專利名稱：一種微細溝槽管多級拉拔制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱管的制造方法，特別是涉及一種微細溝槽管多級拉拔制造方 法。
背景技術(shù)：
隨著微電子領(lǐng)域芯片熱流密度急劇增加及有效散熱空間日益減小等新特點和新 現(xiàn)象的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的利用增大有效散熱面積的散熱方法已不能滿足其散熱需求，而具有結(jié) 構(gòu)簡單、高導熱率、良好的等溫性、熱響應快、無需額外電力驅(qū)動等優(yōu)點的小型/微型熱管 成為高熱流密度芯片導熱的理想元件。熱管的傳熱性能主要取決于管內(nèi)壁吸液芯結(jié)構(gòu)。傳 統(tǒng)銅粉燒結(jié)式吸液芯結(jié)構(gòu)雖具有較強毛細壓力，但燒結(jié)層與管內(nèi)壁的接觸熱阻大、液體回 流阻力大，且吸液芯結(jié)構(gòu)易損壞，更致命的是燒結(jié)層較厚，重量比溝槽式重40-60%。內(nèi)置金 屬絲網(wǎng)式吸液芯結(jié)構(gòu)雖然空隙率可以達到45-75%，但同樣是增加了熱管的重量，另外其加 工環(huán)境要在帶有真空系統(tǒng)的真空焊室內(nèi)進行，對加工環(huán)境要求相當高，同時，對于小型薄壁 熱管，在管內(nèi)置入金屬絲網(wǎng)，操作就極不方便，而且金屬編織網(wǎng)與熱管內(nèi)壁存在接觸不緊密 現(xiàn)象，導致其徑向熱阻增大，影響傳熱性能，并且生產(chǎn)成本較高，該方法現(xiàn)已基本不再采用。 而光滑溝槽式吸液芯結(jié)構(gòu)的熱管具有壁薄、重量輕、不存在接觸熱阻、熱響應快、吸液芯結(jié) 構(gòu)不易損壞等優(yōu)點，符合電子器件輕薄短小型化的發(fā)展趨勢。溝槽式熱管的生產(chǎn)工藝已經(jīng)相當成熟。中國發(fā)明專利200610124232. 3以及中國 發(fā)明專利申請200410051825。2公開了熱管內(nèi)壁毛細組織微溝槽的制造設(shè)備及其制造方 法，該方法采用高速充液旋壓法和多齒芯頭使銅管基管內(nèi)壁金屬產(chǎn)生連續(xù)塑性成形，形成 微溝槽。內(nèi)壁面的金屬在多齒芯頭與旋壓球的壓力作用下，經(jīng)過復雜的塑性流動后發(fā)生塑 性變形，從而形成最終的內(nèi)壁面微溝槽。銅管內(nèi)壁面形成微溝槽后，拉動銅管進給，就可以 獲得具有微溝槽結(jié)構(gòu)的熱管坯體。但受多齒芯頭尺寸極限和旋壓工藝的限制，此種方法只 適宜于加工直徑6mm左右甚至直徑更大的熱管，而對于直徑3mm以下，特別是用到微創(chuàng)醫(yī)療 器械上的直徑更小的熱管則無能為力。同時，對于溝槽式熱管，溝槽的深寬比是影響其毛細壓力的重要因素。深寬比越 大，毛細壓力越大。因此，為進一步提高微熱管內(nèi)部溝槽結(jié)構(gòu)的深寬比以提高其毛細力，特 別是為了制造直徑更小的微熱管，必須在旋壓加工的基礎(chǔ)上采用拉拔法對已加工成的溝槽 式熱管坯體進行進一步的加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種微熱管內(nèi)部溝槽結(jié)構(gòu)的深寬比大、直徑 3mm以下的微細溝槽管多級拉拔制造方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種微細溝槽管多級拉拔制造方法，包括以下步驟(1)將直徑為6mm的紫銅管一端在鍛錘式縮管機上縮小外徑至2. 