【摘 要】
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随着智能终端的轻薄化发展及5G技术普及应用,超薄微热管因体积小、导热率高、稳定性好的突出优势,成为以智能手机为主的电子设备核心散热元件。但超薄微热管同样因尺寸优势给制造带来困难,尤其是缩径工序中铜管因刚度及强度较差而难以顺利成形。为解决上述问题,本文在传统模压缩径法的基础上,通过对成形模具施加额外的旋转运动提出针对微小型铜管加工的旋转模压缩径方法,能在保证成形质量的前提下实现更小的缩径系数与更高的
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“面向智能手机领域的超薄微热管制造方法与传热性能优化”（项目编号:51675185）; 广东省科技特派员项目“超薄微热管及均热板制造技术”（项目编号:GDKTP2020026200）
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随着智能终端的轻薄化发展及5G技术普及应用,超薄微热管因体积小、导热率高、稳定性好的突出优势,成为以智能手机为主的电子设备核心散热元件。但超薄微热管同样因尺寸优势给制造带来困难,尤其是缩径工序中铜管因刚度及强度较差而难以顺利成形。为解决上述问题,本文在传统模压缩径法的基础上,通过对成形模具施加额外的旋转运动提出针对微小型铜管加工的旋转模压缩径方法,能在保证成形质量的前提下实现更小的缩径系数与更高的成形效率。文中主要研究内容与结论如下:建立锥形模具作用下的微小型管材旋转模压缩径理论模型,得出成形管材轴向尺寸与成形前后管材外径、壁厚、成形长度及模具锥角有关;成形力与材料本身屈服应力直接相关;过渡区管材温度与模具转速及成形时间有关。建立考虑温度影响的微小型铜管旋转模压缩径数值模型,模拟结果表明:在忽略材料磨损的情况下,成形后铜管轴向尺寸及壁厚增加;变形区内等效应力最大值在一次弯曲处,二次弯曲处等效塑性应变最大;过渡区形成过程中铜管温度与成形力剧烈上升,过渡区形成后由于温度影响成形力逐渐下降,成形后铜管温度最高位置在二次弯曲处;摩擦系数增加会提高铜管缩径变形剧烈程度,而一定范围内改变模具与铜管偏心量及模具初始温度对成形结果影响不大。实验研究在旋转模压缩径法作用下,工艺参数与模具结构对微小型铜管成形结果的影响规律,结果表明:在一定模具转速n下,存在使铜管顺利成形的模具进给速度[vmin,vmax]区间,而区间外铜管均表现为成形缺陷,不同壁厚与模具转速下的vmin变化不大均约为4mm·s-1,而vmax受壁厚及转速影响较大,当n=9000r·min-1时,t=0.1mm条件下vmax为35mm·s-1,而t=0.2mm与0.3mm条件下vmax结果相近可达到139mm·s-1。缩径系数减小与模具锥角增加均使缩径成形难度增大,同一缩径系数下圆弧形模具的成形难度一般比锥形更大。经旋转模压缩径后,铜管的成形缺陷主要分为卷裂、破坏及压溃三种。最后,结合上述研究结论与超薄微热管的制造工艺设计加工自动化旋转模压缩径设备,并将最优工艺参数集成到控制程序中指导实际生产。
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