水冷式散熱排及其制造方法、具有該散熱排的散熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水冷式散熱排及其制造方法、具有該散熱排的散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]散熱器用于加快散熱速度，可使發(fā)熱體的熱量傳遞至空氣中并可以起到延長發(fā)熱物體使用壽命等作用。比如當(dāng)前的電子行業(yè)發(fā)展迅速，眾多的電子設(shè)備上都會涉及到散熱問題，需要對電子設(shè)備進(jìn)行散熱，就要用到散熱器。
[0003]—般的散熱器都采用散熱片加散熱風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)，其通過設(shè)計合理的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)也可以起到較好的散熱效果。但一些發(fā)熱功率較高或發(fā)熱功率密度較為集中的電子系統(tǒng)，常因空間限制，在熱源上方不能容納體積碩大的風(fēng)冷式散熱器或無法達(dá)到要求的散熱效能，一種散熱對策便是水冷散熱系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)可將熱量通過流動的工質(zhì)液體將熱量轉(zhuǎn)移到另一個較為空曠的位置，并借由一個較大的散熱排將熱量進(jìn)行有效散發(fā)。典型的水冷散熱系統(tǒng)裝置具有以下部件:吸熱頭或集熱器(俗稱水冷頭)、散熱排、循環(huán)工質(zhì)液體(通常主要成份為水，本文中用液體水指代任何成份的液態(tài)工質(zhì))、水栗、循環(huán)管道和水箱。水冷頭主要由銅或鋁制成，其與發(fā)熱器件接觸并吸收發(fā)熱器件的熱量將熱源的熱量收集并傳導(dǎo)至工作液體水;水栗推動液體水沿著循環(huán)管道流動至散熱排;散熱排是一個內(nèi)部留有通水管道的金屬散熱器，其功能是將水?dāng)y帶的熱量通過熱傳導(dǎo)加對流方式傳遞至空氣中，通常會在水排設(shè)置較大的散熱面積并采用風(fēng)扇強制對流以加強與空氣對流的熱交換效果;循環(huán)管道分為橡膠材質(zhì)或金屬管材，構(gòu)成水循環(huán)通道;水箱主要儲備工作液體水，在水量因蒸散等原因變少時可起到冗余備用作用，也可附屬于水冷排水室或其它部份，不一定要獨立設(shè)置。
[0004]現(xiàn)有的散熱排大多都采用波浪片與扁形管道(或圓形管道)焊接生產(chǎn)工藝，(如汽車散熱器以及電腦主機用的水冷系統(tǒng))其管道與兩端水室也同樣是進(jìn)行焊接融合。進(jìn)爐焊接前要先采用各種夾具將波浪片、管道、水室等多件裝配固定，其過程繁瑣且費時費力;裝配精度大多依賴手工操作，產(chǎn)品一致性也不易保證;更為致命的是扁形管道與兩端水室的結(jié)合部位形狀復(fù)雜且死角很多，在焊接時經(jīng)常出現(xiàn)漏焊虛焊，其成品合格率較低，需要人員檢漏返修，推高了生產(chǎn)成本及降低產(chǎn)能;且虛焊部份在生產(chǎn)線無法有效檢出，在裝機后經(jīng)受多次冷熱沖擊和隨之產(chǎn)生的熱脹冷縮效應(yīng)以及震動條件下虛焊部位漏液也一直是困擾水冷業(yè)界多年的品質(zhì)頑癥。漏液缺水將使工作液體缺失然后中止循環(huán)，無法有效帶走水冷頭熱量，輕則造成零部件損壞，重則系統(tǒng)崩潰數(shù)據(jù)丟失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有散熱排技術(shù)的上述不足之處，實現(xiàn)并提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定，免除焊接工序，易于生產(chǎn)制造且品質(zhì)穩(wěn)定易于控制的水冷式散熱排和散熱系統(tǒng)。并提供與所述散熱排結(jié)構(gòu)相配套的制造加工工藝流程。
