本發(fā)明涉及一種超薄水冷板及其加工方法,屬于水冷板加工領(lǐng)域。
背景技術(shù):
現(xiàn)有水冷板主要分為:
1)壓管式:是將金屬水管與換熱板片擠壓聯(lián)接,板片厚度約10mm;
2)埋管式:是金屬水管埋于換熱板片內(nèi)部靠釬焊聯(lián)接,板片厚度約10mm;
3)攪拌摩擦焊式,是于金屬板中銑削出流道,后將流道蓋板通過攪拌摩擦焊的方式焊接,板片厚度約8mm;
上述類型的水冷板由于現(xiàn)有加工水冷板的工藝使得水冷板的厚度比較厚,存在由于板片過厚而不能夠?qū)崿F(xiàn)折彎或者折彎工藝難度比較大,進(jìn)而很難加工成非平面的空間散熱結(jié)構(gòu)。因此在需要非平面的散熱結(jié)構(gòu)時(shí),現(xiàn)有技術(shù)中通常采用多個(gè)平面的水冷板拼接組成,這種方式存在的弊端:在每個(gè)平面板片的流道聯(lián)接處需要用接管的方式實(shí)現(xiàn)兩塊板的流道的連通,連接管道外部沒有散熱部件包裹,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易施工,組成的形狀也受限,即:只能是多個(gè)平板的拼接形成的形狀。通常接管的類型有焊接、卡套聯(lián)接等,主要存在如下缺點(diǎn):1、各板片厚度大導(dǎo)致整體體積大,且板片厚度直接導(dǎo)致板片平面面積大,無法做成小型組件;2、連接處存在漏熱點(diǎn)。在板片連接處由于管路較粗導(dǎo)致管路轉(zhuǎn)彎半徑較大,在連接時(shí)會(huì)在兩板片之間存在漏熱點(diǎn),存在空隙處有熱量泄露等問題,影響換熱效率;3、連接處占用體積大,無論焊接或卡套接頭在連接過程中都必須留有加工空間,制約板片內(nèi)流道的密度。使板片中熱分布不均勻。
因此,現(xiàn)有技術(shù)中缺少一種能夠用于加工非平面水冷裝置的水冷板,以及加工該水冷板的工藝方法。因此,如何減小水冷板的厚度,以滿足彎折工藝,進(jìn)一步用于非平面的散熱結(jié)構(gòu)成為本領(lǐng)域中有待攻克的一個(gè)難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為解決現(xiàn)有水冷板的厚度較大,無法實(shí)現(xiàn)折彎或者折彎工藝難度比較大,進(jìn)而很難加工成非平面的散熱結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)有水冷板的加工工藝無法實(shí)現(xiàn)制備較薄的水冷板的問題,本發(fā)明提供了一種超薄水冷板及其加工方法,采用的技術(shù)方案是:
一種水冷板,該水冷板的厚度為0.5mm-3.5mm,所述水流流道垂直于水冷板板面的寬度為所述水冷板厚度的50%-70%。
更進(jìn)一步地,所述水流流道垂直于水冷板板面的寬度為所述水冷板厚度的70%。
進(jìn)一步地,所述水流流道沿水冷板板面方向的寬度在0.1mm-6mm之間。
更進(jìn)一步地,所述水流流道沿水冷板板面方向的寬度為4mm。
本發(fā)明的一種實(shí)施方式,所述水冷板由兩塊板片相互疊加且通過擴(kuò)散焊實(shí)現(xiàn)固定連接,其中至少一個(gè)板片側(cè)壁上蝕刻有水流流道,所述水流流道位于兩個(gè)板片之間,所述兩個(gè)板片中的任意一個(gè)板片上設(shè)置有與水流流道的進(jìn)水端和出水端對(duì)應(yīng)的進(jìn)水口和出水口。
進(jìn)一步地,所述水流流道垂直于所在板片板面的寬度為所述板片厚度的50%-70%。
更進(jìn)一步地,所述水流流道垂直于所在板片板面的寬度為所述板片厚度的70%。
進(jìn)一步地,所述水流流道沿所在板片板面的寬度在0.1mm-6mm之間。
更進(jìn)一步地,所述水流流道沿所在板片板面的寬度為4mm。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式,所述水冷板由三塊板片相互疊加且通過擴(kuò)散焊實(shí)現(xiàn)固定連接,其中位于中間的板片上設(shè)有鏤空的水流流道,位于兩側(cè)的板片中任意一個(gè)板片上設(shè)置有與水流流道的進(jìn)水端和出水端對(duì)應(yīng)的進(jìn)水口和出水口。
