CN113441700A - 一种冷却水套及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种冷却水套及其加工方法,所述的冷却水套包括筒体,所述的筒体同一端设置有两个开口,所述的筒体嵌入有冷却管道,所述冷却管道的进水口和出水口分别经开口接出,所述的加工方法包括将直管弯曲得到冷却管道,经铸造成型后形成筒体,所述的冷却管道嵌入筒体内。在本发明中,通过采用弯管设备制备得到不锈钢的冷却管道,进而通过低压铸造制备得到内含不锈钢管道的冷却水套,该冷却水套铸造后壁比较薄,水道均匀性好,降温速度快,且铸造后无缩松及缩孔,产品表面外观美观。
Description
技术领域
本发明属于半导体设备设计技术领域,涉及冷却水套的加工方法,尤其涉及一种冷却水套及其加工方法。
背景技术
半导体冷却设备中用一种水套主要用于光刻机设备上,目前产品有的将不锈钢管焊接在铝的外圆周处,不锈钢管与铝基材间隙大;另外,有的采用砂型铸造方法也能得到该类似的产品。低压铸造是指铸型一般安置在密封的坩埚上方,坩埚中通入压缩空气,在熔融金属的表面上造成低压力,使金属液由升液管上升填充铸型和控制凝固的铸造方法。
CN104534909A公开了一种水冷套,包括管体,所述管体至少包括三层管壁,相邻两层管壁之间形成用于容纳冷却水的空腔,形成空腔的两层管壁中至少有一层管壁上设有螺纹,所述螺纹的顶部与对侧的管壁贴合使空腔形成螺旋形水道,各层空腔之间设有连接通道,所述连接通道将各空腔串联形成开环水路,位于该开环水路两端的空腔分别与进水管路和出水管路连通。该发明采用螺纹管结构是冷却水套内形成螺旋状流道,螺纹管的加工方法较为简单且能够保证较高的加工精度,因此能够确保内外层管壁之间紧密贴合,提高了冷却水套装配结构的可靠性,同时螺纹状流道能够最大限度的增加流道的长度,保证冷却水能够与工件进行充分热交换。
CN102109278A公开了一种冷却水套的制造方法,包括如下步骤:1)将熔点高于1200℃的合金管预成形为预定形状;2)采用石墨形成铸型并烘干;3)将合金管放入所述铸型中,且将合金管的入口和出口放置在铸型的外部;以及4)在大气条件下熔炼纯铜并将得到的铜液浇铸到铸型中,且铜液的温度不高于所述合金管的熔点温度,从而一体地形成冷却水套。根据本发明实施例的冷却水套的制造方法,通过采用石墨铸型,使得整个冷却水套的耐热性更高,提高了冷却效率,延长了冷却水套的寿命。而且通过采用高熔点合金管,使得合金管在浇铸过程中被熔穿的几率大大降低,减少了漏水问题。
CN201440041U公开了一种高温熔炼设备的冷却水套,包括:水套主体,所述水套主体为板材状;预成形的合金管,所述合金管被铸造在所述水套主体中,用于冷却的流体可从合金管的入口流入所述冷却水套并从所述合金管的出口被排出。此外,该实用新型还提供一种具有该冷却水套的高温熔炼设备。由此,该实用新型的冷却水套克服了现有的纯铜水套因熔点低易发生漏水、导热性高易结垢、以及制造工艺难度大的缺点,延长了冷却水套的使用寿命。
目前产品有的将不锈钢管焊接在铝的外圆周处,不锈钢管与铝基材间隙大,水管冷却铝基材能力很弱,有的采用砂型铸造方法,但是无法在产品增加复杂水道结构,铸造后沙眼,铸造缺陷很明显,产品漏水风险很高。因此,亟需开发一种铸造型的冷却水套能够有效解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种冷却水套及其加工方法,在本发明中,通过采用弯管设备制备得到不锈钢的冷却管道,进而通过低压铸造制备得到内含不锈钢管道的冷却水套,该冷却水套铸造后壁比较薄,水道均匀性好,降温速度快,且铸造后无缩松及缩孔,产品表面外观美观。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种冷却水套的加工方法,所述的加工方法包括:
将直管弯曲得到冷却管道,经铸造成型后形成筒体,所述的冷却管道嵌入筒体内。
在本发明中,通过采用弯管设备制备得到不锈钢的冷却管道,进而通过低压铸造制备得到内含不锈钢管道的冷却水套,该冷却水套铸造后壁比较薄,水道均匀性好,降温速度快,且铸造后无缩松及缩孔,产品表面外观美观。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的加工方法具体包括:
(Ⅰ)将直管弯曲后得到螺旋状结构的冷却管道,调整并固定冷却管道的管道间距;
(Ⅱ)冷却管道放置于铸造设备中,依次经升液、充型、变压、保压和冷却成型后形成筒体,对筒体表面进行喷砂得到冷却水套。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的冷却管道材质为不锈钢。
需要说明的是,本发明对冷却管道的尺寸和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定,冷却管道在本发明中的作用是为形成冷却水的流通管道,并放置于筒体内,构成完整的冷却水套,因此可以理解的是,其他能实现此类功能的冷却管道均可用于本发明中,本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对冷却管道的尺寸和材质进行适应性调整。
