一種基于內(nèi)脹外壓的方形銅熱管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電子元器件冷卻的散熱裝置，尤其涉及一種基于內(nèi)脹外壓的方形銅熱管。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)備的功能和復(fù)雜性日益增長(zhǎng)，電子元器件的集成度不斷提高，而物理尺寸卻越來(lái)越小，單位體積電子器件的發(fā)熱量快速增加，散熱問(wèn)題變得越來(lái)越突出，目前發(fā)熱芯片的高熱流密度散熱問(wèn)題已成為微電子工業(yè)發(fā)展的最大瓶頸之一。熱管被稱為熱的“超導(dǎo)體”，由于其利用內(nèi)部工質(zhì)的相變潛熱進(jìn)行熱傳遞，導(dǎo)熱率為同種金屬材料的幾十到上百倍，在傳熱換熱領(lǐng)域(如航天航空、大功率LED、太陽(yáng)能光熱板等)上具有極大的應(yīng)用價(jià)值。傳統(tǒng)的熱管外形多為圓柱形，在實(shí)際應(yīng)用中須與同等尺寸的溝槽匹配裝配，安裝精度要求較高，且容易與外圍零部件間產(chǎn)生間隙，增大了傳熱熱阻，影響熱管傳熱效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型提供了一種基于內(nèi)脹外壓的方形銅熱管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，解決了傳統(tǒng)熱管由于圓形外形帶來(lái)的裝配精度較差、熱阻較大等問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種基于內(nèi)脹外壓的方形銅熱管，所述方形銅熱管橫向截面的外壁輪廓形狀為方形，外壁輪廓的相鄰兩平面間的圓角半徑小于0.3_。
[0006]本方案提供的方形銅熱管能很好的與同等尺寸的溝槽匹配安裝，減少安裝空隙，減少傳熱熱阻，提高傳熱效率。
[0007]進(jìn)一步地，所述方形銅熱管的內(nèi)壁設(shè)置有微溝槽或燒結(jié)有吸液芯毛細(xì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提尚熱管的換熱效率。
[0008]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0009](1)基于內(nèi)脹外壓的方形銅熱管，管徑向截面的外圍輪廓形狀為方形，每個(gè)側(cè)面均為方形平面，易于與電子元器件發(fā)熱面和散熱器冷凝面的貼合，且在實(shí)際應(yīng)用中的安裝更為便捷。
[0010](2)本實(shí)用新型技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行，成本低廉，在電子元器件散熱領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為一種基于內(nèi)脹外壓的方形銅熱管橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為方形銅熱管制造工藝流程的示意圖，其中，圖2a為通過(guò)相變壓扁模具對(duì)圓柱形熱管加熱示意圖；圖2b為相變壓扁模具緩慢擠壓熱管示意圖；圖2c為將相變壓扁后的熱管置于模壓成型模具的凹模內(nèi)并合上模壓成型模具的凸模的示意圖；圖2d為熱管在高度方向上被壓扁至設(shè)定高度的示意圖。
[0013]圖中，1.上模具，2.下模具，3.加熱棒孔，4.圓柱形熱管，5.凸模，6.凹模。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0015]實(shí)施例一
[0016]如圖1所示，一種基于內(nèi)脹外壓的方形銅熱管，所述方形銅熱管橫向截面的外壁輪廓形狀為方形，其厚度為4_，高度為5_，長(zhǎng)度為280_，外壁輪廓的相鄰兩平面間的圓角半徑為0.2mm，所述方形銅熱管的內(nèi)壁設(shè)置有微溝槽，可進(jìn)一步提高熱管的換熱效率。
[0017]本實(shí)施例提供的方形銅熱管在安裝使用時(shí)能很好的與同等尺寸的溝槽匹配安裝，減少安裝空隙，減少傳熱熱阻，提高傳熱效率。
