CN115502700A - 一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于液冷壳体制备技术领域，具体公开了一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置和方法，装置包括液冷壳体、铜管和液压胀管设备，液冷壳体包括连接的上壳体和下壳体，且二者的连接端面上均开设有嵌槽，两个嵌槽相对设置形成胀接空腔；铜管两端开口，且其设置于胀接空腔中；工作时，液压胀管设备的注液端与铜管的一端开口连接，再将铜管的另一个开口进行封堵，然后启动液压胀管设备对铜管按预设加压压力进行预设加压时间的注液加压，以使铜管由内向外扩张后其外壁能与胀接空腔的槽壁紧密贴合，以实现液冷壳体的液压胀管连接。

Description

一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置和方法

技术领域

本发明属于液冷壳体制备技术领域，更具体地，涉及一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置和方法。

背景技术

现有液冷壳体的铜管连接方式是在锻造钢加工的壳体内嵌埋电焊铜管，嵌埋时，使用黄铜焊料进行火焰钎焊，该种焊接方式需要专业的焊接技术工人进行操作，且在焊接过程中，液冷壳体在火焰焊过程中容易受热不均，易产生形变和壳体退火，导致其局部硬度会发生变化。同时，异种金属氩弧焊、火焰钎焊等焊接操作容易产生析氢、曝锌和气泡等加工件的固有缺陷，也会进一步导致液冷壳体的结构强度变低。且焊接过程污染较高，人工操作也存在一定的安全风险。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置和方法，以解决现有液冷壳体采用埋焊方式连接带来的壳体形变、二次退火和局部硬度变化等缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置，所述装置包括液冷壳体、铜管和液压胀管设备，所述液冷壳体包括连接的上壳体和下壳体，且二者的连接端面上均开设有嵌槽，两个所述嵌槽相对设置形成胀接空腔；所述铜管两端开口，且其设置于所述胀接空腔中；工作时，将所述液压胀管设备的注液端与所述铜管的一端开口连接，将所述铜管的另一个开口进行封堵，然后启动液压胀管设备对铜管按预设加压压力进行预设加压时间的注液加压，以使铜管由内向外扩张后铜管外壁能与所述胀接空腔的槽壁紧密贴合，以实现液冷壳体的液压胀管连接。

进一步的，所述铜管为按所述胀接空腔形状预成型的无缝管件，其材质为T2紫铜。

进一步的，所述液冷壳体为金属材质，且其硬度和强度均大于所述铜管的硬度和强度；优选的，所述液冷壳体抗拉强度为δb2≥1080MPa(110)，其屈服强度优选为δs2≥930MPa(95)，其硬度优选为HRC为36-45；所述嵌槽的伸长率δ5c≤1.4％。

更进一步的，所述铜管的抗拉强度δb1为200MPa-240MPa；其屈服强度δs1优选为60MPa-70MPa；伸长率优选为δ5a≥3％。

更进一步的，所述预设加压压力为35MPa-40MPa，所述预设加压压力优选为35MPa。

进一步的，所述铜管的壁厚为1mm-3mm，优选壁厚为1mm。

进一步的，两个所述嵌槽为半圆弧形，且其半径大于

的铜管外径，所述嵌槽半径和铜管外径的

的差值优选为0.1mm-0.2mm；优选的，所述嵌槽内还涂有厚度≤20μm的导热硅脂。

根据本发明的另一个方面，还提供一种液冷壳体实现液压胀管连接的方法，所述方法能够在如前任一所述的一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置上实现，所述方法包括：

S1、将铜管装入下壳体嵌槽内，将上壳体与下壳体配合，使铜管位于上下嵌槽组成的胀接空间内，并用紧固件将所述上壳体和所述下壳体进行紧固；

S2、将所述铜管一端开口封堵，将液压胀管设备的液压输出接口与铜管另一端开口连接；

S3、按照预设加压压力对所述铜管加压预设加压时间，之后再按预设保压时间进行保压；

S4、完成保压后，打开所述铜管的封堵端，并卸下其上的液压胀管设备，从所述铜管的一端开口吹气以进行排液，排液后完成胀管。

进一步的，所述预设加压时间至少为30s。

进一步的，所述预设保压时间至少为120s。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，主要具备以下优点：

