CN114599198A - 一种具有毛细结构的均温板及其端封焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，该工艺可以有效降低无效长度并且可以提高焊接的强度，焊接密封可靠性明显提高。其技术方案：一种具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，包括如下步骤：步骤1：将充有可相变工作介质的具有毛细结构的均温板的端部通过挤压的方式进行密封，得到具有一定无效长度的密封端；步骤2：将均温板远离密封端的部分与一控温模块导热接触，使均温板内的可相变工作介质的蒸汽压力达到第一压力P1并稳定；此时，环境压力为P0，融化的铝液的表面张力在导热管上产生的最大压力差P2；P1‑P0的绝对值小于P2；步骤3：通过焊接工艺将密封端的无效长度的部分进行熔融，使密封端的无效长度的部分缩短且该密封端的末端的端面由尖锐端变为弧面，同时，本发明还公开了一种均温板，属于均温板领域。
Description
技术领域
本发明属于均温板技术领域，更具体而言，涉及一种具有毛细结构的均温板及其端封焊接工艺。
背景技术
均温板又称超导散热板，其内部有腔体，腔体内有多条阵列式或无序的毛细结构，腔体内空间填充可相变吸热或放热的液态或汽态工作介质。
均温板的加工工艺为：通过拉伸或焊接或其他工艺制备得到铝合金或其它材质的开口腔体，然后向腔体内填充液态或汽态的工作介质，然后腔体的开口端部通过挤压或焊接得到了密封的腔体，其端部为密封端。
由于是采用挤压工艺，其存在的问题在于：末端为渐窄端，其具有一定的无效长度，这个无效长度大概是厚度的1.5倍或以上。
无效长度的存在可导致两个方面的问题：第一、密封端采用挤压工艺得到，其承压能力不足且容易损坏；第二、有一定的长度，这个长度虽然不长，但是如果本均温板应用到电子设备，比如手机、平板等电子设备中，长1mm都是不能容忍的。
为了解决该问题，我们试图将密封端通过热熔焊接的方式进行处理，使具有无效长度的密封端热熔，得到末端圆润的密封端。其存在的问题是：焊接中总是出现焊接孔洞的现象，即腔体和大气导通导致可相变工作介质泄漏，焊接孔洞现象通常伴随焊接处熔融的铝液飞溅的情况。产品不能焊接，没有合格产品。
基于此，本案解决的技术问题是：如何降低均温板的密封端的无效长度，并保证焊接质量与密封可靠性，且尽量使操作更为简单可行。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，该工艺可操作性强，密封可靠性明显提高，可有效降低无效长度，同时，本发明还公开了均温板。
根据本发明的第一方面，提供了一种具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，包括如下步骤：
步骤1：将充有可相变工作介质的具有毛细结构的均温板的端部通过挤压的方式进行密封，得到具有一定无效长度的密封端；
步骤2：将均温板远离密封端的部分与一控温模块导热接触，使均温板内的可相变工作介质的蒸汽压力达到第一压力P1并稳定；此时，环境压力为P0，融化的铝液的表面张力在导热管上产生的最大压力差P2；
P1-P0的绝对值小于P2；
步骤3：通过焊接工艺将密封端的无效长度的部分进行熔融，使密封端的无效长度的部分缩短且该密封端的末端的端面由尖锐端变为弧面。
需要说明的是：均温板可以为铝合金，也可以是其它金属，比如：铜、铝、不锈钢、钛等。
在上述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺中，所述步骤1中的无效长度为产品厚度的1.5倍或以上；所述步骤3中的无效长度为产品厚度的0.5倍或以下。
在上述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺中，所述P2在焊接大于2mm厚度的铝合金产品时小于或等于400Pa。
在上述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺中，P1-P0的绝对值小于0.5倍的P2。
在上述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺中，所述控温模块为恒温水槽或恒温油槽或恒温的金属块；所述均温板远离密封端的一端浸入到恒温水槽或恒温油槽或与恒温的金属块压紧且浸入深度为L1，所述均温板内填充的可相变工作介质的高度为L0；L1大于L0；所述均温板的密封端向上。
在上述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺中，所述均温板靠近密封端的位置设有加热模块，所述加热模块和均温板导热接触，所述加热模块的加热温度T2高于可相变工作介质在第一压力P1条件下的沸点T1。
