CN105142846B - 用于封闭散热器元件的端部的方法及铝制散热器元件 - Google Patents

用于封闭散热器元件的端部的方法及铝制散热器元件 Download PDF

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Abstract

根据本发明，铝制散热器元件的主体经由热电熔化工艺而被盖封闭，该主体包括设置有底部开口的基本为管状的端部；端部和盖设置有各自的熔化部分，该熔化部分具有在形状和尺寸上基本上相等的各自的接触边缘，以便在热电熔化工艺期间同时达到熔化状态。

Description

用于封闭散热器元件的端部的方法及铝制散热器元件
技术领域
本发明涉及一种用于封闭铝制散热器元件的端部的方法并且涉及用这种方法制成的铝制散热器元件。
背景技术
如已知的，例如由压铸铝制成的铝制散热器元件通常具有沿着轴线延伸的管状主体，并且其因构建需要而具有底部敞开的端部；因此，端部具有沿着轴线布置的底部开口，通常除此之外，还具有一对侧向相对的孔隙以允许将该元件连接至其他类似元件。
已知不同的系统可用于封闭散热器元件的底部开口。
除了通常使用散热器元件的盖和/或主体的挂钩部分的塑性变形的各种机械系统之外，还已知将盖焊接至散热器元件的主体。
然而，在铝的情况下，传统的焊接技术(诸如，闪光焊)不完全令人满意，这是因为它们相对昂贵、缓慢、复杂并且它们通常不允许获取足够的机械阻力和压力阻力。
一般地说，当存在结合两个铝制部件的需要时，在所有情况下都强调这些问题。
US3805014公开了一种用于结合铝板的方法：板被定位成使得具有对应形状和尺寸的各自的接触边缘彼此接触；在同时弹簧压力下经由测压电极供应焊接电流。
BE826256公开了一种类金属散热器，其中，通过电阻焊接将连接器结合至散热器。
发明内容
本发明的目标在于提供一种用于结合铝制部件的方法，其可用作铝制散热器元件的端部的封闭方法，该方法不具有现有技术强调的缺点；特别地，本发明的目标是提供一种具有以简单、有效和完全令人满意的方式封闭的底部开口的散热器元件。
因此，本发明涉及一种用于封闭铝制散热器元件的端部的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供基本上管状的主体，所述主体由铝制成并且设置有用于水循环的内腔，并且所述主体包括基本上管状的端部，所述端部沿着轴线延伸并且具有由端部边缘界定的底部开口；盖成形为封闭所述底部开口；所述端部和所述盖设置有各自的熔化部分，所述熔化部分具有各自的接触边缘；
-将所述端部和所述盖置于安装构造中，其中，所述端部和所述盖经由各自的所述接触边缘彼此接触以形成组件；
-执行所述组件的热电熔化工艺，其中，经由各自的所述接触边缘彼此接触的所述熔化部分被熔化并且紧密结合以形成单块件；
-其中，所述热电熔化工艺包括的步骤为：将所述端部和所述盖定位在各自的元件上，所述端部和所述盖相对于彼此滑动；将所述端部和所述盖连接至各自的电极；使预定强度的电流通过所述组件而在所述电极之间循环，并且在电流通行期间施加一轴向推力以用于将这两个部件推动得一个部件抵靠另一个部件；第一元件包括推动构件，所述推动构件沿着轴线移动并且承载有第一电极，所述第一电极支撑所述盖同时保持所述盖；第二电极布置在第二元件上方并且能被承载地竖直地移动以接触所述端部，从而在待熔化的整个部分上分布电流；并且
-其中，在所述安装构造中，所述端部和所述盖的所述接触边缘具有对应的形状和尺寸，并且所述电极布置成使得所述接触边缘同时达到熔化状态。
本发明还涉及一种用于加热的铝制散热器元件，所述散热器元件具有由铝制成的主体，所述主体设置有用于水循环的内腔并且包括基本为管状的端部，所述端部沿着轴线延伸并且具有底部开口，所述底部开口由端部边缘界定且由盖封闭；其中，通过上述的方法使用所述盖来封闭所述散热器元件的所述端部。
