CN114126128A - 一种中频电源水冷铜排 - Google Patents

Abstract

本发明涉及散热装置的技术领域，具体而言，涉及一种中频电源水冷铜排，包括基板和铜管，所述铜管半内嵌设置在所述基板的表面，所述铜管与所述基板为一体化设置。本发明的有益效果是：本发明的中频电源水冷铜排，铜管和基板一体化连接，避免了铜管和基板因焊接所存在的开裂或者漏水的现象。也避免了焊接所导致的接触面不光滑而影响其美观。另外，能够在不影响散热效果的前提下进一步降低整体的厚度。

Description

一种中频电源水冷铜排

技术领域

本发明涉及散热装置的技术领域，具体而言，涉及一种中频电源水冷铜排。

背景技术

感应加热技术是基于电磁感应原理而发展的科学的金属加热技术。将金属材料置于交流磁场中，金属材料内部的自由电子在磁场力的作用下有规则的运动而形成电流(即涡流)，利用涡流在金属材料内部流动产生热量使金属发热升温达到所需日的。在感应加热装置中，感应圈电阻引发的热量约占电炉额定功率的20％左右，炉料也向感应圈传递相当多的热量，因此必须要有一套可靠的水冷却装置来带走这些热量，以保保障整个系统的正常运行。

现有技术中，铜板和铜管以后焊接为一体，这样既不美观还浪费了铜排跟铜管的一个接触面，还增加了人工，焊材的多方面费用，焊接处容易开裂或者漏水。并且焊接式的中频电源水冷铜排在结构上很难降低厚度，在应用于感应电炉时难以降低占用空间。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的一方面在于提供一种中频电源水冷铜排，其能够避免因为焊接而造成开裂和漏水的情况，另一方面在不影响散热效果的前提下进一步降低整体的厚度。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种中频电源水冷铜排，其特征在于，包括基板和铜管，所述铜管半内嵌设置在所述基板的表面，所述铜管与所述基板为一体化设置。

作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述基板为铜板。

作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述基板为方形板状结构。

作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述铜管为多根。

作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述多根铜管平行设置在所述基板上。

作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述铜管为直管。

作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述铜管的宽度为15～50mm，厚度为10～30mm，所述基板的宽度为100～350mm，厚度为5～30mm。

作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述铜管的截面为方形或圆形或椭圆形。

作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述铜管嵌入所述基板的深度不大于所述铜管直径的二分之一。

作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述铜管的截面为位于所述基板表面以下的部分为梯形。

本发明的有益效果是：本发明的中频电源水冷铜排，铜管和基板一体化连接，避免了铜管和基板因焊接所存在的开裂或者漏水的现象。也避免了焊接所导致的接触面不光滑而影响其美观。另外，能够在不影响散热效果的前提下进一步降低整体的厚度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一个实施例所提供的中频电源水冷铜排的结构示意图；

图2为本发明上述实施例所提供的中频电源水冷铜排的剖面结构示意图

图3为本发明另一个实施例所提供的中频电源水冷铜排的剖面结构示意图；

图4为本发明另一个实施例所提供的中频电源水冷铜排的剖面结构示意图。

图中：10、基板；20、铜管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考附图1和2所示，本发明提出一种中频电源水冷铜排，包括基板10和铜管20，所述铜管20半内嵌设置在所述基板10的表面。

上述铜管20的作用是用来与冷却用的供水系统连接。基板10用来接触电子器件，其产生的热量传导至铜管20以被其吸收，达到冷却的目的。

上述铜管20的铜材质可以T2纯铜或其它。此处，T2纯铜的外观呈紫色，故又称为紫铜，其再结晶温度为200～280℃。T2是阴极重熔铜，含微量氧和杂质，具有高的导电、导热性，良好的耐腐蚀性和加工性能，可以熔焊和钎焊。T2是含氧铜，在含氢的还原介质中易产生氢脆，俗称“氢病”，故不宜在高温(>370℃)还原介质中进行加工(退火、焊接等)和使用，在低温(至-250℃)下，无论冷作硬化状态或退火状态的纯铜，其强度均有提高。T2纯铜的电阻率ρ＝0.0171μΩ·m；其室温硬度HBS 35～45(M态)，HBS110～130(Y态)，抗压强度1471MPa(M态棒材)，冲击性能aKU＝1560～1760kJ/m2，剪切强度τ＝150MPa(M态)、210MPa(Y态)；弹性模量E＝107.9GPa(M态棒材)，E＝117.7GPa(Y态棒材)。切变模量G＝44.1GPa(M态棒材)。泊松比μ＝0.35(M态棒材)。T2纯铜有极好的冷、热加工性能，容易能用各种传统的压力加工工艺加工，如拉伸、压延、深冲、弯曲、精压和旋压等。热加工时应控制加热介质气氛，使呈微氧化性。热加工温度为800～950℃。纯铜易于锡焊、铜焊，也能进行气体保护电弧焊、闪光焊、电子束焊和气焊，但不宜进行接触点焊、对焊和埋弧焊。为提高钛合金零件的疲劳强度可进行表面喷丸处理。一般采用直径为2～5mm的钢丸，能产生大约785MPa的表面压应力，表面强化深度约为200μm。喷丸强化可显著提高TC4合金的疲劳强度。为避免钛合金零件在工作中发生擦伤和粘结，在有磨擦接触和螺纹组合的零件上，应进行阳极化、镀铬、化学镀镍或渗氮处理。T2纯铜的切削加工性为易切削黄铜HPb63-3的20％。

