CN112775573A - 一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺及其紫铜散热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺及其散热器，该方案包括以下步骤：将不锈钢管与铜管通过火焰钎焊对接连接；将铜管另一端与紫铜散热器基体通过氩弧焊焊接，焊接温度为600～800℃；将不锈钢管另一端连接不锈钢卡套，以及该步骤制成的紫铜散热器，本方案具有免去漏水风险，解决了紫铜散热器制造时经历的铜钎焊与二次焊接不锈钢管需要的火焰钎焊的冲突。
Description
技术领域
本发明涉及紫铜散热器技术领域，具体涉及一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺及其紫铜散热器。
背景技术
紫铜散热器因其基材紫铜良好的散热性能，在大功率设备中被广泛使用，目前的紫铜散热器主要由盖板和基板通过真空钎焊的方式焊接在一起，叠加未固定连接的盖板、基板和钎料在真空环境下被加热到钎料熔化，利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母材相互溶解和扩散和在母材间隙中润湿、毛细流动、填缝与母材相互溶解和扩散而实现零件间的焊接。钎焊完毕的紫铜散热器需要焊接金属管才能实现紫铜散热器内流体的循环，目前紫铜散热器上焊接的金属管的选择主要有铜管和不锈钢管两种选择，但是这两种金属管焊接后的使用效果都不好。
由于铜管与紫铜散热器属于同种材料焊接，使用氩弧焊或者电弧焊等较低温焊接，只需局部加热紫铜散热器，加热温度600-800℃，但是铜管除焊接端的另一端需要卡套连接，铜的卡套容易会有漏水的现象，特别是对于小型紫铜散热器的外接管路，铜的卡套连接是禁止使用的(因铜材硬度较大，小型铜制卡套多会出现漏水现象，而小型紫铜散热器多用于数据中心级别甚至计算机级别系统的辅助散热，一旦漏水，危害极大)，为了解决以上问题，与紫铜散热器焊接的金属管一般使用不锈钢管，然而，不锈钢管与铜管的焊接需要高温火焰钎焊才能实现，焊接温度1000-1300℃，且需要对整个紫铜散热器进行加热，这种情况下，紫铜散热器在真空钎焊时钎料形成的钎料层会融化，盖板会相较于基板浮动，不锈钢管焊接完毕且冷却后会有漏水的风险，这也造成了紫铜散热器与不锈钢管焊接的产品次品率极高的不良后果。
综上，亟待需要一种可避免漏水现象、提高良品率的经过钎焊的紫铜散热器加工工艺及其紫铜散热器。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺包括以下步骤：
S100：将不锈钢管与铜管通过火焰钎焊对接连接；
S200：将铜管另一端与紫铜散热器基体通过氩弧焊焊接，焊接温度为600～800℃；
S300：将不锈钢管另一端连接不锈钢卡套。
工作原理及有益效果：1、先单独将不锈钢管与铜管进行火焰钎焊对接，可完全避免对紫铜散热器基体钎料层损伤的问题发生；
2、由于铜管和紫铜散热器基体为同种材料，因此通过氩弧焊焊接，焊接的温度控制在600～800℃，远低于钎焊后的紫铜散热器基体上的钎料层熔化温度900～1000℃，因此并不会造成钎料层的破坏；
3、由于不锈钢在热处理前硬度较低且塑性较好，因此通过安装卡套进行过盈密封配合，可保证良好的密封性，从而显著降低漏水的风险；
4、通过上述步骤，显著提高了紫铜散热器的良品率，降低了漏水风险。
进一步地，在铜管与不锈钢管焊接前，还包括以下前序加工步骤：
S000：通过剪断机分别对铜管原材和不锈钢原材进行裁剪加工；
S010：通过金属管扩口机对铜管进行扩口处理，装夹远离铜管扩口端的一侧并加热整体铜管；
S020：对不锈钢管连接不锈钢管的卡套段进行攻丝处理，并将靠近铜管的一端进行打磨处理。
通过上述步骤，可显著提升铜管和不锈钢管的焊接强度，工序简单，操作方便。值得一提的是，现有技术是将类似层台的结构设置于不锈钢管上，此时只能装夹并火焰加热不锈钢管，然后在通过手持铜管的方式进行焊接，不符合实际生产操作，因为铜的导热性能极佳，仅在局部加热的情况下热量会很快转移，焊接端很难达到火焰钎焊需要的温度，而采用本方案才是能够正确进行加工。
进一步地，所述铜管与不锈钢管连接的一端设有供不锈钢管插入的层台。通过层台将不锈钢管插入限位，可方便不锈钢管与铜管的焊接，使其在焊接后更加牢固。
进一步地，所述火焰钎焊的焊料为银钎条与银助焊剂。此设置，通过上述焊料可显著提高焊接效果。
