CN112605349A - 一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺，涉及汽车水冷板成形技术领域，为解决现有的半固态成形工艺中半固态浆料的纯净度较低，且水冷板成形后的结构性能较差的问题。包括如下步骤：步骤一：原料制备，通过电磁搅拌获得含有球形固相的半固态浆料；步骤二：二次搅拌，搅拌前对搅拌罐进行真空除气，利用搅拌棒在半固态浆料中进行机械运动；步骤三：SiC颗粒预处理，去除SiC颗粒表面吸附的气体、水份、有机物和杂质；步骤四：混料，将SiC颗粒加入半固态浆料内部，机械搅拌的旋转运动使SiC颗粒作增强体增强材料均匀地分布在半固态浆料中；步骤五：模具预热，将模具温度预热至250℃，断电后在模具的成形表面上涂上涂料。
Description
技术领域
本发明涉及汽车水冷板成形技术领域，具体为一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺。
背景技术
随着现代科技的发展，各种类型新能源汽车散热器的正在应用于社会的各个角落。电池包作为新能源汽车上装载有电池组的主要储能元件，是新能源汽车的关键部件，直接影响到新能源汽车的性能，随着新能源汽车动力电池的能量密度和功率密度越来越高，电池充放电倍率较大，电池发热量也随之增大。传统的电池散热方式如自然冷却或者风冷已经不能满足要求，在新能源时代，水冷板能更好的为汽车电池芯片模组散热降温，也能为大型服务器运行保驾护航，半固态加工技术是充分利用金属合金材料在其半固态温度区间内呈现等轴球状组织以及良好且可控的流动性和较小的变形抗力等特点，而建立的一种先进的近净成形技术，目前，半固态成形工艺主要应用在汽车、电子产品、仪表等行业。
现有的半固态成形工艺中半固态浆料的纯净度较低，且水冷板成形后的结构性能较差；因此市场急需研制一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺来帮助人们解决现有的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺，以解决上述背景技术中提出的现有的半固态成形工艺中半固态浆料的纯净度较低，且水冷板成形后的结构性能较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺，包括如下步骤：
步骤一：原料制备，通过电磁搅拌获得含有球形固相的半固态浆料；
步骤二：二次搅拌，搅拌前对搅拌罐进行真空除气，利用搅拌棒在半固态浆料中进行机械运动；
步骤三：SiC颗粒预处理，去除SiC颗粒表面吸附的气体、水份、有机物和杂质；
步骤四：混料，将SiC颗粒加入半固态浆料内部，机械搅拌的旋转运动使SiC颗粒作增强体增强材料均匀地分布在半固态浆料中；
步骤五：模具预热，将模具温度预热至250℃，断电后在模具的成形表面上涂上涂料；
步骤六：成形，原料先进入料斗，再由料斗进入料筒，料筒中旋转的螺杆使半固态浆料向模具运动；
步骤七：脱模取料，打开油压机电源，分离上模与下模。
优选的，所述步骤一中，在感应线圈中通入一定相位的交变交流，从而产生变换旋转的磁场，金属液中便有感应电流产生，洛伦兹力就驱使金属熔体产生剧烈运动，使非枝晶凝固模式取代传统的枝晶凝固趋势。
优选的，所述步骤二中，利用真空泵将搅拌罐内部抽成真空状态，造成负压，搅拌杆转动再次改变半固态浆料中的晶体形核和生长演化方式，在冷却过程中对半固态浆料进行二次搅拌，获得良好的半固态浆料组织。
优选的，所述步骤三中，先将碳化硅加热到300℃保温，等待感应加热炉的温度升至800℃时，将预热过的碳化硅颗粒放入加热炉中，在800℃时烘焙1小时，在烘焙过程中，不停地搅动碳化硅颗粒，使碳化硅颗粒充分氧化，烘焙完之后，降温至300℃保温3小时，然后再随加热炉冷却，在碳化硅颗粒加入到半固态浆料之前，将碳化硅颗粒加热至600℃进行保温一个小时。
优选的，所述步骤四中，用SiC颗粒作增强体，构成有明显界面的多组相复合材料，兼具单一金属不具备的综合优越性能。
优选的，所述步骤五中，涂料涂覆完成后，继续加热模具，使模具温度保持在250℃以上。
优选的，所述步骤六中，当半固态浆料累计到预定体积时，以高速状态压入至预热模具中，冷却后形成水冷板制品。
优选的，所述步骤七中，取出制品后，在油压机的带动下合模。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明对SiC颗粒进行预处理，增强SiC颗粒表面活性，提高SiC颗粒与半固态浆料的润湿性以及颗粒在半固态浆料中分布的均匀性，低密度、高刚度和高强度的增强体颗粒加入到半固态浆料中，在降低材料密度的同时，提高了材料的弹性模量、硬度、耐磨性和耐高温性能，从而改善成形工艺，提高水冷板半固态成形工艺的成形质量，使成形后的水冷板兼具单一金属不具备的综合优越性能；
