TWI408288B - Manufacturing method of shaft tube for cooling fan - Google Patents

Description

散熱風扇的軸管製造方法

本發明是有關於一種軸管製造方法，特別是指一種散熱風扇的軸管製造方法。

參閱圖1，現有散熱風扇1為了節省成本與製作方便，通常使用塑膠材質製作。現有塑膠軸管11通常是與一個殼體12以射出成型的方式製作為一體，組裝時再將一個軸承13設置於該塑膠軸管11內。然而該軸承13在扇輪14之轉軸15旋轉時會持續與該軸承13摩擦而產生熱量，但是塑膠材質的導熱係數低，所以熱量不易逸散而會累積於該軸承13內，長期在高溫下運轉容易造成該軸承13劣化，而影響整體使用壽命。

參閱圖2，另一種散熱風扇2為了改善上述散熱不佳的問題，而採用散熱效果較佳的金屬軸管21。現有金屬軸管21由於散熱效果佳，因此能改善現有塑膠軸管11熱量容易累積在該軸承23上的問題，避免影響該軸承23的使用壽命。然而，現有金屬軸管21的製造方法是以車削、沖壓或壓鑄的方式將金屬銅製作成軸管的形狀。組裝時再將該金屬軸管21插設於一個殼體22上，但是該金屬軸管21的中間必須預留用以設置該軸承23的空間，因此在進行車削、沖壓或壓鑄製程時需要較高的精準度，如此會提高製作難度而增加生產成本。

所以，如何改善現有金屬軸管21製造方法的難度與高成本問題，同時改良現有塑膠軸管11的散熱效率，一直是本技術領域者持續努力研究的目標。

因此，本發明之目的，即在提供一種散熱風扇的軸管製造方法。

於是，本發明散熱風扇的軸管製造方法，該軸管適用於設置在一散熱風扇的底框上，該散熱風扇的軸管製造方法包含一成型步驟，及一燒結步驟。

該成型步驟是將一多孔性材料填充入一模具內，並以高壓法將該多孔性材料壓製成型為一呈軸管形狀的胚體。

該燒結步驟對該胚體進行熱處理，以使該胚體產生多數孔隙並成型為一軸管。

本發明之功效在於：藉由該成型步驟將該多孔性材料塑型為軸管形狀的胚體，再以該燒結步驟使該胚體固化為該軸管。組裝時將該軸管插設於該底框上，再將一軸承插設於該軸管內，當該散熱風扇轉動而與該軸承摩擦產生熱量時，可以藉由該軸管上的所述孔隙達到散熱的效果。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖3，該散熱風扇的軸管製造方法的較佳實施例包含一成型步驟4，及一燒結步驟5。

參閱圖4，該成型步驟4是以一組模具41將該多孔性材料3擠壓成一個呈軸管形狀的胚體31。該模具41包括一個上模411，及一個與該上模411相對應的下模412。先將粉末狀的多孔性材料3填充入該下模412內，再藉由該上模411以高壓方式將該多孔性材料3填壓成緊實的胚體31。

參閱圖4與圖5，接著將該胚體31自該模具41取下，然後送入一燒結爐(圖未示)內以進行該燒結步驟5。該燒結步驟5是以該燒結爐對該胚體31進行燒結熱處理，使該胚體31固化成型為一個具有多數個孔隙321的軸管32。值得一提的是，當然也可以視實際製造情形，將該胚體31直接與該模具41一起送入該燒結爐內進行該燒結步驟5，如此還能進一步避免該胚體31變形。

在本實施例中，是以該燒結爐對該胚體31進行燒結熱處理，當然也可以使用高溫爐管、封盒退火爐或其它具有類似功能的設備取代，並不以此為限。另外，該模具41的設計也是本技術領域者所熟知並可輕易轉用，所以在此不多加贅述。

