埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法與流程
1.本發(fā)明涉及鍛造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法。
背景技術(shù)：
2.目前，液冷型電池冷卻板的生產(chǎn)方式通常有埋管型、鉆孔型、摩擦焊接型、壓鑄型、釬焊型。其中，埋管型應(yīng)用較為普遍。
3.現(xiàn)有埋管型電池冷卻板一般通過以下主要步驟生產(chǎn)：(1)在原材料上切割加工所需尺寸的冷卻板主板；(2)根據(jù)所需冷卻板的尺寸形狀及排管密度彎制不銹鋼冷卻管道；(3)根據(jù)冷卻管尺寸形狀及排管密度銑出冷卻管槽；(4)將冷卻管用外部壓力嵌入銑出的管槽；(5)將導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂填入冷卻管與主板體銑槽之間的縫隙中；(6)待樹脂凝固后表面精加工，產(chǎn)品完成。上述埋管型電池冷卻板的生產(chǎn)工藝由于需要用cnc加工中心加工冷卻管槽，所用工時(shí)較多。而且所生產(chǎn)的埋管式冷卻板因此工藝原因會使冷卻管與主板體之間無法完美貼合，造成空隙、縫隙(空氣比熱容極大，是非常不良的熱導(dǎo)體)而影響熱傳導(dǎo)，導(dǎo)致性能損失。
4.為解決現(xiàn)有埋管型電池冷卻板生產(chǎn)工藝存在的不足，解決冷卻管與主板體之間無法完美貼合、形成縫隙、熱傳導(dǎo)差、性能損失等問題，亟需開發(fā)一種埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
5.針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)埋管式冷卻板相對較為復(fù)雜的加工生產(chǎn)工藝及較長的生產(chǎn)時(shí)間，而且由液態(tài)鍛造工藝生產(chǎn)的埋管式冷卻板具有更佳的散熱性能與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在實(shí)現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)成本的同時(shí)，產(chǎn)品還具有更佳的散熱性能及輕量的結(jié)構(gòu)。
6.本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采取以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
7.一種埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法，包括以下步驟：
8.(1)制備不銹鋼冷卻管：根據(jù)所需冷卻板的尺寸形狀及排管密度彎制不銹鋼冷卻管；
9.(2)密封冷卻管：將不銹鋼冷卻管的兩端開口用螺栓密封，以防止液態(tài)鍛造時(shí)液態(tài)合金熔液滲入管道內(nèi)造成堵塞；
10.(3)預(yù)埋冷卻管：根據(jù)冷卻管設(shè)計(jì)位置將兩端預(yù)先密封的不銹鋼冷卻管置入待合金熔液澆入的下模型腔內(nèi)并定位；
11.(4)液態(tài)鍛造一次成型：在下模型腔內(nèi)澆入所需液態(tài)合金熔液；上模沖頭快速下壓并加壓；合金液在高壓的已密封型腔內(nèi)冷卻固化并包圍在預(yù)埋的不銹鋼冷卻管外，且在不銹鋼冷卻管表面產(chǎn)生燒結(jié)反應(yīng)層，最終形成符合形狀要求與精度的成品；成品在模腔內(nèi)冷卻后被頂出。
12.實(shí)際生產(chǎn)中，步驟(1)和步驟(2)的不銹鋼冷卻管彎制、密封可以預(yù)先大批量加工生產(chǎn)。
13.優(yōu)選地，步驟(1)中，不銹鋼冷卻管彎制過程中可通過加固件固定冷卻管形狀。
14.優(yōu)選地，步驟(3)中，所述定位是將冷卻管與型腔內(nèi)限位對應(yīng)。
