Popoln vodnik za varilne postopke za toplotno telo
Varjenje je ključni del proizvodnje hladilnega telesa, saj neposredno določa strukturno trdnost, učinkovitost toplotne prevodnosti in življenjsko dobo hladilnega telesa. Ne glede na to, ali gre za tekočinsko hladilno ploščo akumulatorja za vozila z novo energijo ali radiator CPE za računalnike, je povezovalni postopek za njimi odvisen od varjenja.
Spodaj bom predstavil šest najpogostejših postopkov varjenja s toplotnim odvodom, da boste lažje razumeli njihova načela, prednosti in uporabne scenarije.
1. Vakuumsko spajkanje
Načelo:
Sestavljen obdelovanec postavite v vakuumsko peč, izvlecite zrak, da dosežete stanje visokega vakuuma, nato pa ga segrejte, da stopite trdo spajkanje in pod kapilarnim delovanjem zapolnite zvarno režo. Po ohlajanju nastane trdna povezava.
Lastnosti:
* Varjenje se izvaja v okolju z visokim vakuumom (s stopnjo vakuuma do 10 ⁻ Pa) brez potrebe po kemičnem fluksu, zvarni šiv pa je zelo čist.
* Po taljenju lahko trdo spajkanje zapolni zapletene ozke kanale, zaradi česar je zelo primeren za toplotne odvode z več{0}}kanalnimi in več-slojnimi strukturami plošč.
* Več komponent je mogoče variti hkrati, kar ima za posledico visoko učinkovitost serijske proizvodnje v isti peči.
Prednosti:
* Celotno segrevanje je enakomerno, z nizko toplotno obremenitvijo in minimalno deformacijo pri varjenju
* Ni potrebe po talilu za spajkanje, izdelek ima dobro odpornost proti koroziji
* Visok izkoristek pri varjenju in gost zvar
Slabosti:
* Visoka naložba v opremo in težko delovanje procesa
* Visoka poraba energije in dolg cikel enojne peči
Tipične aplikacije:nova tekočinska hladilna plošča akumulatorja za energetska vozila, visoko{0}}hladilnik strežnikov, izmenjevalnik toplote za letalstvo itd.
Povzetek: Vakuumsko trdo spajkanje je primerno za visoko-natančne, visokotlačne odporne in-velike{1}}izdelke s toplotnim odvodom ter je glavna izbira na področju nove energije in vrhunske-elektronike
2. Varjenje z argonom
Načelo: z uporabo volframove elektrode kot elektrode se ustvari oblok pod argonsko zaščito, da lokalno stopi osnovni material in oblikuje zvar. Spada med vrste talilnega varjenja.
Lastnosti:
* Argon kot inertni plin lahko učinkovito izolira zrak in prepreči oksidacijo med postopkom varjenja
* Zvar je gladek in gost, brez napak, kot so vključki žlindre ali poroznost
Prednosti:
* Visoka varilna trdnost in dobra tlačna trdnost
* Primerno za varjenje materialov, kot sta nerjavno jeklo in aluminijeve zlitine
* Prilagodljivo delovanje, primerno za obdelovance različnih oblik
Slabosti:
* Vnos toplote pri varjenju je velik, tankostenski-deli pa so nagnjeni k deformacijam
* Tokovna zmogljivost volframove elektrode je omejena in lahko povzroči taljenje in izhlapevanje volframove elektrode pod močnim tokom, kar lahko onesnaži zvarni šiv.
* Cena plina argona je relativno visoka
Tipične uporabe: varjenje industrijskihtoplotni odvodi, nerjavno jeklohladilnikjedra itd.
Povzetek: Argonsko obločno varjenje ima visoko trdnost, vendar pomemben toplotni vpliv, zaradi česar je primerno za srednje debele ploščate hladilnike, ki zahtevajo visoko trdnost in so manj občutljivi na deformacije.
3. Lasersko varjenje
Načelo: uporaba laserskega žarka z visoko{0}}energijsko gostoto za obsevanje površine obdelovanca, pretvorba svetlobne energije v toplotno energijo, doseganje lokalnega hitrega taljenja in povezave.
Lastnosti:
* Laserski žarek je mogoče fokusirati na mikrometrsko raven, z izjemno visoko energijsko gostoto in visoko hitrostjo varjenja
* Toplotno prizadeto območje je zelo majhno (običajno manj kot 1 mm) in skoraj ne vpliva na lastnosti okoliških materialov
Prednosti:
* Visoka natančnost varjenja, zmožnost doseganja ultra-finih zvarov (mikrometrska raven), primerna za varjenje ultra-tankih votlin.