特別說明的是，在本實施例中所使用的多孔性材料3是以金屬銅的粉末作說明，因為金屬銅為良好的熱導體，且成本較低取得容易。當然，也可以使用其它金屬、陶瓷或金屬/陶瓷混合粉末以作為製作軸管32的多孔性材料3。較佳地，該多孔性材料3可以選自於銅(Copper,Cu)、鎂(Magnesium,Mg)、鐵(Iron,Fe)、鋁(Aluminum,Al)、鋅(Zinc,Zn)、鎳(Nickel,Ni)、鉻(Chromium,Cr)、鈦(Titanium,Ti)、銀(Silver,Ag)、氧化矽(SiO₂ )、氧化鋁(Al₂ O₃ )、碳化矽(SiC)、硼化鋯(ZrB₂ )或硼化鑭(LaB₆ )其中一種粉末或一種以上材料的混合粉末。以金屬類多孔性材料3製作的軸管32具有導熱效果佳的優點，能提昇散熱效率；而使用陶瓷類多孔性材料3製作的軸管32硬度較高，能避免該軸管32在長期使用下產生形變。至於金屬/陶瓷混合多孔性材料3在排列組合上有多種變化，且為本技術領域者所熟知，所以不多加贅述。

值得一提的是，在本實施例中，選用的燒結溫度是低於該多孔性材料3的熔點，因為高於材料熔點會使該多孔性材料3形成熔融狀態，在固化之後所產生的孔隙321較少。在本實施例中選用的燒結溫度範圍是以相對應的多孔性材料3之熔點的30%至95%。而各種材料的熔點不盡相同，以金屬銅為例，銅的熔點為1084℃(100%)，較佳的燒結溫度範圍為325.2℃(30%)至1029.8℃(95%)，在本實施例中則是選用867.2℃(80%)進行燒結熱處理。

下表列出其中幾種多孔性材料3的燒結溫度與較佳的實施範圍：

參閱圖3、4、5，在該成型步驟4與該燒結步驟中5，可以藉由以下方法控制形成於該軸管32上之孔隙321的數量與尺寸：

(1)施加於該模具41的壓力不同，該胚體31的緊實度也會隨之改變。

(2)控制該多孔性材料3填充於該模具41時的數量多寡，以控制該胚體31的緊實度。

(3)搭配使用不同粒徑的多孔性材料3粉末。

(4)選用不同的燒結溫度。

承上所述，當所述孔隙321的數量與尺寸不同時，該軸管32也會具有不同的散熱效果與機械強度。

參閱圖6，經由本發明散熱風扇的軸管製造方法所製成的軸管32適用於一個散熱風扇6上，該散熱風扇6包含一個可以供該軸管32設置的底框61，及一個設置於該軸管32內的軸承62。在組裝時，該軸管32可以直接以緊配合的方式插設於該底框61上，再將該軸承62插設於該軸管32內。或是如圖7所示，直接將該軸管32插置於一個底框模具60上，並以包射的方式直接將塑膠原料注填入該底框模具60內，待該底框61固化成型後，該軸管32就可以直接與該底框61接合為一體。特別說明的是，其它用以將該軸管32設置於該底框61上的方法為本技藝領域者易於知悉，所以在此不再贅述。

藉由上述可知，本發明散熱風扇的軸管製造方法於實際製造時具有以下所述優點：

(1)所製造出的軸管32散熱效果佳：

藉由該多孔性材料3製作的軸管32，在燒結後會形成所述孔隙321。當該散熱風扇6轉動而與軸承62摩擦產生熱量時，熱量能直接透過所述孔隙321傳導於外界，因此該軸管32具有良好的散熱效果，能改善現有塑膠軸管11散熱效果較差的問題。

(2)製程簡單，成本較低：

藉由該成型步驟4迅速地將粉末狀的多孔性材料3緊壓成軸管形狀的胚體31，再以該燒結步驟5將該胚體31燒結固化，組裝時更能直接以緊配合或包射的方式將該軸管32設置於該散熱風扇6之底框61上，改善現有金屬軸管21需要較高精度，容易提高生產成本的缺點。