[0018]實(shí)施例二
[0019]如圖2所示，一種如所述方形銅熱管的制造方法，包括步驟:
[0020](1)相變壓扁
[0021]通過(guò)相變壓扁模具對(duì)長(zhǎng)度為280mm、直徑為Φ 5.4mm、內(nèi)部填充有去離子水的圓柱形熱管4加熱至180°C，使熱管內(nèi)部液體工質(zhì)汽化，對(duì)管壁產(chǎn)生壓力，防止管體中軸線上屈曲現(xiàn)象的產(chǎn)生，然后相變壓扁模具緩慢擠壓熱管，使熱管厚度大小壓扁至3.9_，相變壓扁模具包括上模具1與下模具2，所述上模具1和下模具2上開(kāi)設(shè)若干個(gè)加熱棒孔，并在所述加熱棒孔內(nèi)插入用以加熱上模具和下模具的加熱棒，通過(guò)加熱棒加熱上模具1、下模具2及圓柱形熱管，使熱管內(nèi)部液體工質(zhì)汽化，對(duì)管壁產(chǎn)生壓力，防止管體中軸線上屈曲現(xiàn)象的產(chǎn)生;
[0022](2)相變厚度成型
[0023]將相變壓扁后的熱管置于模壓成型模具的凹模6內(nèi)，合上模壓成型模具的凸模5，然后整體置于退火爐中升溫至320°C，保溫20min ;升溫和保溫過(guò)程可將爐膛內(nèi)部抽真空或充入氫氣作為保護(hù)性氣體，所述凹模6的槽腔寬度值及凸模5的凸臺(tái)寬度值與方形熱管的厚度均為4_，高溫加熱使扁平熱管內(nèi)部液體工質(zhì)蒸發(fā)汽化，相變形成蒸汽，蒸汽的壓力迫使銅管膨脹產(chǎn)生塑性變形，從而與模壓成型模具的凹模6內(nèi)壁緊密結(jié)合，從而使熱管厚度恢復(fù)至設(shè)定的4_ ；
[0024](3)模壓高度成型
[0025]將步驟(2)處理后的凹模6、凸模5及熱管整體取出，置于已加熱至180°C的模壓模具下，保證熱管內(nèi)工質(zhì)仍然為氣態(tài)，對(duì)管壁有正向壓力情況下，施壓模壓成型模具的凸模5至與匹配的凹模6貼合，使熱管在高度方向上被壓扁至設(shè)定高度5mm，加熱至180°C的模壓模具，有效地保證了在高度方向壓縮過(guò)程中，熱管內(nèi)工質(zhì)仍然為氣態(tài)，對(duì)管壁產(chǎn)生壓力，防止壓扁過(guò)程中出現(xiàn)局部塌陷。
[0026]實(shí)施例三
[0027]如圖2所示，一種如所述方形銅熱管的制造方法，包括步驟:
[0028](1)相變壓扁
[0029]通過(guò)相變壓扁模具對(duì)長(zhǎng)度為280mm、直徑為Φ 5.4mm、內(nèi)部填充有去離子水的圓柱形熱管4加熱至190°C，使熱管內(nèi)部液體工質(zhì)汽化，對(duì)管壁產(chǎn)生壓力，防止管體中軸線上屈曲現(xiàn)象的產(chǎn)生，然后相變壓扁模具緩慢擠壓熱管，使熱管厚度大小壓扁至3.9_，相變壓扁模具包括上模具1與下模具2，所述上模具1和下模具2上開(kāi)設(shè)若干個(gè)加熱棒孔，并在所述加熱棒孔內(nèi)插入用以加熱上模具和下模具的加熱棒，通過(guò)加熱棒加熱上模具1、下模具2及圓柱形熱管，使熱管內(nèi)部液體工質(zhì)汽化，對(duì)管壁產(chǎn)生壓力，防止管體中軸線上屈曲現(xiàn)象的產(chǎn)生;
[0030](2)相變厚度成型
[0031]將相變壓扁后的熱管置于模壓成型模具的凹模6內(nèi)，合上模壓成型模具的凸模5，然后整體置于退火爐中升溫至300°C，保溫15min ;升溫和保溫過(guò)程可將爐膛內(nèi)部抽真空或充入氫氣作為保護(hù)性氣體，所述凹模6的槽腔寬度值及凸模5的凸臺(tái)寬度值與方形熱管的厚度均為4_，高溫加熱使扁平熱管內(nèi)部液體工質(zhì)蒸發(fā)汽化，相變形成蒸汽，蒸汽的壓力迫使銅管膨脹產(chǎn)生塑性變形，從而與模壓成型模具的凹模6內(nèi)壁緊密結(jié)合，從而使熱管厚度恢復(fù)至設(shè)定的4_ ；
[0032](3)模壓高度成型
