CN110598266B - 一种液冷组件的焊接流道结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种液冷组件的焊接流道结构，焊接流道设置于液冷组件内，所述液冷组件包括主板和盖板，所述主板上设置有流槽，通过将所述主板和所述盖板焊接一体，从而使所述流槽形成所述焊接流道；所述流槽对应设置有盖板台阶，通过所述盖板台阶实现所述盖板和所述流槽之间的对应卡接固定，所述液冷组件特征参数满足如下关系：KPL2/H＜σ0，其中，K为常数；P为所述液冷组件内的冷却液压力；L为所述焊接流道表面的有效宽度；H为所述焊接流道的表面厚度，σ0为所述焊接流道上焊缝的应力强度；本发明解决目前铝合金焊接液冷组件流道可靠性设计难度大，过程复杂，焊接液冷组件存在设计风险的的问题，实现铝合金焊接液冷组件流道结构的快速设置。

Description

一种液冷组件的焊接流道结构
技术领域
本发明涉及焊接结构设计领域，具体涉及一种液冷组件的焊接流道结构。
背景技术
铝合金液冷组件广泛应用于雷达电子领域，起到为电子元器件散热的作用。目前大量的液冷组件结构为盒体加盖板的形式，并通过焊接的方法形成液冷组件，从而保证液冷组件水道的承压能力。
轻量化设计和高空间利用率设计的要求，导致目前铝合金液冷组件总体厚度越来越小。然而散热的需求又导致液冷组件的流量和流道面积越来越大，进而流道变的浅而宽，且流道壁厚越来越小。由于流道内流体压力对流道形成的应力与流道宽度和流道壁厚关系极大，当设计的流道不合理，在制造过程中的压力测试环节出现流道变形，进而报废的情况。
目前流道可靠性设计主要靠有限元仿真计算，该方法过程复杂，需要专业知识，在工程应用领域使用极不方便。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种液冷组件的焊接流道结构，焊接流道设置于液冷组件内，所述液冷组件包括主板和盖板，所述主板上设置有流槽，通过将所述主板和所述盖板焊接一体，从而使所述流槽形成所述焊接流道；所述流槽对应设置有盖板台阶，通过所述盖板台阶实现所述盖板和所述流槽之间的对应卡接固定，所述液冷组件特征参数满足如下关系：
KPL2/H＜σ0
其中，K为常数；P为所述液冷组件内的冷却液压力；L为所述焊接流道表面的有效宽度；H为所述焊接流道的表面厚度，σ0为所述焊接流道上焊缝的应力强度。
较佳的，所述液冷组件采用铝合金材质制作。
较佳的，当所述液冷组件上所述盖板台阶面全焊时，K＝0.211。
较佳的，当所述液冷组件上所述盖板台阶面未全焊时，K＝0.243。
较佳的，当所述液冷组件上所述盖板台阶面全焊时，L＝B；其中，B为所述焊接流道的实际宽度。
较佳的，当所述液冷组件上所述盖板台阶面未全焊，L＝B+δ；
其中，B为所述焊接流道的实际宽度，δ为所述盖板台阶的端面宽度。
较佳的，当σ0＝90％σ1时，焊接方法为扩散焊或电子束焊或搅拌摩擦焊，且焊缝为I级焊缝；其中，σ1为所述液冷组件所采用的铝合金材料强度。
较佳的，当σ0＝80％σ1时，焊接方法为扩散焊或电子束焊或搅拌摩擦焊，且焊缝为II级焊缝；其中，σ1为所述液冷组件所采用的铝合金材料强度。
较佳的，当σ0＝70％σ2时，焊接方法为钎焊；σ2为所述钎焊所采用钎料的强度。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明解决目前铝合金焊接液冷组件流道可靠性设计难度大，过程复杂，焊接液冷组件存在设计风险的的问题，实现铝合金焊接液冷组件流道结构的快速设置。
附图说明
图1为所述液冷组件的结构示意图；
图2为所述液冷组件的连接结构视图；
图3为所述盖板台阶的全焊接结构视图；
图4为所述盖板台阶的未全焊接结构视图。
图中数字表示：
1-液冷组件；2-焊接流道；3-进液口；4-出液口；5-盖板；6-盖板台阶。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
如图1和图2所示，图1为所述液冷组件的结构示意图；图2为所述液冷组件的连接结构视图；本发明所述液冷组件的焊接流道结构中，焊接流道2设置于液冷组件1内，且对应的所述焊接流道2两端为设置在所述液冷组件1上的进液口3和出液口4，所述液冷组件1特征参数满足如下关系：
σ＝KPL2/H
其中，K为常数；P为所述液冷组件1内的冷却液压力；L为所述焊接流道2表面的有效宽度；H为所述焊接流道2的表面厚度，σ为所述液冷组件1所能承受的最大应力。
较佳的，所述液冷组件1采用铝合金材质制作。