15.優(yōu)選地，步驟(4)中，所述液態(tài)合金熔液為液態(tài)鋁合金溶液，加熱至基礎(chǔ)作業(yè)溫度720～750℃。對于厚度相對較薄的產(chǎn)品，可將合金熔液基礎(chǔ)作業(yè)溫度提升50～60℃。
16.優(yōu)選地，步驟(4)中，所述上模沖頭加壓的壓力為60～80mpa，加壓持續(xù)時(shí)間為5～10秒。
17.優(yōu)選地，步驟(4)中，液態(tài)合金熔液澆入模具時(shí)，液態(tài)鍛壓模具溫度保持在180～250℃之間。
18.本發(fā)明的埋管式冷卻板的生產(chǎn)工藝步驟簡化，工時(shí)大幅減少，從而減少生產(chǎn)成本。
19.本發(fā)明的產(chǎn)品基本已達(dá)到所需形狀與精度，可減少其后續(xù)加工步驟，進(jìn)一步節(jié)約成本。
20.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
21.本發(fā)明的埋管式電池冷卻板經(jīng)由液態(tài)鍛造工藝一次成型，在減少了工藝步驟和工時(shí)的情況下，還增強(qiáng)了熱導(dǎo)性能。本發(fā)明的埋管式冷卻板板體和不銹鋼冷卻管接觸面會形成燒結(jié)反應(yīng)層并牢固結(jié)合，避免了傳統(tǒng)加工生產(chǎn)工藝所產(chǎn)生的冷卻管與冷卻板板體之間的縫隙而導(dǎo)致熱傳導(dǎo)性能損失。
22.相對于壓鑄及常規(guī)液鍛，本發(fā)明中的液態(tài)鍛壓為開放式模具，可適應(yīng)多種熔融粘度的合金，所以可使用的合金材料范圍更廣，并且因?yàn)槭情_放模具，可以采用不同材料的嵌入塊以增加產(chǎn)品性能及多樣性，能夠極大地增強(qiáng)此技術(shù)的靈活應(yīng)用性從而起到最佳的散熱功能作用。
23.本發(fā)明的工藝技術(shù)可廣泛地應(yīng)用于電子產(chǎn)品熱管理中，可為其提供極佳的熱管理技術(shù)方案，作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，本發(fā)明工藝還可以直接應(yīng)用于電車電池包冷卻板的生產(chǎn)，并作為較輕薄的產(chǎn)品應(yīng)用于新能源汽車電池包的熱管理產(chǎn)品中。
附圖說明
24.圖1是本發(fā)明埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法中預(yù)埋冷卻管的示意圖；
25.圖2是本發(fā)明埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法中液態(tài)鍛造一次成型的流程示意圖；
26.圖3是本發(fā)明埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法所制得成品的示意圖；
27.圖4是本發(fā)明埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法所制得成品的透視圖。
具體實(shí)施方式
28.下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但需要說明的是，實(shí)施例并不對本發(fā)明要求保護(hù)范圍的構(gòu)成限制。
29.參見圖1-4，一種埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法，包括以下步驟：
30.(1)制備不銹鋼冷卻管：根據(jù)所需冷卻板的尺寸形狀及排管密度彎制不銹鋼冷卻
管；如有需要可通過加固件固定冷卻管形狀；
31.(2)密封冷卻管：將不銹鋼冷卻管的兩端開口用螺栓密封，以防止液態(tài)鍛造時(shí)液態(tài)合金熔液滲入管道內(nèi)造成堵塞；
32.(3)預(yù)埋冷卻管：如圖1所示，根據(jù)冷卻管設(shè)計(jì)位置將兩端預(yù)先密封的不銹鋼冷卻管置入待合金熔液澆入的下模型腔內(nèi)，使冷卻管與型腔內(nèi)限位對應(yīng)；