本例中，基板10可以为铜板。基板10的形状可以为方形板状，其具有六个平面，即顶面、底面、四个侧面。

铜管20的数量可以为一根或者多根，例如二根、四根等。

本例中铜管20为直管，此处直形管是指柱形，当然，基于更好的散热效果，铜管20可以为蛇形、螺旋形或者回字形，这样铜管20的接触面积会更大，以保证更好的散热。

铜管20形状不作限定，其截面可以为方形、圆形或者上下扁平的椭圆形。

在铜管20为多根的实施方案中，铜管20可以在基板10上呈平行排列。

在基板10为方形板状的实施方案中，基板10的宽度可以为100～350mm，例如100mm、120mm、150mm、200mm、220mm、250mm、300mm、320mm或350mm；其厚度可以为5～30mm，可列举出5mm、6mm、10mm、15mm、20mm、25mm、28mm或30mm等。

此处，基板10的宽度是指基板10是指垂直于四个侧面的方向的长度值。基板10的厚度是指在垂直于顶面或底面(由于顶面和底面平行，且顶面或底面垂直于四个侧面)方向的长度值。

在铜管20为方形管的实施方案中，铜管20的宽度可以为15～50mm，可列出出宽度为15mm、18mm、20mm、30mm、32mm、40mm、45mm、48mm或50mm等等。其厚度可以为10～30mm，可列举出10mm、12mm、15mm、20mm、25mm、28mm或30mm等。

此处，铜管20的宽度是是指垂直于铜管20的四个侧面的方向的长度值。铜管20的厚度是指在垂直于铜管20的顶面或底面(由于顶面和底面平行，且顶面或底面垂直于四个侧面)方向的长度值。

在本例中，铜管20与基板10为一体化设置，可以理解的是，上述术语“一体化设置”即铜管20和基板10为一体化一体化连接或一体化结构。

此处，可列举出一体化结构的两种实现方式。在第一种实施方式中，先用高纯碳素石墨块根据预定尺寸的需要制作得到模具，再将铜水注入该模具内进行成型。其中，模具的制作方法可以是高纯碳素石墨块进行线切割雕刻。这里，线切割的工作原理是：自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000～12000℃的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致。

在另一种方式中，可参照中国专利所述CN 1718366A。具体为：步骤一、连续铸锭。将国产电解铜或进口智利铜置于容量为每小时一吨的潜流式连体低频感应炉组，结晶器采用石墨，采用焙烧干燥木炭和鳗片石墨覆盖，铸造温度1140～1160℃，铸速速度(15～18)m/h；步骤二、水封挤压。将步骤一所得坯锭置于挤压模内，在800吨双动油压机上水封挤压，挤压温度850～900℃，为了保证产品表面质量和尺寸的稳定性，采用改性陶瓷作挤压模，这种挤压模耐高温不变形，使用寿命比一般的挤压模提高十几倍。因为有水封，产品基本不氧化。水封挤压是这样实现的：制品从挤压机的模具出来后，直接有一种特殊设计的水封头，它既要保证水不进入模具而损坏模具，又要保证从模具出来的热状态下制品立即用水将与大气隔绝，不氧化。我司在水封挤压设计中，除了水封头冷却外，还在进水槽处增加了一路强冷却水，达到了良好的水封效果。经检验水封后制品的晶粒度在0.04m/m～0.05m/m(一般水封挤压因为冷却强度不够，晶粒度在0.06m/m～0.09m/m)，为后续加工的高性能打下了良好的基础。步骤三、酸洗中和。将步骤后所得产品置于酸洗中和槽内酸洗中和，酸洗用硫酸波美度15％，中和采用肥皂水，确保表面不留残酸，酸洗后的热水清洗很重要，采用热水槽通蒸汽确保80℃士5℃的水温。步骤四、粗拉。拉伸时延伸系数为:1.20～1.24。粗拉润滑剂采用变压器油加菜油混合使用(混合比7：3)。将步骤三所得产品置于粗拉模具内，在30吨链式拉伸机上粗拉，为确保产品的平直度，要求模具中心与拉伸中心一致。粗拉的目的是有利于剥皮工序的进行。步骤五、剥皮。采用哈夫模，与一般铜管20剥皮不同，因为产品平面宽不容易剥均匀，而且剥皮的阻力很大，所以采用了带润滑剂剥皮，润滑剂为一般拉伸用的乳液，配比1:20。步骤六、无氧化退火。将步骤五所得产品置于网链式光亮退火炉中，炉内采用98～99％氮气加1～2％氢气作保护，退火温度550℃士10℃，保温时间1.5小时±0.5小时，产品退火后表面有一层保护膜，表面呈粉红色而且光亮。步骤七、精拉。拉伸时延伸系数为1.18～1.20。精拉时采用带添加抗氧化剂的润滑剂，该抗氧化剂是以苯并三唑为主，(加入40％，配比是变压油：菜油：抗氧化剂为3:3:4)，微酸性，具有耐腐蚀性和抗氧化性。本道拉伸在宽度上的变形较小，在厚度上的变形较大，以确保平直和光亮。