具体的，所述液冷组件1包括主板和盖板5，所述主板上设置有流槽，通过将所述主板和所述盖板5焊接一体，从而使所述流槽形成所述焊接流道2；所述流槽对应设置有盖板台阶6，通过所述盖板台阶6实现所述盖板5和所述流槽之间的对应卡接固定。
当采用焊接实现所述焊接流道2的结构设置时，需设置σ＜σ0以使所述液冷组件1满足可靠性设计要求，其中，σ0为所述焊接流道2上焊缝的应力强度。
如图3和图4所示，图3为所述盖板台阶6的全焊接结构视图；图4为所述盖板台阶6的未全焊接结构视图；较佳的，当所述液冷组件1上所述盖板台阶6面全焊时，K＝0.211；
当所述液冷组件1上所述盖板台阶6面未全焊时，K＝0.243。
较佳的，当所述液冷组件1上所述盖板台阶6面全焊时，L＝B；
当所述液冷组件1上所述盖板台阶6面未全焊，L＝B+δ；
其中，B为所述焊接流道2的实际宽度，δ为所述盖板台阶6的端面宽度。
具体的，当σ0＝90％σ1时，焊接方法为扩散焊或电子束焊或搅拌摩擦焊，且焊缝位I级焊缝；
当σ0＝80％σ1时，焊接方法为扩散焊或电子束焊或搅拌摩擦焊，且焊缝位II级焊缝；
当σ0＝70％σ2时，焊接方法为钎焊；
其中，σ1为所述液冷组件1所采用的铝合金材料强度，σ2为所述钎焊所采用钎料的强度。
现有水道结构设计方法，均未考虑实际制造工艺的特点，包括所述盖板5的受力宽度被简化为流道宽度，进而也未能考虑应力集中问题，同时焊缝强度简化为母材强度。
当焊接工艺方法是钎焊或扩散焊时，焊缝状态如图3，所述盖板5的受力宽度与流道宽度相等，所述盖板5受力的边缘为直角结构，存在应力集中，导致此时的K值取0.211，同时焊缝强度小于母材强度，与焊缝质量有关。
当焊接工艺方法是搅拌摩擦焊或电子束焊接时，焊缝状态如图4，台阶上约一半的范围被焊接上，另外的部分未连接上，因此所述盖板5的受力宽度大于流道宽度相等，取L＝B+δ，所述盖板5受力的边缘为尖锐的缝隙，类裂纹结构，应力集中更大，导致此时的K值取0.243，同时焊缝强度小于母材强度，与焊缝质量有关。
与上述两种工艺状态相比，现有水道结构设计方法的简化条件下设计的流道会导致实际的L值大于或等于实际值(对比图3和图4)，实际的K值大于设计值，因此会导致实际受力大于设计值，同时焊缝强度实际值却小于设计值，会导致按极限设计的水道结构存在风险，焊缝应力值超过其实际强度，发生焊缝损伤，进而导致结构使用寿命下降或者破坏。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种液冷组件的焊接流道结构，其特征在于，焊接流道设置于液冷组件内，所述液冷组件包括主板和盖板，所述主板上设置有流槽，通过将所述主板和所述盖板焊接一体，从而使所述流槽形成所述焊接流道；所述流槽对应设置有盖板台阶，通过所述盖板台阶实现所述盖板和所述流槽之间的对应卡接固定，所述液冷组件特征参数满足如下关系：
KPL2/H＜σ0
其中，K为常数；P为所述液冷组件内的冷却液压力；L为所述焊接流道表面的有效宽度；H为所述焊接流道的表面厚度，σ0为所述焊接流道上焊缝的应力强度。
2.如权利要求1所述的液冷组件的焊接流道结构，其特征在于，所述液冷组件采用铝合金材质制作。
3.如权利要求2所述的液冷组件的焊接流道结构，其特征在于，当所述液冷组件上所述盖板台阶面全焊时，K＝0.211。
4.如权利要求2所述的液冷组件的焊接流道结构，其特征在于，当所述液冷组件上所述盖板台阶面未全焊时，K＝0.243。
5.如权利要求2所述的液冷组件的焊接流道结构，其特征在于，当所述液冷组件上所述盖板台阶面全焊时，L＝B；其中，B为所述焊接流道的实际宽度。
6.如权利要求2所述的液冷组件的焊接流道结构，其特征在于，当所述液冷组件上所述盖板台阶面未全焊，L＝B+δ；B为所述焊接流道的实际宽度，δ为所述盖板台阶的端面宽度。
7.如权利要求2所述的液冷组件的焊接流道结构，其特征在于，当σ0＝90％σ1时，焊接方法为扩散焊或电子束焊或搅拌摩擦焊，且焊缝为I级焊缝；其中，σ1为所述液冷组件所采用的铝合金材料强度。
8.如权利要求2所述的液冷组件的焊接流道结构，其特征在于，当σ0＝80％σ1时，焊接方法为扩散焊或电子束焊或搅拌摩擦焊，且焊缝为II级焊缝；其中，σ1为所述液冷组件所采用的铝合金材料强度。
9.如权利要求2所述的液冷组件的焊接流道结构，其特征在于，当σ0＝70％σ2时，焊接方法为钎焊；σ2为所述钎焊所采用钎料的强度。
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