進(jìn)一步地,所述鏤空的水流流道是通過線切割或者激光切割形成的。
進(jìn)一步地,所述水流流道沿所在板片板面方向的寬度在0.1mm-6mm之間。
更進(jìn)一步地,所述水流流道沿所在板片板面方向的寬度為4mm。
進(jìn)一步地,上述任意所述水冷板的厚度為0.5mm-3mm。
更進(jìn)一步地,上述任意所述水冷板的厚度為0.5mm-2mm。
更進(jìn)一步地,上述任意所述水冷板的厚度為0.5mm-1mm。
更進(jìn)一步地,上述任意所述水冷板的厚度為0.5mm-1.5mm。
更進(jìn)一步地,上述任意所述水冷板的厚度為0.5mm。
本發(fā)明所述水冷板可以加工成任意形狀的立體結(jié)構(gòu),如加工成圓筒體或一側(cè)開口的箱體形。
本發(fā)明還提供了一種上述水冷板(兩塊板片)的加工方法,按照尺寸裁剪基板,將需要蝕刻水流流道的板片進(jìn)行蝕刻處理,將兩塊板片相互疊加放置,通過擴(kuò)散焊接進(jìn)行固定連接;所述蝕刻處理是先用油墨噴涂非流道部分,然后裸露出需要蝕刻的流道部分,再用35~42波美度三氯化鐵溶液噴淋完成蝕刻處理;所述擴(kuò)散焊接是先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至0.8mpa-15mpa,最后加熱升溫至500℃-980℃,保溫10min-180min。
本發(fā)明還提供了一種上述水冷板(三塊板片)的加工方法,按照所需尺寸裁剪基板,在需要切割水流流道的板片上切割形成水流流道,將三塊板片相互疊加放置,設(shè)有水流流道的板片位于中間,通過擴(kuò)散焊接進(jìn)行固定連接;所述擴(kuò)散焊接是先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至0.8mpa-15mpa,最后加熱升溫至500℃-980℃,保溫10min-180min。
本發(fā)明水冷板的板片材質(zhì)可以是鋁,鈦,銅,不銹鋼等常見金屬,且可不同金屬之間進(jìn)行焊接,同時(shí)也可以陶瓷,石墨等非金屬材料,或金屬與非金屬之間進(jìn)行焊接。
本發(fā)明裝置適用于電力電子行業(yè)、汽車行業(yè)、化學(xué)電池行業(yè)、軍工行業(yè)、軌道交通、航空航天、兵器裝備、直線電機(jī)、顯微鏡投影儀光源散熱等領(lǐng)域。
本發(fā)明有益效果:
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)偏見:現(xiàn)有技術(shù)中鮮有厚度較薄的水冷板,現(xiàn)有的水冷板厚度約8mm-10mm,該厚度的板片使得板片難以實(shí)現(xiàn)彎折,只能加工成平面結(jié)構(gòu)的散熱裝置,很難加工成非平面結(jié)構(gòu)的水冷裝置,現(xiàn)有的非平面/立體水冷裝置由于板片厚度較大,只能是將多塊平面的水冷板拼接組裝而成,在每個(gè)平面板片的流道聯(lián)接處需要用接管的方式實(shí)現(xiàn)兩塊板的流道的連通,這種方式存在的弊端:在每個(gè)平面板片的流道聯(lián)接處需要用接管的方式實(shí)現(xiàn)兩塊板的流道的連通,連接管道外部沒有散熱部件包裹,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易施工,組成的形狀也受限,即:只能是多個(gè)平板的拼接形成的形狀,并且現(xiàn)有拼接而成的立體水冷結(jié)構(gòu)存在:1、板片厚度過大導(dǎo)致整體體積大,無法做成小型組件;2、連接處存在漏熱點(diǎn),空隙處有熱量泄露影響換熱效率;3、連接處占用體積大,無論焊接或卡套接頭在連接過程中都必須留有加工空間,制約板片內(nèi)流道的密度,使板片中熱分布不均勻等諸多問題。上述問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員一直無法突破的技術(shù)瓶頸,本發(fā)明提供了一種超薄水冷板,大大降低了板片的厚度,該水冷板的厚度可低達(dá)0.5mm-3mm(現(xiàn)有技術(shù)中厚度從未達(dá)到如此薄度),最薄可達(dá)0.5mm,在降低板片厚度的同時(shí)還能保證板片的換熱效果和耐壓能力,突破了現(xiàn)有技術(shù)瓶頸,填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中的空白,取得了預(yù)料不到的技術(shù)效果。