8_3mm ；縮徑段長度為80-120mm ；所述紫銅管內(nèi)壁附有軸向延伸的微齒形翅片，將銅管內(nèi)壁面分隔成具有 毛細結(jié)構(gòu)特征的軸向微溝槽構(gòu)造；齒形翅片數(shù)為15-35，齒高為0. 25-0. 35mm,齒寬不大于 0. 20mm ；(2)將縮管模夾緊固定于臥式車床上；將紫銅管縮徑段穿過縮管模，壓緊固定于 臥式車床的刀架上，啟動臥式車床，拉動整根紫銅管通過縮管模；所述縮管模包括導入段和 整形段；所述導入段為錐形面，錐角A為20° -40° ；所述整形段為圓形通孔，整形段的直徑 小于紫銅管的直徑；導入段和整形段連接處采用圓弧光滑過渡，導入段和整形段的內(nèi)表面 硬度不低于HRC35 ；在縮管模的擠壓下，紫銅管坯體發(fā)生塑性變形，外徑縮??；(3)完成第一次拉拔后，更換整形段通孔更小的縮管模，多次重復拉拔，直到紫銅 管外徑不大于3mm的要求。為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，所述縮管模整形段通孔直徑按照0. 5-lmm依次縮小， 第一次所用的整形段通孔直徑為5. 5mm。所述縮管模優(yōu)選由鋼材制成。所述導入段和整形段連接處的過渡圓弧半徑優(yōu)選為0. 5mm-2mm。所述導入段和整形段中跟銅管接觸的表面粗糙度不小于Ral. 6。所述縮管模夾緊固定于臥式車床的三爪卡盤上。紫銅管縮徑段穿過縮管模后用螺釘壓緊固定于臥式車床的刀架上。與現(xiàn)有技術(shù)方法相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明采用旋壓法加工出的直徑為6mm的帶有微溝槽結(jié)構(gòu)的熱管坯體為原材 料，將其拉拔為直徑更小的微熱管坯體，解決了采用旋壓法不能加工出具有微細溝槽結(jié)構(gòu)、 直徑小于6mm的微熱管坯體的問題。(2)本發(fā)明的微熱管坯體的微溝槽結(jié)構(gòu)相比原材料的微溝槽結(jié)構(gòu)具有更大的深寬 比，而且具有燕尾槽特征，可以顯著地提高熱管的毛細壓力，有利于提升熱管傳熱性能。(3)本發(fā)明在傳統(tǒng)溝槽式熱管成熟的高速旋壓加工后加入拉拔加工此道工序，加 工工藝簡單，操作容易，能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明拉拔過程示意圖；圖2為本發(fā)明使用的模具的截面示意圖；圖3為本發(fā)明直徑為6mm的紫銅管橫截面示意圖；圖4為本發(fā)明所用拉拔裝置的示意圖；圖5為本發(fā)明直徑為3mm的紫銅管橫截面示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的實施方式不限于 此。如圖1、2所示，縮管模1包括導入段11和整形段12。導入段11為一錐形面，錐 角A為20° -40°。整形段12為圓形通孔，其直徑為D。本發(fā)明需要設(shè)計制作一些列縮管 模1。一些列縮管模1是指多個不同整形段12直徑的縮管模，按整形段圓形通孔直徑D由大至小編號依次編為01、02......N。最大通孔直徑Dtll小于6mm，最小通孔直徑Dn不大于
