CN109500559A - 一种基于扁管的小微通道集成冷板成形方法 - Google Patents

一种基于扁管的小微通道集成冷板成形方法 Download PDF

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张德俊
唐文辉
刘波
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/26—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass heat exchangers or the like

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Abstract

本发明提出了一种基于成型扁管的小微通道集成冷板成形方法，其对现有不同类型的扁管通过截断、分半的简单铣削加工后，构造出不同构形、尺寸的小微通道换热翅片，再将扁管翅片模块与冷板基板、盖板通过焊接集成，形成内部带翅片的小微通道冷板，避免了直接在冷板中加工换热翅片的工艺复杂性和高加工难度。

Description

一种基于扁管的小微通道集成冷板成形方法
技术领域
本发明涉及冷板成形领域。
背景技术
冷板在主流散热系统中直接承担热源与冷源之间的热量交换作用，其设计的优劣直接决定系统散热效率及器件的最高温度和温度均匀性，冷板的设计是强化传热的关键。
小微通道冷板因具备高效换热能力已开始广泛应用于散热系统中。目前，实现小微通道冷板加工制造的方法是先通过普通铣床、数控铣床等方法加工冷板基板上的通道和翅片，然后通过钎焊、搅拌摩擦焊、扩散焊、电子束焊、激光焊等方法将通道盖板与冷板基板拼焊，通过加工成型与拼焊结合的方法，形成各类内部带翅片的流道冷板。
但小微通道冷板内部翅片厚度与翅片间距较小，且为方便电子元器件的安装，流道内部翅片差异性较大，以常规的加工方法来造型，其加工难度较高、加工周期较长，导致小微通道冷板制造成本较高。
综上，目前市场上高效散热需求的小微通道冷板内部流道主要靠数控加工、刻蚀成型的方法，其存在加工量大，成本高，不易于规模化及批量化推广使用的缺点。针对上述问题，本方法在扁管技术的基础上研制出了一种基于扁管的小微通道集成冷板成形方法。
发明内容
为降低小微通道冷板直接构造内部翅片的加工难度，缩短加工周期，降低小微通道冷板的制造成本，本发明提出了一种基于扁管的小微通道集成冷板成形方法。小微通道集成冷板结构组成包括：扁管2、冷板基板1、盖板3，如附图1所示。本发明提出的方法是先通过扁管2构造小微通道内部各种翅片流道；然后在冷板基板1上，加工出简易的宽通道、限位槽或紧配槽；最后将扁管2、冷板基板1、盖板3的拼焊成形，形成小微通道冷板，该冷板内部具备小微通道，可实现高效散热需求，如附图2所示。具体步骤如下：
步骤一：将冷板分为冷板基板1和盖板3两个模块，在基板1上加工出简易宽通道、限位槽或紧配槽；
步骤二：根据冷板流道及翅片需求，选择适用的扁管2，进行截断、分半等方式的加工，得到适用的翅片通道；
步骤三：将加工后的扁管放入冷板基板1上的宽通道、限位槽或紧配槽；
步骤四：通过焊接方法将基板1、扁管2、盖板3焊接成形，形成内部带翅片的小微通道冷板。
其中扁管2可以是挤压扁管、锻压扁管、小通道扁管或微通道扁管。扁管、基板、盖板可以选用铝、铜、不锈钢或合金材料。焊接成形为扁管2与冷板基板1紧配方式安装，然后盖板3与冷板基板1焊接成形；或扁管2与冷板基板1单独焊接后，再拼焊盖板3；或扁管2与冷板基板1、盖板3同时焊接成形。焊接方法为钎焊、扩散焊、激光焊、电子束焊或线性摩擦焊。
本发明能够直接使用现有不同类型的成型扁管，通过对扁管的进行截断、分半等简单铣削加工，即可构造出不同构形尺寸的小微通道换热翅片。通过将扁管翅片模块与冷板基板集成，形成内部带翅片的小微通道冷板，避免了直接在冷板中加工换热翅片带来的工艺复杂性和加工难度，使其能够大范围适用于行业应用。
附图说明
图1是小微通道冷板内部主要模块。其中：1-冷板基板，2-扁管，3-盖板。
图2是成形截面示意图。其中：扁管小微通道冷板成形剖视截面示意图。
图3是精加工成形示意图。其中：精加工成形示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的方法步骤作进一步的说明。
本发明的具体成形方法为：首先将冷板分为冷板基板1和盖板3两部分，在基板1上加工出宽通道、限位槽或紧配槽；其次根据冷板流道及翅片需求，选择适用的扁管2，并进行扁管的进一步加工，如截断、分半等；然后将加工后的扁管放入冷板基板1上的限位槽或者紧配槽；最后，通过钎焊、扩散焊、搅拌摩擦焊、电子束焊、激光焊等焊接方法将基板1、扁管2、盖板3依次或同步焊接成形，形成内部带翅片的小微通道冷板。拼焊成形过程需强调的是，扁管2与冷板基板1可采用紧配合方式安装，然后盖板3与冷板基板1焊接成形；另外，扁管2也可选择与冷板基板1单独焊接后，再拼焊盖板3；或者采用扁管2与冷板基板1、盖板3同时焊接成形。
实施例1：如附图1、附图2、附图3所示，该冷板为某组件用典型小通道铝合金冷板，其外形长、宽、高尺寸分为543mm、168mm、29mm。通过冷板设计，将组件冷板分为冷板基板、扁管、盖板三个基本部分。通过数控铣床加工出冷板基板整体流道外形通道走向，如附图1中1所示；挑选现有小通道挤压铝扁管，通过铣床进一步将铝扁管加工出各分段所需造型，如附图1中2所示；通过铣床加工出组件冷板的盖板，如图附图1中3所示；通过扩散焊方法将冷板基板、扁管、盖板一体成形，形成内部含流道的毛坯基板，其截面剖视图如图2所示。进一步在毛坯件上进行精加工成形，从而形成具备小通道散热冷板的液冷模块，如附图3所示。

Claims (6)

1.一种基于扁管的小微通道集成冷板成形方法，其特征在于：
步骤一：将冷板分为冷板基板(1)和盖板(3)两个模块，在基板(1)上加工出简易宽通道、限位槽或紧配槽；
步骤二：根据冷板流道及翅片需求，选择适用的扁管(2)，进行加工得到适用的翅片通道；
步骤三：将加工后的扁管放入冷板基板(1)上的宽通道、限位槽或紧配槽；
步骤四：通过焊接方法将基板(1)、扁管(2)、盖板(3)焊接成形，形成内部带翅片的小微通道冷板。
2.根据权利要求1所述的一种基于扁管的小微通道集成冷板成形方法，其特征在于：所述焊接成形为扁管(2)与冷板基板(1)以紧配合方式安装，然后盖板(3)与冷板基板(1)焊接成形；或扁管(2)与冷板基板(1)单独焊接后，再拼焊盖板(3)；或扁管(2)与冷板基板(1)、盖板(3)同时焊接成形。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种基于扁管的小微通道集成冷板成形方法，其特征在于：所述扁管(2)为挤压扁管、锻压扁管。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种基于扁管的小微通道集成冷板成形方法，其特征在于：所述扁管(2)为小通道扁管或微通道扁管。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的一种基于扁管的小微通道集成冷板成形方法，其特征在于：所述扁管、基板、盖板为铝、铜、不锈钢或合金材料。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的一种基于扁管的小微通道集成冷板成形方法，其特征在于：焊接方法为钎焊、扩散焊、激光焊、电子束焊或线性摩擦焊。
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