本發(fā)明水冷板能夠根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)成任意形狀,并且水流流道也可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)成任意形狀。
本發(fā)明的水冷板能夠加工成一體成型的非平面立體水冷裝置,能夠根據(jù)發(fā)熱元件的外形而設(shè)計(jì)成相應(yīng)的立體形狀,進(jìn)而對(duì)發(fā)熱元件具有更好的適應(yīng)性,使得整體水冷裝置更加貼合發(fā)熱器件,減少輻射散熱達(dá)到最佳散熱效果,可以在傳播途徑上直接中斷發(fā)熱元件對(duì)于系統(tǒng)的加熱作用,最大限度的吸熱發(fā)熱元件產(chǎn)生的無效熱量,降低發(fā)熱元件對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的熱影響。
水冷板在加工成立體結(jié)構(gòu)的過程中,由于僅由一塊板片構(gòu)成、板片內(nèi)部流道相互連通,在彎折處極容易出現(xiàn)流道因彎折而變形的問題,而本發(fā)明水冷板,由于板片厚度小,流道的截面積液小,流道不易變形,同時(shí)本發(fā)明水冷板在加工成立體結(jié)構(gòu)過程中為了減小流道受彎折處受影響,可以將水流流道設(shè)置成變截面的流道,在彎折處可以采用加寬流道的方式(增大水流流到的截面)來實(shí)現(xiàn)流道截面積補(bǔ)償,并通過合理布局使通過折彎處的流道盡量最少,經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)截面增大1.1倍-1.3倍即可滿足大大減低流道換熱和變形的影響,其中截面增大1.3倍效果最好,換熱效率不受影響。
本發(fā)明水流流道垂直于水冷板板面的寬度為所述水冷板厚度的70%,流阻最小,流速最快,換熱效果最好。
本發(fā)明由于采用超薄的板片厚度,能夠在不降低冷卻效果的前提下,極大的降低了換熱器的重量,提升了系統(tǒng)的綜合性能。
本發(fā)明提供的超薄水冷板為本領(lǐng)域開辟了一種全新的產(chǎn)品,為水冷換熱裝置提供了一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。
在本發(fā)明提供的兩種加工方法中,由于每層板片都比較薄,在擴(kuò)散焊過程中,如果施加較大壓力的話會(huì)導(dǎo)致在流道處出現(xiàn)凹陷現(xiàn)象,壓力小會(huì)產(chǎn)生焊接不牢靠問題。本發(fā)明通過設(shè)置合理的擴(kuò)散焊接工藝條件(先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至0.8mpa-15mpa,最后加熱升溫至500℃-980℃,保溫10min-180min),能夠既避免凹陷現(xiàn)象產(chǎn)生,又能避免焊接不牢靠。
本發(fā)明的加工方法中還可以將板片表面進(jìn)行拋光處理,保證板片表面的光滑及平整性通過反復(fù)試驗(yàn)調(diào)整保證流道處凹陷在0.05mm以下,后續(xù)經(jīng)過表面處理可以使得在板片表面無流道痕跡。
本發(fā)明提供的水冷板通過在流道板上蝕刻/切割形成水流流道并且通過擴(kuò)散焊接的方式進(jìn)行固定連接能夠使得水冷板的厚度大大減小,厚度低達(dá)0.5mm-3mm,最薄可達(dá)0.5mm,此種水冷板厚度薄,能夠用于加工成非平面的立體散熱結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明水冷板適用于電力電子行業(yè)、汽車行業(yè)、化學(xué)電池行業(yè)、軍工行業(yè)、軌道交通、航空航天、兵器裝備、顯微鏡投影儀光源散熱等領(lǐng)域。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所述水冷板蝕刻水有流流道的板片俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明所述水冷板蝕刻有水流流道的板片立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明所述水冷板(兩塊板+單板蝕刻)爆炸示意圖。