在上述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺中，所述加热温度T2比沸点T1高至少5℃。
在上述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺中，环境压力为焊接场所当地的大气压力或一设定预设压力的恒压舱。
在上述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺中，其特征在于，所述焊接工艺为氩弧焊、激光焊、摩擦焊之一。
最后，还公开了一种具有毛细结构的均温板，采用如上所述的工艺制备得到。
本发明上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
1.无效长度更短；
2.无压合密封区,避免了在压合区因材料变形引起的开裂及内应力集中；
3.熔融区两侧材料没有变薄,封口强度更好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1是本发明的实施例1的处理前的均温板的剖视图；
图2是本发明的实施例1和2的处理好的均温板的剖视图；
图3是本发明的实施例1的处理示意图；
图4是本发明的实施例1的不同样本的主视图；
图5是本发明的实施例1的不同样本的主视放大图；
图6是本发明的实施例1的不同样本的侧视图；
图7是本发明的实施例1的不同样本的侧面剖视图；
图8是本发明的实施例1和2的图2的A-A剖视图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等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。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；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、间接连通或两个元件的相互作用关系。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同方案。
实施例1
参照图1至图3所示：
一种具有毛细结构的均温板1的端封焊接工艺，包括如下步骤：
步骤1：将充有可相变工作介质5的具有毛细结构的均温板1的端部通过挤压的方式进行密封，得到具有一定无效长度L1的密封端2；步骤1中的无效长度L1为产品厚度的1.5倍或以上；由于挤压工艺的限制，一般来说产品的无效长度L1都会大于4.5mm，也可能更长；
步骤2：将均温板1远离密封端2的部分与一控温模块3导热接触，使均温板1内的可相变工作介质的蒸汽压力达到第一压力P1并稳定；此时，环境压力为P0，融化的铝液的表面张力在导热管上产生的最大压力差P2；
P1-P0的绝对值小于P2；
步骤3：通过焊接工艺将密封端2的无效长度L2的部分进行熔融，使密封端2的无效长度L2的部分缩短且该密封端2的末端的端面由尖锐端变为弧面。步骤3中的无效长度L2为产品厚度的0.5倍或以下，其无效长度L2可以由4-5mm变为1.5mm以下。
经过如此处理后的均温板1，其密封端2无效长度变短，密封端2变得圆润且密封端2的平均厚度增大，可提高密封强度，避免冷却介质泄漏。同时，经过处理后的密封端2应力分布均匀，其耐压性能更好。
参考图4-7，1号样本是步骤1中的处理前的均温板的密封端的视图；2号样本是通过普通的焊接方式进行处理后的密封端的视图；3号样本是本实施例处理后的密封端的视图。
可以看到3号样本比2号样本的密封端更为圆润、厚实。
需要说明的是：均温板1可以为铝合金，也可以是其它金属，比如：铜、铝、不锈钢、钛等。在本实施例中是铝合金。所述焊接工艺为氩弧焊、激光焊、摩擦焊之一。
焊接工艺可以选择为很多种，但是无论是选择哪一种，我们都需要控制的是焊接温度应大于材料的熔化温度。
环境压力一般指大气压力，但是，本实施例也可以置于一恒压容器中进行，当在恒压容器中，则P0为该恒压容器的压力。
所以，P1应该根据P0的压力来调整，P1的值与导热介质的温度相关；比如导热介质在大气压下的沸腾温度的时候，其压力就是大气压。所以本发明比较简单的操作就是在大气压下操作，加热温度为该导热介质在大气压下的沸腾温度。
一般情况下，所述P2在焊接2-4mm厚度的铝合金产品时小于或等于400Pa。厚度更大的产品，其P2上限可更小，具体根据产品厚度来进行灵活调整。
本实施例中，所述控温模块3为恒温水槽或恒温油槽或恒温的金属块；所述均温板1远离密封端2的一端浸入到恒温水槽或恒温油槽或与恒温的金属块压紧且浸入深度为L1，所述均温板1内填充的可相变工作介质的高度为L0；L1大于L0；所述均温板1的密封端2向上。
