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首件搅拌摩擦焊大型水冷散热器研制成功

日期:2016-02-03供稿:产品发展事业部 张丹霞

水冷散热器的工作原理:通过水泵,从储水罐中抽水,并通过水道流入散热器中,通过热交换,将热量带出散热器并回到储水罐。主要用于冷却高热流密度的半导体器件,如IGBT等。

本次研制的大型水冷散热器,其特点是:

规格尺寸大,长×宽约为3500mm×3000mm,厚60mm。

焊缝长度长,共有8条焊缝,总长达到84000mm。

技术要求高,要求焊接结束后,水冷散热器平面度≤2mm。

由于上述特点,在焊接过程中以及焊后处理时可能会出现如下问题:

焊接过程中,焊接错边量过大致使焊接工艺难以实施。

焊接过程中,温度过高导致断针、过热等现象。

焊后整体变形大,难以校形,机加工难度大

为此,赛福斯特公司散热器项目组开展了大量的基础工艺试验,确定了适合该水冷散热器材料及结构焊接的工艺参数及搅拌头结构形式。另外,为了降低技术风险,最大程度确保产品生产过程风险可控,项目组采用了1:1单条流道模拟件的方式,严格按照实际工艺流程组织生产,验证整个工艺流程包括焊接、热处理、机加工的可行性、协调性。同时为了控制焊接变形,设计了专用焊接工装,确保焊接过程的稳定及焊后变形可控。

为了确保交付节点,在首件产品试制过程中,项目负责人员积极组织协调,技术人员和焊接操作人员加班加点,始终战斗在第一线。同时,在产品试制过程中积极协调热处理、机加工、检测等外协工序,确保各工序的衔接效率及质量。在首次热处理后,对首件产品3500mm×3000mm幅面平面度检测显示,其平面度仅为1.8mm,满足技术要求,不需要焊后校形即可转入后续机加工,大大简化了加工工序,提高了生产效率,降低了生产成本,大大提升了生产工艺水平。而后,赛福斯特公司对该大型水冷散热器进行了数字化X射线检测、TOFD检测,并采用水压测试、渗透探伤等方式,对该大型水冷散热器进行了后续检测。所有结果表明,赛福斯特公司采用搅拌摩擦焊技术制造的大型水冷散热器产品具有质量优良、焊缝强度高、散热条件好、产品外形美观等特点。

搅拌摩擦焊大型水冷散热器 焊后水压测试图 搅拌摩擦焊大型水冷散热器 焊后TOFD检测图 搅拌摩擦焊大型水冷散热器 焊后PT检测图

此大型水冷散热器的成功焊接以及良好的变形控制,简化了加工工序,缩短了该型产品的加工周期,不仅大大提高了该型产品的加工效率,而且减少了人工、设备运行、检测以及热处理的成本并增加了公司效益。同时,该型产品的成功研制体现了北京赛福斯特技术有限公司的技术实力,在大型水冷散热器研制领域具有重要的里程碑意义。

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