进一步地，所述氩弧焊焊料为铜焊丝。此设置，通过上述焊料可显著提高焊接效果。
进一步地，所述层台与不锈钢管过盈配合设置。通过先将不锈钢管与铜管过盈配合，从而避免在焊接过程中不锈钢管或铜管发生偏移导致焊接效果变差甚至失败的现象发生。
进一步地，所述层台与不锈钢管外壁之间至少形成供焊料进入的焊接槽。此设置，通过焊接槽在焊接时不断地加入焊料，可减少焊料滴在地面上，减少焊料浪费，也提高了焊接效果。
一种紫铜散热器包括运用上述的一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺制成的紫铜散热器。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明不锈钢管与铜管的焊接示意图；
图3是本发明紫铜散热器的结构示意图；
图4是本发明的密封套安装示意图；
图5是本发明的一种较佳实施例的流程示意图。
图中，1、不锈钢管；2、铜管；3、紫铜散热器基体；4、钎料层；5、盖板；6、层台；7、焊接槽；8、螺纹段；9、密封套；91、螺接段；92、避让端面；93、密封段；10、耐高温密封圈；11、压紧调节钉；12、避让槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
在现有技术中，紫铜散热器通常包括盖板5、基体、钎料层4，钎料层4的形成过程为：钎料在高温钎焊中熔化，液态钎料在母材表面润湿、铺展与母材相互溶解和扩散和在母材间隙中润湿、毛细流动、填缝与母材相互溶解和扩散而实现盖板5与基体之间的焊接，在冷却至常温后，液态钎料与母材晶相结合形成钎料层4，其中钎料层4在加热到900-1000℃会部分重新熔化从而破坏焊接。
如图1和2及图5所示，本经过钎焊的紫铜散热器加工工艺在铜管与不锈钢管焊接前包括以下前序加工步骤：
S000：通过剪断机分别对铜管原材和不锈钢原材进行裁剪加工；
S010：通过金属管扩口机对铜管2进行扩口处理，装夹远离铜管2扩口端的一侧并加热整体铜管；
S020：对不锈钢管1连接不锈钢管1的卡套段进行攻丝处理，并将靠近铜管2的一端进行打磨处理。
通过上述步骤，可显著提升铜管2和不锈钢管1的焊接强度，工序简单，操作方便。值得一提的是，现有技术是将类似层台的结构设置于不锈钢管上，此时只能装夹并火焰加热不锈钢管1，然后在通过手持铜管2的方式进行焊接，不符合实际生产操作，因为铜的导热性能极佳，仅在局部加热的情况下热量会很快转移，焊接端很难达到火焰钎焊需要的温度，而采用本方案才是能够正确进行加工。包括以下步骤：
S100：将不锈钢管1与铜管2通过火焰钎焊对接连接，焊接温度在1000-1300℃，焊料为银钎条与银助焊剂；或46型钎条与46型助焊剂；先单独将不锈钢管1与铜管2进行火焰钎焊对接，可完全避免对紫铜散热器基体3钎料层4损伤的问题发生。
S200：将铜管2另一端与紫铜散热器基体3通过氩弧焊焊接，焊接温度为600～800℃，焊料为铜焊丝；由于铜管2和紫铜散热器基体3为同种材料，因此通过氩弧焊焊接，焊接的温度控制在600～800℃，远低于钎焊后的紫铜散热器基体3上的钎料层4熔化温度900～1000℃，因此并不会造成钎料层4的破坏。
S300：将不锈钢管1另一端连接不锈钢卡套。由于不锈钢在热处理前硬度较低且塑性较好，因此通过安装卡套进行过盈密封配合，可保证良好的密封性，从而显著降低漏水的风险。
优选地，所述铜管2与不锈钢管1连接的一端设有供不锈钢管1插入的层台6。通过层台6将不锈钢管1插入限位，可方便不锈钢管1与铜管2的焊接，使其在焊接后更加牢固。
优选地，所述层台6与不锈钢管1过盈配合设置。通过先将不锈钢管1与铜管2过盈配合，从而避免在焊接过程中不锈钢管1或铜管2发生偏移导致焊接效果变差甚至失败的现象发生。
在一种实施例中，所述层台6与不锈钢管1外壁之间至少形成供焊料进入的焊接槽。此设置，通过焊接槽在焊接时不断地加入焊料，可减少焊料滴在地面上，减少焊料浪费，也提高了焊接效果。
请参阅图3，一种紫铜散热器包括运用上述的一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺制成的紫铜散热器，此紫铜散热器包括基体、钎料层4及盖板5，还包括铜管2和不锈钢管1。
在另一种较佳的实施例中，本经过钎焊的紫铜散热器包括散热器主体和焊接管；散热器主体包括盖板5、基体及钎料层4，钎料层4设于基体和盖板5之间；焊接管包括铜管2和不锈钢管1，铜管2一端与基体通过氩弧焊固定，另一端与不锈钢管1通过火焰钎焊固定；铜管2与不锈钢管1连接的一端设有供不锈钢管1插入的层台6。