[0006]—種水冷式散熱排，包括:
[0007]散熱體，所述散熱體包括帶有一個以上凹槽狀結(jié)構(gòu)的金屬本體，以及多個設(shè)置于本體上方的散熱鰭片，散熱鰭片的底部與金屬本體是自然相連的整體結(jié)構(gòu);所述金屬本體設(shè)置有貫穿兩端的圓形或異形孔而構(gòu)成的水冷通道，可供液體循環(huán)通過，金屬本體與其內(nèi)部液體可進(jìn)行直接接觸熱量交換;熱量可快速傳導(dǎo)至與其相連的散熱鰭片；金屬本體的凹槽底部即為散熱鰭片根部，金屬本體的凹槽與散熱鰭片之間的間隙貫穿直接連通，構(gòu)成貫穿的第一散熱風(fēng)道，相鄰的兩個散熱鰭片之間的間隔構(gòu)成第二散熱風(fēng)道，所述第一散熱風(fēng)道與第二散熱風(fēng)道相互貫通可使空氣能夠沿著所述第二風(fēng)道與第一風(fēng)道流通，從而增強自然對流或風(fēng)扇強制對流換熱效果；與水冷通道平行方向設(shè)置有多個小孔或小槽，提供水箱以及其它部件的螺絲鎖合使用；
[0008]水箱，位于金屬本體的相對兩端，分別由底端蓋和頂端蓋閉合構(gòu)成容納工作液體的水室;所述底端蓋和頂端蓋由工程塑料制成，水室內(nèi)設(shè)置有分隔墻控制水在散熱體內(nèi)的流動方向及串并聯(lián)組合;水室與散熱體之間設(shè)置有預(yù)留水通道孔位的橡膠軟材質(zhì)第一密封墊，水箱通過螺絲將水室底端蓋、第一密封墊、水排散熱體三者鎖合固定。螺絲與密封軟膠墊的作用使散熱體內(nèi)的水冷通道與水室底端蓋連通且密封，三者結(jié)合一體;水室底端蓋與水室頂端蓋之間設(shè)置第二密封墊，復(fù)數(shù)個螺釘穿過水室頂端蓋及第二密封墊鎖固于水室底端蓋，水室形成與外界密閉的腔體;水室底端蓋或頂端蓋殼體上至少設(shè)有進(jìn)水口接頭和出水口接頭，供工作液體進(jìn)出散熱水排;還可視需要于水室底端蓋或頂端蓋殼體上另設(shè)置補水口及密封螺絲及0形密封圈以作補充液體之用。
[0009]作為上述水箱方案的一種優(yōu)選，所述水箱由金屬材質(zhì)制成，水室底端蓋和頂端蓋以及第二密封墊鎖也可采用鉚壓工藝結(jié)合使水室形成與外界密閉的腔體，并且控制水在散熱體內(nèi)的流動方向與分隔串并聯(lián)組合的分隔墻也采用金屬分隔片。采用金屬材質(zhì)水箱的目的是為了適應(yīng)不同溫度及機械強度要求的應(yīng)用環(huán)境，其基本結(jié)構(gòu)及原理一致。
[0010]作為上述方案的一種優(yōu)選，所述水冷通道為內(nèi)壁上設(shè)有多個凸起翅片的中空通孔，所述凸起翅片沿內(nèi)壁向中空通孔圓心方向延伸。上述結(jié)構(gòu)將水冷通道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，凸起翅片能增加液體水通過時的熱交換面積，從而增強流體流動方向上的換交熱，使其達(dá)到換熱效率最大化。
[0011]基于同一構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種具有該散熱排的散熱裝置，包括風(fēng)扇支架及散熱風(fēng)扇，所述風(fēng)扇支架通過螺釘鎖固在所述散熱體兩側(cè)預(yù)先設(shè)置的小槽，該小槽與散熱體的水冷通道平行，無需再另行鉆孔攻牙以固定風(fēng)扇支架，所述散熱風(fēng)扇通過金屬螺釘或橡膠螺釘固定在風(fēng)扇支架上，風(fēng)扇可提供強制對流作用加強水冷排與環(huán)境空氣的熱交換效會泛。
[0012]本發(fā)明提供一種實現(xiàn)上述散熱體的制造方法，包括以下工藝流程:
[0013]步驟A、采用金屬擠壓成型或拉伸成型工藝制造出長條型金屬本體，即帶有實體基板及一個以上凹槽的長條形型材，該長條形型材相鄰兩個凹槽之間的骨位設(shè)置多個貫通的通孔形成水冷通道，該水冷通道與長條形型材一體相連;每個凹槽為預(yù)留的第一散熱風(fēng)道；