1.本发明公开一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置，该装置包括上壳体、下壳体、铜管和液压胀管设备，上壳体和下壳体连接组成液冷壳体，且二者的连接端面上均开设有嵌槽，两个嵌槽相对设置形成胀接空腔；铜管两端开口，且其设置于胀接空腔中；液压胀管设备的注液端与铜管的一端开口连接，用于注液加压；工作时，将铜管的另一个开口进行封堵，然后启动液压胀管设备对铜管进行注液加压使铜管由内向外扩张，以使得铜管外壁能与胀接空腔的槽壁紧密贴合，进而使上壳体和下壳体紧密连接。通过在上下壳体连接面上开设嵌槽，在其中通过液压胀管方式将铜管扩张一定的范围后埋入嵌槽中，使铜管外壁与嵌槽面紧密贴合，而通过控制液压压力和液压时间，又不会造成壳体嵌槽屈服变形，以此来实现铜管外壁与壳体嵌槽内壁形成有效的接触。

2.本发明公开的液冷壳体实现液压胀管连接的装置，预设加压压力需要根据被胀铜管的外径、壁厚、屈服强度和伸长率等条件决定。本发明中液冷壳体的材料为金属材料，且其抗拉强度优选为δb2≥1080MPa(110)，其屈服强度优选为δs2≥930MPa(95)，加工后硬度优选为HRC为36-45；铜管为T2紫铜材质的无缝铜管，其抗拉强度δb1为200MPa-240MPa；其屈服强度δs1为60MPa-70MPa，伸长率为δ5a≥3％。基于以上两种材料的力学特性，T2紫铜无缝铜管(软态)很容易实现超屈服，而本发明中液压壳体的屈服强度远大于T2紫铜，在T2紫铜伸长允许范围内，可通过从内向外扩张的方式，将铜管扩张一定的范围，使铜管壁与壳体嵌槽面贴合，使T2紫铜管外壁与壳体嵌槽内壁形成更有效的接触。因此，本发明的中的预设加压压力选取为35MPa-40MPa，更优选的值为35MPa。

3.本发明公开的装置，还根据应用条件提供的冷却液量和产品使用时的发热量，在允许的温升条件下，将铜管的壁厚选取为1mm-3mm，最佳壁厚为1mm，将壳体嵌槽的半径设计为大于铜管半径，且二者差值为0.1mm-0.2mm，胀接空间相比于现有埋焊方式需要的埋焊空间更小，且上下壳体连接端面的厚度也可以更薄，进而使得液冷壳体的产品重量更轻。

4.本发明公开的液冷壳体的液压胀管连接方法，将预成型铜管装入下壳体嵌槽内；将上壳体与下壳体组合后用紧固件将壳体紧固连接；再用专用工装将铜管一端封堵；将液压胀管设备液压输出接口与铜管另一端连接；然后按照预设参数开始加压和保压，保压结束后，取下铜管两端的设备，用吹气方式进行排液。该胀管方法，只需要对软质铜管做物理扩张，不需要对铜管嵌入壳体后再进行异种金属埋焊作业，便能实现液冷壳体胀管连接。避免行业中异种金属氩弧焊、火焰钎焊等焊接操作产生析氢、曝锌、气泡等固有缺陷，也避免在钎焊操作过程中，壳体局部受热导致其应力变形、二次退火，局部硬度发生变化，影响壳体结构强度。

5.本发明公开的液冷壳体的液压胀管连接方法中，液压胀管设备预先设置加压压力为35MPa，加压时间至少为30S，保压时间至少为120S，相比于埋焊方式，其壳体精加工完成后需进行表面电镀处理再埋焊，若埋焊后再电镀，则焊接处理的气孔、异种金属热扩张收缩产生的连接缝电镀吐酸，会对壳体产生电化学腐蚀风险。而一个壳体的埋焊时间总共需要5h，埋焊后二次精加工时间约为5h，电镀前对焊缝的喷砂、涂胶防护又需要5h，一套液冷壳体分上下两部分，总计需要近30h。而采用本发明的胀管连接方式，整个过程约能够节约20多小时。且埋焊方式所需的原状态铜管是2根Ф6mm铜管，共4个铜管接头，改用本发明的胀管连接后，仅需要1根Ф14mm左右的铜管，2个铜管接头即可。此外，胀管连接方法比埋焊方法操作更简单，安全和污染风险也更小。