* Odlično tesnjenje in čudovit zvar
* Enostavna avtomatizacija integracije, primerna za-velikoserijsko proizvodnjo
* Primerno za varjenje natančnih mikronaprav
Slabosti:
* Visoki stroški naložbe v opremo
* Prebojna moč ni tako dobra kot pri varjenju z elektronskim žarkom.
* Visoke zahteve glede natančnosti pri sestavljanju obdelovanca pri varjenju
Tipične aplikacije: vrhunske naprave za odvajanje toplote, kot je nprHladilni odvodi plošče za odvajanje toplote VC, mikro hladilniki potrošniške elektronike, moduli za odvajanje toplote strežnikov itd.
Povzetek:Lasersko varjenjeima visoko natančnost in minimalen toplotni vpliv ter je trenutno glavna povezovalna tehnologija za-kompaktnetoplotni odvodi.
4. Visokofrekvenčno varjenje
Načelo: z uporabo kožnega učinka in učinka bližine visoko{0}}frekvenčnega toka (običajno 10–500 kHz) se kovina takoj lokalno segreje v staljeno ali plastično stanje in varjenje se zaključi pod pritiskom.
Lastnosti:
* Visokofrekvenčno indukcijsko ogrevanje ima visoko hitrost segrevanja in se lahko segreje na temperaturo spajkanja srebra (približno 720 stopinj) v 3-8 sekundah.
* V kombinaciji s prilagojenimi indukcijskimi tuljavami je mogoče doseči natančno lokalno ogrevanje, območje, ki ga prizadene toplota, pa je mogoče nadzorovati znotraj 3 mm
Prednosti:
* Hitra hitrost varjenja in visoka proizvodna učinkovitost
* Lokalno ogrevanje, majhna toplotno prizadeta cona, minimalen vpliv na okoliške materiale
* Primerno za tankostenske -fitinge za cevi in neprekinjeno varjenje.
Slabosti:
* Visoka naložba v opremo
* Indukcijske tuljave je treba prilagoditi za določene izdelke, različni izdelki pa zahtevajo različne tuljave
* Obstajajo določene omejitve glede oblike obdelovanca
Tipične uporabe: visoko-frekvenčno varjene rebraste cevihladilnikitd.
Povzetek: Visokofrekvenčno varjenje ima visoko hitrost in natančno lokalno segrevanje, zaradi česar je posebej primerno za kontinuirano proizvodnjo komponent za odvajanje toplote, kot so rebraste cevi.
5. Varjenje s trenjem in mešanjem (FSW)
Načelo: z uporabo vrtljive mešalne glave z visoko{0}}hitrostjo za vstavljanje v spoj obdelovanca se zaradi trenja ustvari toplota, ki povzroči plastično deformacijo materiala. Pod stiskanjem mešalne glave nastane gost zvar v trdni-fazi in osnovni material se ne stopi.
Lastnosti:
* Glede na-varjenje v trdnem stanju se osnovni material med postopkom varjenja ne tali, s čimer se izognemo napakam pri varjenju zaradi taljenja, kot so pore in razpoke
* Velikost zrn zvara je majhna, njegova učinkovitost pa je blizu ali celo boljša kot pri osnovni kovini
Prednosti:
* Visoka kakovost varjenja, dobra gostota zvara, izjemna odpornost na utrujenost in korozijo
* Ni potrebe po varilni žici, ni potrebe po zaščitnem plinu, ni potrebe po odstranitvi oksidnega filma pred varjenjem
* Varčevanje z energijo in okolju prijazno, brez onesnaževanja z dimom in prahom
* Količina deformacije, ki jo je mogoče nadzorovati, omogoča doseganje ravne obdelave majhnega roba
Slabosti:
* Lahko izvaja samo linearno varjenje (enosmerni ravni šiv), ne more variti kompleksnih krivulj
* Zahteve za napeljave in šablone so visoke, stroški naložbe pa visoki.
* Končna točka zvara bo pustila procesne luknje, ki zahtevajo dodatno obdelavo.
* Počasna hitrost varjenja in relativno nizka proizvodna učinkovitost
Tipične aplikacije: visoka-močvodno{0}}hlajene plošče, pretvornik vetrne energije hladilniki radiatorji, IGBT hladilniki, laserski hladilniki, krmilniki motorjev itd.