[0014]步驟B、采用鏟削工藝在所述擠型材實體基板上的鋁料逐片鏟起，形成立起的散熱鰭片，所述立起的散熱鰭片與帶凹槽的金屬本體一體相連;關(guān)鍵特征是，鏟切工藝與長條形型材預(yù)留的凹槽形狀設(shè)計相結(jié)合，通過控制調(diào)整鏟削刀具運動行程與角度，使鏟削深度超過實體基板厚度，達(dá)到或超過鏟型線，使得型材預(yù)留的凹槽底部鏤空并與散熱鰭片之間的間隙形成連通的第二散熱風(fēng)道；
[0015]步驟C、將上述型材鏟切完后按預(yù)定的長度裁切成多段，即制成為上述散熱體。本步驟可以在將整條型材鏟削完成后再進(jìn)行，也可鏟削至預(yù)定長度后立即裁切；
[0016]步驟D、在裁切成預(yù)定長度的散熱體兩端安裝帶有回轉(zhuǎn)水室的水箱，該水室與散熱體的水冷通道相互連通。
[0017]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0018]1、本發(fā)明的散熱體，采用擠壓或拉伸成型結(jié)合鏟削工藝，使得散熱鰭片的底部與金屬本體構(gòu)成一體相連的整體結(jié)構(gòu)，且金屬本體自帶水冷通道，內(nèi)部液體與金屬本體進(jìn)行直接熱量交換后，熱量沿同一材質(zhì)傳導(dǎo)至散熱鰭片表面，熱傳導(dǎo)效能具有連續(xù)性和穩(wěn)定性，不依賴于工人焊接工藝水平，其傳熱效能一致性更高且更易于控制品質(zhì)，產(chǎn)品一次合格率高，成本得以降低；
[0019]2、凹槽狀結(jié)構(gòu)的金屬本體經(jīng)鏟削特定深度后，凹槽底部鏤空并與散熱鰭片之間的間隙形成連通的第一散熱風(fēng)道和第二風(fēng)道，上下通透使得空氣對流換熱效果得到極大加強。調(diào)整鏟削后的散熱鰭片密度可取得較大的散熱表面積并優(yōu)化空氣對流阻力以取得最佳散熱效果。
[0020]3、采用擠壓或拉伸成型結(jié)合鏟削加工工藝，僅存在機械物理加工，產(chǎn)生碎肩廢料很少，材料利用率高。
[0021]4、組配靈活方便，不同散熱功率需求只需改變散熱體裁切長度予以對應(yīng)，兩端水箱結(jié)構(gòu)及其它工藝無需變更。
[0022]5、水冷通道與散熱體為一體式結(jié)構(gòu)，相較傳統(tǒng)工藝技術(shù)，其管道壁厚可設(shè)置較厚，可承受更大內(nèi)部壓力，且因其水冷通道厚度較厚，內(nèi)部耐腐蝕能力可大大提高，有效減少實用工況中散熱排的漏液發(fā)生概率，提高產(chǎn)品可靠度。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明第一應(yīng)用案例水冷式散熱系統(tǒng)裝置組成示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明水冷式散熱排的第一實施方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明水冷式散熱排的第一實施方式的金屬本體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為圖2的第一實施方式的水冷式散熱排的分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為散熱體的橫向剖視圖。
[0028]圖6為本發(fā)明的第一實施方式的水冷式散熱排加風(fēng)扇的組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖7為本發(fā)明的第一實施方式水冷式散熱體擠壓成型或拉伸成型工藝后的金屬本體示意圖。
[0030]圖8為本發(fā)明的第一實施方式的散熱體鏟削工藝示意圖。
[0031 ]圖9為本發(fā)明的第一實施方式的散熱體裁切工藝示意圖。<