优选地,所述冷却管道的长度为10~15mm,例如可以是10mm、10.2mm、10.4mm、10.6mm、11mm、11.4mm、11.6mm、11.8mm、12mm、12.4mm、12.6mm、12.8mm、13mm、13.4mm、13.6mm、13.8mm、14mm、14.2mm、14.6mm、14.8mm、15mm,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述冷却管道的厚度为0.5~1.5mm,例如可以是0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的冷却管道间距的固定方式包括焊接。
优选地,所述冷却管道的螺旋状结构的形成方式包括:从直管中部对折折叠后同时弯曲。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的冷却管道的同一端设置有进水口和出水口。
优选地,所述的进水口和出水口的端部均为弯钩结构,用于将冷却管道固定于铸造设备中。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的铸造设备起始压力为0.06~0.15MPa,例如可以是0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa、0.10MPa、0.11MPa、0.12MPa、0.13MPa、0.14MPa、0.15MPa,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案,所述升液过程的速度为10~15cm/s,例如可以是10cm/s、10.2cm/s、10.4cm/s、10.6cm/s、11cm/s、11.4cm/s、11.6cm/s、11.8cm/s、12cm/s、12.4cm/s、12.6cm/s、12.8cm/s、13cm/s、13.4cm/s、13.6cm/s、13.8cm/s、14cm/s、14.2cm/s、14.6cm/s、14.8cm/s、15cm/s,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述充型过程的速度为2~4cm/s,例如可以是2cm/s、2.2cm/s、2.4cm/s、2.6cm/s、2.8cm/s、3cm/s、3.2cm/s、3.4cm/s、3.6cm/s、3.8cm/s、4cm/s,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案,所述变压过程中增压过程的速度为2.5~4kPa/s,例如可以是2.5kPa/s、2.6kPa/s、2.7kPa/s、2.8kPa/s、2.9kPa/s、3.0kPa/s、3.1kPa/s、3.2kPa/s、3.3kPa/s、3.4kPa/s、3.5kPa/s、3.6kPa/s、3.7kPa/s、3.8kPa/s、3.9kPa/s、4.0kPa/s,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述保压过程的时间为15~20min,例如可以是15min、15.5min、16min、16.5min、17min、17.5min、18min、18.5min、19min、19.5min、20min,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述冷却过程的时间为90~120min,例如可以是90min、95min、100min、105min、110min、115min、120min,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述喷砂过程的粗糙度为Ra6~8μm,例如可以是Ra6μm、Ra6.2μm、Ra6.4μm、Ra6.6μm、Ra6.8μm、Ra7μm、Ra7.2μm、Ra7.4μm、Ra7.6μm、Ra7.8μm、Ra8μm,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面,本发明提供了一种冷却水套,所述的冷却水套采用第一方面所述的加工方法进行制备,所述的冷却水套包括筒体,所述的筒体同一端设置有两个开口,所述的筒体嵌入有冷却管道,所述冷却管道的进水口和出水口分别经开口接出。
需要说明的是,本发明对筒体的尺寸和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定,筒体在本发明中的作用是为内置冷却水的流通管道,构成完整的冷却水套,因此可以理解的是,其他能实现此类功能的筒体均可用于本发明中,本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对筒体的尺寸和材质进行适应性调整。
作为本发明一种优选的技术方案,所述筒体的材质包括铝。