在本实施例中，还进一步优化为：所述均温板1靠近密封端2的位置设有加热模块4，所述加热模块4和均温板1导热接触，所述加热模块4的加热温度T2高于可相变工作介质在第一压力P1条件下的沸点T1。
这么设置的目的在于：在操作过程中，我们发现有时候存在熔融液飞溅的情况。熔融液飞溅的主要原因在于：由于均温板1内具有毛细结构，导热介质会顺着毛细结构上升到密封端2附近，一旦进行高温焊接，其密封端2的温度会瞬时大于导热介质的沸点，导热介质会快速的沸腾，产生局部高压，冲破熔融的最薄弱的位置，导致熔融金属液飞溅。
为了解决该问题，我们在均温板1靠近密封端2的位置设置加热模块4，通过加热模块4将靠近密封端2的导热介质予以加热使之成为气体，避免在密封端2位置瞬间气化的情况出现。
加热模块4设置在距离密封端21-3cm的位置，当然也可以设置在更远离密封端2的位置。优选地，所述加热温度T2比沸点T1高至少5℃。
实施例2
参考图2和图8，一种均温板1，包括本体10，所述本体内设有腔体11，所述腔体11内填充有相变工作介质5，所述本体的两端为密封端2，2个密封端2为焊熔融区的密封端；所述密封端的表面为弧面。
优选地，所述密封端的表面距离腔体的距离约为均温板厚度的0.2-0.5倍。
优选地，所述腔体内设有多个有毛细结构的通道12。
优选地，所述有毛细结构的通道12沿腔体11的长度方向延伸。
优选地，所述有毛细结构的通道12以阵列方式布置在腔体内壁。
优选地，所述本体为铜、铝、铝合金、不锈钢、钛或铁。
优选地，所述相变工作介质在大气压力下的沸点温度为-40～300℃。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将充有可相变工作介质的具有毛细结构的均温板的端部通过挤压的方式进行密封，得到具有一定无效长度的密封端；
步骤2：将均温板远离密封端的部分与一控温模块导热接触，使均温板内的可相变工作介质的蒸汽压力达到第一压力P1并稳定；此时，环境压力为P0，融化的铝液的表面张力在导热管上产生的最大压力差P2；
P1-P0的绝对值小于P2；
步骤3：通过焊接工艺将密封端的无效长度的部分进行熔融，使密封端的无效长度的部分缩短且该密封端的末端的端面由尖锐端变为弧面。
2.根据权利要求1所述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，其特征在于，所述步骤1中的无效长度为产品厚度的1.5倍或以上；所述步骤3中的无效长度为产品厚度的0.5倍或以下。
3.根据权利要求1所述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，其特征在于，所述P2在焊接大于2mm厚度的铝合金产品时小于或等于400Pa。
4.根据权利要求1或3所述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，其特征在于，P1-P0的绝对值小于0.5倍的P2。
5.根据权利要求1所述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，其特征在于，所述控温模块为恒温水槽或恒温油槽或恒温的金属块；所述均温板远离密封端的一端浸入到恒温水槽或恒温油槽或与恒温的金属块压紧且浸入深度为L1，所述均温板内填充的可相变工作介质的高度为L0；L1大于L0；所述均温板的密封端向上。
6.根据权利要求1-5任一所述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，其特征在于，所述均温板靠近密封端的位置设有加热模块，所述加热模块和均温板导热接触，所述加热模块的加热温度T2高于可相变工作介质在第一压力P1条件下的沸点T1。
7.根据权利要求6所述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，其特征在于，所述加热温度T2比沸点T1高至少5℃。
8.根据权利要求1-5任一所述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，其特征在于，环境压力为焊接场所当地的大气压力或一设定预设压力的恒压舱。
9.根据权利要求1-5任一所述的具有毛细结构的均温板的端封焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺为氩弧焊、激光焊、摩擦焊之一。
10.一种具有毛细结构的均温板，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的工艺制备得到。
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