本发明提供了一种用于封闭具有盖(也由铝制成)的铝制散热器元件的端部的非常有效、简单、迅速且便宜的方法。
根据本发明，不利用普通的焊接工艺来固定该盖；实际上，传统的焊接技术不可以具体使用涉及的材料和形状。
根据本发明，散热器元件的盖和端部替代地通过热电熔化工艺结合，通过使电流循环穿过待结合的零件来执行热电熔化工艺，以引起其局部熔化，而不使用焊接材料。
虽然为了适当紧固盖(紧固该盖保证增加机械阻力，增加压力阻力和密封阻力)的目的，盖的接触边缘和散热器元件的端部在形状和尺寸上必须相等，以便同时达到熔化状态，但该盖可具有不同的形状和尺寸。
为了提供有效的结合工艺，因此盖的接触边缘和散热器元件的端部必须相同；在不同的几何形状下，特别是当执行熔化时如果经由不同形状和/或尺寸的相应接触边缘使盖和端部接触，不能实现真正有效的结合。
因为从铝的软化状态至其熔化的过程出现在非常短时间内，所以为了通过热电熔化系统和散热器元件获得盖的完美且有效的结合，接触表面必须在同一瞬间达到熔化状态。这通过根据本发明的解决方案得到保证。
本发明相对于现有技术具有以下优势：
-增加了压力阻力和分裂阻力：可以发现，利用本发明的方法，随着压力阻力和分裂阻力的增加，部件(散热器元件的盖和主体)实际上变成单个主体；
-能量/经济节约：相对于传统的闪光焊系统，通过使用热电熔化工艺，本发明的方法减少了所需的功率消耗。此外，相对于用于执行闪光焊的机器，热电熔化系统要求用于其操作的压缩空气的较小贡献；因此，存在总体降低的功率消耗并由此节约经济且增加环境保护；
-加速生产工艺：本发明的工艺相对于传统的闪光焊系统而允许盖更迅速地固定至散热器元件的主体；
-不浪费原材料：利用传统的(闪光)焊接系统，形成待焊接部件的部分原材料(铝)，除了未使用的原材料之外，部分原材料需要变成还会恢复并处理的熔渣，这进一步增加了成本；利用本发明的方法，不会浪费原材料或者不会生产熔渣；实际上，处理中包含的材料仅被熔化而不废弃；
-改善工作环境：本发明的方法在处理期间不生成烟雾，导致不需要吸入；此外，相对于传统的(闪光)焊接系统，本发明的方法噪声更小；
-在具有后续改进的成品外观的散热器元件外部不会形成溶渣和/或毛刺，而利用传统的焊接技术(闪光焊)经常出现溶渣和/或毛刺；
-在散热器元件内部甚至不形成焊接熔渣和/或毛刺；因此在水循环中避免了与熔渣的可能离散度相关的问题。
附图说明
将参考附图的示图，根据非限制性实施方式的以下描述，使得本发明的其他特征和优点变得显而易见，附图中：
图1是示出处于安装步骤中的根据本发明的散热器元件的侧视图，其包括设置有封闭盖的端部；
图2是图1中的散热元件的端部的纵向截面图；
图3和图4是图2中的散热器元件的零件的两个纵向截面图并且示出了分别处于安装构造中和组装构造中的盖；
图5至图7是本发明的各个实施方式的纵截面中的示意图；
图8是根据本发明的用于实施该方法的机器的透视示意图。
具体实施方式
图1和图2中的标号1总体上表示铝制散热器元件，其例如由压铸铝制成(即，经由铝压铸工艺)；元件1具有基本上管状主体2，该主体由压铸铝制成并且设置有用于水循环的内腔3；参考使用元件1的正常位置，主体2和散热器元件1总体上沿着基本竖直的轴线A纵向延伸；元件1设置有横向连接器套筒4以用于连接其他散热器元件和/或连接水循环，并且其中，多个散热翅片和/或散热板5不同地彼此连接和/或连接至主体2。
例如，主体2具有能沿着轴线A可变的基本上为圆形或者卵形或者椭圆形的横截面或者其他形状的横截面，并且包括布置在元件1的纵向端部7处的端部6，参考使用元件1的正常位置，该端部可以是元件1的下端或者上端。
还参考图3，端部6基本上是管状的并且基本上沿着轴线A延伸，并且具有底部开口8，该底部开口沿着轴线A布置且基本上横向于轴线A并且由端部边缘9界定。端部6由侧壁10界定，例如但不是必需的，侧壁10具有圆形的或者基本上卵形的或者椭圆形横截面。
端部6在内部设置有与开口8连通的底座11。