附图说明

图1是本发明实施例中液冷壳体实现液压胀管连接的装置结构示意图。

图中：1－上壳体，2－铜管，3－下壳体，4－嵌槽，5－铜管端口一，6－铜管端口二。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，为本实施例提供的一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置，装置包括上壳体1、下壳体3、铜管2和液压胀管设备(外接设备，图中未示出)，上壳体1和下壳体3连接组成液冷壳体，且二者的连接端面上均开设有嵌槽4，上下两个嵌槽相对设置形成胀接空腔；铜管2两端开口，即包括铜管端口一5和铜管端口二6，且铜管设置于胀接空腔中；开始胀接时，液压胀管设备的注液端与铜管的一端开口连接，再将铜管的另一个开口进行封堵，然后启动液压胀管设备对铜管按预设加压压力进行预设加压时间的注液加压，加压过程中缓慢加压，以使铜管由内向外扩张后铜管外壁能与胀接空腔的槽壁紧密贴合，以实现液冷壳体的液压胀管连接。

作为优选实施例，铜管为按胀接空腔形状预成型的无缝管件，其材质为T2软质紫铜，很容易实现超屈服，非常适合进行液压胀管。

作为优选实施例，铜管的抗拉强度δb1为200MPa-240MPa；其屈服强度δs1优选为60MPa-70MPa；伸长率优选为δ5a≥3％，加压时能够进行适当扩张。

作为优选实施例，液冷壳体的材料为锻打42CrMo钢，其抗拉强度优选为δb2≥1080MPa(110)，其屈服强度优选为δs2≥930MPa(95)，其加工后硬度优选为HRC为36-45；嵌槽的伸长率δ5c≤1.4％，由于锻打42CrMo钢的屈服强度远大于T2紫铜，其能在T2紫铜伸长允许范围内，通过从内向外扩张的方式，将铜管扩张一定的范围，使铜管壁与壳体嵌槽面紧密贴合。

作为优选实施例，铜管的壁厚为1mm-3mm，优选壁厚为1mm，能使得铜管质量更轻，进而减轻液冷壳体的重量。

作为优选实施例，两个嵌槽为半圆弧形，且其半径大于

的铜管外径，嵌槽半径和

的铜管外径的差值优选为0.1mm-0.2mm，能够使得铜管在预设加压时间和预设加压压力下达到最佳的胀管效果，进而与嵌槽内壁贴合的更加紧密。

实施例2

本实施例提供的液冷壳体实现液压胀管连接的装置，包括锻打42CrMo钢材质的上壳体和下壳体，以及T2无缝紫铜铜管和液压胀管设备，上壳体和下壳体连接组成液冷壳体，且二者的连接端面上均开设有嵌槽，上下两个嵌槽相对设置形成胀接空腔；铜管两端开口，且其设置于胀接空腔中；工作时，液压胀管设备的注液端与铜管的一端开口密封连接，再用特殊工装将铜管的另一个开口进行封堵，然后启动液压胀管设备对铜管按预设加压压力进行预设加压时间的注液加压，加压过程中缓慢加压，以使铜管由内向外扩张后铜管外壁能与胀接空腔的槽壁紧密贴合，以实现液冷壳体的液压胀管连接。铜管为按胀接空腔形状预成型的无缝管件，其材质为T2软质紫铜，很容易实现超屈服，非常适合进行液压胀管。

前述铜管的抗拉强度δb1为220MPa；其屈服强度δs1优选为60MPa；伸长率优选为δ5a为3％；液冷壳体抗拉强度优选为δb2为1080MPa(110)，即每110平方毫米上的抗拉强度为1080MPa，其屈服强度优选为δs2为930MPa(95)，其加工后硬度优选为HRC为36；嵌槽的伸长率δ5c为1.4％，由于锻打42CrMo钢的屈服强度远大于T2紫铜，其能在T2紫铜伸长允许范围内，通过从内向外扩张的方式，将铜管扩张一定的范围，使铜管壁与壳体嵌槽面紧密贴合。