2、本发明采用电磁搅拌方式制备原料，无接触式地对合金熔体进行搅动，对合金污染极大降低，且通过调节电流、磁场强度和频率等参数就能实现搅拌效果的控制，可以连续高效地制备半固态浆料，通过搅拌杆的搅动能够再次改变半固态浆料中的晶体形核和生长演化方式，在冷却的过程中对半固态浆料进行二次搅拌，能够获得良好的半固态浆料组织，且在搅拌的过程中，将搅拌腔内部抽至真空状态，大大减少了传统半固态制浆过程中氧化夹杂的带入，确保半固态浆料的纯净度。
3、本发明对模具进行预热，在模具周围安装加热板实现对模具的加热，使模具温度能较均匀的上升，并且使模具温度控制在二百五十摄氏度左右，降低模具的热疲劳，避免模具的开裂变形。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明提供的一种实施例：一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺，包括如下步骤：
步骤一：原料制备，通过电磁搅拌获得含有球形固相的半固态浆料；
步骤二：二次搅拌，搅拌前对搅拌罐进行真空除气，利用搅拌棒在半固态浆料中进行机械运动；
步骤三：SiC颗粒预处理，去除SiC颗粒表面吸附的气体、水份、有机物和杂质；
步骤四：混料，将SiC颗粒加入半固态浆料内部，机械搅拌的旋转运动使SiC颗粒作增强体增强材料均匀地分布在半固态浆料中；
步骤五：模具预热，将模具温度预热至250℃，断电后在模具的成形表面上涂上涂料；
步骤六：成形，原料先进入料斗，再由料斗进入料筒，料筒中旋转的螺杆使半固态浆料向模具运动；
步骤七：脱模取料，打开油压机电源，分离上模与下模。
进一步，步骤一中，在感应线圈中通入一定相位的交变交流，从而产生变换旋转的磁场，金属液中便有感应电流产生，洛伦兹力就驱使金属熔体产生剧烈运动，使非枝晶凝固模式取代传统的枝晶凝固趋势，不卷入气体，可以连续高效地制备半固态浆料。
进一步，步骤二中，利用真空泵将搅拌罐内部抽成真空状态，造成负压，搅拌杆转动再次改变半固态浆料中的晶体形核和生长演化方式，在冷却过程中对半固态浆料进行二次搅拌，获得良好的半固态浆料组织，真空状态的环境大大减少了传统半固态制浆过程中氧化夹杂的带入，确保半固态浆料的纯净度，从而提高制备质量。
进一步，步骤三中，先将碳化硅加热到300℃保温，等待感应加热炉的温度升至800℃时，将预热过的碳化硅颗粒放入加热炉中，在800℃时烘焙1小时，在烘焙过程中，不停地搅动碳化硅颗粒，使碳化硅颗粒充分氧化，烘焙完之后，降温至300℃保温3小时，然后再随加热炉冷却，在碳化硅颗粒加入到半固态浆料之前，将碳化硅颗粒加热至600℃进行保温一个小时，改善颗粒与基体的结合情况，提高SiC颗粒与半固态浆料的润湿性以及颗粒在半固态浆料中分布的均匀性。
进一步，步骤四中，用SiC颗粒作增强体，构成有明显界面的多组相复合材料，兼具单一金属不具备的综合优越性能，低密度、高刚度和高强度的增强体颗粒加入到半固态浆料中，在降低材料密度的同时，提高了材料的弹性模量、硬度、耐磨性和耐高温性能，从而改善成形工艺，提高水冷板半固态成形工艺的成形质量。
进一步，步骤五中，涂料涂覆完成后，继续加热模具，使模具温度保持在250℃以上，在模具周围安装加热板实现对模具的加热，使模具温度能较均匀的上升，并且使模具温度控制在二百五十摄氏度左右，降低模具的热疲劳，避免模具的开裂变形。
进一步，步骤六中，当半固态浆料累计到预定体积时，以高速状态压入至预热模具中，冷却后形成水冷板制品。
进一步，步骤七中，取出制品后，在油压机的带动下合模，为下一次成形加工做准备。
工作原理：先对原料进行制备，通过电磁搅拌获得含有球形固相的半固态浆料，无接触式地对合金熔体进行搅动，对合金污染极大降低，且通过调节电流、磁场强度和频率等参数就能实现搅拌效果的控制，不卷入气体，可以连续高效地制备半固态浆料，制备完成的半固态浆料进入搅拌机构的内部，实现对半固态浆料的二次搅拌，搅拌前利用真空泵对搅拌罐进行真空除气，将搅拌罐抽至真空状态，利用搅拌棒在半固态浆料中进行机械运动，再次改变半固态浆料中的晶体形核和生长演化方式，在冷却的过程中对半固态浆料进行二次搅拌，能够获得良好的半固态浆料组织，真空状态的环境大大减少了传统半固态制浆过程中氧化夹杂的带入，确保半固态浆料的纯净度，从而提高制备质量，同时对SiC颗粒进行预处理，去除SiC颗粒表面吸附的气体、水份、有机物和杂质，增强SiC颗粒表面活性，提高SiC颗粒与半固态浆料的润湿性以及颗粒在半固态浆料中分布的均匀性，先将碳化硅加热到300℃保温，等待感应加热炉的温度升至800℃时，将预热过的碳化硅颗粒放入加热炉中，在800℃时烘焙1小时，在烘焙过程中，不停地搅动碳化硅颗粒，使碳化硅颗粒充分氧化，烘焙完之后，