
液冷已逐渐成为各行业主流散热方式,冷板散热器应用范围也愈加广阔,随着高能耗设备、大功率机械、精密仪器、电子产品等对散热需求不断提高,液冷板的制作加工工艺成为关键。
IPG Photonics激光钎焊技术
真空钎焊是液冷板加工的主流工艺之一,可以做到批量生产,适合焊接水道密集、形状结构较复杂的工件,但是真空钎焊也同样存在着不足,如接头耐热性差、强度有限;工艺难度高;隧道炉能耗大;钎料容易外溢导致流道堵塞等问题。
而如今,液冷板激光焊接工艺能够充分替代真空钎焊,具有高精度、高效率、热影响区小、低变形等优势,能够做到快速焊接,焊接质量高,能精密焊接各种复杂焊缝。
SUMMUS信合科技 激光钎焊液冷板
激光钎焊原理及工艺流程
液冷板的激光钎焊是一项结合了激光高精度热源和钎焊技术优势的先进制造工艺,特别适用于对密封性、变形控制和美观度要求较高的散热部件制造。利用激光束作为热源,局部加热熔化比母材熔点低的钎料(通常为铝硅合金丝或预置钎料片),使其在毛细作用下填充液冷板与盖板之间的接头间隙,从而实现金属连接。激光钎焊与激光深熔焊(母材熔化)不同,属于一种微创连接技术。
图片来源:SUMMUS信合科技
要实现高质量的液冷板激光钎焊,需要精准控制以下几个核心工艺参数:
● 激光功率与光斑控制:需根据钎料特性、板厚和焊接速度进行精确匹配。通常采用 散焦光斑以扩大加热区域,避免局部过热。
● 钎料选择与送丝/预置:钎料可选择送丝或预置方式。送丝速度需与焊接速度完美同步,以确保焊缝填充饱满、成形均匀。
● 精密工装与氛围控制:液冷板焊接通常需要在保护气体(如氩气)环境下进行,以防止氧化,并获得致密、美观的焊缝。
对于铝、铜等高反射材料,激光钎焊具有独特优势,因为其热输入相对较低,有助于减少因母材过热熔化而形成脆性相的风险。
工艺流程
激光钎焊的工艺流程可以大致分为一下几个步骤:
1、 将液冷板的水嘴放入焊接下板的避空孔中,再将平板放入焊接工装定位,使平板的孔与水嘴嵌套对接形成拼接焊缝,通过激光焊接进行密封焊接;
2、 在焊接水嘴的平板上放置冲压流道板并定位,再将焊接工装的上板与冲压流道板进行压紧,使其紧密贴合,且保持间隙小于0.1mm;
3、 将液冷板安放好后,焊接激光通过焊接工装预设的镂空处对液冷板焊接区域进行穿透叠焊,最后拆除焊接工装得到液冷板的激光焊接成品。
武汉新耐视智能科技有限责任公司 激光钎焊液冷板方案
激光钎焊优势
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使用于高反射材料:对铝、铜等高反射率母材更友好,通过精确的热量输入,减少气孔、裂纹等缺陷;
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提高密封可靠性:焊缝连续均匀,气密性高,优质焊缝可承受1.5 MPa压力保压测试,满足液冷系统严苛要求;
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美观性强:热影响区小,能实现微米级的精密焊接,焊缝光滑平整,后续加工量少;
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绿色、环保:作为非接触式加工,能耗远低于真空钎焊所需的隧道炉,符合节能环保趋势。
实际应用中为确保液冷板激光钎焊的质量,需要注意一下几点:
1、接头设计:常见的接头形式有卷边对接和搭接,对于液冷板密封,多采用搭接形式,钎料的送入位置和方向(如从激光前端或侧下方送入)对工艺稳定性有重要影响。
2、参数优化:钎料厚度、工装压力等需精细优化。研究表明,使用0.05mm厚度的钎料配合约0.1MPa的工装压力,能在保证接头强度(剪切强度可达63.2MPa以上)的同时,有效减少窄流道堵塞和焊接变形;
3、质量检测:(1)气密性检测:采用氦气质谱检漏或压力衰减法,确保泄漏率达标(如≤1 sccm);(2)无损检测:可使用超声C扫描检测内部焊缝质量,查看是否有未焊透、气孔或堵塞等缺陷;(3)尺寸检测:通过三坐标测量机(CMM)等检测焊接后的平面度,确保满足装配要求。
图片来源:SUMMUS信合科技
激光钎焊技术发展趋势及挑战
目前液冷板钎焊技术中使用的较多的还是真空钎焊技术,激光钎焊技术为液冷板制造提供了一种高密封性、低变形、美观且适合自动化生产的优质解决方案,是有效的替换技术。国内专业做激光焊接的厂家不多,存在着一定的市场空白,将激光焊接工艺应用到水冷、液冷技术上的更少。目前市场上液冷板大多采用传统的焊接工艺,钎焊成本高,搅拌摩擦焊做不到太精细焊接,焊道容易卷边,效率低。
图片来源:SUMMUS信合科技
目前SUMMUS信合科技的激光焊接技术和工艺在国内处于领先水准。
同时生产激光钎焊液冷板相关公司还有:凌云股份、武汉华工激光工程有限责任公司、武汉新耐视智能科技有限责任公司、中国(浙江)机器人及智能装备创新中心等。
资料来源:安徽环新集团股份有限公司、SUMMUS信合激光、武汉新耐视智能科技有限责任公司等
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主管 |
顾** |
三丰精密量仪(上海)有限公司 |
营业部次长 |
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- 热交换核心 :冷板(CPU/GPU专用)、CDU(冷量分配单元);
- 循环网络 :Manifold分液器、EPDM/PTFE管路、快接头;
- 动力与控制 :变频循环泵(如飞龙股份电子泵)、智能温控系统。