33.(4)液態(tài)鍛造一次成型：通過人工或機(jī)械臂鉗住坩堝向已經(jīng)預(yù)置好冷卻管的下模型腔內(nèi)傾倒入液態(tài)合金熔液(如圖2a)；上模沖頭快速下壓并加壓(如圖2b-2c)；合金液在高壓的已密封型腔內(nèi)冷卻固化并包圍在預(yù)埋的不銹鋼冷卻管外，且在不銹鋼冷卻管表面產(chǎn)生燒結(jié)反應(yīng)層，最終形成符合形狀要求與精度的成品；成品在模腔內(nèi)冷卻后被頂出(如圖2d)。
34.本發(fā)明最終制得的成品如圖3所示，圖4是本發(fā)明最終制得的成品的透視圖。
35.實(shí)際生產(chǎn)中，步驟(1)和步驟(2)的不銹鋼冷卻管彎制、密封可以預(yù)先大批量加工生產(chǎn)。
36.步驟(4)中，液態(tài)合金熔液優(yōu)選為液態(tài)鋁合金溶液，加熱至基礎(chǔ)作業(yè)溫度720～750℃℃，如有需要可選擇其他合金材料。對于厚度相對較薄的產(chǎn)品，可將合金熔液基礎(chǔ)作業(yè)溫度提升50～60℃。上模沖頭加壓的壓力為60～80mpa，加壓持續(xù)時(shí)間為5～10秒。液態(tài)合金熔液澆入模具時(shí)，液態(tài)鍛壓模具溫度保持在180～250℃之間。
37.本實(shí)施例采用高傳導(dǎo)性a6063鋁合金材料為主板材料制備埋管式冷卻板產(chǎn)品，使用液態(tài)鍛造工藝將融化的a6063鋁合金液與304不銹鋼冷卻管通過液態(tài)鍛造模具一次成型，不銹鋼冷卻管表面與鋁合金板主體則形成致密燒結(jié)結(jié)合層，有效避免產(chǎn)生空隙，可以省去傳統(tǒng)埋管式冷卻板事先cnc加工管槽，再嵌入冷卻管再膠合等步驟，節(jié)省了加工成本，并能夠有效提高冷卻板導(dǎo)熱性能。本實(shí)施例的主板材料也可以采用其他鋁合金，如a1000，a2000，a3000，a4000，a5000，a6000，a7000系列等；或者采用鎂合金，如az31，az91系列，或其他鎂合金。
38.本實(shí)施例中采用的液態(tài)鍛造工藝，加工的6系鋁合金，其具有相對于其他鋁合金更為良好的散熱性能及強(qiáng)度，其非常適合熱管理產(chǎn)品的應(yīng)用，可用于制造各種大小及厚度及形狀的埋管式電池冷卻板。但是由于其在熔融狀態(tài)下的粘度較高，不適合用普通壓鑄方式生產(chǎn)(傳統(tǒng)壓鑄因?yàn)樽⑷敕绞讲贿m合高粘度熔融合金會造成流速過慢形成空腔)，而本工藝發(fā)明應(yīng)用的液態(tài)鍛造工藝則無此問題。
39.本發(fā)明的工藝技術(shù)拓展了液態(tài)鍛造在埋管式電池冷卻板領(lǐng)域中的應(yīng)用。其廣泛的合金材料選擇范圍，簡化的生產(chǎn)步驟與縮短的工時(shí)，更佳的導(dǎo)熱性能的低密度，且成本低廉，使其可成為埋管式電池冷卻板中的更優(yōu)越的產(chǎn)品。現(xiàn)已預(yù)想的其衍生的產(chǎn)品有一次成型的超薄電池冷卻板(6mm以下)，以及自帶散熱片的一次成型電池冷卻板。
40.本發(fā)明的埋管式電池冷卻板的應(yīng)用場景及功能可用于需冷卻的高發(fā)熱量電子產(chǎn)品，其高傳導(dǎo)性有利于散熱，用于降低高發(fā)熱量電子產(chǎn)品使用時(shí)所產(chǎn)生的高溫，避免了其因高溫而性能下降，甚至起火。主要應(yīng)用于高發(fā)熱量電子產(chǎn)品及設(shè)備上，比如移動電腦，gps，電池模塊，網(wǎng)絡(luò)等，亦非常適用于現(xiàn)今蓬勃發(fā)展的新能源汽車的電池包。因此對冷卻板的要求主要集中在提高散熱性能、降低成本、具有較高強(qiáng)度較強(qiáng)抗腐蝕性等。
41.綜上所述，本發(fā)明的液態(tài)鍛造一次成型埋管式電池冷卻板與現(xiàn)有傳統(tǒng)工藝制造的埋管式冷卻板除功能相同外，還至少具有更優(yōu)異的散熱性能和更輕的質(zhì)量，而且由于制造
步驟與工時(shí)的減少而使制造成本低廉，極大地降低了此電子產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，完全可以作為傳統(tǒng)技術(shù)制造的埋管式冷卻板的替代產(chǎn)品應(yīng)用于絕大部分需熱管理的電子產(chǎn)品的中。