开口8由盖20封闭，该盖优选地由沿着且围绕轴线A延伸的铝制单片主体形成。
在主体2的端部6与盖20的结合(即，在被结合之前)的安装构造中，该主体的端部和盖具有各自的熔化部分21、22，其旨在通过热电熔化工艺(在没有焊接材料并且通过熔化部分21、22的循环电流执行)而熔化且彼此紧密结合，因此确保端部6与盖20之间的机械耦接和液压密封。
在图1至图3中，示出了在彼此结合之前处于安装构造中端部6和盖20。
在安装构造中，端部6和盖20的熔化部分21、22分别从端部6和盖20伸出，以便利用基本上相等且优选地相同的各自的接触边缘23、24而彼此接触，即，它们具有对应的形状和尺寸(相等或者基本上相等)以便在遵循电流通行的同时熔化。
换言之，熔化部分21、22具有沿着各自的接触边缘23、24彼此接触的形状，该接触边缘可以是具有基本上相同的形状和尺寸(长度)的接触轮廓(即，基本线路)或者是具有基本上相同的形状和尺寸(面积)的接触表面。
在图1至图3中的实施方式中，熔化部分21、22沿着由各自的环形轮廓限定的各自的接触边缘23、24彼此接触，每个环形轮廓基本上由围绕轴线A的回路中封闭的曲线限定。
特别地，主体2的端部6的熔化部分21是端部边缘9的一部分；端部6的接触边缘23从端部边缘9伸出并且由围绕轴线A和开口8设置的环形转角25限定。
盖20包括封闭部分26，该封闭部分具有展开的侧表面27，该展开的侧表面相对于轴线A倾斜并且可至少部分地插入底座11中。盖20的熔化部分22是侧表面27的一部分。
当盖20的封闭部分26插入底座11中时，盖20的熔化部分22接触端部6的熔化部分21；精确地，由环形转角25限定的端部6的接触边缘23与由侧表面27上的对应环形轮廓限定的盖20的接触边缘24开始接触。
不是由转角限定的接触轮廓，而是主体2的端部6的接触边缘23可替代地包括例如由端部边缘9的斜角限定的接触表面；接触边缘23例如可具有面向盖20的侧表面27的环形表面，并且因此像侧表面27一样反过来相对于轴线A倾斜。在这种情况下，盖20和端部6与具有相等形状和相等尺寸(即，具有基本上相同的面积)的各自的环形接触表面接触。
盖20经由热电熔化工艺结合至端部6，如以下将变得清晰描述的，热电熔化工艺使端部6的熔化部分21和盖20的熔化部分22成一体。
盖20围绕接触边缘24设置有收集凹槽28，该收集凹槽用作收集在热电熔化工艺中形成的可能的熔化废料。
在图1至图4中的实施方式中，盖20包括围绕封闭部分26定位的径向外部凸缘29。凸缘29具有前表面30，该前表面面向端部边缘9并且设置有凹槽28，该凹槽包括围绕轴线A的连续的周向狭槽。
使用中，即，当盖20结合至端部6时，封闭部分26至少部分地布置在端部6内部的底座11中，而凸缘29保持在底座11外部并且抵靠端部边缘9而与其前表面30轴向邻接地放置。
优选地，凹槽28接触封闭部分26的侧表面27。
根据本发明，利用以下方法封闭端部6的底部开口8。
盖20被布置在初始安装构造中(如图1至图3中示出的)，其中，端部6和盖20经由各自的接触边缘23、24彼此接触以形成预装组件31。
盖20部分地插入底座11中或者无论如何都布置成封闭底座11前面的开口8；盖20的封闭部分26通过开口8穿透底座11直至接触边缘23、24彼此接触。
端部6的熔化部分21和盖20的熔化部分22因此经由各自的接触边缘23、24彼此接触，而凸缘29面向端部边缘9并且与端部边缘9轴向地间隔开。
在图8中图解式地示出了主体2和盖20(分开或者已经预装形成组件31)被布置在热电熔化机器40上。
机器40包括：一对电极41、42；电路(未示出)，在电极41、42中供应预定强度的电流；以及压缩系统43，具有相对于彼此移动(滑动)的两个元件44、45。
散热器元件1的盖20和主体2分别定位在元件44、45上；电极41、42分别连接至散热器元件1的盖20和主体2。
