CN108099220A - 一种3d打印冷板相变材料加注方法 - Google Patents

一种3d打印冷板相变材料加注方法 Download PDF

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吴亚鹏
魏敏和
范长超
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)

Abstract

本发明公开了一种3D打印冷板相变材料加注方法，其具体步骤为：熔化相变材料变为液态，然后继续加热，使液态体形态的相变材料温度保持在熔点温度T以上；在熔化相变材料的同时，将待加注3D打印冷板进行预热并保温；将相变材料和待加注3D打印冷板同时放置在操作箱内，在对操作箱加热的同时抽真空，并保温；重力加注；振动激励；恢复常压；在相变材料仍处于液态时将3D打印冷板开口封堵；将封堵好的3D打印冷板放置于通风处2小时以上，自然冷却；至此，完成3D打印冷板相变材料加注。本方法解决了3D打印冷板加注过程中在腔体内壁金属壁与相变材料之间残留空气泡问题，保证了3D打印冷板产品的质量。

Description

一种3D打印冷板相变材料加注方法
技术领域
本发明涉及一种加注方法,特别是一种3D打印冷板相变材料加注方法。
背景技术
在特别紧凑的大功率电子设备中，依靠相变材料将其工作时短时间内发出的巨量废热快速吸收，保证器件工作在允许温度范围内。为了保证在狭小的空间中装填更多的相变材料，大功率电子设备的冷板采用金属3D打印技术一体成型生产。3D打印冷板内部腔体复杂，为空间三维走向，而且开口很小，导致冷板在装填相变材料时很难保证装填质量。
目前普遍采用的方法是，首先将相变材料熔化，然后用漏斗将熔化的相变材料依靠重力灌入3D打印冷板的空腔中，直至灌满。
传统的加注方法存在以下不足：其一是由于3D打印工艺特点，作为非加工面的冷板内腔表面比较粗糙，容易吸附气泡，加注过程中不易排出。其二是3D打印冷板内部腔体复杂，存在局部气体无法自行排出的可能。上述两种不足都会导致最终相变材料与金属机体之间存在残留气泡。众所周知，空气为热的不良导体，在大功率电子设备工作中这些小气泡会成为冷板的热阻，阻碍冷板导热、降低相变材料快速吸热的能力，进而降低大功率电子设备工作的可靠性。
发明内容
本发明目的在于提供一种3D打印冷板相变材料加注方法，解决3D打印冷板相变材料加注中在腔体内壁与相变材料之间容易残留气泡的难题。
一种3D打印冷板相变材料加注方法，其特征在于具体步骤为：
第一步熔化相变材料
使用烧杯将固体形态的相变材料加热，直至全部熔化，熔化后的相变材料变为液态，相变材料熔点温度为T，然后继续加热，使液态体形态的相变材料温度保持在熔点温度T以上；
第二步预热3D打印冷板
在熔化相变材料的同时，将待加注3D打印冷板进行预热并保温；
第三步抽真空
将相变材料和待加注3D打印冷板同时放置在操作箱内，在对操作箱加热的同时抽真空，并保温；
第四步重力加注
将漏斗连接在3D打印冷板内腔开口处，依靠重力逐步将液体形态的相变材料灌满3D打印冷板内腔；
第五步振动激励
在用重力加注相变材料同时，一边对3D打印冷板实施振动激励，一边通过漏斗向冷板内腔补充液态体形态的相变材料，一直保持3D打印冷板内腔处于灌满状态
第六步恢复常压
调节操作箱的放气阀门，使内部压力从真空状态缓慢上升直至常压；在放气过程中通过漏斗向冷板内腔不断补充液体形态的相变材料，一直保持3D打印冷板内腔处于灌满状态；待压力恢复至常压时取出加注好的3D打印冷板，并保持开口始终向上；
第七步开口封堵
在相变材料仍处于液态时将3D打印冷板开口封堵；
第八步自然冷却
将封堵好的3D打印冷板放置于通风处2小时以上，自然冷却；
至此，完成3D打印冷板相变材料加注。
本发明更优的是，第一步所述的液态体形态的相变材料温度保持在T以上20℃～40℃。
本发明更优的是，第二步所述的3D打印冷板的预热温度为T以上20℃～40℃，并保温时间1小时～2小时。
本发明更优的是，第三步所述的对操作箱抽真空，真空度为-11psi～-13psi，保持箱内温度为T以上20℃～40℃。
本工艺方法解决3D打印冷板加注过程中在腔体内壁金属壁与相变材料之间残留空气泡，保证加注质量，提冷板吸热的可靠性，本工艺方法可有效针对不同种类3D打印冷板进行相变材料加注。
具体实施方式
一种3D打印冷板相变材料加注方法的具体步骤为：
第一步熔化相变材料
使用烧杯将固体形态的相变材料加热，直至全部熔化，熔化后的相变材料变为液态，相变材料熔点温度为T。然后继续加热，使液态体形态的相变材料温度保持在T以上20℃～40℃。
第二步预热3D打印冷板
在熔化相变材料的同时，将待加注3D打印冷板预热，预热温度为T以上20℃～40℃，保温时间1小时～2小时。
第三步抽真空
将相变材料和待加注3D打印冷板同时放置在操作箱内，在对操作箱加热的同时抽真空，保持箱内温度为T以上20℃～40℃、真空度为-11psi～-13psi。
第四步重力加注
将漏斗连接在3D打印冷板内腔开口处，依靠重力逐步将液体形态的相变材料灌满3D打印冷板内腔。
第五步振动激励
在用重力加注相变材料同时，一边对3D打印冷板实施振动激励，一边通过漏斗向冷板内腔补充液态体形态的相变材料，一直保持3D打印冷板内腔处于灌满状态
第六步恢复常压
调节操作箱的放气阀门，使内部压力从-11psi～-13psi缓慢上升直至常压。在放气过程中通过漏斗向冷板内腔不断补充液体形态的相变材料，一直保持3D打印冷板内腔处于灌满状态。待压力恢复至常压时取出加注好的3D打印冷板，并保持开口始终向上。第七步开口封堵
在相变材料仍处于液态时将3D打印冷板开口封堵。
第八步自然冷却
将封堵好的3D打印冷板放置于通风处2小时以上，自然冷却。