本实施例中铜管的壁厚为1mm，其外径为14mm，其内径为12mm。液冷壳体上的两个嵌槽为半圆弧形，且其半径为7.1mm，最大延伸为1.4％；嵌槽半径和

的铜管外径的差值为0.1mm，能够使得铜管在预设加压时间和预设加压压力下达到最佳的胀管效果，进而与嵌槽内壁贴合的更紧密。

实施例3

本实施例提供的液冷壳体实现液压胀管连接的装置，也包括合金钢、钛合金等材质的上壳体和下壳体，以及T2无缝紫铜铜管和独立的液压胀管设备。将选取的钛合金材料的上壳体和下壳体连接组成液冷壳体，且二者的连接端面上均开设有嵌槽，上下两个嵌槽相对设置形成胀接空腔；铜管两端开口，且其设置于胀接空腔中；工作时，液压胀管设备的注液端与铜管的一端开口密封连接，再用特殊工装将铜管的另一个开口进行封堵，然后启动液压胀管设备对铜管按预设加压压力进行预设加压时间的注液加压，加压过程中缓慢加压，以使铜管由内向外扩张后铜管外壁能与胀接空腔的槽壁紧密贴合，以实现液冷壳体的液压胀管连接。铜管为按胀接空腔形状预成型的无缝管件，其材质为T2软质紫铜，很容易实现超屈服，非常适合进行液压胀管。

前述铜管的抗拉强度δb1为200MPa；其屈服强度δs1选为70MPa；伸长率优选为δ5a为12％；钛合金材料液冷壳体的抗拉强度优选为δb2为1350MPa(110)，即每110平方毫米上的抗拉强度为1350MPa，其屈服强度优选为δs2为530MPa(95)，其加工后硬度为HRC为60；嵌槽的伸长率δ5c为7％。在胀管操作前，还在嵌槽内涂厚度≤20μm的高导热系数的导热硅脂，本实施例优选涂20μm厚的导热硅脂，以填充嵌槽和铜管表面粗糙度导致的微小间隙。

本实施例中铜管的壁厚为1mm，其外径为12mm，其内径为10mm。液冷壳体上的两个嵌槽为半圆弧形，且其半径为6.1mm，最大延伸率为1.7％；嵌槽半径和

的铜管外径的差值为0.1mm，能够使得铜管在预设加压时间和预设加压压力下达到最佳的胀管效果，进而与嵌槽内壁贴合的更紧密。

实施例4

根据本发明的另一个方面，还提供一种液冷壳体实现液压胀管连接的方法，方法能够在如前任一实施例中液冷壳体实现液压胀管连接的装置上实现，方法包括：

S1、将铜管装入下壳体嵌槽内，将上壳体与下壳体配合，使铜管位于上下嵌槽组成的胀接空间内，并用紧固件将上壳体和下壳体进行紧固；

S2、将铜管一端开口用专用的工装封堵，再将液压胀管设备的液压输出接口与铜管另一端开口连接，连接时需将连接处密封；

S3、按照预设加压压力对预成型铜管加压预设加压时间，之后再按预设保压时间进行保压；本实施例中预设加压压力为35MPa-40MPa，如可以选取为35MPa、38MPa或40MPa，当压力为35MPa时，胀管效果最好；本实施例中预设加压时间至少为30s，时，并卸下其上间越长，则加压速率需相应减慢；本实施例中的预设保压时间至少为120s，保压后达到的效果是使铜管完成超屈服，并通过塑性形变定形与壳体贴合。

S4、完成保压后，打开铜管的封堵端的液压胀管设备，从铜管的一端开口采用吹气方式将液压液体排出，排液后完成胀管操作，可卸下上壳体观察胀管效果，若未达到理想效果，可继续进行加压胀管。

本发明只需要对铜管做物理扩张，不需要将铜管嵌入壳体进行异种金属埋焊作业，即可实现上下壳体连接，本发明的优势主要有：

1)液冷壳体实现液压胀管连接的结构更简单，既减小了铜管需要的空间，使得壳体法兰厚度变薄，又可以使产品重量比埋焊减轻约4％；

2)避免行业中异种金属氩弧焊、火焰钎焊等焊接操作产生析氢、曝锌、气泡等固有缺陷；

3)避免在埋焊操作过程中，局部受热导致壳体应力变形、二次退火，局部硬度发生变化，影响壳体结构强度；

4)本发明中的上下壳体精加工完成便可以先行表面电镀处理，若采用埋焊方法，则需在埋焊后再电镀，而焊接处理的气孔、异种金属热扩张收缩产生的连接缝电镀吐酸，则会对壳体产生电化学腐蚀风险。

