Piastre fredde liquide FSW
La saldatura a frizione e agitazione è un processo per la produzione di piastre raffreddate a liquido che supera i limiti della saldatura per fusione tradizionale, utilizzando la forza meccanica per dominare il processo termoplastico e rimodellare la forma di legame degli atomi metallici allo stato solido.
Piastra di raffreddamento a liquido
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Cos'è una piastra fredda liquida FSW?
La saldatura a frizione e agitazione è un metodo di saldatura fisica allo stato solido. Solitamente è composta da due parti: la piastra inferiore e la piastra di copertura. Sotto l'azione della forza meccanica e del calore da attrito, la testa di agitazione si muove rispetto al materiale di saldatura, causando un aumento della temperatura della superficie di attrito e dell'area circostante fino a un intervallo di temperatura prossimo ma inferiore al punto di fusione del materiale di saldatura. La resistenza alla deformazione del materiale diminuisce, la plasticità aumenta e il film di ossido all'interfaccia si rompe. Sotto la pressione di forgiatura, la piastra inferiore e la piastra di copertura vengono saldate insieme attraverso la diffusione e la ricristallizzazione delle molecole di interfaccia. L'intero processo non subisce alterazioni chimiche, rendendolo un metodo di produzione di piastre raffreddate a liquido altamente affidabile.
Come realizzare una piastra fredda liquida FSW?
Nella produzione di una piastra di raffreddamento a liquido saldata per attrito e rimescolamento, la selezione dei materiali è fondamentale. I materiali comunemente utilizzati includono alluminio e rame. Nel caso dei materiali in alluminio, la piastra inferiore adotta spesso la lega di alluminio 6061, mentre la piastra di copertura utilizza solitamente la lega di alluminio 1050. Durante la produzione, le piastre vengono prima pretrattate, come il taglio e la pulitura, per rimuovere impurità superficiali e macchie d'olio. Successivamente, la piastra inferiore e la piastra di copertura vengono assemblate e posizionate. Infine, viene utilizzato un dispositivo di saldatura per attrito e rimescolamento, che consente alla testa di agitazione di ruotare ad alta velocità e generare calore per attrito con i materiali. I materiali vengono quindi fusi in uno stato plastico per completare la saldatura e ottenere la piastra di raffreddamento a liquido.
Nella lavorazione della piastra di raffreddamento a liquido, la progettazione e la lavorazione del canale di flusso sono di grande importanza. Generalmente, la larghezza del canale di flusso della piastra di raffreddamento a liquido è compresa tra 9 e 20 millimetri e la profondità è di circa 10 millimetri. Lo spessore della piastra di copertura è solitamente di 4 millimetri, mentre la piastra inferiore deve presentare una scanalatura concava. Questa progettazione strutturale garantisce che, una volta posizionata la piastra di copertura, si creino condizioni favorevoli per la saldatura a frizione e rimescolamento. Per garantire un avanzamento regolare della lavorazione, è necessario evitare angoli retti nel canale di flusso e adottare un angolo R di transizione per facilitare il passaggio della punta del trapano. Una volta completata la lavorazione del canale di flusso, il materiale deve essere rimodellato e quindi deve essere eseguita la lavorazione CNC per garantire che lo spessore della piastra di copertura non sia inferiore a 3 millimetri. Durante la saldatura, per garantire la qualità della saldatura, la profondità di saldatura deve generalmente essere superiore a 4 millimetri.
Come progettare i canali di flusso per la piastra fredda del liquido FSW?
Microcanali di densificazione locale:
Nella progettazione di una piastra di raffreddamento a liquido saldata ad attrito e agitazione, per generatori di calore ad alta densità di potenza come inverter e IGBT con potenza superiore a 2000 watt, è necessario effettuare un trattamento localizzato sui canali di flusso della piastra di raffreddamento a liquido. Questo perché i canali di flusso con un'area unitaria convenzionale non possono soddisfare i requisiti di raffreddamento dei generatori di calore ad alta densità di potenza. Pertanto, solitamente eseguiamo un trattamento di criptazione sui canali di flusso sul fondo del generatore di calore. In altre parole, i canali di flusso sul fondo sono completamente a contatto con il liquido di raffreddamento, in modo che il calore possa essere diffuso nel liquido di raffreddamento e quindi rimosso, garantendo così che i generatori di calore ad alta densità di potenza mantengano una temperatura adeguata durante il funzionamento e garantendo il funzionamento stabile dell'apparecchiatura. Solitamente, utilizziamo il processo di alette skived per produrre questi microcanali di densificazione localizzata.
Collegamento in serie:
Nella progettazione di una piastra di raffreddamento a liquido, la disposizione dei canali di flusso è importante. Per le fonti di calore con potenza inferiore a 2 kW, è consigliabile un collegamento in serie. In questo caso, il refrigerante entra nella piastra, scorre attraverso canali disposti in modo uniforme ed esce. Se sulla piastra sono presenti più fonti di calore (ad esempio, 3 o 4), il refrigerante le attraversa una alla volta. Assorbendo calore, la prima fonte di calore è più calda della precedente. Tuttavia, una differenza di temperatura di circa 4 °C è accettabile. Questo semplice approccio di collegamento in serie è una scelta comune per le fonti di calore di media potenza, che bilancia prestazioni di raffreddamento e semplicità di progettazione.
Collegamento in parallelo:
Nella progettazione di piastre di raffreddamento a liquido per sorgenti di potenza ultra-elevate come inverter o IGBT oltre i 3000 W, è essenziale progettare canali di flusso paralleli anziché in serie. I progetti in serie causano notevoli differenze di temperatura tra i componenti, compromettendone le prestazioni. I progetti in parallelo garantiscono un raffreddamento uniforme, ma richiedono un controllo preciso delle portate sotto ciascuna sorgente di calore. Poiché differenze di pressione inferiori portano a un flusso più rapido, mantenere portate costanti in tutti i canali paralleli è fondamentale per un'efficiente dissipazione del calore e un funzionamento stabile delle apparecchiature.
In che modo Walmate Thermal realizza la piastra fredda FSW per i clienti?
Materiale
Nella scelta dei materiali, valuteremo se utilizzare il Rame 1100 o l'Alluminio 6063 in base al livello di potenza richiesto dai nostri clienti. In questo modo, non solo possiamo soddisfare le loro esigenze, ma anche aiutarli a ridurre i costi.
Trattamento termico
Dopo aver selezionato il materiale, lo sottoporremo a trattamento termico. Poiché il materiale grezzo della piastra di raffreddamento a liquido presenta tensioni interne, è necessario sottoporlo a ricottura. Questo garantisce che le tensioni interne possano essere eliminate durante la lavorazione.
Lavorazione CNC
Utilizziamo le nostre avanzate macchine CNC per lavorare con precisione i canali di flusso, garantendo una tolleranza di alta precisione tra la piastra inferiore e quella di copertura. Questo processo di lavorazione di precisione getta solide basi per il successivo processo di saldatura a frizione e agitazione.
Prova di tenuta
Utilizzo di metodi di ispezione ad aria o ad elio per verificare in modo completo eventuali difetti che potrebbero essersi verificati durante il processo di saldatura. Per garantire la qualità del prodotto, tutte le piastre di raffreddamento a liquido devono essere sottoposte a un'ispezione completa delle perdite. Solo le piastre di raffreddamento a liquido che superano questo controllo passano alla fase successiva: la lavorazione CNC di precisione.