具体地，层台6与不锈钢管1外壁之间至少形成供焊料进入的焊接槽7，焊接槽7呈敞开状设置。此设置，通过焊接槽7在焊接时不断地加入焊料，可减少焊料滴在地面上，减少焊料浪费，也提高了焊接效果。
具体地，层台6内设有与不锈钢管1配合的螺纹段8，焊接槽7位于螺纹段8外侧。此设置，通过层台6与螺纹段8螺纹配合，可在焊接前使得不锈钢管1与铜管2先固定，从而方便焊接，其螺纹配合可很大程度上提高密封效果。
请参阅图4，具体地，层台6外还设有密封套9，密封套9包括与层台6外壁螺接的螺接段91、与层台6端面配合的避让端面92及与不锈钢管1外壁紧密贴合的密封段93。此设置，通过在焊接完成并冷却后再安装额外的密封套9，可进一步地保证不锈钢管1与铜管2的密封性能，尤其是避免由于焊接不良导致的漏水问题发生，其中避让端面92能够更好地避让焊疤等不平齐的部位，而密封段93能够很好地与不锈钢管1外壁密封配合，且能够在外力作用下在不锈钢管1上滑动，方便密封套9的安装。其中密封套9可以通过常见的不锈钢制成。
具体地，密封段93内设有耐高温密封圈10。此设置，通过采用常见的全氟醚橡胶等，可承受高达300多摄氏度的高温，耐化学介质性能好，可很好地适用于长期高温环境使用。
具体地，避让端面92与层台6端面之间设有0.5～1mm间隙。此设置，可很好地避让焊疤，也能够免去焊接后打磨等步骤，无需打磨也影响密封套9的安装。
具体地，密封段93上设有多个压紧调节钉11，每个压紧调节钉11均与耐高温密封圈10抵接，通过旋转压紧调节钉11调节远离或靠近耐高温密封圈10。
具体地，层台6外壁上设有避让槽12，避让槽12位于层台6靠近密封套9的一端。此设置，避让槽12减少在焊接后形成的焊疤等对螺纹部分造成损伤，保证密封套9能够与层台6更好地密封配合，优选在焊接后对避让槽12位置进行打磨，消去焊疤，此时打磨也不会对螺纹造成损伤。
具体地，避让槽12宽度至少为密封套9中螺接段91的1/4。此设置，留足3/4的部位仍然可以保持较好的螺纹配合效果，而避让槽12的这部分宽度，足够用于避让焊疤。
本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
尽管本文较多地使用了不锈钢管1、铜管2、紫铜散热器基体3、钎料层4、盖板5、层台6、焊接槽7、螺纹段8、密封套9、螺接段91、避让端面92、密封段93、耐高温密封圈10、压紧调节钉11、避让槽12等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将不锈钢管与铜管通过火焰钎焊对接连接；
将铜管另一端与紫铜散热器基体通过氩弧焊焊接，焊接温度为600～800℃；
将不锈钢管另一端连接不锈钢卡套。
2.根据权利要求1所述的一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺，其特征在于，还包括以下前序加工步骤：
通过剪断机分别对铜管原材和不锈钢原材进行裁剪加工；
通过金属管扩口机对铜管进行扩口处理，装夹远离铜管扩口端的一侧并加热整体铜管；
对不锈钢管连接不锈钢管的卡套段进行攻丝处理，并将靠近铜管的一端进行打磨处理。
3.根据权利要求1所述的一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺，其特征在于，所述铜管与不锈钢管连接的一端设有供不锈钢管插入的层台。
4.根据权利要求1所述的一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺，其特征在于，所述火焰钎焊的焊料为银钎条与银助焊剂。
5.根据权利要求1所述的一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺，其特征在于，所述氩弧焊焊料为铜焊丝。
6.根据权利要求3所述的一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺，其特征在于，所述层台与不锈钢管过盈配合设置。
7.根据权利要求1所述的一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺，其特征在于，所述层台与不锈钢管外壁之间至少形成供焊料进入的焊接槽。
8.一种紫铜散热器，其特征在于，包括运用权利要求1-7任意一项所述的一种经过钎焊的紫铜散热器加工工艺制成的紫铜散热器。
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