5)一个上壳体或下壳体的埋焊时间需要约5h，埋焊后二次精加工时间约5h，电镀前对焊缝的喷砂、涂胶防护处理约5h，一套壳体分上下两部分，总计需要近30h。若采用胀管方式，一套壳体胀管所需时间最长约2h，最多可以节约26小时。

6)埋焊时，需要2根Ф6mm的铜管，即有4个铜管接头，而本发明的液压胀管方式，仅需要1根有2个铜管接头的Ф14mm铜管即可，更省成本。

7)本发明方法，相比于铜管嵌入埋焊，避免了焊接对操作员工专业技能要求，也避免了焊接对环境带来污染风险和安全风险。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置，其特征在于，所述装置包括液冷壳体、铜管和液压胀管设备，所述液冷壳体包括连接的上壳体和下壳体，且二者的连接端面上均开设有嵌槽，两个所述嵌槽相对设置形成胀接空腔；所述铜管两端开口，且其设置于所述胀接空腔中；工作时，将所述液压胀管设备的注液端与所述铜管的一端开口连接，再将所述铜管的另一个开口进行封堵，然后启动液压胀管设备对铜管按预设加压压力进行预设加压时间的注液加压，以使铜管由内向外扩张后，其外壁能与所述胀接空腔的槽壁紧密贴合，进而实现所述液冷壳体的液压胀管连接。

2.如权利要求1所述的一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置，其特征在于，所述铜管为按所述胀接空腔形状预成型的无缝管件，其材质为T2紫铜。

3.如权利要求1所述的一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置，其特征在于，所述液冷壳体为金属材质，且其硬度和强度均大于所述铜管的硬度和强度；优选的，所述液冷壳体的抗拉强度为δb2≥1080MPa(110)，其屈服强度优选为δs2≥930MPa(95)，其硬度优选为HRC为36-45；所述嵌槽的伸长率δ5c≤1.4％。

4.如权利要求3所述的一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置，其特征在于，所述铜管的抗拉强度δb1为200MPa-240MPa；其屈服强度δs1优选为60MPa-70MPa；伸长率优选为δ5a≥3％。

5.如权利要求4所述的一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置，其特征在于，所述预设加压压力为35MPa-40MPa，所述预设加压压力优选为35MPa。

6.如权利要求1所述的一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置，其特征在于，所述铜管的壁厚为1mm-3mm，优选壁厚为1mm。

7.如权利要求1所述的一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置，其特征在于，两个所述嵌槽为半圆弧形，且其半径大于

的铜管外径，所述嵌槽半径和铜管外径的

的差值优选为0.1mm-0.2mm；优选的，所述嵌槽内还涂有厚度≤20μm的导热硅脂。

8.一种液冷壳体实现液压胀管连接的方法，其特征在于，所述方法能够在如权利要求1-7任一所述的一种液冷壳体实现液压胀管连接的装置上实现，所述方法包括：

S1、将铜管装入下壳体嵌槽内，将上壳体与下壳体配合，使铜管位于上下嵌槽组成的胀接空间内，并用紧固件将所述上壳体和所述下壳体紧固；

S2、将所述铜管一端开口封堵，将液压胀管设备的液压输出接口与铜管另一端开口连接；

S3、按照预设加压压力对所述铜管加压预设加压时间，之后再按预设保压时间进行保压；

S4、完成保压后，打开所述铜管的封堵端，并卸下其上的液压胀管设备，从所述铜管的一端开口吹气以进行排液，排液后完成胀管。

9.如权利要求8所述的一种液冷壳体实现液压胀管连接的方法，其特征在于，所述预设加压时间至少为30s。

10.如权利要求8所述的一种液冷壳体实现液压胀管连接的方法，其特征在于，所述预设保压时间至少为120s。

Images