在图8中示出的非限制性实施方式中，元件44包括推动构件46，该推动构件沿着轴线A移动并且承载有电极41；电极41对盖20进行支撑，同时例如经由低压(真空)系统将其保持在壳体中。
例如，元件45包括对固定在卡盘架48上的主体2进行保持的钳子47。
电极42布置在支架48上方，并且因此布置在主体2上方(尤其在端部6上方)，并且该电极能通过移动系统49而被承载地竖直地移动以接触端部6，从而在待熔化的整个部分上分布电流。
压缩系统43运行以沿着轴线A朝向端部6推动盖20；机器40被配置为通过由盖20和主体2形成的组件31来供应预定强度的电流，并且在电流通行期间施加平行于轴线A的轴向推力，该推力推动盖20抵靠端部6。
电流在盖20和主体中流动，特别是通过接触边缘23、24行进；电流通行使熔化的熔化部分21、22中的温度升高，因此实现盖20和端部6的结合(图4)。同时，推动盖20抵靠端部6(或者反之亦然)直到凸缘29抵靠端部边缘9与其前表面30轴向邻接地放置。
由循环电流通过熔化部分21、22出现热电熔化工艺以升高其温度直到同时熔化接触边缘23、24，并且没有焊接材料，即，仅使用在熔化同时的熔化部分21、22的材料，而不使用焊接材料。
图5至图7以极其图解的形式示例性地说明了本发明的各种实施方式。
接触边缘23、24可具有各种形状，只要主体2的端部6的接触边缘23和盖20的接触边缘24具有基本上相同的形状和基本上相同的(并且优选地相同)尺寸即可，从而在通过热电熔化机器施加电流的同时熔化。
优选地，如已经描述的，接触边缘23、24基本上包括轮廓或者线路；清楚地，在这些情况下，接触边缘23、24之间的很多接触具体地出现在操作表面上(沿着实际上不可能的单尺寸线路的两个实际固体之间的接触，尤其如工业产品所涉及的)。
在图5至图7中的实施方式中，主体2的端部6具有环形突出部33，该环形突出部33从端部边缘9轴向地突出并且围绕轴线A和开口8设置。突出部33设置有端部6的接触边缘23。
盖20具有对应的环形突出部34，该对应的环形突出部34从盖20朝向突出部33伸出并且面向该突出部33。
具体地，盖20具有垂直于轴线A的基本上平坦的封闭部分26，突出部34从盖20突出。突出部34相对于突出部33是对称的且镜像的，其具有与突出部33相同的形状和相同的尺寸，使得接触边缘相等。接触边缘23、24沿着封闭的环形轮廓接触。
在图5中的实施方式中，突出部33和突出部34具有例如基本上半圆形的拱形横截面，并且因此具有各自的相反的外环形表面35，该外环形表面总体上是凸起的且面向彼此并相反。接触边缘23、24包括彼此接触的表面35的轮廓。
在图6中的实施方式中，突出部33和突出部34反而具有总体上平坦的且平行的各自的外环形表面35，该外环形表面彼此相向并且垂直于轴线A；接触边缘23、24包括表面35。
在图7中的实施方式中，突出部33、34中的每一个均具有尖头横截面(cusp crosssection)，该尖头横截面由会聚到转角25中的一对环形侧边限定。转角25是相等且相反的。接触边缘23、24包括彼此接触的转角25的轮廓。
最终应理解的是，可对本文中描述和示出的封闭方法和散热器元件进行进一步地修改和变化，这些修改和变化不背离本发明的在所附权利要求中限定的范围。

Claims (10)

1.一种用于封闭铝制散热器元件(1)的端部(6)的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供基本上管状的主体，所述主体由铝制成并且设置有用于水循环的内腔(3)，并且所述主体包括基本上管状的端部(6)，所述端部沿着轴线(A)延伸并且具有由端部边缘(9)界定的底部开口(8)；盖(20)成形为封闭所述底部开口(8)；所述端部(6)和所述盖(20)设置有各自的熔化部分(21，22)，所述熔化部分具有各自的接触边缘(23，24)；
-将所述端部(6)和所述盖(20)置于安装构造中，其中，所述端部(6)和所述盖(20)经由各自的所述接触边缘(23，24)彼此接触以形成组件(31)；