3mm，編號相鄰兩個圓形通孔直徑相差0. 5-lmm。導入段11和整形段12表面為縮管模1工 作面，導入段11和整形段12連接處采用圓弧R光滑過渡，該圓弧半徑為0. 5mm-2mm。工作 面的表面硬度不低于HRC35，表面粗糙度不大于Ral. 6?？s管模1材料優(yōu)選用鋼材，如圖3所示，紫銅管3外徑為6mm，紫銅管3內(nèi)壁附帶有軸向延伸的微齒形翅片， 將銅管內(nèi)壁面分隔成具有毛細結(jié)構(gòu)特征的軸向微溝槽構(gòu)造。齒形翅片數(shù)為15-35，齒高為 0. 25-0. 35mm,齒寬不大于 0. 20mm。一種微細溝槽管多級拉拔制造方法，包括以下步驟(1)將紫銅管3—端在鍛錘式縮管機(型號HC-M型)上縮小外徑至3mm以下，得 到縮徑段31，縮徑段31長度為60-100mm ；(2)如圖4所示，將01號縮管模1夾緊固定于CM-6140臥式車床2之三爪卡盤21 ； 然后將縮徑段31穿過縮管模1，用螺釘壓緊固定于臥式車床2的刀架22，啟動臥式車床2 拉動整根紫銅管3依次通過縮管模1的導入段11和整形段12，在導入段11和整形段12的 擠壓下，紫銅管坯體發(fā)生塑性變形，外徑縮小至D ；(3)完成第一次拉拔后更換02號縮管模，重復步驟(2)拉拔，然后依次更換通孔直 徑更小的縮管模，直到紫銅管3外徑經(jīng)過拉拔達到要求(不大于3mm)。采用本發(fā)明的多次拉拔工藝，設(shè)備簡單，加工容易，且突破現(xiàn)有溝槽式熱管制造工 藝的制約，可以批量化獲得具有良好微溝槽特征的微細溝槽管(外徑不大于3mm)，該微細 溝槽管可用于微型溝槽式熱管。多次拉拔逐漸減小坯體外徑，可以有效減小拉拔過程中銅 管內(nèi)壁面毛細結(jié)構(gòu)的損傷，而且最終得到的微型溝槽式管(外徑不大于3mm)比原材料的微 溝槽結(jié)構(gòu)具有更大的深寬比，而且具有燕尾槽特征(如圖5所示)，可以顯著地提高熱管的 毛細壓力，有利于提升熱管傳熱性能。實施例1 采用本發(fā)明的多次拉拔工藝，制造微細溝槽管，其外徑3. 0mm。如圖1、2所示，首先需要設(shè)計制作一套縮管模1，包括4個縮管模，直徑系列為Dl =5. 5mm、D2 = 5. 0mm、D3 = 4. 0mm、D4 = 3. 0mm?？s管模 1 材料為 45# 鋼，導入段 11 錐角 范圍30°。導入段11和整形段12之間采用圓弧R = 0.5mm光滑過渡，其表面硬度HRC40， 表面粗糙度RaO. 8。如圖3所示，準備外徑為6mm紫銅管3，長1米，其內(nèi)壁附帶有軸向延伸的微齒形翅 片，將銅管內(nèi)壁面分隔成具有毛細結(jié)構(gòu)特征的軸向微溝槽構(gòu)造。齒形翅片數(shù)為24，齒高為 0. 30mm，齒寬為 0. 20mmo
準備好上述模具和材料，按照以下步驟實現(xiàn)本發(fā)明(1)如圖4所示，將01號縮管模1夾緊固定于CM-6140臥式車床2之三爪卡盤21 ；(2)將紫銅管3 —端在打頭機(型號)上縮小外徑至2. 80mm，得到縮徑段31，縮 徑段31長度為IOOmm ；(3)然后將縮徑段31穿過縮管模1，用螺釘壓緊固定于臥式車床2之刀架22，啟動 臥式車床2拉動整根紫銅管3依次通過縮管模1的導入段11和整形段12，在導入段11和 整形段12的擠壓下，紫銅管坯體發(fā)生塑性變形，外徑縮小至Dl = 5. 5mm ；(4)完成第一次拉拔后更換02號縮管模，重復步驟(2)拉拔，然后依次更換通孔直徑更小的縮管模，直到紫銅管3外徑經(jīng)過拉拔后為3mm。 采用本發(fā)明的多次拉拔工藝，設(shè)備簡單，加工容易，且突破現(xiàn)有溝槽式熱管制造工 藝的制約，可以批量化獲得具有良好微溝槽特征的微細溝槽管(外徑不大于3mm)，該微細 溝槽管可用于微型溝槽式熱管。多次拉拔逐漸減小坯體外徑，可以有效減小拉拔過程中銅 管內(nèi)壁面毛細結(jié)構(gòu)的損傷，而且最終得到的微型溝槽式管(外徑不大于3mm)比原材料的微 溝槽結(jié)構(gòu)具有更大的深寬比，而且具有燕尾槽特征(如圖5所示)，可以顯著地提高熱管的 毛細壓力，有利于提升熱管傳熱性能。