圖4為本發(fā)明所述水冷板(兩塊板+雙板蝕刻)爆炸示意圖。
圖5為本發(fā)明所述水冷板(三塊板+鏤空)爆炸示意圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)際生產(chǎn)加工出的蝕刻水流流道的板片結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明,以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明,但不以任何形式限制本發(fā)明。
在本發(fā)明的描述中,需要說明的是,術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”和“豎著”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
在本發(fā)明的描述中,需要說明的是,除非另有明確規(guī)定和限定,術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是直接連接,亦可以是通過中間媒介間接連接,可以是兩個(gè)部件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
此外,在本發(fā)明的描述中,除非另有說明,“多個(gè)”、“多組”、“多根”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
實(shí)施方式一:
結(jié)合圖1-4和6說明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式的一種超薄水冷板,該水冷板的厚度為0.5mm-3.5mm,該水冷板由兩塊板片相互疊加且通過擴(kuò)散焊實(shí)現(xiàn)固定連接,其中至少一個(gè)板片側(cè)壁上蝕刻有水流流道,水流流道位于兩個(gè)板片之間,兩個(gè)板片中的任意一個(gè)板片上設(shè)置有與水流流道的進(jìn)水端和出水端對(duì)應(yīng)的進(jìn)水口和出水口。
本實(shí)施方式中,可以采用一個(gè)板片側(cè)壁上蝕刻有水流流道,另一個(gè)板片為平板的方式,如圖3所示;也可以需采用兩個(gè)板片側(cè)壁上都蝕刻水流流道,然后將兩個(gè)板片帶有水流流道的一面相對(duì)扣合的方式,如圖4所示。
本實(shí)施方式中的水冷板的厚度為可以在0.5mm-3.5mm范圍內(nèi)任意取值,根據(jù)不同需求制備獲得不同厚度的薄水冷板,如3.5mm、3mm、2.5mm、2mm、1mm、0.5mm,最薄的可以做到0.5mm,本領(lǐng)域技術(shù)人員公知薄板不容易制備,如果能夠成功制備獲得最薄的板,那么厚于最薄板的厚度的板片也是能夠制備獲得的,如4mm、5mm、6mm、7mm等等。
本實(shí)施方式中水流流道沿所在板片板面的寬度可以在0.1mm-6mm之間任意取值,如3.5mm、3mm、2.5mm、2mm、1mm、0.5mm、4mm、5mm、6mm。綜合考慮加工過程中流道的凹陷程度以及流阻,水流流道的寬度4mm時(shí)效果最好。
本實(shí)施方式中可以根據(jù)不同的換熱需求可以設(shè)計(jì)不同深度的水流流道,水流流道垂直于水冷板板面的寬度為所述水冷板厚度的50%-70%,在上述范圍內(nèi)可以任意取值均能夠滿足加工要求,換熱效果好,其中水流流道垂直于所在板片板面的寬度為所述板片厚度的50%-70%范圍內(nèi)取值時(shí)可以獲得更好的換熱效果,并且當(dāng)水流流道的深度,即垂直于所在板片板面的寬度為所述板片厚度的70%時(shí),流阻最小,流速最快,換熱效果最好。
本實(shí)施方式中的水流流道的形狀和具體參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際的使用需求而設(shè)計(jì)成任意形狀,如圖1-6中所示水流流道的形狀。
本實(shí)施方式中板片的材質(zhì)可以是鋁,鈦,銅,不銹鋼等常見金屬,且可不同金屬之間進(jìn)行焊接,同時(shí)也可以陶瓷,石墨等非金屬材料,或金屬與非金屬之間進(jìn)行焊接。