[0033]將步驟(2)處理后的凹模6、凸模5及熱管整體取出，置于已加熱至190°C的模壓模具下，保證熱管內(nèi)工質(zhì)仍然為氣態(tài)，對(duì)管壁有正向壓力情況下，施壓模壓成型模具的凸模5至與匹配的凹模6貼合，使熱管在高度方向上被壓扁至設(shè)定高度5mm，加熱至190°C的模壓模具，有效地保證了在高度方向壓縮過(guò)程中，熱管內(nèi)工質(zhì)仍然為氣態(tài)，對(duì)管壁產(chǎn)生壓力，防止壓扁過(guò)程中出現(xiàn)局部塌陷。
[0034]實(shí)施例四
[0035]如圖2所示，一種如所述方形銅熱管的制造方法，包括步驟:
[0036](1)相變壓扁
[0037]通過(guò)相變壓扁模具對(duì)長(zhǎng)度為280mm、直徑為Φ 5.4mm、內(nèi)部填充有去離子水的圓柱形熱管4加熱至200°C (見(jiàn)圖2a)，使熱管內(nèi)部液體工質(zhì)汽化，對(duì)管壁產(chǎn)生壓力，防止管體中軸線上屈曲現(xiàn)象的產(chǎn)生，然后相變壓扁模具緩慢擠壓熱管，使熱管厚度大小壓扁至3.9mm(見(jiàn)圖2b)，相變壓扁模具包括上模具1與下模具2，所述上模具1和下模具2上開(kāi)設(shè)若干個(gè)加熱棒孔，并在所述加熱棒孔內(nèi)插入用以加熱上模具和下模具的加熱棒，通過(guò)加熱棒加熱上模具1、下模具2及圓柱形熱管，使熱管內(nèi)部液體工質(zhì)汽化，對(duì)管壁產(chǎn)生壓力，防止管體中軸線上屈曲現(xiàn)象的產(chǎn)生；
[0038](2)相變厚度成型
[0039]將相變壓扁后的熱管置于模壓成型模具的凹模6內(nèi)，合上模壓成型模具的凸模5(見(jiàn)圖2c)，然后整體置于退火爐中升溫至350°C，保溫30min ;升溫和保溫過(guò)程可將爐膛內(nèi)部抽真空或充入氫氣作為保護(hù)性氣體，所述凹模6的槽腔寬度值及凸模5的凸臺(tái)寬度值與方形熱管的厚度均為4_，高溫加熱使扁平熱管內(nèi)部液體工質(zhì)蒸發(fā)汽化，相變形成蒸汽，蒸汽的壓力迫使銅管膨脹產(chǎn)生塑性變形，從而與模壓成型模具的凹模6內(nèi)壁緊密結(jié)合，從而使熱管厚度恢復(fù)至設(shè)定的4_ ；
[0040](3)模壓高度成型
[0041]將步驟(2)處理后的凹模6、凸模5及熱管整體取出，置于已加熱至200°C的模壓模具下，保證熱管內(nèi)工質(zhì)仍然為氣態(tài)，對(duì)管壁有正向壓力情況下，施壓模壓成型模具的凸模5至與匹配的凹模6貼合，使熱管在高度方向上被壓扁至設(shè)定高度5mm (見(jiàn)圖2d)，所加熱至200°C的模壓模具，有效地保證了在高度方向壓縮過(guò)程中，熱管內(nèi)工質(zhì)仍然為氣態(tài)，對(duì)管壁產(chǎn)生壓力，防止壓扁過(guò)程中出現(xiàn)局部塌陷。
[0042] 上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于內(nèi)脹外壓的方形銅熱管，其特征在于:所述方形銅熱管橫向截面的外壁輪廓形狀為方形，外壁輪廓的相鄰兩平面間的圓角半徑小于0.3_。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)脹外壓的方形銅熱管，其特征在于，所述方形銅熱管的內(nèi)壁設(shè)置有微溝槽或燒結(jié)有吸液芯毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于內(nèi)脹外壓的方形銅熱管，所述方形銅熱管橫向截面的外壁輪廓形狀為方形，外壁輪廓的相鄰兩平面間的圓角半徑小于0.3mm，所述方形銅熱管的內(nèi)壁設(shè)置有微溝槽或燒結(jié)有吸液芯毛細(xì)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型提供的方形銅熱管能很好的與同等尺寸的溝槽匹配安裝，減少安裝空隙，減少傳熱熱阻，提高傳熱效率。
【IPC分類】F28D15/04
【公開(kāi)號(hào)】CN204987988
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520695798
【發(fā)明人】湯勇, 劉彬, 周波, 袁偉, 閆志國(guó)
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年9月9日