權(quán)利要求
一種微細溝槽管多級拉拔制造方法，其特征在于包括以下步驟(1)將直徑為6mm的紫銅管一端在鍛錘式縮管機上縮小外徑至2.8 3mm；縮徑段長度為80 120mm；所述紫銅管內(nèi)壁附有軸向延伸的微齒形翅片，將銅管內(nèi)壁面分隔成具有毛細結(jié)構(gòu)特征的軸向微溝槽構(gòu)造；齒形翅片數(shù)為15 35，齒高為0.25 0.35mm，齒寬不大于0.20mm；(2)將縮管模夾緊固定于臥式車床上；將紫銅管縮徑段穿過縮管模，壓緊固定于臥式車床的刀架上，啟動臥式車床，拉動整根紫銅管通過縮管模；所述縮管模包括導入段和整形段；所述導入段為錐形面，錐角A為20° 40°；所述整形段為圓形通孔，整形段的直徑小于紫銅管的直徑；導入段和整形段連接處采用圓弧光滑過渡，導入段和整形段的內(nèi)表面硬度不低于HRC35；在縮管模的擠壓下，紫銅管坯體發(fā)生塑性變形，外徑縮??；(3)完成第一次拉拔后，更換整形段通孔更小的縮管模，多次重復拉拔，直到紫銅管外徑不大于3mm的要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微細溝槽管多級拉拔制造方法，其特征在于所述縮管模整 形段通孔直徑按照0. 5-lmm依次縮小，第一次所用的整形段通孔直徑為5. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微細溝槽管多級拉拔制造方法，其特征在于所述縮管模由 鋼材制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微細溝槽管多級拉拔制造方法，其特征在于所述導入段和 整形段連接處的過渡圓弧半徑為0. 5mm-2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微細溝槽管多級拉拔制造方法，其特征在于所述導入段和 整形段中跟銅管接觸的表面粗糙度不小于Ral. 6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微細溝槽管多級拉拔制造方法，其特征在于所述縮管模夾 緊固定于臥式車床的三爪卡盤上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微細溝槽管多級拉拔制造方法，其特征在于紫銅管縮徑段 穿過縮管模后用螺釘壓緊固定于臥式車床的刀架上。
全文摘要
本發(fā)明一種微細溝槽管多級拉拔制造方法，先將直徑為6mm的紫銅管一端在鍛錘式縮管機上縮小外徑至2.8-3mm；然后將縮管模夾緊固定于臥式車床上；將紫銅管縮徑段穿過縮管模，壓緊固定于臥式車床的刀架上，啟動臥式車床，拉動整根紫銅管通過縮管模；縮管模包括導入段和整形段；所述導入段為錐形面，錐角A為20°-40°；整形段為圓形通孔，在縮管模的擠壓下，紫銅管坯體發(fā)生塑性變形，外徑縮?。煌瓿傻谝淮卫魏?，更換整形段通孔更小的縮管模，多次重復拉拔，直到紫銅管外徑不大于3mm的要求。本發(fā)明設(shè)備簡單，加工容易，且突破現(xiàn)有溝槽式熱管制造工藝的制約，可以批量化獲得外徑不大于3mm，具有良好微溝槽特征的微細溝槽管。
文檔編號B21C1/22GK101898204SQ20101022846
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者歐棟生, 湯勇, 練彬, 葛子平, 陳偉彬, 陳劍鴻 申請人:華南理工大學