(3)可以調整所述孔隙321的尺寸與數量：

藉由該成型步驟4的壓力大小，以控制該胚體31的緊實度，或搭配不同粒徑的多孔性材料3，或是在燒結步驟5中選用不同的燒結溫度以控制所述孔隙321的數量以及尺寸，進而調整該軸管32的散熱效果與機械強度。

(4)可使用熔點較高的材料製作軸管32：

由於該燒結步驟5中的燒結溫度是低於多孔性材料3的熔點。以銅為例，以鑄造法製作軸管，需要先將銅加熱到1084℃(熔融狀態)，但是採用燒結法只需要加熱到867.2℃。如此可以大幅減少該燒結爐的耗電，以節省成本。

綜上所述，本發明散熱風扇的軸管製造方法藉由該成型步驟4將該多孔性材料3塑型為呈軸管形狀的胚體31，再藉該燒結步驟5使該胚體31固化為該軸管32。組裝時是將該軸管32插設於一底框61上，再將一軸承62插設於該軸管32內，當該散熱風扇6轉動而與軸承62摩擦產生熱量時，可以藉由該軸管32上的所述孔隙321以達到散熱的功效，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3．．．多孔性材料

31．．．胚體

32．．．軸管

321．．．孔隙

4．．．成型步驟

41．．．模具

411．．．上模

412．．．下模

5．．．燒結步驟

6．．．散熱風扇

60．．．底框模具

61．．．底框

62．．．軸承

圖1是一剖視圖，說明現有具塑膠軸管之散熱風扇；

圖2是一剖視圖，說明現有具金屬軸管之散熱風扇；

圖3是一方塊圖，說明本發明散熱風扇的軸管製造方法之較佳實施例；

圖4是一示意圖，輔助說明圖3的該成型步驟；

圖5是一立體圖，說明本發明散熱風扇的軸管製造方法所製作完成的軸管；

圖6是一剖視圖，輔助說明圖5的軸管以緊配合的方式插設於該散熱風扇上的態樣；及

圖7是一剖視圖，輔助說明圖5的軸管以包射的方式設置於該散熱風扇上的態樣。

4．．．成型步驟

5．．．燒結步驟

Claims (6)

1. 一種散熱風扇的軸管製造方法，該軸管適用於設置在一散熱風扇的底框上，該散熱風扇的軸管製造方法包含下列步驟：一成型步驟，將一多孔性材料填充入一模具內，並以高壓法將該多孔性材料壓製成型為一呈軸管形狀的胚體，其中，該多孔性材料為粉末狀，並是選自於金屬或陶瓷其中至少一種為材料所製成；及一燒結步驟，對該胚體進行熱處理，以使該胚體成型為一具有多數孔隙的軸管。
2. 根據申請專利範圍第1項所述散熱風扇的軸管製造方法，其中，在該成型步驟中，該多孔性材料為不同粒徑的粉末。
3. 根據申請專利範圍第2項所述散熱風扇的軸管製造方法，其中，在該成型步驟中，該多孔性材料是選自於銅、鎂、鐵、鋁、鋅、鎳、鉻、鈦、銀、氧化矽、氧化鋁、碳化矽、硼化鋯或硼化鑭其中至少一種為材料所製成。
4. 根據申請專利範圍第1項所述散熱風扇的軸管製造方法，其中，在該燒結步驟中，是以低於該多孔性材料熔點的溫度對該胚體進行燒結熱處理。
5. 根據申請專利範圍第4項所述散熱風扇的軸管製造方法，其中，在該燒結步驟中，是以該多孔性材料熔點溫度的30%至95%進行燒結。
6. 根據申請專利範圍第5項所述散熱風扇的軸管製造方法 ，其中，在該燒結步驟中，是以該多孔性材料熔點的80%溫度進行燒結。