优选地,所述筒体的厚度为15~18mm,例如可以是15mm、15.2mm、15.4mm、15.6mm、15.8mm、16mm、16.2mm、16.4mm、16.6mm、16.8mm、17mm、17.2mm、17.4mm、17.6mm、17.8mm、18mm,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
在本发明中,通过采用弯管设备制备得到不锈钢的冷却管道,进而通过低压铸造制备得到内含不锈钢管道的冷却水套,该冷却水套铸造后壁比较薄,水道均匀性好,降温速度快,且铸造后无缩松及缩孔,产品表面外观美观。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的冷却水套的结构示意图;
图2为本发明一个具体实施方式提供的冷却管道的结构示意图;
其中,1-冷却管道;2-冷却水套;3-开口。
具体实施方式
需要理解的是,在本发明的描述中,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本领域技术人员理应了解的是,本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备,但以上内容不属于本发明的主要发明点,本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型可以自行增设布局,本发明对此不做特殊要求和具体限定。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中,本发明提供了一种冷却水套2的加工方法,加工方法包括:
将直管弯曲得到冷却管道1,如图2所示,经铸造成型后形成筒体,所述的冷却管道1嵌入筒体内,如图1所示。
在本发明中,通过采用弯管设备制备得到不锈钢的冷却管道1,进而通过低压铸造制备得到内含不锈钢管道的冷却水套2,该冷却水套2铸造后壁比较薄,水道均匀性好,降温速度快,且铸造后无缩松及缩孔,产品表面外观美观。
加工方法具体包括:
(Ⅰ)将直管弯曲后得到螺旋状结构的冷却管道1,调整并固定冷却管道1的管道间距;
(Ⅱ)冷却管道1放置于铸造设备中,依次经升液、充型、变压、保压和冷却成型后形成筒体,对筒体表面进行喷砂得到冷却水套2。
冷却管道1材质为不锈钢。需要说明的是,本发明对冷却管道1的尺寸和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定,冷却管道1在本发明中的作用是为形成冷却水的流通管道,并放置于筒体内,构成完整的冷却水套2,因此可以理解的是,其他能实现此类功能的冷却管道1均可用于本发明中,本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对冷却管道1的尺寸和材质进行适应性调整。
冷却管道1的长度为10~15mm,例如可以是10mm、10.2mm、10.4mm、10.6mm、11mm、11.4mm、11.6mm、11.8mm、12mm、12.4mm、12.6mm、12.8mm、13mm、13.4mm、13.6mm、13.8mm、14mm、14.2mm、14.6mm、14.8mm、15mm,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
冷却管道1的厚度为0.5~1.5mm,例如可以是0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
冷却管道1间距的固定方式包括焊接,进一步地,冷却管道1的螺旋状结构的形成方式包括:从直管中部对折折叠后同时弯曲,冷却管道1的同一端设置有进水口和出水口,具体地,进水口和出水口的端部均为弯钩结构,用于将冷却管道1固定于铸造设备中。
铸造设备起始压力为0.06~0.15MPa,例如可以是0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa、0.10MPa、0.11MPa、0.12MPa、0.13MPa、0.14MPa、0.15MPa,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
升液过程的速度为10~15cm/s,例如可以是10cm/s、10.2cm/s、10.4cm/s、10.6cm/s、11cm/s、11.4cm/s、11.6cm/s、11.8cm/s、12cm/s、12.4cm/s、12.6cm/s、12.8cm/s、13cm/s、13.4cm/s、13.6cm/s、13.8cm/s、14cm/s、14.2cm/s、14.6cm/s、14.8cm/s、15cm/s,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
充型过程的速度为2~4cm/s,例如可以是2cm/s、2.2cm/s、2.4cm/s、2.6cm/s、2.8cm/s、3cm/s、3.2cm/s、3.4cm/s、3.6cm/s、3.8cm/s、4cm/s,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