本實(shí)施方式中板片的大小、形狀等具體參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需求而定。
本實(shí)施例方式中進(jìn)水口和出水口的位置可以根據(jù)實(shí)際使用要求而定。
本實(shí)施方式的水冷裝置的工作原理是水從進(jìn)水口進(jìn)入入,在水流流道內(nèi)流動(dòng),通過與周圍空氣熱傳遞,在流動(dòng)過程中將熱量帶走,經(jīng)過換熱的水從出水口流出。
本實(shí)施方式中水冷板(兩塊板片組成)的加工方法為:按照所需尺寸裁剪基板,將需要蝕刻水流流道的板片進(jìn)行蝕刻處理,然后將兩塊板片相互疊加放置,然后通過擴(kuò)散焊接進(jìn)行固定連接;所述蝕刻處理是先用油墨噴涂非流道部分,然后裸露出需要蝕刻的流道部分,用35~42波美度三氯化鐵溶液噴淋完成蝕刻處理;所述擴(kuò)散焊接是先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至0.8mpa-15mpa,最后加熱升溫至500℃-980℃,保溫10min-180min。
上述加工方法的一種具體實(shí)施方式可以按照如下方法處理:
1)板片加工:水冷板可以選取兩塊1mm不銹鋼板片作為基板,按照所需尺寸(600mm×150mm)裁剪基板,采用金屬蝕刻方式將兩塊板片的非流道部分用油墨噴涂,裸露出需要蝕刻的流道部分,不銹鋼材料使用35~42波美度三氯化鐵溶液噴淋,蝕刻深度0.5mm,
2)擴(kuò)散焊接:將不銹鋼材料板片先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至8mpa,最后加熱升溫至950℃,保溫120分鐘,焊接后整體厚度2mm;
3)表面處理:采用金屬砂光機(jī)對(duì)板片表面進(jìn)行拋光去厚度處理,采用120目砂帶,調(diào)整拋光間隙使設(shè)備工作電流控制在15a以下,正反面循環(huán)拋光每次去除量0.01mm,厚度達(dá)到1.6毫米后不銹鋼表面采用研磨拋光處理。
上述加工方法獲得的水冷板的尺寸為:以加工成600mm×150mm×1.6mm的水冷板片(兩塊板均蝕刻有水流流道,加工完成后每塊板片厚度為0.8mm),每塊板上的水流流道尺寸:深度0.5mm×寬度4mm,通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該水冷板可以將170℃的熱源表面降溫至30℃,經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水冷板片最高可以承受25bar的壓力。
本實(shí)施方式中擴(kuò)散焊接的較優(yōu)條件因板片材質(zhì)不同而略有不同,具體擴(kuò)散焊工藝可以按照本實(shí)施方式提供的具體方法進(jìn)行優(yōu)化獲得,經(jīng)試驗(yàn)確定板片材質(zhì)為不銹鋼時(shí),擴(kuò)散焊的條件為:先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至8mpa-15mpa,最后加熱升溫至900~980℃,保溫10~120分鐘。板片材質(zhì)為鋁合金時(shí),擴(kuò)散焊的條件為:先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至3.4mpa-5.6mpa,最后加熱升溫至500~560℃,保溫10~90分鐘。板片材質(zhì)為鈦合金時(shí),擴(kuò)散焊的條件為:先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至0.8mpa-2.4mpa,最后加熱升溫至850~980℃,保溫50~180分鐘。
本實(shí)施方式中通過將擴(kuò)散焊接的條件設(shè)置成先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至0.8mpa-15mpa,最后加熱升溫至500℃-980℃,保溫10min-180min,可能夠保證兩個(gè)板片通過擴(kuò)散焊連接時(shí),保證沒有流道的板片在流道處凹陷控制在0.05mm以下,避免了壓力過大出現(xiàn)水冷板蓋板出現(xiàn)凹陷的現(xiàn)象,或者壓力過小產(chǎn)生蓋板與流道板之前焊接不牢靠的現(xiàn)象。
