旋转摩擦焊接设备可以是能够实现摩擦焊接功能的其他旋转摩擦焊接设备，如卧式摩擦焊接设备。
本发明的柱状翅式散热器摩擦焊接工艺采用在散热器底板上预先开孔的方法，使用旋转摩擦焊接的先进工艺方法在底板背部插入焊接的方式，使柱状翅和散热器底板连接在一起来制造散热器。本发明的工艺可用于类似工件的制造。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在散热器底板上预先加工透孔；
(2)将柱状翅加工成预加工形状；
(3)在旋转摩擦焊接设备的设备工作台上安装底板夹具，将预先加工的散热器底板夹持在底板夹具中夹紧，将预加工的柱状翅夹持在旋转夹具的夹头中；
(4)启动旋转摩擦焊接设备，旋转夹具夹持着待焊接的柱状翅轴向快速插入散热器底板的透孔中，将柱状翅和散热器底板摩擦焊接在一起；
(5)焊接完成后，旋转夹具按设定程序迅速上升返回原点。
2.根据权利要求1所述的柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其特征在于，所述旋转摩擦焊接设备为能够实现摩擦焊接功能的设备，包括立式摩擦设备和卧式摩擦焊接设备。
3.根据权利要求1所述的柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其特征在于，所述透孔的孔径大于所述柱状翅的直径。
4.根据权利要求1所述的柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其特征在于，所述柱状翅的预加工形状包括扭断槽和锥径。
5.根据权利要求1所述的柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其特征在于，所述柱状翅的预加工形状包括锥径。
6.根据权利要求4所述的柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其特征在于，还包括以下步骤：
当柱状翅的预加工锥径接近散热器底板的透孔的孔口时，旋转夹具的夹头轴向进给改为慢速工进，旋转夹具的夹头按预先程序设定进给深度进行快速顶锻，在柱状翅的扭断槽处将柱状翅尾段扭断。
7.根据权利要求6所述的柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其特征在于，所述慢速工进的速度为摩擦进给速度。
8.根据权利要求5所述的柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其特征在于，还包括以下步骤：
在旋转夹具上安装端面铣削刀具，在摩擦焊接的同时将之前焊接好的柱状翅尾端逐渐铣削掉。
9.根据权利要求4或5所述的柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其特征在于，所述锥径包括小端和大端，其中所述小端等于散热器底板的透孔的孔径，大端在小端的基础上增加适合的磨耗量。
10.根据权利要求4所述的柱状翅式散热器摩擦焊接工艺，其特征在于，所述扭断槽的加工尺寸通过计算与试验得出。
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