在上述实施例中，为保证一体化的结构强度和散热效果，特别是铜管20截面为方形、圆形或椭圆形时，铜管20嵌入基板10的深度不大于铜管20直径的二分之一。

在另一种实施例中，中频电源水冷铜排，包括基板10和铜管20，所述铜管20半内嵌设置在所述基板10的表面，铜管20截面为位于所述基板10表面以下的部分为梯形，以梯形结构，能够增加铜管20与基板10的接触面积，增加换热效率，基板10表面以上的铜管20截面可以采用以上实施例中的方形、圆形或椭圆形结构。

在一种实施例中，中频电源水冷铜排，包括基板10和铜管20，所述铜管20一体化设置在该基板10的表面。基板10为铜板。基板10为方形板状。铜管20为二根。二根所述铜管20平行排布在基板10上。铜管20为直形管。铜管20的截面为方形。基板10的宽度为300mm，厚度为6mm。铜管20的宽度为20mm、厚度为15mm、壁厚为3mm。

在再一种实施例中，中频电源水冷铜排，包括基板10和铜管20，所述铜管20一体化设置在该基板10的表面。基板10为铜板。基板10为方形板状。铜管20为一根。一根铜管20平行排布在基板10上。铜管20为直形管。铜管20的截面为方形。基板10的宽度为100mm，厚度为9mm。铜管20的宽度为22mm、厚度为13mm、壁厚为3mm。

在又一种实施例中，中频电源水冷铜排，包括基板10和铜管20，所述铜管20一体化设置在该基板10的表面。基板10为铜板。基板10为方形板状。铜管20为一根。一根铜管20平行排布在基板10上。铜管20为直形管。铜管20的截面为方形。基板10的宽度为185mm，厚度为15mm。铜管20的宽度为40mm、厚度为15mm，壁厚为3mm。

在一种又实施例中，中频电源水冷铜排，包括基板10和铜管20，所述铜管20一体化设置在该基板10的表面。基板10为铜板。基板10为方形板状。铜管20为一根。一根铜管20平行排布在基板10上。铜管20为直形管。铜管20的截面为方形。基板10的宽度为120mm，厚度为15mm。铜管20的宽度为30mm、厚度为15mm、壁厚为3mm。

在再一种实施例中，中频电源水冷铜排，包括基板10和铜管20，所述铜管20一体化设置在该基板10的表面。基板10为铜板。基板10为方形板状。铜管20为二根。二根铜管20平行排布在基板10上。铜管20为直形管。铜管20的截面为方形。基板10的宽度为240mm，厚度为6mm。铜管20的宽度为25mm、厚度为15mm、壁厚为3mm。

在另一种实施例中，中频电源水冷铜排，包括基板10和铜管20，所述铜管20一体化设置在该基板10的表面。基板10为铜板。基板10为方形板状。铜管20为一根。一根铜管20平行排布在基板10上。铜管20为直形管。铜管20的截面为方形。基板10的宽度为150mm，厚度为6mm。铜管20的宽度为30mm、厚度为25mm、壁厚为3mm。

在一种实施例中，中频电源水冷铜排，包括基板10和铜管20，所述铜管20一体化设置在该基板10的表面。基板10为铜板。基板10为方形板状。铜管20为二根。二根铜管20平行排布在基板10上。铜管20为直形管。铜管20的截面为方形。基板10的宽度为220mm，厚度为6mm。铜管20的宽度为25mm、厚度为15mm、壁厚为3mm。