42.以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在具體實(shí)施方式以及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
技術(shù)特征：
1.一種埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)制備不銹鋼冷卻管：根據(jù)所需冷卻板的尺寸形狀及排管密度彎制不銹鋼冷卻管；(2)密封冷卻管：將不銹鋼冷卻管的兩端開口用螺栓密封；(3)預(yù)埋冷卻管：根據(jù)冷卻管設(shè)計(jì)位置將兩端預(yù)先密封的不銹鋼冷卻管置入待合金熔液澆入的下模型腔內(nèi)并定位；(4)液態(tài)鍛造一次成型：在下模型腔內(nèi)澆入所需液態(tài)合金熔液；上模沖頭快速下壓并加壓；合金液在高壓的已密封型腔內(nèi)冷卻固化并包圍在預(yù)埋的不銹鋼冷卻管外，且在不銹鋼冷卻管表面產(chǎn)生燒結(jié)反應(yīng)層，最終形成符合形狀要求與精度的成品；成品在模腔內(nèi)冷卻后被頂出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法，其特征在于，步驟(1)中，不銹鋼冷卻管彎制過程中可通過加固件固定冷卻管形狀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法，其特征在于，步驟(3)中，所述定位是將冷卻管與型腔內(nèi)限位對應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法，其特征在于，步驟(4)中，所述液態(tài)合金熔液為液態(tài)鋁合金溶液，加熱至基礎(chǔ)作業(yè)溫度720～750℃。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法，其特征在于，步驟(4)中，所述上模沖頭加壓的壓力為60～80mpa，加壓持續(xù)時(shí)間為5～10秒。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法，其特征在于，步驟(4)中，液態(tài)合金熔液澆入模具時(shí)，液態(tài)鍛壓模具溫度保持在180～250℃之間。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鍛造技術(shù)領(lǐng)域，公開一種埋管式電池冷卻板的液態(tài)鍛造一次成型方法，包括以下步驟：(1)制備不銹鋼冷卻管；(2)密封冷卻管；(3)預(yù)埋冷卻管；(4)液態(tài)鍛造一次成型：在下模型腔內(nèi)澆入所需液態(tài)合金熔液；上模沖頭快速下壓并加壓；合金液在高壓的已密封型腔內(nèi)冷卻固化并包圍在預(yù)埋的不銹鋼冷卻管外，且在不銹鋼冷卻管表面產(chǎn)生燒結(jié)反應(yīng)層，最終形成符合形狀要求與精度的成品；成品在模腔內(nèi)冷卻后被頂出。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)埋管式冷卻板相對較為復(fù)雜的加工生產(chǎn)工藝及較長的生產(chǎn)時(shí)間，而且由液態(tài)鍛造工藝生產(chǎn)的埋管式冷卻板具有更佳的散熱性能與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在實(shí)現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)成本的同時(shí)，產(chǎn)品還具有更佳的散熱性能及輕量的結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品還具有更佳的散熱性能及輕量的結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品還具有更佳的散熱性能及輕量的結(jié)構(gòu)。