本實(shí)施方式上述加工方法中,在經(jīng)過擴(kuò)散焊接處理后,還可以采用表面處理工藝進(jìn)行拋光,經(jīng)過表面處理后的板片表面無流道痕跡,并且可以進(jìn)一步使得板片變得更薄,不銹鋼表面可以采用研磨拋光或拉絲處理,鋁合金表面可以采用陽極化處理,鈦合金表面可以采用金屬拉絲或陽極化處理。
實(shí)施方式二
結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式的一種超薄水冷板,該水冷板的厚度為0.5mm-3.5mm,水冷板上設(shè)有水流流道,水流流道垂直于水冷板板面的寬度為所述水冷板厚度的50%-70%。該水冷板由三塊板片相互疊加且通過擴(kuò)散焊實(shí)現(xiàn)固定連接,其中位于中間的板片上設(shè)置有鏤空的水流流道,位于兩側(cè)的板片中任意一個(gè)板片上設(shè)置有與水流流道的進(jìn)水端和出水端對(duì)應(yīng)的進(jìn)水口和出水口。如圖5所示。
本實(shí)施方式中的鏤空的水流流道可以是通過線切割或者激光切割或等離子切割形成的,其中線切割更好,因?yàn)榫€切割方式尺寸精度較高,可高達(dá)0.02mm,切口表面不產(chǎn)生廢屑,板片變形量小。
本實(shí)施方式中的水冷板的厚度為可以在0.5mm-3.5mm范圍內(nèi)任意取值,根據(jù)不同需求制備獲得不同厚度的薄水冷板,如3.5mm、3mm、2.5mm、2mm、1mm、0.5mm,最薄的可以做到0.5mm,本領(lǐng)域技術(shù)人員公知薄板不容易制備,如果能夠成功制備獲得最薄的板,那么厚于最薄板的厚度的板片也是能夠制備獲得的,如4mm、5mm、6mm、7mm等。
本實(shí)施方式中水流流道沿所在板片板面的寬度可以在0.1mm-6mm之間任意取值,如3.5mm、3mm、2.5mm、2mm、1mm、0.5mm、4mm、5mm、6mm。綜合考慮加工過程中流道的凹陷程度以及流阻,水流流道的寬度4mm時(shí)效果最好。
本實(shí)施方式中的水流流道垂直于水冷板板面的寬度可以在所述水冷板厚度的50%-70%范圍內(nèi)任意取值,根據(jù)不同的換熱需求可以設(shè)計(jì)不同深度的水流流道,其中當(dāng)水流流道的深度,即水流流道垂直于水冷板板面的寬度,為所述水冷板厚度的70%時(shí),流阻最小,流速最快,換熱效果最好。
本實(shí)施方式中的水流流道的形狀和具體參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際的使用需求而設(shè)計(jì)成任意形狀,如圖1-6中所示水流流道的形狀。
本實(shí)施方式中的水流流道為變截面的流道,本實(shí)施例方式的水冷板在加工成立體形狀的過程中會(huì)涉及到彎折,會(huì)存在折彎角度小于180°折彎處,本實(shí)施方式中穿過該折彎處的水流流道的截面增大,通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),截面增大1.1倍-1.3倍即可滿足大大降低流道換熱效率和變形的影響,其中截面增大1.3倍效果最好,換熱效率不受影響。
本實(shí)施方式中板片的材質(zhì)可以是鋁,鈦,銅,不銹鋼等常見金屬,且可不同金屬之間進(jìn)行焊接,同時(shí)也可以陶瓷,石墨等非金屬材料,或金屬與非金屬之間進(jìn)行焊接。
本實(shí)施方式中板片的大小、形狀等具體參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需求而定。
本實(shí)施例方式中進(jìn)水口和出水口的位置可以根據(jù)實(shí)際使用要求而定。
本實(shí)施方式的水冷裝置的工作原理是水從進(jìn)水口進(jìn)入入,在水流流道內(nèi)流動(dòng),通過與周圍空氣熱傳遞,在流動(dòng)過程中將熱量帶走,經(jīng)過換熱的水從出水口流出。
本實(shí)施方式中水冷板(三塊板片)的加工方法,按照所需尺寸裁剪基板,在需要切割的板片上切割水流流道,然后將三塊板片相互疊加放置,設(shè)有水流流道的板片位于中間,然后通過擴(kuò)散焊接進(jìn)行固定連接;擴(kuò)散焊接是先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至0.8mpa-15mpa,最后加熱升溫至500℃-980℃,保溫10min-180min。
