南通复杂轮廓水冷板焊接原理

搅拌摩擦焊生产的水冷板，可以实现一体化，能够统一材质，比如就用铝1060，导热性能较好，相对于埋铜管的可靠性更高。特别适用于体积较小或特别大的水冷板，或者是对于水道设计较为复杂与精细的水冷板，采用搅拌摩擦焊工艺可以较好的实现。

FSW为通过搅拌头摩擦生热，使母材达到熔融状态完成焊接的一种方法，属于固相焊接。但是由于焊接方法特点的限制，目前冷板行业仅于简单的焊接轨迹，比如平直的结构或圆筒形结构的焊接，而且在焊接过程中工件要有良好的支撑和衬垫。对于小的工件，人为的因素对质量影响很大。

真空钎焊是在真空条件下，通过低于母材熔点的焊料融化把母材连接在一起的焊接方式。适合于批量生产。产品的性能不受人为因素影响。

高功率密度的风冷散热器由于挤压技术的限制很难做大，而插片等工艺又满足不了可靠性要求。采用FSW工艺拼接技术是现今高倍齿风冷散热器的主流一个重要技术。因为风冷散热器的拼接全部为直线拼接，易于实现。

因为FSW不能实现每个流道鳍片都能和冷板的上下两个面实体连接，只能在大跨度的地方焊接。必然造成受流体内力而持续承受机械应力，长期使用有潜在的散热面成拱形的可能。并且没有焊实的地方容易串水，形成流量流阻不均。

水冷板采用搅拌摩擦焊工艺，使水道设计更自由，密封可靠性更好，同时可以采用硬质阳极表面处理。搅拌摩擦焊是一种在机械力和摩擦热作用下的固相连接方法。搅拌摩擦焊过程中，一个柱形带特殊轴肩和针凸的搅拌头旋转着缓慢插入被焊接工件，搅拌头和被焊接材料之间的摩擦剪切阻力产生了摩擦热，使搅拌头邻近区域的材料热塑化（焊接温度一般不会达到和超过被焊接材料的熔点)，当搅拌头旋转着向前移动时，热塑化的金属材料从搅拌头的向后沿转移，并且在搅拌头轴肩与工件表层摩擦产热和锻压共同作用下，形成致密固相连接接头。

目前，工业上常见的水冷散热器产品有水冷板、水冷壳体、水冷箱体等，其产品结构和散热原理如下：将流道结构的基板与盖板贴合，采用搅拌摩擦焊工艺焊接形成密封腔体，腔体流道设进出口水嘴，连接输水管与输送泵，通过水循环流动快速将热量扩散到整体水冷板，避免热源聚集，继以控制产品的工作温度。

水冷板类产品设计制造过程要考虑很多因素，不仅仅要考虑材料的选择、流道结构对散热影响，还要考虑产品结构是否满足焊接工艺等，我们在进行产品制造工艺分析阶段，需要确保：1）焊接前盖板和基板对接间隙、平面度满足搅拌摩擦焊接要求；2）焊接深度影响焊接变形，焊接尾孔的位置需要预先确定；3）焊接一般作为前置工艺，零件表面留有加工余量，焊后需进行CNC铣平。4）零件如需特殊表面处理，则需要考虑焊接位置色差影响。

水冷板是散热控制系统的核心部件，对其内部流道结构、表面粗糙度及零件精度有较高的要求，同时，水冷盖板的平整度和贴合度也影响后面焊接工艺，这些都是机加工过程要注意的因素，另外， 为了增加水冷装置刚性和耐磨性，有些产品还会做些流道的表面强化处理。

水冷板，这是一种通过液冷换热的元件，原理是在金属板材内加工形成流道，电子元件安装于板的表面（中间涂装导热介质），冷却液从板的进口进入，出口出来，把元件的发出的热量带走。水冷板流道形成的工艺常见的有：摩擦焊、真空钎焊、埋铜管、深孔钻等。