-执行所述组件(31)的热电熔化工艺，其中，经由各自的所述接触边缘(23，24)彼此接触的所述熔化部分(21，22)被熔化并且紧密结合以形成单块件；
-其中，所述热电熔化工艺包括的步骤为：将所述端部(6)和所述盖(20)定位在各自的元件(44，45)上，所述端部和所述盖相对于彼此滑动；将所述端部(6)和所述盖(20)连接至各自的电极(41，42)；使预定强度的电流通过所述组件(31)而在所述电极(41，42)之间循环，并且在电流通行期间施加一轴向推力以用于将这两个部件(6，20)推动得一个部件抵靠另一个部件；第一元件(44)包括推动构件(46)，所述推动构件沿着轴线(A)移动并且承载有第一电极(41)，所述第一电极支撑所述盖(20)同时保持所述盖；第二电极(42)布置在第二元件(45)上方并且能被承载地竖直地移动以接触所述端部(6)，从而在待熔化的整个部分上分布电流；并且
-其中，在所述安装构造中，所述端部(6)和所述盖(20)的所述接触边缘(23，24)具有对应的形状和尺寸，并且所述电极(41，42)布置成使得所述接触边缘(23，24)同时达到熔化状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述安装构造中，所述接触边缘(23，24)是相同的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述热电熔化工艺中，在所述组件(31)中供应的电流以使得所述熔化部分(21，22)中的温度的升高足以熔化所述熔化部分(21，22)的强度而行进通过所述接触边缘(23，24)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述安装构造中，所述熔化部分(21，22)沿着由各自的环形轮廓限定的各自的所述接触边缘(23，24)而彼此接触，所述环形轮廓中的每一个由围绕轴线(A)闭合的曲线限定。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述端部(6)的接触边缘(23)由围绕所述轴线(A)设置的环形转角(25)限定。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述盖(20)包括封闭部分(26)，所述封闭部分具有向外展开的侧表面(27)，所述侧表面相对于所述轴线(A)倾斜并且能至少部分地插入底座(11)中；所述盖(20)的熔化部分(22)是所述侧表面(27)的一部分并且所述盖(20)的接触边缘(24)由所述侧表面(27)上的环形轮廓限定。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述主体(2)的端部(6)的接触边缘(23)包括面向所述盖(20)的侧表面(27)的环形表面。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述安装构造中，所述盖(20)设置有收集凹槽(28)，所述收集凹槽用于收集在所述热电熔化工艺中形成的可能的熔化废料。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述凹槽(28)形成在所述盖(20)的径向外部凸缘(29)上。
10.一种用于加热的铝制散热器元件(1)，所述散热器元件具有由铝制成的主体(2)，所述主体设置有用于水循环的内腔(3)并且包括基本为管状的端部(6)，所述端部沿着轴线(A)延伸并且具有底部开口(8)，所述底部开口由端部边缘(9)界定且由盖(20)封闭；其特征在于，通过根据前述权利要求中任一项所述的方法使用所述盖(20)来封闭所述散热器元件的所述端部(6)。
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