本實(shí)施例方式中切割可以采用激光切割或線切割或等離子切割的方式,其中激光切割的條件可以采用:激光功率0.5~2千瓦,保護(hù)氣壓力0.3~0.8兆帕,控制進(jìn)給速度3~5cm/s。
上述加工方法的一種具體實(shí)施方式可以按照如下方法處理:
1)板片加工:水冷板可以選取0.5mm不銹鋼板片作為基板,按照所需尺寸裁剪基板,采用激光切割的方式,控制激光功率1千瓦,保護(hù)氣壓力0.4兆帕,控制進(jìn)給速度4cm/s。另兩塊板片選取0.3mm不銹鋼板切割對(duì)應(yīng)的進(jìn)出口;
2)擴(kuò)散焊接:將不銹鋼材料板片先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至8mpa,最后加熱升溫至950℃,保溫120分鐘,焊接后整體厚度1.1mm;
3)表面處理:采用金屬砂光機(jī)對(duì)板片表面進(jìn)行拋光去厚度處理,采用120目砂帶,調(diào)整拋光間隙使設(shè)備工作電流控制在15a以下,正反面循環(huán)拋光每次去除量0.01mm,厚度達(dá)到1毫米后不銹鋼表面采用研磨拋光處理。
上述加工方法獲得的水冷板尺寸為:600mm×150mm×1mm的水冷板片(中間板切割有水流流道,板片厚度為0.5mm),水流流道尺寸:深度0.5mm×寬度4mm,通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該水冷板可以將170℃的熱源表面降溫至45℃,經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水冷板片最高可以承受15bar的壓力。
本實(shí)施方式中擴(kuò)散焊接的較優(yōu)條件因板片材質(zhì)不同而略有不同,具體擴(kuò)散焊工藝可以按照本實(shí)施方式提供的具體方法進(jìn)行優(yōu)化獲得,經(jīng)試驗(yàn)確定板片材質(zhì)為不銹鋼時(shí),擴(kuò)散焊的條件為:先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至8mpa-15mpa,最后加熱升溫至900~980℃,保溫10~120分鐘。板片材質(zhì)為鋁合金時(shí),擴(kuò)散焊的條件為:先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至3.4mpa-5.6mpa,最后加熱升溫至500~560℃,保溫10~90分鐘。板片材質(zhì)為鈦合金時(shí),擴(kuò)散焊的條件為:先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至0.8mpa-2.4mpa,最后加熱升溫至850~980℃,保溫50~180分鐘。
本實(shí)施方式中通過將擴(kuò)散焊接的條件設(shè)置成先真空至真空度在0.001pa以下,然后加壓至0.8mpa-15mpa,最后加熱升溫至500℃-980℃,保溫10min-180min,可能夠保證兩個(gè)板片通過擴(kuò)散焊連接時(shí),保證沒有流道的板片在流道處凹陷控制在0.05mm以下,避免了壓力過大出現(xiàn)水冷板蓋板出現(xiàn)凹陷的現(xiàn)象,或者壓力過小產(chǎn)生蓋板與流道板之前焊接不牢靠的現(xiàn)象。
本實(shí)施方式上述加工方法中,在經(jīng)過擴(kuò)散焊接處理后,還可以采用表面處理工藝進(jìn)行拋光,經(jīng)過表面處理后的板片表面無流道痕跡,不銹鋼表面可以采用研磨拋光或拉絲處理,鋁合金表面可以采用陽極化處理,鈦合金表面可以采用金屬拉絲或陽極化處理。
雖然本發(fā)明已以較佳的實(shí)施例公開如上,但其并非用以限定本發(fā)明,任何熟悉此技術(shù)的人,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),都可以做各種改動(dòng)和修飾,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。