降温至300℃保温3小时，然后再随加热炉冷却，在碳化硅颗粒加入到半固态浆料之前，将碳化硅颗粒加热至600℃进行保温一个小时，预处理完成后，将碳化硅颗粒加入搅拌罐的内部，SiC颗粒进入半固态浆料内部，机械搅拌的旋转运动使SiC颗粒作增强体增强材料均匀地分布在半固态浆料中，低密度、高刚度和高强度的增强体颗粒加入到半固态浆料中，在降低材料密度的同时，提高了材料的弹性模量、硬度、耐磨性和耐高温性能，从而改善成形工艺，提高水冷板半固态成形工艺的成形质量，使成形后的水冷板兼具单一金属不具备的综合优越性能，对待使用的成形模具进行预热，将模具温度预热至250℃，断电后在模具的成形表面上涂上涂料，涂料涂覆完成后，继续加热模具，使模具温度保持在250℃以上，在模具周围安装加热板实现对模具的加热，使模具温度能较均匀的上升，并且使模具温度控制在二百五十摄氏度左右，降低模具的热疲劳，避免模具的开裂变形，半固态浆料先进入料斗，再由料斗进入料筒，料筒中旋转的螺杆使半固态浆料向模具运动，当半固态浆料累计到预定体积时，以高速状态压入至预热模具中，冷却后形成水冷板制品，成形完成后进行脱模取料，打开油压机电源，分离上模与下模，取出制品后，在油压机的带动下合模，为下一次成形加工做准备。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (8)
1.一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺，其中，所述承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺包括如下步骤：
步骤一：原料制备，通过电磁搅拌获得含有球形固相的半固态浆料；
步骤二：二次搅拌，搅拌前对搅拌罐进行真空除气，利用搅拌棒在半固态浆料中进行机械运动；
步骤三：SiC颗粒预处理，去除SiC颗粒表面吸附的气体、水份、有机物和杂质；
步骤四：混料，将SiC颗粒加入半固态浆料内部，机械搅拌的旋转运动使SiC颗粒作增强体增强材料均匀地分布在半固态浆料中；
步骤五：模具预热，将模具温度预热至250℃，断电后在模具的成形表面上涂上涂料；
步骤六：成形，原料先进入料斗，再由料斗进入料筒，料筒中旋转的螺杆使半固态浆料向模具运动；
步骤七：脱模取料，打开油压机电源，分离上模与下模。
2.根据权利要求1所述的一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺，其特征在于：所述步骤一中，在感应线圈中通入一定相位的交变交流，从而产生变换旋转的磁场，金属液中便有感应电流产生，洛伦兹力就驱使金属熔体产生剧烈运动，使非枝晶凝固模式取代传统的枝晶凝固趋势。
3.根据权利要求1所述的一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺，其特征在于：所述步骤二中，利用真空泵将搅拌罐内部抽成真空状态，造成负压，搅拌杆转动再次改变半固态浆料中的晶体形核和生长演化方式，在冷却过程中对半固态浆料进行二次搅拌，获得良好的半固态浆料组织。
4.根据权利要求1所述的一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺，其特征在于：所述步骤三中，先将碳化硅加热到300℃保温，等待感应加热炉的温度升至800℃时，将预热过的碳化硅颗粒放入加热炉中，在800℃时烘焙1小时，在烘焙过程中，不停地搅动碳化硅颗粒，使碳化硅颗粒充分氧化，烘焙完之后，降温至300℃保温3小时，然后再随加热炉冷却，在碳化硅颗粒加入到半固态浆料之前，将碳化硅颗粒加热至600℃进行保温一个小时。
5.根据权利要求1所述的一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺，其特征在于：所述步骤四中，用SiC颗粒作增强体，构成有明显界面的多组相复合材料，兼具单一金属不具备的综合优越性能。
6.根据权利要求1所述的一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺，其特征在于：所述步骤五中，涂料涂覆完成后，继续加热模具，使模具温度保持在250℃以上。
7.根据权利要求1所述的一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺，其特征在于：所述步骤六中，当半固态浆料累计到预定体积时，以高速状态压入至预热模具中，冷却后形成水冷板制品。
8.根据权利要求1所述的一种用于承载汽车芯片的水冷板半固态成形工艺，其特征在于：所述步骤七中，取出制品后，在油压机的带动下合模。
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