Povzetek:Varjenje s trenjem in mešanjemima visoko kakovost zvarov, ne zahteva polnilnih materialov in je primeren zavodno{0}}hlajene ploščein močnostni elektronski hladilniki radiatorji z visokimi zahtevami glede zanesljivosti.
6. Spajkanje
Načelo: z uporabo materiala za trdo spajkanje na osnovi kositra s tališčem, nižjim od osnovne kovine (180-280 stopinj), se material za spajkanje stopi in napolni zvarno režo s segrevanjem, nato pa ohladi, da nastane povezava.
Lastnosti:
* Temperatura varjenja je razmeroma nizka, veliko nižja od spajkanja in varjenja s taljenjem, deformacija hladilnega telesa pa je majhna. Mehanske lastnosti podlage niso prizadete.
* Toplotna prevodnost kositrne spajke je približno 35-70 W/(m·K).
Prednosti:
* Nizka temperatura varjenja, nizka toplotna obremenitev, primerno za tank{0}}stenske in natančne strukture
* Relativno preprosto delovanje in nizki stroški
* Primerno za scenarije proizvodnje in vzdrževanja-majhnega obsega
Slabosti:
* Toplotna prevodnost zvarjenih spojev je nizka in obstaja problem toplotne odpornosti vmesnika
* Enostavno imeti zračne luknje, ni primerno za velike hladilnike radiatorjev.
* Spajka se lahko zmehča v okoljih z visoko temperaturo, kar povzroči slabo dolgoročno-zanesljivost
Tipične aplikacije: tradicionalni elektronski hladilniki (majhni),LED luči, vgrajeni toplotni odvodiitd.
Povzetek: temperatura spajkanja je nizka in deformacija je majhna, primerna za proizvodnjo majhnih-in poceni-cenovnih toplotnih odvodov, vendar ni primerna za velike-scenarije z visoko zanesljivostjo.
7. Kako izbrati ustrezen postopek varjenja?
Pri izbiri postopka varjenja je priporočljivo celovito upoštevati naslednje dimenzije:
1. Zahteve glede točnosti izdelka: Lasersko varjenje je prednostno za natančne mikro odvode toplote;Vakuumsko spajkanjeozvarjenje s trenjem in mešanjemse lahko upošteva za srednje in velike radiatorje s toplotnimi odvodi.
2. Kombinacija materialov: Širok nabor možnosti varjenja za isto kovino;Varjenje s trenjem in mešanjemse priporoča za varjenje bakra in aluminija različnih kovin.
3. Proizvodna serija: za-standardizirane izdelke velikega obsega ima prednostvakuumsko spajkanjeali varjenje v tunelski peči; Izdelki, prilagojeni majhnim serijam, lahko upoštevajo argonsko obločno varjenje ali lasersko varjenje.
4. Proračun stroškov: vrhunski procesi (lasersko varjenje, vakuumsko spajkanje) so primerni za izdelke-z visoko dodano vrednostjo; Spajkanje in argonsko obločno varjenje sta primerna za cenovno občutljive izdelke.
5. Strukturna kompleksnost: dajte prednost vakuumskemu spajkanju za kompleksne pretočne kanale in več-plastne strukture; Preprosti linearni zvari se lahko štejejo za varjenje s trenjem in mešanjem.
8. Zaključek
Različni varilni postopki imajo svoje prednosti, ni absolutnega "najboljšega", samo "najprimernejšega". Če vaš izdelek zahteva izjemno visoko natančnost in učinkovitost odvajanja toplote,lasersko varjenjeinvakuumsko spajkanjeje vredno dati prednost; Če si prizadevate za visoko zanesljivost in kakovost zvarov,varjenje s trenjem in mešanjemje dobra smer.
VETERima bogate izkušnje s tehnologijo varjenja radiatorjev s toplotnimi odvodi. Ne glede na to, ali gre za vakuumsko trdo spajkanje, varjenje s tornim mešanjem ali lasersko varjenje, lahko zagotovimo storitve na enem-od izbire postopka do proizvodnje vzorcev in množične proizvodnje v skladu z vašimi posebnimi potrebami.
Če imate težave z izbiro postopka varjenja za hladilnike, vas prosimo, da nas kadar koli kontaktirate, da se pogovorimo o najprimernejši rešitvi za vas.