变压过程中增压过程的速度为2.5~4kPa/s,例如可以是2.5kPa/s、2.6kPa/s、2.7kPa/s、2.8kPa/s、2.9kPa/s、3.0kPa/s、3.1kPa/s、3.2kPa/s、3.3kPa/s、3.4kPa/s、3.5kPa/s、3.6kPa/s、3.7kPa/s、3.8kPa/s、3.9kPa/s、4.0kPa/s,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
保压过程的时间为15~20min,例如可以是15min、15.5min、16min、16.5min、17min、17.5min、18min、18.5min、19min、19.5min、20min,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
冷却过程的时间为90~120min,例如可以是90min、95min、100min、105min、110min、115min、120min,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
喷砂过程的粗糙度为Ra6~8μm,例如可以是Ra6μm、Ra6.2μm、Ra6.4μm、Ra6.6μm、Ra6.8μm、Ra7μm、Ra7.2μm、Ra7.4μm、Ra7.6μm、Ra7.8μm、Ra8μm,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在另一个具体实施方式中,本发明提供了一种冷却水套2,如图1所示,采用一个具体实施方式中所述的加工方法进行制备,冷却水套2包括筒体,筒体同一端设置有两个开口3,筒体嵌入有冷却管道1,冷却管道1的进水口和出水口分别经开口3接出。
需要说明的是,本发明对筒体的尺寸和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定,筒体在本发明中的作用是为内置冷却水的流通管道,构成完整的冷却水套2,因此可以理解的是,其他能实现此类功能的筒体均可用于本发明中,本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对筒体的尺寸和材质进行适应性调整。
筒体的材质包括铝,具体地,筒体的厚度为15~18mm,例如可以是15mm、15.2mm、15.4mm、15.6mm、15.8mm、16mm、16.2mm、16.4mm、16.6mm、16.8mm、17mm、17.2mm、17.4mm、17.6mm、17.8mm、18mm,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种冷却水套的加工方法,其特征在于,所述的加工方法包括:
将直管弯曲得到冷却管道,经铸造成型后形成筒体,所述的冷却管道嵌入筒体内。
2.根据权利要求1所述的加工方法,其特征在于,所述的加工方法具体包括:
(Ⅰ)将直管弯曲后得到螺旋状结构的冷却管道,调整并固定冷却管道的管道间距;
(Ⅱ)冷却管道放置于铸造设备中,依次经升液、充型、变压、保压和冷却成型后形成筒体,对筒体表面进行喷砂得到冷却水套。
3.根据权利要求1或2所述的加工方法,其特征在于,所述的冷却管道材质为不锈钢;
优选地,所述冷却管道的长度为10~15mm;
优选地,所述冷却管道的厚度为0.5~1.5mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的加工方法,其特征在于,所述的冷却管道间距的固定方式包括焊接;
优选地,所述冷却管道的螺旋状结构的形成方式包括:从直管中部对折折叠后同时弯曲。
5.根据权利要求1-4任一项所述的加工方法,其特征在于,所述的冷却管道的同一端设置有进水口和出水口;
优选地,所述的进水口和出水口的端部均为弯钩结构,用于将冷却管道固定于铸造设备中。
6.根据权利要求1-5任一项所述的加工方法,其特征在于,所述的铸造设备起始压力为0.06~0.15MPa。
7.根据权利要求1-6任一项所述的加工方法,其特征在于,所述升液过程的速度为10~15cm/s;
优选地,所述充型过程的速度为2~4cm/s。
8.根据权利要求1-7任一项所述的加工方法,其特征在于,所述变压过程中增压过程的速度为2.5~4kPa/s;
优选地,所述保压过程的时间为15~20min;
优选地,所述冷却过程的时间为90~120min;
优选地,所述喷砂过程的粗糙度为Ra6~8μm。
9.一种冷却水套,其特征在于,所述的冷却水套采用权利要求1-8任一项所述的加工方法进行制备,所述的冷却水套包括筒体,所述的筒体同一端设置有两个开口,所述的筒体嵌入有冷却管道,所述冷却管道的进水口和出水口分别经开口接出。
10.根据权利要求9所述的冷却水套,其特征在于,所述筒体的材质包括铝;
优选地,所述筒体的厚度为15~18mm。
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