在一种又实施例中，中频电源水冷铜排，包括基板10和铜管20，所述铜管20一体化设置在该基板10的表面。基板10为铜板。基板10为方形板状。铜管20为一根。铜管20为直形管。铜管20的截面为方形。基板10的宽度为190mm，厚度为15mm。铜管20的宽度为40mm、厚度为20mm、壁厚为3mm。

在一种又实施例中，中频电源水冷铜排，包括基板10和铜管20，所述铜管20一体化设置在该基板10的表面。基板10为铜板。基板10为方形板状。铜管20为一根。铜管20为直形管。铜管20的截面为方形。基板10的宽度为120mm，厚度为40mm。铜管20的宽度为30mm、厚度为15mm、壁厚为3mm。

在再一种实施例中，中频电源水冷铜排，包括基板10和铜管20，所述铜管20一体化设置在该基板10的表面。基板10为铜板。基板10为方形板状。铜管20为二根。二根铜管20平行排布在基板10上。铜管20为直形管。铜管20的截面为方形。基板10的宽度为200mm，厚度为10mm。铜管20的宽度为40mm、厚度为10mm、壁厚为3mm。

本发明实施例提供的中频电源水冷铜排主要应用在中频感应电炉的散热。

此处，中频感应电炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ以上至20K HZ)的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。中频感应炉利用中频电源建立中频磁场，使铁磁材料内部产生感应涡流并发热，达到加热材料的目的。中频加热炉采用200-2500Hz中频电源进行感应加热，熔炼保温，中频电炉主要用于熔炼碳钢，合金钢，特种钢，也可用于铜，铝等有色金属的熔炼和提温.设备体积小，重量轻，效率高，耗电少，熔化升温快，炉温易控制，生产效率高。

可列举出一种中频感应电炉的结构，其可以主要包括(图中未示出)中频电源、无芯感应炉体(中频炉)，辅助部分为循环水系统及工频供电系统(变压器或母线)。中频电源：由中频电源柜、电容补偿架两部分组成。中频电源的供电电压有380V，575V，660V，750V，950V，1100V；供电相数分为三相，六相，十二相。中频电源柜构成：主开关，整流可控硅，逆变可控硅，主控制板，平波电抗器。主控制板有恒功率主控制板，有波峰焊和手工焊两种工艺，波峰焊工艺稳定，故障率低。炉体部分：普通的采用铝壳感应炉，稍好的不锈钢壳感应炉，好一些的采用液压磁轭钢壳感应炉。倾炉方式分减速机倾炉和液压倾炉两种。工频供电系统：供电变压器，低压开关柜。可控硅：可控硅是中频电源的核心，它的准确使用对设施的运行至关重要。可控硅的工作电流从几百安到几千安，电压通常在一两千伏，良好的主控板保护和良好的水冷条件是必备的。可控硅的超负荷特性：可控硅的损坏称为击穿。在正常的水冷条件下，电流超负荷能力可达110％以上；无电压超负荷能力，就是说，硅在超压情况下，是肯定损坏的。再考虑到浪涌电压，厂家在制造设施时，往往都按工作电压的3～4倍值来选择硅元件。可控硅的准确安装压力：150～200KG/cm2。在设施出厂时，一般是用油压机压装。人工用普通的扳手用最大力气也达不到该数值，所以人工装压时，不必要担心硅会被压坏；压松了，反而会由于散热不良而烧硅。

尽管以上较多使用了表示结构的术语，例如“铜管20”、“基板10”等，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。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种中频电源水冷铜排，其特征在于，包括基板和铜管，所述铜管半内嵌设置在所述基板的表面，所述铜管与所述基板为一体化设置。

2.根据权利要求1所述的中频电源水冷铜排，其特征在于，所述基板为铜板。

3.根据权利要求1所述的中频电源水冷铜排，其特征在于，所述基板为方形板状结构。

4.根据权利要求1所述的中频电源水冷铜排，其特征在于，所述铜管为多根。

5.根据权利要求1所述的中频电源水冷铜排，其特征在于，所述多根铜管平行设置在所述基板上。

6.根据权利要求1所述的中频电源水冷铜排，其特征在于，所述铜管为直管。

7.根据权利要求1所述的中频电源水冷铜排，其特征在于，所述铜管的宽度为15～50mm，厚度为10～30mm，所述基板的宽度为100～350mm，厚度为5～30mm。

8.根据权利要求1所述的中频电源水冷铜排，其特征在于，所述铜管的截面为方形或圆形或椭圆形。

9.根据权利要求8所述的中频电源水冷铜排，其特征在于，所述铜管嵌入所述基板的深度不大于所述铜管直径的二分之一。

10.根据权利要求1所述的中频电源水冷铜排，其特征在于，所述铜管的截面为位于所述基板表面以下的部分为梯形。

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