Claims (4)

1.一种3D打印冷板相变材料加注方法，其特征在于具体步骤为：
第一步 熔化相变材料
使用烧杯将固体形态的相变材料加热，直至全部熔化，熔化后的相变材料变为液态，相变材料熔点温度为T，然后继续加热，使液态体形态的相变材料温度保持在熔点温度T以上；
第二步 预热3D打印冷板
在熔化相变材料的同时，将待加注3D打印冷板进行预热并保温；
第三步 抽真空
将相变材料和待加注3D打印冷板同时放置在操作箱内，在对操作箱加热的同时抽真空，并保温；
第四步 重力加注
将漏斗连接在3D打印冷板内腔开口处，依靠重力逐步将液体形态的相变材料灌满3D打印冷板内腔；
第五步 振动激励
在用重力加注相变材料同时，一边对3D打印冷板实施振动激励，一边通过漏斗向冷板内腔补充液态体形态的相变材料，一直保持3D打印冷板内腔处于灌满状态
第六步 恢复常压
调节操作箱的放气阀门，使内部压力从真空状态缓慢上升直至常压；在放气过程中通过漏斗向冷板内腔不断补充液体形态的相变材料，一直保持3D打印冷板内腔处于灌满状态；待压力恢复至常压时取出加注好的3D打印冷板，并保持开口始终向上；
第七步 开口封堵
在相变材料仍处于液态时将3D打印冷板开口封堵；
第八步 自然冷却
将封堵好的3D打印冷板放置于通风处2小时以上，自然冷却；
至此，完成3D打印冷板相变材料加注。
2.根据权利要求1所述3D打印冷板相变材料加注方法，其特征在于：第一步所述的液态体形态的相变材料温度保持在T以上20℃～40℃。
3.根据权利要求1所述3D打印冷板相变材料加注方法，其特征在于：第二步所述的3D打印冷板的预热温度为T以上20℃～40℃，并保温时间1小时～2小时。
4.根据权利要求1所述3D打印冷板相变材料加注方法，其特征在于：第三步所述的对操作箱抽真空，真空度为-11psi～-13psi，保持箱内温度为T以上20℃～40℃。
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